УСТРОЙСТВО РАЗОГРЕВА ОРГАНИЧЕСКИХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ В ЕМКОСТЯХ
DEVICE FOR HEATING ORGANIC AND SYNTHETIC PRODUCTS IN CONTAINERS

Устройство относится к способам разогрева органических и синтетических продуктов, в том числе нефтепродуктов, масел, жиров и подобных им продуктов для последующей выгрузки их из емкостей, в том числе из железнодорожных цистерн.
Известны устройства для разжижения и слива затвердевших продуктов путем их разогрева с использованием нагревателей.
Известны устройства для разогрева вязких нефтепродуктов в цистерне, например «Устройство для разогрева вязких нефтепродуктов в цистерне паром» (а.св. СССР №996287, 1983 г.), состоящее из вертикальной штанги, образующей с помощью тройника и труб Т-образную штангу, к концам которой прикреплены парораспределители с закрывающим элементом и муфтой.
К недостаткам устройства следует отнести:
а) сложность конструкции;
б) сложность заглубления в затвердевший продукт в связи со значительными габаритами тройника и присутствием в заливной горловине цистерны привода открытия клапана сливной воронки;
в) необходимость ручного управления разводкой парораспределителей.
Наиболее близким является устройство выгрузки затвердевающих продуктов с их тепловым разжижением (пат. РФ №2128763, МПК7 B65D, B65G 69/20, «Устройство для разгрузки затвердевающих продуктов из емкостей» авторы Степашов Н.Е., Морозов А.И., Покушалов М.П., бюл. №3, 27.01.2002 г.), содержащее металлорукав и привод для его перемещения, источник теплоносителя, заслонки для изменения направления потока теплоносителя.
Недостаток устройства - недостаточная интенсификация процесса из-за сложности ввода металлорукава через сливную воронку, встречный режим движения теплоносителя и разогреваемого продукта, высокие энергоемкость и капитальные затраты на систему разогрева, сложность разогрева клапана сливной воронки.
Задача изобретения - интенсификация процесса разогрева за счет сокращения времени разогрева механизма слива разогретого продукта из емкости путем предварительного нагрева теплообменников, снижение расхода энергии за счет использования низконапорного теплоносителя, снижение капитальных затрат на систему разогрева, устранение встречного режима движения теплоносителя и разогретого продукта.
Это достигается тем, что в устройстве разогрева и выгрузки затвердевающих масс, содержащем источник теплоносителя, связанный с устройством подачи теплоносителя, выполненным с заслонками, согласно предлагаемому решению устройство подачи теплоносителя выполнено с возможностью изменения его длины, содержащим на конце разделительный узел и отходящие от узла, по меньшей мере, два теплообменника для погружения в разогреваемый продукт рядом с механизмом открывания сливной воронки, каждый из которых выполнен в виде трубы, разделенной продольной перегородкой, не доходящей до дна теплообменника, образующей канал ввода теплоносителя и канал вывода теплоносителя в атмосферу, ориентированный к центру емкости и содержащий отверстие в верхней части для вывода теплоносителя, и шарнирно закрепленную в нижней части канала вышеуказанную заслонку, подвижно связанную с эластичным дном теплообменника, механически связанным с магнитом, расположенным с внутренней стороны канала ввода теплоносителя, при этом нижняя часть стенки канала ввода теплоносителя, обращенная к разогреваемому продукту, выполнена с двумя отверстиями, расположенными одно над другим, причем верхнее отверстие герметично закрыто диамагнитной вставкой, к которой с одной стороны примыкает магнит, расположенный снаружи канала, закрепленный на подпружиненной стойке, выполненной с возможностью перемещения и фиксации вдоль стенки канала ввода теплоносителя, при этом нижний конец стойки расположен ниже дна теплообменника, а с другой стороны к диамагнитной вставке примыкает вышеуказанный магнит, механически связанный с эластичным дном теплообменника, при этом от нижнего отверстия канала отходит патрубок с эластичным магнитным полупоясом, закрепленным на наружной поверхности конца патрубка, длина патрубка обеспечивает при его прижатии к наружной стенке канала взаимодействие магнитного полупояса с магнитом, механически связанным с эластичным дном теплообменника.
Отличия заявляемого устройства от прототипа
1. Ввод теплоносителя через заливную горловину над уровнем продукта.
2. Выполнение устройства подачи теплоносителя с возможностью изменения его длины, например телескопическим.
3. Разделение теплоносителя на потоки в теплообменниках, погружаемых в разогреваемый продукт.
4. Выполнение теплообменников с тремя каналами направления движения теплоносителя: ввод, вывод в атмосферу, разогрев основного продукта.
Приведенные отличия обеспечивают преимущества заявляемого устройства по сравнению с прототипом.
1. Ввод теплообменников над уровнем разогреваемой массы проще, удобнее и надежнее конструктивно и не ограничивает объем подачи теплоносителя.
2. Выполнение теплообменников с тремя каналами позволяет интенсифицировать начало процесса разогрева за счет быстрого погружения теплообменника, разогреваемого как входящим, так и выходящим в атмосферу теплоносителем.
3. Наличие эластичного дна в нижней части теплоносителя и его подвижной связи с заслонкой и магнитом, удерживающим закрытым эластичный патрубок, позволяет в период погружения теплообменника исключить попадание разогретого продукта внутрь теплообменника, а после открытия сливного отверстия и слива разогретого продукта обеспечить возможность закрытия канала выхода теплоносителя в атмосферу и переход эластичного патрубка в режим разогрева основного продукта.
