ВАКУУМНЫЙ АВТОПОЕЗД

Вакуумный автопоезд
Вакуумный автопоезд состоит из двух автоцистерн, установленных на шасси транспортного средства-тягача и присоединенного к нему прицепа, оборудованных вакуумными системами для механизированного сбора разливов жидких продуктов с рельефа и из сооружений, для заполнения трубопроводов водой в технологических целях и перевозки жидких веществ и их смесей к местам складирования, переработки и утилизации.
Автоцистерны вакуумного автопоезда оборудованы двумя вакуум-компрессорными блоками, установленными соответственно на транспортном средстве-тягаче и на прицепе, с помощью которых продукты разлива с рельефа поверхности и из сооружений закачиваются в две взрывозащищенные цистерны под разряжением, и скачиваются или перекачиваются из цистерн под избыточным давлением.
Технический результат от полезной модели заключается в двукратном ускорении сбора разливов продуктов с рельефа за счет закачки продукта в две цистерны автопоезда одновременно, в возможности закачать жидкие продукты с рассредоточенных земляных амбаров в магистральный трубопровод и откачивать из трубопроводов их содержимое при опорожнении, в быстром заполнении трубопроводов и емкостей водой, забираемой из открытых водоемов для технологических целей.
Полезная модель может быть использована для очистки территории, сооружений и водоемов при авариях и разливах технических жидкостей в топливно-энергетическом комплексе и других хозяйственных отраслях. Область техники, к которой относится полезная модель - транспортное машиностроение, а именно, производство автоцистерн, оборудованных вакуумными насосными блоками для самозагрузки за счет создания разряжения в емкости цистерны и выгрузки из цистерны под избыточным давлением или самотеком.
Задачей технического решения является повышение производительности автопоезда за счет двукратного увеличения вместимости автоцистерн и высокой скорости выполняемых работ в аварийной и взрывоопасной ситуации. В настоящее время в автомобилестроении доминирует тенденция повышения производительности специализированного транспорта путем производства цистерн для загрузки и транспортирования технических жидкостей максимальной вместимости, использующих полную грузоподъемность автомобильного шасси (Авторское свидетельство № RU 78737 U1, В60Р 3/22, 19.02.2008). Известна установка сбора и закачки нефтепродуктов (Авторское свидетельство № RU 109707 U1, В60Р 1/54, В60Р 3/22) на четырехосном шасси автомобиле КамАЗ, включающая крано-манипуляторную установку на платформе с комплектом трубопроводной обвязки, цистерну над задним мостом на раме шасси, а также напорно-всасывающие рукава и органы управления установкой на платформе и в кабине шасси. Эффективность применения подобной автоцистерны в нефтепромысловом хозяйстве ограничивается по грузоподъемности несущей способностью дорожного полотна, а по объему собираемой жидкости - ограниченной емкостью цистерны при большой массе технологического оборудования.
Реальным путем преодоления ограничений по несущей способности дорожного полотна и повышения производительности специализированного автотранспорта является применение прицепных машин и формирование прицепных автопоездов (см. Булычев Д.В., Гриф М.И. Автопоезда. Учебное пособие для водителей. - М.: Транспорт, 1990.)
В этой области известен опыт применения передвижной вакуумной установки для сбора разлитой жидкости на прицепе (Авторское свидетельство № RU 62937 U1, Е01Н, 16.08.2006), на задней площади которого установлена емкость овального сечения для сбора жидкости, а на передней оставшейся части прицепа установлены вакуумный насос, двигатель для привода вакуумного насоса и запорно-распределительная арматура. Полезная модель интересна как концепция прицепной вакуумной машины м автономным приводом. Полезная модель реализована на автомобиле УАЗ, имеет индивидуальный моторный привод насоса и не может быть эффективной для безопасной ликвидации аварий при значительных разливах нефтепродуктов и других технических жидкостей. В вакуумной машине для очистки дренажных колодцев (Патент на изобретение №2066360, E03F 7/00, 10.09.1996) использована цистерна с двумя отсеками на одном полуприцепе; синхронно работающие водяной и вакуумный насосы каждый на свой отсек. Недостатком этого устройства является сложность управления полуприцепом по бездорожью, многоступенчатость привода насосов от карданного вала транспортного средства-тягача через цилиндрический редуктор и клиноременную передачу.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой модели является передвижная вакуумная насосная установка для сбора разлитой жидкости (Патент №2171400, F04D 13/12, F04D 13/02, 05.07.2000), в которой циркуляционно-накопительный бак вакуумной системы и транспортировочная емкость размещаются на отдельных, сцепленных между собой передвижных платформах, буксируемых транспортным средством-тягачом. Недостатком этого устройства является оригинальность конструктивного решения из трех шарнирно-сочлененных транспортных средств, движение которых по дорогам общего пользования невозможно.
