УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЫВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В РЕЗЕРВУАРЕ С НЕФТЬЮ ИЛИ 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. Данные устройства устанавливают через патрубки люков-лазов на стенке резервуара в его первом поясе и создают затопленную струю нефти (нефтепродуктов), перемещающуюся с угловым поворотом в плоскости, параллельной дну резервуара.
Известно устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами по патенту РФ №2220766 (МПК B01F 15/00, B01F 7/00, публ. 10.01.2004), принятое за наиболее близкий аналог (прототип). Устройство содержит корпус. Внутри корпуса проходит вал. На конце вала имеется гребной винт для создания при его вращении затопленной струи нефти.
В состав устройства входит фланец для присоединения корпуса вала к патрубку люку-лазу. Конец вала с гребным винтом проходит через фланец симметрично и, следовательно, перпендикулярно плоскости фланца. Вал устройства, присоединенного в рабочем положении к патрубку люка-лаза, расположен параллельно дну резервуара.
Электропривод вала содержит электродвигатель, кинематически связанный с ременной передачей. Корпус электродвигателя установлен на корпусе вала.
Для эффективного размыва и охвата всего дна резервуара затопленную струю, созданную гребным винтом, необходимо перемещать, совершая ее угловой поворот. Поэтому в устройстве предусмотрен механизм углового поворота корпуса вала, а фланец и корпус вала соединены между собой шарниром, ось которого проходит через продольную ось вала под прямым углом. Корпус электродвигателя совершает угловой поворот вместе с корпусом вала, на котором он установлен.
В устройстве имеются также элементы опоры и уплотнения вала относительно корпуса вала и узел герметизации корпуса вала от полости резервуара.
Для резервуаров с высоковязкими нефтью или нефтепродуктами требуются устройства для размыва донных отложений повышенной мощности, характеризующиеся большим весом электродвигателей. Присоединение корпуса вала с установленным на нем более тяжелым электродвигателем к патрубку люка-лаза может привести к повреждению патрубка.
Задачей полезной модели является повышение надежности в обеспечении размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами.
Технический результат заключается в снижении весовой нагрузки, оказываемой устройством для размыва донных отложений, на патрубок люка-лаза резервуара.
Как и наиболее близкий аналог, заявляемое устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами содержит корпус с расположенным в нем валом, конец которого снабжен гребным винтом и проходит симметрично через фланец для присоединения корпуса вала к патрубку люка-лаза на стенке резервуара с возможностью расположения вала параллельно дну резервуара, при этом фланец соединен с корпусом вала шарниром, допускающим угловой поворот корпуса вала вокруг оси, перпендикулярно проходящей через продольную ось вала, электропривод вала, содержащий электродвигатель и механическую передачу вращения вала при помощи гибкого элемента, элементы опоры и уплотнения вала относительно корпуса вала, а также узел герметизации корпуса вала от полости резервуара.
В отличие от наиболее близкого аналога упомянутый электродвигатель выполнен с возможностью установки на поворотной раме, причем эта рама выполнена с возможностью установки и шарнирного присоединения на основании, расположенном на фундаменте, который развязан от фундамента резервуара, а также с возможностью подвижного шлицевого соединения с корпусом вала и снабжена электроприводом для ее углового поворота, при этом ось шарнирного присоединения рамы к указанному основанию совпадает с осью упомянутого шарнира между корпусом вала и фланцем.
Электропривод для углового поворота рамы может включать кинематически связанные дополнительный электродвигатель и передачу «винт-гайка», устанавливаемую параллельно валу с внешней стороны корпуса вала со смещением продольной оси этой передачи от оси вращения упомянутого шарнира между корпусом вала и фланцем, при этом выходное звено указанной передачи неподвижно соединено с ползуном круглой формы, располагаемом в прямолинейной направляющей, выполненной с возможностью неподвижной установки на упомянутом основании и направленной горизонтально и параллельно плоскости фланца, а входное звено указанной передачи выполнено с возможностью упора в раму через упорные подшипники.
Электродвигатель дополнительного электропривода может быть выполнен регулируемым.
Устройство представлено на фигурах:
фиг. 1 - вид сверху устройства, установленного на резервуаре,
фиг. 2 - фронтальный вид устройства в разрезе,
фиг. 3 - вид устройства сверху,
фиг. 4 - вид сверху части привода углового поворота,
фиг. 5 - фронтальный вид в разрезе части привода углового поворота,
фиг. 6 - вид устройства слева.
