СОПЛО ВЕЕРНОЕ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам общего назначения, в частности, к распылительным насадкам, монтируемым на трубопроводах, перекачивающих жидкости, и предназначена для перемешивания нефти/нефтепродуктов (далее - продукт) в резервуаре для их хранения.
Следует отметить, что на днищах резервуаров с течением времени при длительной эксплуатации накапливается осадок, сокращающий полезную емкость и затрудняющий эксплуатацию резервуаров, а также приводящий к возникновению коррозионных разрушений. Поэтому основательный размыв донного осадка является чрезвычайно важным при эксплуатации резервуаров и емкостей.
Для удаления донного осадка используются различные размывочные головки, искусственно поддерживающие во взвешенном состоянии содержащиеся в нефти примеси, например, размывочная головка для нефтеналивного резервуара по патенту на полезную модель №39286 (МПК В05В 1/06. Опубликовано: 27.07.2004. Бюл. №21).
Размывочная головка для нефтеналивного резервуара содержит подключенный к напорному трубопроводу пустотелый корпус с круговой боковой поверхностью, имеющий в нижней части круговую щель, служащую соплом головки, направление истекающего потока из которого ориентировано веерно горизонтально, в которой боковая поверхность корпуса выполнена в виде малого наружного и большого внутреннего соосных конусов, между которыми образовано второе круговое сопло с направлением истекающего потока, ориентированным вдоль образующих корпуса.
Недостаток известной головки заключается в том, что даже размытый осадок остается в придонном слое резервуара, и для определения действительного качества нефти приходится применять различные дополнительные устройства - пробоотборники, как, например, пробоотборник по патенту на полезную модель №44788 (МПК F16T 1/00. Опубликовано: 27.03.2005. Бюл. №9).
Известна также размывочная головка для нефтеналивного резервуара, содержащая подключенный к напорному трубопроводу и размещенный в резервуаре пустотелый конус, сопло которого выполнено в виде, по меньшей мере, одной круговой щели, ориентированной верно горизонтально, в которой вблизи конуса свободно вращательно смонтирована крыльчатка, тангенциально окружности вращения лопастей которой ориентировано другое сопло, также подключенное к напорному трубопроводу (патент на полезную модель №48485, МПК В05В 1/06. Опубликовано: 27.10.2005. Бюл. №30).
Однако было установлено, что в некоторых случаях известная размывочная головка теряет свою эффективность, которая, например, снижается в результате хранения нефтепродукта при пониженной температуре окружающего воздуха: вязкость нефтепродукта возрастает и интенсивность вращения крыльчатки падает. Более того, например, при выпадении осадка и попадании его или других посторонних включений в сопряжения между подвижными элементами крыльчатки и взаимодействующими с ними неподвижными элементами на трубопроводе вращение крыльчатки и, следовательно, перемешивание нефтепродукта может прекратиться.
Наиболее близкой к предлагаемой по совокупности существенных признаков является сопло веерное, содержащее камеру, средство для размыва донных отложений в виде круговой щели, средство для перемешивания продукта по объему резервуара в виде подсоединенных к камере патрубков, каждый из которых оканчивается соплом, имеющим заданный наклон к плоскости днища резервуара и на конце которого установлена насадка, включающая размещенные последовательно и соосно по направлению транспортирования продукта конфузор и диффузор (https://aurora-oil.ru/sku/rezervuarnoe-oborudovanie/veernye-sopla-ustrojstva-razmyva-otlozhenij/soplo-veernoe-sv-1200g/).
Недостаток этого веерного сопла заключается в том, что оно не обеспечивает в полной мере размыв донного осадка из-за того, что при циркуляции образуются застойные зоны пониженных скоростей, в окрестности которых (в частности, около стенок резервуара) размыв отложений минимален, что в свою очередь влечет необходимость доочистки - ручной или механизированной.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание устройства, повышающего эффективность очистки внутренней поверхности резервуаров от донных отложений за счет исключения образования застойных зон в наиболее нагруженных участках резервуара.
к
д
к
д
Поставленная техническая проблема решается тем, что в веерном сопле, содержащем камеру, средство для размыва донных отложений в виде круговой щели, средство для перемешивания продукта по объему резервуара в виде подсоединенных к камере патрубков, каждый из которых оканчивается соплом, имеющим заданный наклон к плоскости днища резервуара и на конце которого установлена насадка, включающая размещенные последовательно и соосно по направлению транспортирования продукта конфузор и диффузор, длина насадки установлена в соответствии с выражением: S≥(3…5) D, где S - длина насадки; D - диаметр патрубка, а расстояние от торца патрубка до торца конфузора - исходя из соотношения: L=(0,2…0,7) D, где L - расстояние от торца патрубка до торца конфузора. Причем диаметр выходного отверстия конфузора d и диаметр входного отверстия диффузора d равны между собой d=d, а входные кромки конфузора и выходные кромки диффузора выполнены скругленной формы с радиусом скругления R, равным R=0,1⋅D, где R - радиус скругления входных кромок конфузора/выходных кромок диффузора; D - диаметр патрубка.