Устройство изображено на фиг.1 (общий вид), на фиг.2 - разрез по продольной оси емкости, на фиг.3 - разрез по продольной оси теплообменника в режиме его погружения, на фиг.4 - разрез по продольной оси теплообменника в режиме разогрева основного продукта. Устройство состоит из следующих основных узлов и деталей: источник теплоносителя 1, например электрокалорифер, связанный через шарнир 2 с устройством подачи теплоносителя 3, выполненным, например, из труб квадратного или прямоугольного сечения, с возможностью изменения длины, например, телескопически, грузоподъемное устройство 4, например домкрат, распределительный узел 5, выполненный, например, в виде тройника, от которого отходят, по меньшей мере, два теплообменника 6, каждый из которых выполнен, например, из стальной трубы 7, разделенной продольной перегородкой 8, не доходящей до дна теплообменника, на два канала, канал 9 ввода теплоносителя, канал 10 вывода теплоносителя в атмосферу через отверстие в его верхней части. Кроме того, теплообменник содержит канал 11 разогрева основного продукта, выполненный, например, в виде эластичного патрубка, отходящего от отверстия 12 в нижней части канала ввода 9, содержащего на наружном конце магнитный полупояс 13. Дно 14 теплообменника 6 выполнено эластичным, например, из фторопласта и механически, например, тягой 15 связано, например, с использованием вилочного соединения с заслонкой 16, шарнирно закрепленной на нижнем конце перегородки 8, и рычагом 17, связанным с рычагом 18 с магнитом 19, закрепленным на рычаге 18 с возможностью перемещения по диамагнитной вставке 20, герметично закрепленной на верхнем отверстии в стенке канала 9, обращенной к основному продукту.
На этой же стенке снаружи закреплена стойка 21 с возможностью перемещения вдоль канала 9 в кронштейнах 22 и 23. Над кронштейном 22 жестко закреплена на стойке 21 шайба 24, а под кронштейном 23 на стойке 21 размещена сжатая пружина 25. Сочетание шайбы 24 и пружины 25 определяет крайнее нижнее положение конца стойки 21 ниже дна теплообменника.
Устройство работает следующим образом. Например, нужно разогреть гудрон в железнодорожной цистерне, чтобы слить его в хранилище. Домкратом 4 поднимают теплообменники 6 над заливной горловиной цистерны. Готовят устройство к работе в режиме предварительного (отогрев канала продукта для освобождения системы управления клапаном сливной воронки) разогрева: снаружи, до начала погружения, давят на эластичное дно 14 теплообменника. При этом через тягу 15 открывается заслонка 16 для выхода теплоносителя в атмосферу. Одновременно двуплечий рычаг 17 поворачивается в шарнире, тянет вниз рычаг 18 с магнитом 19 на конце рычага 18, который притягивается через диамагнитную вставку к магниту 26, расположенному снаружи теплообменника 6. Прижимают эластичный патрубок 11 к стенке канала 9. Магнитный полупояс 13 притягивается через диамагнитную вставку 20 к магниту 19, закрывая отверстие патрубка 11. Включают калорифер 1, нагретый газ через шарнир 2, устройство подачи теплоносителя 3, тройник 5 поступает в канал ввода теплоносителя 9 теплообменника 6, проходит в канал 10 вывода теплоносителя в атмосферу. Происходит нагрев теплообменника 6 до температуры, превышающей температуру плавления гудрона (60-70)°С. Опускают домкратом 4 теплообменники 6 в затвердевший гудрон, рядом с механизмом открывания сливной воронки. По мере погружения теплообменников 6 в гудрон вокруг механизма открывания сливной воронки цистерны образуется колодец из разжиженного гудрона. При приближении теплообменника к дну цистерны нижний конец стойки 21, расположенный ниже дна теплообменника, упирается в дно. Под действием веса теплообменника пружина 25 сжимается, стойка 21 и магнит 26 поднимаются. Магнитная связь между магнитами 19 и 26 разрывается, так как магнит 19 удерживается от перемещения эластичным дном 14, которое подпирается снизу столбом разжиженного гудрона. Открывают (не показан) механизмом сверху сливную воронку (не показана). Разжиженный гудрон сливается, зона разогрева сообщается с атмосферой, а давление внутри теплообменника превышает давление в окружающей среде на величину напора теплоносителя. Под действием этой разности давлений эластичное дно 14 прогибается вниз и через тягу 15 закрывает заслонку 16 и поднимает через рычаги 17 и 18 магнит 11 вверх, в результате чего разрывается магнитная связь магнита 19 и полупояса 13. Под действием избыточного давления эластичный патрубок 11 выпрямляется и переходит в режим разогрева гудрона. Заливную горловину при этом герметизируют, предотвращая утечку теплоносителя в атмосферу. Патрубок 11 при этом занимает положение преимущественно под углом (15…30)° к горизонту. Такое направление потока теплоносителя обеспечивает максимум времени его контакта с разогреваемым продуктом как во время разогрева, так и во время истечения разогретого продукта из емкости, что повышает КПД теплопередачи и интенсифицирует истечение продукта из емкости, повышает степень очистки емкости от разогретого продукта.
Если разогреваемый продукт находится в емкости без нижнего сливного отверстия, то его выгрузка производится любым известным способом, например откачкой насосом.