Устройство изображено на фигурах 1-6 со следующими обозначениями:
1 - резервуар (фиг. 1),
2 - корпус вала (фиг. 1-4),
3 - вал (фиг. 1-3),
4 - гребной винт (фиг. 1-3, 6),
5 - фланец (фиг. 1-4),
6 - патрубок люка-лаза (фиг. 1),
7 - шарнир между корпусом вала и фланцем (фиг. 1-3),
8 - электродвигатель (фиг. 1, 3, 6),
9 - механическая передача вращения при помощи гибкого элемента (фиг. 1-3, 6),
10 - элементы опоры вала (фиг. 2),
11 - элементы уплотнения вала (фиг. 2),
12 - узел герметизации (фиг.2),
13 - рама (фиг. 1-3, 5, 6),
14 - шарнирное присоединение (шарнир) между рамой и основанием (фиг. 2, 5),
15 - основание (фиг. 2, 5, 6),
16 - выступ шлицевого соединения корпуса вала и рамы (фиг. 2-4, 6),
17 - углубление шлицевого соединения (фиг. 2, 6),
18 - колеса рамы (фиг. 2, 5, 6),
19 - дополнительный электродвигатель поворота рамы (фиг. 2-4, 6),
20 - входное звено (винт) передачи «винт-гайка» (фиг. 2-5),
21 - выходное звено (гайка) передачи «винт-гайка» (фиг. 2-5),
22 - ползун (фиг. 2-5),
23 - гильза (фиг. 2, 5),
24 - прямолинейная направляющая (фиг. 3, 4),
25 - упорные подшипники (фиг. 5),
26 - редуктор (фиг. 2-5)
Устройство для размыва донных отложений в резервуаре 1 с нефтью или нефтепродуктами содержит корпус 2 с расположенным в нем валом 3, конец которого снабжен гребным винтом 4. Этот конец вала 3 проходит симметрично через фланец 5, предназначенный для присоединения корпуса 2 вала 3 к патрубку люка-лаза 6 на стенке резервуара 1. При данном присоединении вал 3 располагают параллельно дну резервуара 1. Фланец 5 соединен с корпусом 2 вала 3 шарниром 7, допускающим угловой поворот корпуса 2 вала 3 вокруг оси, перпендикулярно проходящей через продольную ось вала 3.
Электропривод вала 3 содержит электродвигатель 8 и механическую передачу 9 вращения вала при помощи гибкого элемента (цепи или ремня). Цепь или ремень позволяют обеспечить кинематическую связь между разнесенными друг от друга электродвигателем 8 и валом 3.
В устройстве имеются также элементы опоры 10 (подшипники) и элементы уплотнения 11 вала 3 (торцевое уплотнение) относительно корпуса 2, а также узел герметизации 12 корпуса 2 вала 3 от полости резервуара 1 (сферическое уплотнение).
Электродвигатель 8 выполнен с возможностью установки на поворотной раме 13, причем эта рама 13 выполнена с возможностью установки и шарнирного присоединения 14 на основании 15, расположенном на фундаменте, который развязан от фундамента резервуара. Как известно, фундамент резервуара 1 может подниматься или опускаться при опорожнении или заполнении резервуара 1 нефтью (нефтепродуктами). Развязанный фундамент основания 2 изолирован от влияния фундамента резервуара 1 с помощью общепринятых средств, обеспечивающих развязку фундаментов.
Чтобы шкивы ременной или цепной передачи 9 не смещались вдоль своей продольной оси, ось шарнирного присоединения 14 рамы 13 к основанию 15 совпадает с осью шарнира 7 между корпусом 2 вала 3 и фланцем 5.
Поворотная рама 13 выполнена с возможностью подвижного шлицевого соединения 16, 17 с корпусом 2 вала 3. За счет шлицевого соединения угловой поворот рамы 13 передается на корпус 2 вала 3. Корпус 2 вала 3, установленный в рабочем положении на патрубке люка-лаза 6 резервуара 1, перемещается при наполнении (опорожнении) резервуара 1 вертикально вместе с ним. Но поворотная рама 13, на которой установлен двигатель 8 для вращения вала 3, не меняет своего вертикального положения при наполнении (опорожнении) резервуара 1, потому что находится на основании 15, расположенном на развязанном от резервуара 1 фундаменте. При вертикальном перемещении корпуса 2 выступы 16 шлицевого соединения скользят по его пазам (углублениям) 17. Кинематическая связь между корпусом 2 и рамой 1, необходимая для углового поворота корпуса 2 и вала 3, не нарушается. Устройство сохраняет свою работоспособность. Кроме того, сохранению работоспособности способствует то, что цепь или ремень механической передачи 9, установленной между электродвигателем 8 и валом 3, компенсируют изменения положения корпуса 2 вала 3 относительно электродвигателя 8, возникающие при изменении вертикального положения резервуара 1 при его наполнении (опорожнении).
Для подвижности поворотной рамы 13 она снабжена колесами 18. Вместо колес 18 могут быть полозья, рельсы и другие средства подвижности.
