УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЫВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В РЕЗЕРВУАРЕ С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ ИЛИ ВЫСОКОВЯЗКИМИ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Полезная модель относится к устройствам для размыва донных отложений, образующихся на дне вертикальных резервуаров с нефтью или нефтепродуктами, и для перемешивания нефти (нефтепродуктов) с целью предотвращения образования отложений за счет создания затопленной струи нефти (нефтепродуктов), перемещающейся с угловым поворотом.
Известно устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами по патенту РФ на полезную модель №152747 (МПК B01F 15/00, B01F 7/00, публ. 25.05.2015). Устройство предназначено для размыва донных отложений в резервуарах в основном с высоковязкой нефтью или высоковязкими нефтепродуктами. Размыв высоковязких жидкостей требует устройств повышенной мощности. Для обеспечения повышенной мощности устройство по патенту РФ №152747 содержит два электродвигателя: один для вращения вала устройства, другой для углового поворота этого вала. Вал устройства находится в корпусе. Конец вала снабжен гребным винтом и проходит симметрично через фланец для присоединения корпуса вала к патрубку резервуара. При установке устройства на резервуар, вал располагают параллельно дну резервуара. Вышеуказанный фланец соединен с корпусом вала шарниром, допускающим угловой поворот корпуса вала вокруг оси, перпендикулярно проходящей через продольную ось вала. Электропривод вращения вала, помимо указанного электродвигателя, содержит механическую передачу, предполагающую передачу вращения на вал при помощи гибкого элемента. В устройстве имеются элементы опоры и уплотнения вала относительно корпуса вала, а также узел герметизации корпуса вала от полости резервуара. Электродвигатель вращения вала неподвижно устанавливают на раме, снабженной колесами. Раму с помощью шарнира присоединяют к основанию, находящемуся на фундаменте, который развязан от фундамента резервуара. Кроме того, рама соединена подвижным шлицевым соединением с корпусом вала и снабжена электроприводом для углового поворота рамы и, следовательно, вала. Ось шарнирного присоединения рамы к указанному основанию совпадает с осью шарнира между корпусом вала и фланцем. Электропривод углового поворота рамы и вала содержит кинематически связанные электродвигатель для углового поворота, неподвижно присоединенный к раме, и передачу «винт-гайка», устанавливаемую параллельно валу с внешней стороны корпуса вала со смещением продольной оси этой передачи от оси вращения упомянутого шарнира, находящегося между корпусом вала и фланцем. Входное звено передачи «винт-гайка» кинематически связано с ротором электродвигателя для углового поворота вала с помощью червячного редуктора, корпус которого неподвижно присоединен к раме. В конкретном исполнении устройства червяк указанного редуктора жестко соединен с ротором электродвигателя для углового поворота, а червячное колесо установлено на входном звене (а именно: винте) передачи «винт-гайка». Выходное звено передачи «винт-гайка» неподвижно соединено с ползуном круглой формы, который находится в прямолинейной направляющей с ограниченным ходом. Эта направляющая установлена на основании неподвижно, горизонтально и параллельно плоскости фланца, следовательно, перпендикулярно оси вращения шарнира. Устройство по патенту РФ №152747 принято за наиболее близкий аналог (прототип).
Заявляемая полезная модель решает задачу расширения арсенала технических средств, назначением которых является обеспечение размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами. Технический результат заключается в реализации этого назначения.
Как и наиболее близкий аналог, заявляемое устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктом содержит корпус с расположенным в нем валом, конец которого снабжен гребным винтом и проходит через фланец для присоединения корпуса вала к патрубку на резервуаре, при этом фланец соединен с корпусом вала шарниром, допускающим угловой поворот корпуса вала вокруг оси, перпендикулярно проходящей через продольную ось вала. Кроме того, заявляемое устройство содержит электропривод вращения вала, включающий электродвигатель для вращения вала и механическую передачу, электропривод углового поворота вала, включающий кинематически связанные электродвигатель для углового поворота вала и передачу «винт-гайка», установленную параллельно валу с внешней стороны корпуса вала со смещением продольной оси этой передачи от оси вращения упомянутого шарнира. Помимо этого, заявляемое устройство содержит элементы опоры и уплотнения указанного вала относительно корпуса этого вала, а также узел герметизации корпуса указанного вала от полости резервуара.
В отличие от наиболее близкого аналога, упомянутые электродвигатель для вращения вала и электродвигатель для углового поворота вала установлены на указанном корпусе вала с возможностью углового поворота вместе с корпусом вала, а выходное звено упомянутой передачи «винт-гайка» соединено с указанным фланцем подвижно с возможностью углового поворота этой передачи «винт-гайка» относительно указанного фланца.
Для подвижного соединения указанного выходного звена передачи «винт-гайка» с фланцем на этом выходном звене имеется ползун круглой формы, сочлененный с прямолинейной направляющей, установленной на указанном фланце, направленной параллельно плоскости этого фланца и перпендикулярно оси вращения упомянутого шарнира, а также выполненной с возможностью ограничения хода данного ползуна, при этом указанные электродвигатель для вращения вала и электродвигатель для углового поворота вала присоединены к корпусу вала неподвижно.
