УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛИВА И НАЛИВА СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ
DEVICE FOR DRAINAGE AND FILLING OF LIQUEFIED GASES

Изобретение относится к технике налива и слива жидкостей и может быть использовано для слива-налива сжиженных газов и других технических жидкостей в транспортные емкости (например) - железнодорожные цистерны.
Для перевозки сжиженных газов с помощью железнодорожного транспорта используют вагоны-цистерны особого назначения и специальной конструкции, имеющие два угловых вентиля для слива и налива жидкой фазы и один угловой вентиль для паровой фазы. Слив - налив сжиженных газов, осуществляется на сливоналивных эстакадах при помощи сливо-наливных устройств, за счет использования разности давлений между опорожняемым/наполняемым резервуаром и транспортной цистерной.
Известна существующая технология, при которой загрузка и разгрузка ж/д цистерн сжиженными газами осуществляется при помощи двух рукавов, один из которых обеспечивает подачу жидкой фазы, второй обеспечивает движение паровой фазы, представленных в виде резинотканевых рукавов, металлорукавов или шарнирно сочлененных рукавов.
Данная технология имеет следующие недостатки:
- при подключении и отключении к ж/д цистерне рукавов приходится оперировать двумя рукавами, что неудобно и увеличивает время позиционирования и присоединения;
- повышенные затраты на производство и приобретение двух рукавов;
- требуется много места на эстакаде для размещения двух рукавов;
- повышенные трудозатраты при монтаже.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению, является устройство для заполнения и опорожнения мобильной емкости (№2301195 С1), содержащее трубопровод подачи жидкого продукта, и газоуравнительный трубопровод образованные шарнирно соединенными звеньями, и соединенные шарнирами с вертикальными осями несущим узлом, выполненным в виде рычагов.
Недостатками данного устройства являются:
- сложность конструкции шарнирно связанных звеньев;
- отсутствие уравновешивающих устройств на звеньях вертикального перемещения;
- повышенные затраты на производство рукавов и несущего узла;
- большое количество шарниров.
Предлагаемое техническое решение построения шарнирно-сочлененного рукава позволяет устранить вышеуказанные недостатки.
В основу предлагаемого устройства налива и слива сжиженных газов поставлена задача упрощения конструкции, улучшения условий эксплуатации и уменьшения потерь сжиженного газа, снижение расхода материалов при изготовлении рукавов, снижение трудозатрат и расходов вспомогательных материалов при монтаже.
Поставленная задача решается усовершенствованием устройства для заполнения и опорожнения мобильной емкости.
Это усовершенствование заключается в применении:
- шарнирно-сочлененного рукава с расположением трубопровода паровой фазы внутри трубопровода жидкой фазы, с использованием шарнирных соединений специального исполнения с двумя уплотнениями, обеспечивающими герметичность между жидкой и паровой фазой, а также герметичность между жидкой фазой и окружающей средой;
- раздвоенного первого шарнирного звена, связанного с неподвижным источником паровой и жидкой фаз сжиженных газов, состоящего из двух трубопроводов, жестко соединенных между собой и сходящихся в один коаксиальный трубопровод;
- последнего шарнирного звена, расходящегося на три гибких присоединительных трубопровода, два из которых соединены с трубопроводом жидкой фазы, а один с трубопроводом паровой фазы;
- гибкого соединения между трубами подачи жидкой и паровой фазы и узлом присоединения к ж/д цистерне оригинальной конструкции, представляющего собой гибкий металлорукав в дополнительной защитной оболочке, обеспечивающей его длительную сохранность;
- узла присоединения к ж/д цистерне включающего в себя отсечной клапан, расположенный вблизи к стыковочному соединению, что позволяет уменьшить потери при сбросе газа и уменьшить выброс газов в окружающую среду, а также сбросной клапан, предназначенный для сброса давления из пространства между отсечным клапаном и угловым вентилем ж/д цистерны.
Известно шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №82810, F16L 27/02), содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, уплотнение шарнирного соединения, шарики или ролики, уплотнение шарнирного соединения, удерживающегося фланцами, и дополнительно уплотняемое кольцами резиновыми, причем верхний и нижний фланцы одинаковы и имеют специальные выступы для удержания уплотнения.
Указанное соединение обеспечивает функционирование устройств налива/слива нефти, нефтепродуктов, продуктов нефтехимии и других жидкостей.
Однако данное шарнирное соединение имеет одну рабочую полость и не позволяет производить одновременное движение жидкой и паровой фаз сжиженного газа, обеспечивая герметичность между ними.
В предложенном устройстве используются усовершенствованная конструкция шарнирного соединения, имеющая две рабочие полости, одна из которых используется для движения паровой фазы, другая -жидкой фазы.
На фиг. 1 представлен вид предлагаемого устройства для слива и налива сжиженных газов.
На фиг. 2 представлен вид предлагаемого шарнирного соединения.
На фиг. 3 представлен вид предлагаемого узла присоединения к ж/д цистерне.
Устройство для слива и налива сжиженных газов (фиг. 1) состоит из шарнирно-сочлененного трубопровода паровой фазы, расположенного внутри трубопровода жидкой фазы 2 с использованием шарнирных соединений 3 специального исполнения с двумя уплотнениями 4 и 5, обеспечивающими герметичность между жидкой и паровой фазой, а также герметичность между жидкой фазой и окружающей средой.