Поворотная рама 13 снабжена электроприводом для ее углового поворота. В конкретном исполнении устройства электропривод для углового поворота рамы содержит кинематически связанные дополнительный электродвигатель 19 и передачу «винт-гайка» 20, 21. Передачу «винт-гайка» 20, 21 устанавливают параллельно валу 3 и с внешней стороны корпуса 2 вала 3 со смещением продольной оси этой передачи от оси вращения шарнира 7 между корпусом 2 вала 3 и фланцем 5. При этом выходное звено 21 (в конкретном исполнении - гайка) передачи «винт-гайка» неподвижно соединено с ползуном 22 круглой формы. В конкретном исполнении к гайке 21 присоединена пустотелая гильза 23, на конце которой и находится ползун 22. Ползун 22 располагают в прямолинейной направляющей 24, выполненной с возможностью неподвижной установки на основании 15 и направленной горизонтально и параллельно плоскости фланца 5. Входное звено 20 передачи «винт-гайка» выполнено с возможностью его упора в поворотную раму 13 через упорные подшипники 25, обеспечивающие нагрузку в направлении продольной оси передачи «винт-гайка». Кинематическая связь между дополнительным электродвигателем 19 и передачей «винт-гайка» 20, 21 осуществляется за счет редуктора 26 с передаточным отношением, достаточным для нормальной работы передачи «винт-гайка» 20, 21. В конкретном исполнении червячный редуктор 26 преобразует вращательное движение дополнительного электродвигателя 19 во вращательное движение ходового винта 20 под углом 90 градусов для целей компоновки устройства. При этом винт 20 упирается в подшипники 25, а они - в корпус редуктора 26, неподвижно установленного на поворотной раме 13. Электропривод для углового поворота рамы 13 может быть выполнен иным образом. Например, на оси шарнира, соединяющего поворотную раму 13 и основание 15, можно установить шестерню, связанную с другой шестерней (или с системой зубчатый колес, образующих редуктор), приводимой во вращение от реверсивного электродвигателя, меняющего направление вращения при достижении рамой нужного угла поворота. Или же на поворотной раме 13 может быть установлен реверсивный электродвигатель с шестерней на выходном валу, взаимодействующий с зубчатым сектором, выполненным на основании 15. Возможны любые варианты электропривода для углового поворота рамы, в том числе, с использованием рычажных, кулачковых механизмов.
В конкретном исполнении устройства дополнительный электродвигатель 19 электропривода углового поворота рамы 13 выполнен регулируемым, то есть снабжен блоком электронного управления, что позволяет регулировать скорость вращения ротора электродвигателя 19. При использовании регулируемого электропривода можно отказаться от редуктора с большим передаточным отношением и регулировать время нахождения вала 3 в разных положениях при повороте, например, замедлить поворот вала 3 или остановить его при размыве сложного участка дна. Таким образом, поворотная рама 13, электропривод для ее углового поворота и шлицевое соединение 16, 17 поворотной рамы 13 с корпусом 2 вала 3 образуют привод углового поворота вала 3.
Рабочий монтаж осуществляют следующим образом. Сначала поворотную раму 13 устанавливают на основание 15 и присоединяют к нему шарниром 14. К патрубку люка-лаза 6, расположенному на стенке резервуара 1, с помощью фланца 5 присоединяют корпус 2 вместе с установленным в нем валом 3, гребным винтом 4, элементами опоры 10 и уплотнения 11, узлом герметизации 12. Для шлицевого соединения корпуса 2 и поворотной рамы 13 выступы 16 сочленяют с пазами (углублениями) 17. Производят настройку совпадения осей шарнира 7 и шарнира 14 при помощи настроечных втулок. Электродвигатель 8 устанавливают на поворотной раме 13. Надевают плоскозубчатый ремень на шкивы ременной передачи 9 для связи между электродвигателем 8 и валом 3. На поворотной раме 13 неподвижно устанавливают редуктор 26, в корпус которого упирается винт 20 передачи «винт-гайка» через упорные подшипники 25. На присоединительном фланце (позицией не показан) редуктора 26 устанавливают регулируемый электропривод, содержащий дополнительный электродвигатель 19 и его электронный блок управления (позицией не показан). После краткого включения электродвигателя 8 для проверки работы ременной передачи 9 ее закрывают защитным кожухом. От ременной передачи 9 вращение передается на вал 3 и гребной винт 4.
При включении дополнительного электродвигателя 19 вращение передается через редуктор 26 на винт 20, гайку 21, гильзу 23, ползун 22. Длина передачи «винт-гайка» (позиции 20, 21) увеличивается. Ползун 22 перемещается в крайнее положение на направляющей 24 и поворачивается за счет круглой формы вокруг своего центра. Передача «винт-гайка» (позиции 20, 21) смещается вслед за ползуном 22 в угловом направлении. Передача «винт-гайка» (позиции 20, 21) продолжает увеличиваться в длине. Когда смещение становится невозможным из-за упора ползуна 22 в крайнюю точку на направляющей 24, то винт 20 через упорные подшипники 25 толкает корпус редуктора 26 и, следовательно, поворотную раму 13 на колесах 18 в угловом направлении относительно шарнира 14. Вал 3, корпус 2 которого связан с поворотной рамой 13 шлицевым соединением 16, 17, также перемещается в угловом направлении. При смене направления вращения дополнительного электродвигателя 19 происходит обратный угловой поворот вала 3. В данном исполнении устройства угол поворота определяется длиной направляющей 24, длиной резьбовой части винта 20.
Таким образом, за счет того, что электродвигатель 8 снят с корпуса 2 вала 3, в заявляемом устройстве снижается весовая нагрузка, приходящаяся на патрубок люка-лаза 6 резервуара 1, следовательно, уменьшается вероятность повреждения патрубка люка-лаза 6 резервуара 1. Поэтому при использовании заявляемого устройства повышается надежность в обеспечении размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами.