Устройство контроля заполнения цистерны

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности, к устройствам для определения уровня наливаемой в цистерну жидкости. Полезная модель используется для контроля непосредственно во время процесса налива жидкости в цистерну. Предназначена для предотвращения перелива, приводящего к необходимости слива излишней жидкости, и для предотвращения недолива, приводящего к неэффективному использованию транспорта. Может применяться для любых типов железнодорожных цистерн и любых химически не агрессивных жидкостей, таких как, например, мазут, бензин, дизельное топливо, иные нефтепродукты.
Известно устройство контроля загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов по патенту РФ на полезную модель №132594, G08B 13/00, 2013. Устройство содержит основание, с помощью которого его устанавливают на штоке для открытия нижнего сливного клапана внутри цистерны, и штангу, снабженную измерительной линейкой. Штанга установлена в основании с возможностью вертикального перемещения, а основание снабжено фиксатором для фиксации штанги в заданном положении. На нижнем конце штанги закреплена горизонтальная планка. В верхней части штанги размещена верхняя планка. В процессе измерения верхнюю планку устанавливают на уровне верхней образующей котла цистерны. Недостатком является сложность установки и контроля положения верхней планки на необходимом уровне внутри цистерны. Кроме того, установка устройства на штоке сливного клапана не обеспечивает его жестко зафиксированного положения внутри цистерны из-за возможного свободного хода штока. Все это может привести к недостаточной точности определения уровня налива жидкости в цистерне.
Известно устройство контроля загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов по патенту РФ на полезную модель №160928, G01F 23/04, 2016. Устройство содержит штангу, снабженную измерительной линейкой, на нижнем конце которой закреплена горизонтальная нижняя предупреждающая планка. На расстоянии 4-8 см от нижней планки на штанге закреплена параллельная ей верхняя планка. Штанга снабжена передвижным фиксатором и ручкой. Фиксатор штанги крепят или к обечайке цистерны, или к крышке наливного наконечника. Уровень, на котором закрепляют штангу, выставляют по градуировочной шкале в соответствии с максимально допустимым уровнем налива. Недостатком является не точное определение уровня установки планок, т.к. при выставлении уровня сложно учесть точные размеры обечайки и наливного наконечника.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрано устройство для контроля уровня заполнения цистерн по патенту РФ на полезную модель №176630, G01F 23/04, 2016. Устройство содержит штангу с измерительной шкалой, планку, фиксатор и раму, предназначенную для установки на верхнем крае горловины цистерны. С рамой связана муфта со сквозным отверстием для перемещения в нем штанги. Планка жестко связана с основанием штанги и установлена строго перпендикулярно основанию штанги. Уровень, на который необходимо заполнить цистерну продуктом вычисляют исходя из параметров жидкости и замеренной высоты цистерны от нижней образующей цистерны и верхнего края ее горловины. Уровень исчисляют от дна цистерны, а установку штанги осуществляют со стороны ее горловины, поэтому при практической установке планки внутри цистерны на предварительно рассчитанную высоту сложно точно учесть высоту горловины и толщину стенки цистерны. Погрешность в установке планки обуславливает недостаточную точность контроля уровня заполнения цистерны.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности определения уровня наливаемой в цистерну жидкости.
Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля заполнения цистерны, содержащем раму для установки на горловину цистерны, стержень с измерительной шкалой и пластиной на конце, согласно полезной модели, рама выполнена с осевым элементом и концевыми опорами, на осевом элементе подвижно установлена основная втулка с фиксатором её положения, на основной втулке под углом друг к другу, на одном уровне закреплены держатель стержня и держатель упора, на конце держателя стержня закреплена втулка со стержнем и фиксатором его положения, на держателе упора посредством другой втулки с фиксатором подвижно установлен упор.
Технический результат обеспечивается за счет того, что устройство снабжено упором в наружную поверхность бочки цистерны и упор жестко соединен посредством держателей с измерительным стержнем. Держатель стержня и держатель упора закреплены на основной втулке на одном уровне. Устанавливая конец упора на верхнюю точку образующей криволинейной поверхности бочки цистерны автоматически получают начальное положение отсчета для стержня. Дальнейшее выставление пластины на расчетную высоту от дна цистерны осуществляют уже с учетом высоты горловины и толщины стенки цистерны. Выполнение рамы с осевым элементом и концевыми опорами позволяет точно устанавливать основную втулку с держателями в начальное положение. Концевые опоры фиксируют положение рамы на горловине и обеспечивают вертикальное положение осевого элемента, по которому передвигают основную втулку, устанавливая держатели на начальную высоту. Использование фиксаторов во втулке стержня, втулке упора и в основной втулке держателей позволяет зафиксировать положение данных элементов в нужном положении и предотвращает их смещение в процессе контроля, которое может привести к ошибке определения уровня жидкости. Таким образом, повышается точность определения уровня наливаемой в цистерну жидкости.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства контроля заполнения цистерны.
На фиг. 2 представлена схема расположения устройства в цистерне.
Устройство контроля заполнения цистерны содержит раму 1, состоящую из планок различной длины, соединенных плоской перемычкой. На концах планок рамы 1 выполнены концевые опоры 2. На плоской перемычке рамы 1 закреплен осевой элемент 3, на котором установлена основная втулка 4 с фиксатором 5. На основной втулке 4 жестко, под углом друг к другу закреплены держатели – держатель 6 упора 10 и держатель 7 измерительного стержня 13. На держателе 6 установлена втулка 8 с фиксатором 9. На втулке 8 закреплен упор 10. На конце держателя 7 выполнена втулка 11 с фиксатором 12. В отверстии втулки 11 установлен измерительный стержень 13 с измерительной шкалой 14 и пластиной 15 на нижнем конце. Пластина 15 установлена перпендикулярно оси стержня 13. Фиксаторы 5, 9, 12 выполнены в виде резьбовых винтов. Устройство  устанавливается на цистерну 16 с горловиной 17.
Устройство контроля заполнения цистерны работает следующим образом.
Перед началом налива рассчитывают уровень налива нефтепродукта в конкретную цистерну 16 по специальной компьютерной программе и калибровочным таблицам для различных видов ж/д цистерн. При расчете уровня учитывают характеристики наливаемого продукта, такие как плотность и температуру. Определяют максимально допустимый уровень загрузки исходя из типа данной цистерны. Для расчетной высоты налива вводят поправку на то, что при закрытии крана в емкости, из которой наливают жидкость, процесс налива не прекращается мгновенно. Часть продукта еще остается в трубе или шланге и поступает в ж/д цистерну. Раму 1 устанавливают на торец горловины 17 цистерны 16 с охватом концевыми опорами 2 боковой цилиндрической поверхности горловины 17. Перемещая основную втулку 4 по осевому элементу 3, устанавливают упор 10 так, чтобы его конец опирался на верхнюю точку образующей цилиндрической поверхности бочки цистерны 16. Закрепляют фиксатором 5 основную втулку 4 на осевом элементе 3, закрепляют фиксатором 9 упор 10 на держателе 6. Устанавливают измерительный стержень так, чтобы пластина 15 находилась на высоте от дна цистерны, соответствующей расчетному уровню налива. При установке пластины 15 учитывают ширину стенки цистерны α=9 мм, прибавляя ее к высоте горловины 17. Высоту горловины 17 фиксируют с помощью упора 10, при этом данное значение высоты откладывается на измерительном стержне 13. В результате получают точную высоту положения пластины 15 от замеченной начальной точки на измерительной шкале 14 измерительного стержня 13. Наливают нефтепродукт в цистерну 16. Во время налива оператор контролирует уровень налива через отверстие горловины 17 цистерны 16 с помощью света фонаря. При достижении уровня жидкости поверхности пластины 15 останавливают процесс налива. Для точного определения момента окончания налива пластина 15 может быть покрыта люминофорной краской. При прекращении свечения краски на пластине 15 останавливают налив. За счет использования упора 10 пластина 15 достаточно точно устанавливается на расчетном уровне налива. Уменьшение погрешности в высоте установки пластины 15 позволяет значительно повысить эффективность перевозок с учетом дополнительного объема жидкости, приходящегося на добавочную высоту  и с учетом количества наполняемых с помощью заявляемого устройства цистерн.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить точность определения уровня наливаемой в цистерну жидкости.