Гидравлические шарнирные соединения (фиг. 2), состоят из внутренней 21 и внешней обоймы 22, при этом внешняя обойма охватывает внутреннюю обойму, образовывая беговую дорожку в которой установлены ролики или шарики 23. К внутренней и внешней обоймам с помощью болтов или шпилек 27 и 28 прикреплены фланцы 24 и 25 имеющие две концентрично расположенные стенки, каждая из которых имеет собственную уплотнительную и присоединительную поверхности, разделенные кольцевым пространством, внутри которого располагаются центрирующие распорки, жестко удерживающие стенки на расстоянии друг от друга. Присоединительные поверхности стенок фланцев предназначены для концентричного подсоединения к шарнирному соединению трубы меньшего диаметра, внутри трубы большего диаметра, с образованием зазора между трубами. Внутреннее 4 и внешнее 5 уплотнения установлены между уплотнительными поверхностями двух стенок фланцев 24 и 25 и предназначены для обеспечения герметичности между паровой фазой и жидкой фазой, а также между жидкой фазой и окружающей средой, защитное кольцо 26 удерживает внутреннее уплотнение от смещения.
Раздвоенное в месте подключения с неподвижным источником паровой и жидкой фаз сжиженных газов первое шарнирное звено 6, состоит из двух трубопроводов, жестко соединенных между собой и сходящихся в один коаксиальный трубопровод, образованный шарнирными звеньями 7, 8 и 9.
Последнее звено 10, расходится на три гибких присоединительных трубопровода, два из которых 11 соединены с трубопроводом жидкой фазы, а один 12 с трубопроводом паровой фазы. Гибкие соединения между трубами подачи жидкой и паровой фазы и узлом присоединения к ж/д цистерне, представляют собой гибкий металлорукав 13 в дополнительной защитной оболочке 14 предотвращающей его вытягивание, перегиб и скручивание, что обеспечивает его длительную сохранность.
Узел присоединения 15 к ж/д цистерне включающий в себя отсечной клапан 16 (фиг. 3), расположенный вблизи к стыковочному соединению, что позволяет уменьшить потери при сбросе газа и уменьшить выброс газов в окружающую среду, а также сбросной клапан 17, предназначенный для сброса давления из пространства между отсечным клапаном и угловым вентилем ж/д цистерны.
Уравновешивающее устройство 18 предназначено для облегчения вертикального перемещения, может быть выполнено в виде пружинного балансира или противовеса. Монтаж устройства на сливоналивных эстакадах осуществляется при помощи неподвижных подвесных опор 19. Соединенных с раздвоенным первым шарнирным звеном шарнирами 20.
Устройство для слива и налива сжиженных газов работает следующим образом:
Перед началом работы шарнирные звенья устройства отведены за габарит приближения ж/д цистерны. Цистерну устанавливают в зону налива, располагая крышку люка с установленной на ней сливо-наливной арматурой в диапазоне обслуживания устройства. Ручными манипуляциями устройство выводится из гаражного положения, и устанавливается над крышкой люка ж/д цистерны. Точное позиционирование устройства в горизонтальной плоскости, осуществляется перемещением шарнирных звеньев 6 и 7 относительно оси шарнира 3. Позиционирование устройства в вертикальной плоскости, осуществляется перемещением шарнирных звеньев 7 и 8 относительно оси шарнира 3. Уравновешивающее устройство 18 обеспечивает балансировку веса прибора при вертикальных перемещениях узлов присоединения 15. Позиционирование узлов присоединения 15 соответственно расположению запорной арматуры цистерны, производят поворотом звена 10 и перемещением гибких присоединительных трубопроводов 11 и 12. Ручными манипуляциями производят подключение узлов присоединения 15 к угловым вентилям ж/д. цистерны 29, при этом, гибкие трубопроводы жидкой фазы 11 соединяют с сливо-наливными угловыми вентилями, гибкий трубопровод паровой фазы 12, соединяют с угловым уравнительным вентилем. Открывают отсечные клапаны 16 узлов присоединения 15. Устройство готово для налива/слива сжиженных газов в ж/д цистерну.
Производят открытие угловых вентилей 29 на ж/д цистерне. Подается жидкий продукт, который, проходя по трубопроводу, вытекает из наливных патрубков 11 в цистерну, а находящийся в цистерне газ удаляется через патрубок 12 по трубопроводу паровой фазы. При опорожнении цистерны газ под давлением по трубопроводу паровой фазы через патрубок 12 подается в цистерну и вытесняет по трубопроводу подачи жидкого продукта через патрубки 11 из цистерны. После заполнения или опорожнения цистерны подача продукта прекращается, производят сброс давления из пространства между отсечным клапаном 16 и угловым вентилем ж/д цистерны, посредством кратковременного открытия сбросного клапана 17. Отсоединяются наливные патрубки 11 и патрубок 12 от угловых вентилей ж/д цистерны. Ручными манипуляциями устройство заводится в гаражное положение.
Таким образом, предлагаемое устройство имеет упрощенную конструкцию. Использование данного устройства обеспечивает возможность выполнения операций слива/налива сжиженных газов оперируя одним трубопроводом. Применение в качестве присоединительных трубопроводов гибких металлорукавов в дополнительной защитной оболочке позволяет производить подключение к угловым вентилям ж/д цистерны независимо от их расположения, без риска вытягивания, перегиба и скручивания металлорукава, что обеспечивает его длительную сохранность. Применение предлагаемого устройства позволит улучшить условия эксплуатации, снизить затраты на производство и монтаж устройств, уменьшить потери при сбросе газа и уменьшить выброс газов в окружающую среду.