Между указанными выходным звеном передачи «винт-гайка» и фланцем может быть установлено шарнирное соединение, а между указанными электродвигателем для углового поворота вала и корпусом вала может быть установлено еще одно шарнирное соединение, при этом оси вращения этих двух шарнирных соединений параллельны, а указанный электродвигатель для вращения вала присоединен к корпусу вала неподвижно.
Для кинематической связи между электродвигателем для углового поворота вала и передачей «винт-гайка» заявляемое устройство содержит червячный редуктор, червяк которого жестко соединен с ротором указанного электродвигателя для углового поворота вала, а его червячное колесо установлено на входном звене упомянутой передачи «винт-гайка».
Указанный электропривод углового поворота вала может быть выполнен регулируемым.
Устройство представлено на фигурах 1-6 со следующими обозначениями:
1 - корпус вала (фиг. 1-6),
2 - вал (фиг. 1, 2, 5),
3 - гребной винт (фиг. 1, 2, 5),
4 - фланец (фиг. 1-6),
5 - шарнир между корпусом вала и фланцем (фиг. 1, 2, 4, 5),
6 - электродвигатель для вращения вала (фиг. 1, 2, 4, 5),
7 - механическая передача вращения (фиг. 1, 2, 5, 6),
8 - соединительный элемент между корпусом вала и электродвигателем для вращения вала (фиг. 1, 2, 4, 5, 6),
9 - ведущий шкив механической передачи вращения (фиг. 2),
10 - ведомый шкив механической передачи вращения (фиг. 2),
11 - плоскозубчатый ремень (фиг. 2),
12 - электропривод углового поворота вала (фиг. 4),
13 - электродвигатель для углового поворота вала (фиг. 1, 4, 5),
14 - входное звено (винт) передачи «винт-гайка» (фиг. 1, 3, 4),
15 - выходное звено (гайка) передачи «винт-гайка» (фиг. 1, 3, 4, 5, 6),
16 - ползун (фиг. 1, 3, 4),
17 - прямолинейная направляющая (фиг. 1, 3, 4),
18 - пустотелая гильза (фиг. 1, 3, 4, 5, 6),
19 - соединительный элемент для неподвижного присоединения электродвигателя для углового поворота вала к корпусу вала (фиг. 1, 3, 4),
20 - шарнирное соединение между выходным звеном передачи «винт-гайка» и фланцем (фиг. 5, 6),
21 - шарнирное соединение между электродвигателем для углового поворота и корпусом вала (фиг. 5, 6),
22 - червячный редуктор (фиг. 3, 4),
23 - червячное колесо (фиг. 3, 6),
24 - элементы опоры вала (фиг. 2),
25 - элементы уплотнения вала (фиг. 2),
26 - узел герметизации (фиг. 2),
27 - подшипник червячного колеса (фиг. 3).
Устройство для размыва донных отложений в резервуаре (на фигурах не показан) с нефтью или нефтепродуктом содержит корпус 1 с расположенным в нем валом 2, конец которого снабжен гребным винтом 3 (фиг. 1). Этот конец вала 2 проходит через фланец 4, предназначенный для присоединения корпуса 1 вала 2 к патрубку на резервуаре (на фигурах не показан). Фланец 4 соединен с корпусом 1 вала 2 шарниром 5, допускающим угловой поворот корпуса 1 вала 2 вокруг оси, перпендикулярно проходящей через продольную ось вала 2.
Электропривод вращения вала 2 содержит электродвигатель 6, установленный на корпусе 1 вала 2 с возможностью углового поворота вместе с корпусом 1 вала 2. В конкретном исполнении электродвигатель 6 неподвижно присоединен к корпусу 1 вала 2 с помощью соединительного элемента 8 (фиг. 2). Электропривод вращения вала 2 содержит также механическую передачу 7, которая в конкретном исполнении включает ведущий шкив 9, установленный на роторе электродвигателя 6, ведомый шкив 10, установленный на валу 2, и плоскозубчатый ремень 11 (фиг. 2).
Электропривод углового поворота 12 вала 2 (фиг. 4) содержит кинематически связанные электродвигатель 13, установленный на корпусе 1 вала 2 с возможностью углового поворота вместе с корпусом 1 вала 2, и передачу «винт-гайка» 14, 15 (фиг. 1). Передача «винт-гайка» 14, 15 расположена параллельно валу 2, с внешней стороны корпуса 1 вала 2 со смещением продольной оси этой передачи от оси вращения шарнира 5, установленного между корпусом 1 вала 2 и фланцем 4.
Выходное звено 15 (в конкретном исполнении - гайка 15) передачи «винт-гайка» соединено с фланцем 4 подвижно с возможностью углового поворота этой передачи относительно фланца 4. Такое подвижное соединение выходного звена 15 передачи «винт-гайка» и фланца 4 можно осуществить с помощью ползуна 16 круглой формы, который сочленен с прямолинейной направляющей 17, установленной на фланце 4 (фиг. 1, 3, 4). Направляющая 17 проходит параллельно плоскости фланца 4 и перпендикулярно оси вращения шарнира 5, а также выполнена с возможностью ограничения хода ползуна 16. В конкретном исполнении направляющая 17 выполнена в виде замкнутой канавки, стенки которой предотвращают выбег ползуна 16, а к гайке 15 присоединена пустотелая гильза 18, на конце которой и закреплен ползун 16. При этом электродвигатель 13 для углового поворота присоединен к корпусу 1 вала 2 неподвижно, например, с помощью соединительного элемента 19 (фиг. 1, 4).
Частный случай выполнения устройства предусматривает, что между выходным звеном 15 передачи «винт-гайка» и фланцем 4 имеется шарнирное соединение 20, а между электродвигателем 13 для углового поворота и корпусом 1 вала 2 установлено еще одно шарнирное соединение 21 (фиг. 5, 6). Оси вращение шарниров 20 и 21 параллельны. При этом электродвигатель 6 для вращения вала 2 присоединен к корпусу 1 вала 2 неподвижно, например, соединительным элементом 8.
В конкретном исполнении кинематическая связь между электродвигателем 13 для углового поворота вала 2 и передачей «винт-гайка» 14, 15 осуществляется за счет червячного редуктора 22, червяк которого жестко соединен с ротором электродвигателя 13, а червячное колесо 23 установлено на входном звене 14 передачи «винт-гайка» (то есть на винте 14) (фиг. 3). Вместо червячного редуктора 22 мог бы быть любой другой редуктор, подходящий для кинематической связи электропривода 13 и передачи «винт-гайка» (позиции 14, 15), например, планетарный редуктор.
В конкретном исполнении устройства электропривод 12 углового поворота вала 2 выполнен регулируемым, то есть электродвигатель 13 для углового поворота вала 2 снабжен блоком электронного управления, что позволяет регулировать скорость вращения ротора электродвигателя 13. При использовании регулируемого электропривода 12 можно отказаться от редуктора с большим передаточным отношением и регулировать время нахождения вала 2 в разных положениях при повороте, например, замедлить поворот вала 2 или остановить его при размыве сложного участка дна.
В устройстве имеются также элементы опоры 24 (подшипники) вала 2 и элементы уплотнения 25 (торцевое уплотнение) вала 2 относительно корпуса
1, а также узел герметизации 26 (сферическое уплотнение) корпуса 1 вала 2 от полости резервуара (фиг. 2).
С помощью фланца 4 устройство присоединяют к патрубку люка-лаза в нижнем поясе резервуара (на фигурах не показано). Включают электродвигатель 6 для вращения вала 2 и электродвигатель 13 для углового поворота вала 2. В конкретном исполнении при включении электродвигателя 13 движение передается через червячный редуктор 22 на винт 14, гайку 15, пустотелую гильзу 18 (фиг. 3, 4). Длина передачи «винт-гайка» (позиции 14, 15) увеличивается.
Если на гайке 15 установлен ползун 16, то он перемещается в крайнее положение на направляющей 17 и поворачивается за счет круглой формы вокруг своего центра. Передача «винт-гайка» (позиции 14, 15) смещается вслед за ползуном 16 в угловом повороте относительно фланца 4 и увлекает за собой в угловой поворот электродвигатель 13, соединенный с этой передачей 14, 15 и одновременно неподвижно присоединенный к корпусу 1 вала 2. В результате, корпус 1 и вал 2 совершают угловой поворот относительно шарнира 5. В конкретном исполнении (фиг. 3) устройства движение, обеспечивающее угловой поворот корпуса 1, передается от винта 14 сначала на ступицу червячного колеса 23, на подшипники 27 этого червячного колеса, корпус, в котором находится червячный редуктор 22, и затем на электродвигатель 13, неподвижно присоединенный к корпусу 1 вала 2. В результате вал 2, находящийся в корпусе 1, перемещается в угловом повороте относительно шарнира 5. При смене направления вращения электродвигателя 13 происходит обратный угловой поворот вала 2.
Если между выходным звеном 15 передачи «винт-гайка» и фланцем 4 имеется шарнирное соединение 20, а между электродвигателем 13 для углового поворота и корпусом 1 вала 2 - другое шарнирное соединение 21 (фиг. 5, 6), то при увеличении длины передачи «винт-гайка» (позиции 14, 15), эта передача «винт-гайка» 14, 15 совершает угловой поворот относительно оси вращения шарнирного соединения 20. Одновременно угловой поворот совершают электродвигатель 13 и корпус 1 вала 2, соединенный шарниром 21 с электродвигателем 13.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет осуществить размыв донных отложений донных в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами, в том числе, с высоковязкой нефтью или высоковязкими нефтепродуктами.