Сущность полезной модели заключается в расширении арсенала технических средств для быстрой ликвидации разлива нефтепродуктов с рельефа и из сооружений путем соединения в автопоезд оборудованных индивидуальными вакуумными насосными блоками автоцистерн на шасси транспортного средства -тягача и агрегатируемого с ним прицепа.
Техническим результатом является прочный и устойчивый к различным нагрузкам при движении транспорта по бездорожью модуль автоцистерны с вакуумным насосным блоком, включающим один или два спаренных насос-компрессора, автоприцеп с несущей рамой из автомобильной конструкционной стали с встроенными в нее ложементами для установки модуля автоцистерны, гидростатический привод вакуумных насосных блоков с доступными для обслуживания в полевых условиях устройствами безопасности автоцистерн на транспортном средстве-тягаче и прицепе автопоезда. На фиг. 1 изображено устройство вакуумного автопоезда, общий вид. Позиции на фиг. 1 обозначают: 1 - шасси транспортного средства-тягача; 2 - насосная станция привода гидромоторов на вакуумных насосных блоках; 3, 9 - вакуумные насосные блоки; 4,10 - технологическая горловина вакуумной системы автоцистерны; 5, 11 - ленты стяжные пять комплектов со стремянками крепления к ложементам; 6, 12 - емкости цистерн; 7, 13 - заливная горловина мерной вместимости; 8,14 - механизированное заднее днище цистерны; А - днище заперто; Б - днище открыто; 15, 21 - приемный лючок с дисковым затвором; 16 - противооткатной брус; 17, 22 - металлические короба для укладки напорно-всасывающих рукавов; 18 - рама прицепа с ложементами для установки цистерны; 19, 24 - барабан заземления с тросом; 20 - трубопровод к гидромотору привода вакуумного насосного блока на прицепе; 23 - надрамник с ложементами для установки цистерны на шасси транспортного средства-тягача. Осуществление полезной модели производится путем: а) изготовления прицепа специальной рамной конструкции с ложементами под установку цистерны; б) изготовления и установки модулей автоцистерн с насосными блоками на шасси транспортного средства-тягача и на прицеп; в) подключения вакуумных насосных блоков в вакуумно-нагнетательные системы автопоезда; г) привода вакуумных насосных блоков установленными на них гидромоторами насосной станции транспортного средства-тягача.
Рама прицепа 18 проектируется и изготавливается из автомобильной конструкционной стали заодно с ложементами под каждую цистерну индивидуально, оборудуется противооткатным брусом 16 и противооткатными упорами под колеса, блоком заземления 19, металлическими коробами для укладки напорно-всасывающих рукавов, установкой крепления запасного колеса. Ходовая система прицепа выполняется с индивидуальным подрессориванием колесных осей и тормозными механизмами колес с приводом от пневмосистемы транспортного средства-тягача. Передняя ось прицепа, совмещенная с поворотным кругом, управляется через дышло прицепа.
Шасси 1 транспортного средства-тягача дорабатывается под требования безопасности при перевозке опасных грузов: переносится глушитель вправо и вверх от рабочего места водителя, на него устанавливается искрогаситель; монтируются блок полевого заземления 24, защита топливных баков, сертифицированный разъединитель массы электросистемы автомобиля; на раме шасси транспортного средства-тягача стремянками закрепляется подрамник 23 с ложементами для установки резервуара цистерны 6.
Резервуары автоцистерн 6 и 12 конструктивно унифицированные, технологически взаимозаменяемые сварные конструкции из двух днищ и обечаек круглой формы. Внутри резервуары цистерны оборудуются волнорезами, снаружи усиливаются кольцевыми шпангоутами наружного исполнения. Основание каждой цистерны усилено опорным листом.
Резервуар автоцистерны 6 укладывается в ложементы надрамника 23 на шасси транспортного средства-тягача. Резервуар автоцистерны 12 укладывается в ложементы на раме прицепа 18. Для сохранения от смятия и гашения вибраций в ложементах предусмотрены металлические стойки и ребра, на ложементы ставятся резиновые амортизаторы.
Фиксация цистерны на ложементах осуществляется при помощи группы кольцевых стяжных лент 5 и 11, которые охватывают резервуар и крепятся к лонжеронам на надрамнике 23 транспортного средства-тягача и раме 18 прицепа. Такая конструкция крепления обеспечивает небольшую свободу перемещения и целостность резервуара цистерны при скручивании рамы на бездорожье, повышает надежность автоцистерны за счет того, что динамические нагрузки при движении по пересеченной местности приходятся на раму прицепа и подрамник транспортного средства-тягача.
