УСТРОЙСТВО СЛИВА И НАЛИВА ДЛЯ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к запорным элементам цистерн, например вагонов-цистерн или автомобильных цистерн.
Используемая на данный момент запорная арматура вагонов-цистерн, состоящая из крана шарового углового (Свидетельство Российской Федерации на полезную модель №12446, 1999 г., по кл. МПК F16K 5/06) и клапана скоростного (Свидетельство Российской Федерации на полезную модель №26096, 2002 г., по кл. МПК F16K 1/12) не соответствует современным требованиям безопасности, а именно не имеет последовательно расположенных запорных органа.
Ближайшим аналогом является запорный клапан для контейнера-цистерны, состоящий из трех последовательно установленных запорных органов с независимыми друг от друга ручными приводами: внутреннего клапанного типа, наружного шарового и дополнительного в виде заглушки, накручиваемой на резьбу патрубка; ручных приводов внутреннего и шарового запорных органов, при этом внутренний запорный орган выполнен составным, состоящим из основного, подпружиненного на открытие, и пилотного, подпружиненного на закрытие и соосно соединенного со штоком, взаимодействующим с механизмом преобразования вращательного движения привода в поступательное движение штока; составного корпуса с присоединительными фланцами - первый для присоединения к патрубку, второй, расположенный посередине корпуса, для присоединения к цистерне; сменного патрубка (Свидетельство Российской Федерации на изобретение №2289052, 2004 г., по кл. МПК F16K 27/07, F16K 39/02, F16K 31/52).
Данный запорный клапан используется для контейнер-цистерн и располагается в нижней части емкости и для осуществления операций слива и налива продукта не требует расположения выходного патрубка под углом к входному патрубку. Используемые же сливо-наливные эстакады вагонов-цистерн сконструированы под запорную арматуру вагона-цистерны расположенную в верхней части емкости и имеющую выходной патрубок, расположенный под углом к входному патрубку. Соответственно для использования данного запорного клапана в конструкции вагонов-цистерн и автомобильных цистерн необходима доработка конструкции, а именно, применение приспособления в виде изогнутого патрубка с фланцем для крепления к корпусу прямоточного крана шарового, что приведет к увеличению общего габарита конструкции, что является недопустимым, так как арматура вагонов-цистерн и автомобильных цистерн при транспортировании закрывается колпаком, который имеет строго регламентированную высоту. Соответственно это является недостатком данной конструкции запорного клапана.
Задачей полезной модели является создание конструкции устройства слива и налива для цистерны, позволяющей заменить используемую арматуру цистерн, уменьшив габаритные размеры и обеспечив использование устройства слива налива для цистерны на сливо-наливных эстакадах без дополнительных приспособлений, и при этом соответствующую современным требованиям безопасности.
Поставленная задача решается созданием конструкции устройства слива и налива для цистерны, содержащей установленные последовательно запорные органы, в виде крана шарового углового, внутреннего клапана и заглушки, при этом кран шаровой и внутренний клапан имеют независимые ручные приводы и соединены фланцем, посредством которого устройство присоединяется к вагону-цистерне, при этом корпус крана шарового имеет резьбовой патрубок для присоединения к трубопроводу, на котором размещена заглушка, отверстие для шпинделя ручного привода и кольцевую канавку, выполненную на наружной поверхности возле фланца, а внутренний клапан состоит из основного запорного органа, подпружиненного на открытие, и пилотного запорного органа, подпружиненного на закрытие, а его независимый привод выполнен в виде рукоятки, шпинделя и штока, что совместно с выполнением выходного патрубка с присоединительными размерами, используемыми на сливо-наливных эстакадах позволяет уменьшить габарит устройства слива и налива для цистерны по сравнению с аналогичными конструкциями, в которых использованы прямоточные краны шаровые, и позволяет использовать имеющееся оборудование сливо-наливных эстакад без дополнительных приспособлений.
Устройство слива и налива для цистерны представлено на фиг.1 и фиг.2 где:
1 - пружина, 2 - основной запорный орган, 3 - золотник, 4 - внутренний клапан, 5 - шпиндель, 6 - кольцевая канавка, 7 - рукоятка, 8 - отверстие, 9 - тарельчатые пружины, 10 - кран шаровой угловой, 11 - втулка, 12 - седло, 13 - шпиндель, 14 - рукоятка, 15 - пробка, 16 - седло, 17 - уплотнительная прокладка, 18 - заглушка, 19 - корпус крана шарового углового, 20 - кулачок, 21 - шток, 22 - корпус клапана внутреннего, 23 - пружина, 24 - уплотнительное кольцо, 25 - уплотнительное кольцо, 26 - втулка, 27 - пилотный запорный орган, 28 - дроссельная канавка.
Общая конструкция устройства слива и налива для цистерны состоит из внутреннего клапана 4 и крана шарового углового 10, выполненного угловым, соединенных между собой фланцевым соединением. Кран шаровой 10 работает следующим образом:
- перед осуществлением операций слива (налива) продукта на несколько оборотов выкручивается заглушка 18, установленная в корпус крана шарового углового 19 через прокладку 17, для сброса давления, возникающего из-за возможной негерметичности пробки 15 и седла 16, и проведения диагностики на наличие течи в этом разъеме;
- с резьбового патрубка крана шарового углового 10 снимается заглушка 18, уплотнительная прокладка 17, служащие третьим независимым запорным органом;
- в закрытом положении крана шарового углового 10 тарельчатые пружины 9 через втулку 11 прижимают седло 12 и пробку 15 к седлу 16, обеспечивая герметичность соединений «седло-пробка», при открытом положении внутреннего клапана 4 давление среды в вагоне-цистерне создает дополнительное усилие, поджимающее пробку 15 к седлу 16;
- при вращении рукоятки 14 крана шарового углового 10 в направлении открытия движение через шпиндель 13 передается пробке 15, она поворачивается на 90°, и входное отверстие пробки 15 совмещаются с отверстием входного патрубка крана шарового углового 10, кран шаровой угловой 10 открыт. Соответственно при вращении рукоятки 14 в противоположном направлении кран шаровой угловой 10 закрывается.
Внутренний клапан 4 работает следующим образом:
- при повороте рукоятки 7 по направлению открытия (в открытом положении рукоятка 7 фиксируется тросиком из легкоплавкого материала за отверстие 8) шпиндель 5 поворачивается и опираясь кулачком 20 на торец штока 21, опускает его, при этом опускается пилотный запорный орган 27 состоящий из втулки 26 и уплотнительного кольца 25, сжимается пружина 1, дроссельная канавка 28 штока 21 перемещается вниз, происходит разгерметизация внутреннего клапана 4 и начинается перетекание рабочей среды - внутренний клапан 4 открыт частично. При выравнивании давления над и под золотником 3 пружина 23 опускает основной запорный орган 2, состоящий из золотника 3 и уплотнительного кольца 24 - внутренний клапан 4 полностью открыт;
- при увеличении расхода рабочей среды и появлении определенного перепада давления над и под золотником 3, он за счет усилия, создаваемого разностью давлений, которое должно быть больше усилия создаваемого пружиной 23, возвращается в исходное положение. Небольшое количество рабочей среды продолжает сбрасываться через дроссельную канавку 28 штока 21 - внутренний клапан 4 закрыт частично;
- при повороте рукоятки 7 по направлению закрытия шпиндель 5 поворачивается и кулачок 20 возвращается в исходное положение, при этом за счет усилия пружины 1, большего чем усилие пружины 23, шток 21 совместно с пилотным запорным органом 27 перемещается вверх, дроссельная канавка 28 штока 21 занимает исходное положение - внутренний клапан 4 полностью закрыт.
Для обеспечения современных требований безопасности конструкция устройства слива и налива для цистерны рассчитана на работу не только в штатном режиме, но и предназначена для предотвращения некоторых аварийных ситуаций, а именно:
- в аварийном режиме - обрыве сливного трубопровода при осуществлении операции слива (налива), происходит скачкообразное увеличение расхода рабочей среды и соответственно появление разности давления над и под золотником 3, создающее усилие большее чем усилие пружины 23, закрывающее основной запорный орган 2, при это только небольшая часть рабочей среды сбрасывается через дроссельную канавку 28 в штоке 21 в окружающую среду;
- в аварийном режиме - падении вагона-цистерны, корпус крана шарового углового 19 разрушается по наружной кольцевой канавке 6, при этом основной запорный орган 2 внутреннего клапана 4 остается внутри вагона-цистерны в положении «закрыто», сохраняя герметичность вагона-цистерны;
- в аварийном режиме - охват огнем, в период осуществления операции слива (налива) плавится тросик из легкоплавкого материала, удерживающий рукоятку 7 в открытом положении, и под воздействием пружины 1 основной запорный орган 2 и пилотный запорный орган 27 переходят в положение «закрыто» - слив (налив) рабочей среды прекращается.
Таким образом, в устройстве слива и налива для цистерны смонтировано три последовательно установленных запорных органа: внутренний клапан 4, кран шаровой угловой 10 и дополнительный в виде заглушки 18.
Предложенная конструкция позволяет уменьшить габарит устройства слива и налива для цистерны по сравнению с аналогичными конструкциями, в которых использованы прямоточные краны шаровые, и позволяет использовать имеющееся оборудование сливо-наливных эстакад без дополнительных приспособлений.