Проведенные в ООО «Аврора» эксперименты показали, что коэффициент эжекции достигает своего максимума при длине насадки S≥(3…S) D, где S - длина насадки; D - диаметр патрубка, и расстоянии от торца патрубка до торца конфузора L=(0,2…0,7) D, где L - расстояние от торца патрубка до торца конфузора; D - диаметр патрубка, повышая эффективность процесса смешивания транзитного (эжектирующего) потока с перемешиваемым (эжектируемым) продуктом.
к
д
Равенство диаметров выходного отверстия конфузора d и входного отверстия диффузора d снижает потери напора и кинетической энергии транзитного потока, что повышает эффективность размыва донных осадков в застойных зонах.
И выполнение входных кромок конфузора и выходных кромок диффузора скругленной формы с радиусом скругления R, равным R=0,1 D, где R - радиус скругления входных кромок конфузора/выходных кромок диффузора; D - диаметр патрубка, снижает потери напора и кинетической энергии транзитного потока, что также повышает эффективность размыва донных осадков в застойных зонах.
При вышеуказанных соотношениях эффективность предлагаемого сопла веерного на 4-6% выше эффективности прототипа.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении качества очистки внутренней поверхности резервуаров от донных отложений и сокращении времени на проведение очистки резервуара.
На фиг. 1 показано сопло веерное, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 - сопло веерное, вид в плане; на фиг. 3 - несъемная насадка, в разрезе; на фиг. 4 - фиг. 3, разрез по А - А; на фиг. 5 - съемная насадка, в разрезе; на фиг. 6 - фиг. 5, разрез по Б - Б.
Сопло веерное содержит (фиг. 1, 2) камеру 1, которую из конструктивных соображений (удобство изготовления и монтажа) целесообразнее выполнять цилиндрической. К камере 1 радиально окружности щели 2 подсоединены патрубки 3, каждый из которых оканчивается соплом 4, имеющим заданный наклон к плоскости днища резервуара 5. На конце каждого сопла 4 установлена насадка 6, включающая размещенные последовательно и соосно по направлению транспортирования продукта конфузор 7 и диффузор 8. Насадка 6 может быть связана с соплом 4 патрубков 3 неразъемно, например, с помощью приваренных к конфузору 7 и к соплу 4 пластин 9, образующих при этом отверстия 10 (фиг. 3, 4). Или же насадка 6 может быть выполнена съемной (фиг. 5, 6), например, с помощью приваренной встык к конфузору 7 муфты 11 с отверстиями 12 и внутренней резьбой 13, соответствующей выполненной на патрубке 3 резьбе 14. Муфта 11 вместе с насадкой 6 наворачивается на патрубок 3 и фиксируется контргайкой 15. Резьбовое соединение 13, 14 создает возможность регулировки и точной установки расстояния L от торца патрубка 3 до торца конфузора 7 в процессе эксплуатации, что в свою очередь позволяет регулировать интенсивность эжекции. Кроме того, выполнение насадки 6 съемной повышает ремонтопригодность установки.
Устройство работает следующим образом.
При закачке в резервуар или в процессе рециркуляции продукт через напорную трубу 16 под давлением попадает в камеру 1, конфузор 7 и средство для размыва донных отложений в виде круговой щели 2 (фиг. 1, 2). Выходя из щели 2 веерной турбулентной струей, продукт выбрасывается по днищу резервуара 5, смывая с днища осадок и оставляя его во взвешенном состоянии в нижней части резервуара 5. А поток продукта, проходящий через конфузор 7, создает в нем разрежение, эжектируя вторичный (эжектируемый) поток, поступающий за счет всасывания продукта из резервуара 5 в конфузор 7 через отверстия 10 или 12 (фиг. 3, 5). Далее эжектирующий и эжектируемый потоки смешиваются в диффузоре 8 насадки 6 и направленной струей, выходящей из диффузора 8 с большой скоростью, подхватывают взвешенный осадок, находящийся в том числе в застойных зонах, и перемешивают его по всему объему резервуара 5. Размыв донных осадков при заявленных соотношениях размеров элементов насадки 6 отличается большей эффективностью, не позволяя скапливаться донным отложениям в резервуаре 5 и способствуя выносу нефти/нефтепродукта с осадками.
Предложенная конструкция сопла веерного исключает образование застойных зон в наиболее нагруженных участках днища и стенки резервуара, уменьшает процесс коррозии металла и, тем самым, повышает эксплуатационную надежность и долговечность резервуара.
Заявленная полезная модель является модификацией выпускаемых ООО «Аврора» сопел веерных СВ-1200. На момент подачи заявки на полезную модель разработана конструкторская документация на усовершенствованное сопло веерное и планируется изготовление его опытного образца с последующим промышленным производством.