Автоцистерны 6 и 12 оборудуются механизмами открывания днища (из положения «А» в положение «Б» на фиг. 1) в бок, которые используются для очистки внутренней поверхности при обслуживании емкостей автоцистерн. Внизу заднего днища 8 и 14 вварены патрубки с фланцами, на которые крепятся крышки приемных лючков с рукоятками дисковых затворов 15 и 21. При работе к приемным лючкам с помощью накидных гаек присоединяются напорно-всасывающие рукава «всасывание-слив». В транспортном положении напорно-всасывающие рукава укладываются в металлические короба 17 и 22 по обеим сторонам автоцистерн.
Сверху на резервуаре цистерны приварены технологические горловины 4 и 10 вакуумных систем самозагрузки и заливные горловины 7 и 13 для заливки автоцистерн мерными объемами жидкости. Заливные горловины 7 и 13 оборудуются уголками с верхней плоскостью указателя уровня по ГОСТ 8.600-2011. Доступ к горловинам осуществляется с площадки обслуживания, выполняемой из просечного листа с противоскользящим эффектом. Площадка обслуживания оборудуется защитным ограждением. Подъем на площадку обслуживания обеспечивается по металлической лестнице с левого ближнего к водителю бока машины.
Цистерны автопоезда оборудуется огнетушителями, ящиками для песка, иными устройствами и системами безопасности, надписями и табличками согласно международному соглашению дорожной перевозки опасных грузов - ДОПОГ. Для надежного сбора разливов жидкости с рельефа автопоезд оснащается мощными насосными блоками 3 и 9, смонтированными на рамах автоцистерн транспортного средства-тягача и прицепа. Привод каждого насосного блока осуществляется гидромотором, рабочая жидкость к гидромоторам подается от автономной гидравлической станции 2, установленной на транспортном средстве-тягаче. Блок управления потоками в вакуумной системе каждой автоцистерны представляет собой четырехходовой кран, управляемый вручную. Трубопровод 20 гидравлической системы привода насосов гибкий, оснащается быстроразъемными разрывными муфтами, что способствует обеспечению компоновочной гибкости автопоезда при поворотах и снижению денежных и трудозатрат на механизацию автоцистерн.
При ликвидации разливов нефти, газового конденсата и доставки технических жидкостей автопоезд фиг. 1 доставляется на объект. Цистерны автопоезда устанавливаются на ровной горизонтальной площадке в габаритах транспортного средства-тягача и прицепа соответственно. Прицеп и транспортное средство-тягач затормаживаются, под колеса транспортных средств устанавливаются противооткатные упоры.
Напорно-всасывающие рукава «Всасывание-слив» извлекаются из металлических коробов 17 и 22, накидными гайками присоединяются к приемным лючкам 15 и 21 на автоцистернах прицепа и тягача соответственно. Всасывающие концы рукавов «Всасывание-слив» опускаются в емкости на рельефе или в амбары для сбора разлитой жидкости на местности. Дисковые затворы лючков 15 и 21 устанавливаются в положение «Закрыто», четырехходовые краны в блоке направления потоков вакуумных систем автоцистерн 12 и 6 устанавливаются в положение «Наполнение». Перед запуском насосных блоков необходимо установить заземление. Для этого отматывается необходимая длина троса с барабанов 19 и 24, после чего клины на концах тросов заземления забиваются в грунт. Каждая цистерна автопоезда должна быть заземлена до полного заполнения или слива из нее продуктов.
Включается устройство отбора мощности транспортного средства-тягача, насос гидравлической станции по гибким трубопроводам подает рабочую жидкость к распределителю и от него к гидромоторам насосных блоков 3 и 9, вакуумные системы автоцистерн синхронно заработают. Через 1-1,5 минуты создается технологическое разряжение в резервуарах цистерн 6 и 12, после чего дисковые затворы на лючках 15 и 21 устанавливаются в положение «Открыто» и под действием разряжения начинается сбор разлитой жидкости и ее смеси с грунтом в две цистерны одновременно. При полном заполнении резервуаров автоцистерн 6 и 12 дисковые затворы переводятся в положение «Закрыто», устройство отбора мощности выключается, четырехходовые краны переводятся в положение «Закрыто», после чего напорно-всасывающие рукава отсоединяются и возвращаются в металлические короба. Автопоезд переезжает к месту разгрузки. При разгрузке содержимого автоцистерны устанавливаются на ровной поверхности. Под колеса транспортных средств устанавливаются противооткатные упоры. На автоцистерны накладывается заземление. К резервуарам автоцистерн присоединяются напорно-всасывающие рукава «Всасывание-слив», в блоке направления потоков вакуумных систем четырехходовые краны переводятся в положение «На слив», дисковые затворы переводятся в положение «Открыто», включается устройство отбора мощности, заработают насосы, создавая избыточное давление и производится слив содержимого из цистерны. Слив из цистерн может осуществляться самотеком при заглушенном двигателе транспортного средства-тягача. Для чего достаточно присоединить напорно-всасывающие рукава к резервуарам цистерн и перевести дисковые затворы в положение «Открыто».
После слива или в конце смены автопоезд устанавливается на стоянке. Открываются задние днища автоцистерн, внутренняя поверхность резервуаров цистерн очищается от загрязнений вручную или струей воды под давлением. При преимущественном использовании автопоезда для заполнения трубопроводов водой в технологических целях и при опорожнении трубопроводов целесообразнее использовать автоцистерны с насосными блоками, установленными на тягаче и прицепе, из сдвоенных вакуумно-компрессорных установок по схеме на фиг. 2.
Последовательность выполнения технологических операций блоком сдвоенных компрессоров при заполнении и сливе содержимого каждой автоцистерны автопоезда аналогична описанному выше по фиг. 1. На стоянке у трубопровода или на рельефе у водозабора автоцистерны автопоезда устанавливаются на ровной площадке. Под колеса транспортного средства-тягача и прицепа устанавливаются противооткатные упоры. Вакуумные насос-компрессоры подключаются к гидростатическому приводу. Затворы автоцистерн тягача и прицепа переводятся в положение «Закрыто», четырехходовые краны вакуумных систем переключаются в положение «Наполнение». Напорно-всасывающие рукава «Всасывание-слив» извлекаются из металлических коробов 17 и 22 накидными гайками присоединяются к приемным лючкам 5 и 21 на автоцистернах прицепа и тягача соответственно (см. фиг. 1).
Свободные концы рукавов «Всасывание-слив» подключаются к трубопроводу или опускаются в водный объект на рельефе. Включается устройство отбора мощности, насос гидравлической станции подает рабочую жидкость к гидромоторам привода сдвоенных насосных блоков, соответственно вакуумные системы автоцистерн тягача и прицепа синхронно заработают. Через 1-1,5 минуты создается технологическое разряжение в резервуарах цистерн, после чего дисковые затворы цистерн устанавливаются в положение «Открыто» и под действием разряжения начинается забор или откачивание воды в две цистерны одновременно. При заполнении резервуаров автоцистерн водой или при опорожнении трубопроводов дисковые затворы переводятся в положение «Закрыто», устройство отбора мощности выключается, четырехходовые краны на цистернах переводятся в положение «Закрыто». Напорно-всасывающие рукава отсоединяются и возвращаются в металлические короба. На стоянке резервуары автоцистерн автопоезда можно заполнить водой от пожарных гидрантов. Для чего достаточно опустить рукава от пожарных гидрантов в заливные горловины 7 и 13 мерной вместимости автоцистерн (фиг. 1) и подать воду из пожарного водовода. После достижения необходимого уровня заполнения автоцистерн, подача воды отключается, рукава пожарных гидрантов извлекаются из горловин цистерн, люки горловин автоцистерн закрываются и фиксируются в транспортном положении.
Снаряженный водой автопоезд переезжает на трубопровод и на другое техническое сооружение, устанавливается на ровной площадке, связывается с объектом напорно-всасывающими рукавами. Дисковые затворы автоцистерн и четырехходовые краны на тягаче и прицепе переключаются в положение «Открыто». Включается устройство отбора мощности, вакуум-компрессорные блоки создают избыточное давление в каждой цистерне автопоезда и вода подается в трубопровод струей под давлением. По окончании заполнения трубопроводов водой или при опорожнении автоцистерн гидростатический привод насосных блоков останавливается. Напорно-всасывающие трубопроводы отсоединяются от затворов и укладываются в металлические короба. Опытный образец полезной модели вакуумного автопоезда был изготовлен и опробован предприятием-заявителем в вакуумном автопоезде 20+20 куб. м КАМАЗ-6520, общий вид которого представлен на фиг. 3. Вакуумный автопоезд, выполненный по модульной схеме на фиг. 3, технологичен в производстве, прост в монтаже, высокопроизводителен в работе, не требует сложного технического обслуживания в полевых условиях.
Вакуумный автопоезд в качестве полезной модели может быть изготовлен на базе шасси существующих транспортных средств и доработанных под установку автоцистерн прицепов с минимальными техническими и денежными затратами практически на любом машиностроительном производстве.