Установка для выгрузки из емкостей текучих или загустевших при низких температурах жидкостей

 

Использование: при выгрузке из емкостей загустевших жидкостей, например, нефтепродуктов. Сущность изобретения: сливной вакуумный резервуар 1 посредством трубопровода 2 сообщен с опорожняемой емкостью 33. Трубопровод 2 собран из нескольких прямолинейных и изогнутых секций, соединенных пространственными шарнирами 17. Каждая из секций состоит из двух коаксиально соединенных труб большого диаметра по кольцевой полости, между которыми циркулирует теплоноситель в направлении от емкости 33 к сливному резервуару 1 в заборную секцию трубопровода, погруженную в загустевшую жидкость через заливную горловину емкости 33. При этом слой загустевшей жидкости, прилегающий к стенкам внутренних труб трубопровода, при подогреве становится текучим с незначительным касательным напряжением. Вследствие этого, под действием перепада давления, создаваемого в сливном резервуаре вакуумом, загустевшая жидкость, имеющая форму прямого или изогнутого цилиндра, покрытого снаружи жидким слоем, будет свободно перемещаться из разгружаемой емкости 33 в сливной резервуар 1. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к более производительным установкам, используемым для разгрузки емкостей, заполненных жидкостью, загустевающей при низкой температуре, главным образом нефтепродуктов.

Выгрузка таких жидкостей, с их предварительным подогревом до жидкой консистенции, осуществляется с помощью гидронасосов. При этом подогрев цистерны выполняется на стоянке в течение длительного времени при большом расходе тепловой энергии (патент США, N 4476788, МКИ, B 61 D 5/10, 27/00, f24, H9/16, ). В рассматриваемом устройстве нагреватель расположен вокруг разгрузочного патрубка, установленного в нижней точке обечайки цистерны, и имеет несколько продольно ориентированных труб в форме змеевика для прохода теплоносителя. Нагреватель установлен вдоль всей нижней части цистерны, расположен наклонно вдоль продольной и поперечной ее осей и имеет входной и выходной каналы, установленные у разгрузочного патрубка. Теплоносителями могут быть высокотемпературные среды, как, например, горячая вода, горячий газ или нагретый воздух, перегретый водяной пар и др.

Для такой установки требуется специальная конструкция цистерны, отличающаяся от обычной, используемой для транспортировки различных жидкостей, что является существенным недостатком этой установки.

Известно устройство, состоящее из механизмов, позволяющее разгружать цистерну, заполненную загустевшей жидкостью, без ее подогрева (а.с. N 1555222, МКИ B 65 D 88/74). Оно включает в себя присоединительный фланец, закрепленный на торце заливной горловины цистерны, к верхнему торцу которого присоединена смесительная камера, внутри которой, около вертикальных осей, вращаются перемещающие жидкость лопатки, а к нижнему торцу фланца прикреплены несколько гибких трубопроводов, внутри которых установлены гибкие шнеки, подающие, при своем вращении, жидкость в смесительную камеру. Из камеры перемешанная жидкость через патрубок по трубопроводу подается потребителю.

Рассмотренное устройство сложно по конструкции, вследствие чего оно не реализовано. Более простой и производительной установкой, принятой за прототип, является "Установка для опорожнения и наполнения железнодорожных цистерн" ( а.с. N 1613389, МКИ B 65 D 88/74). Она включает в себя разгружаемую цистерну и сливной резервуар, к обечайкам которых сверху герметично закреплены сливной трубопровод, воздушная нагнетательная и вакуумная линии, а в нижних точках обечаек, также герметично, своими торцами прикреплена нагнетательная магистраль.

Рассматриваемое изобретение наряду с положительными факторами имеет и ряд существенных недостатков, основными из которых являются: применяемый металлический трубопровод не унифицирован для эксплуатации установки при различном взаимном расположении разгружаемой емкости и сливного резервуара; в описании принципа действия установки говорится о возможности подогрева жидкости в верхнем трубопроводе, но не приведены эскизы варианта конструкций узлов теплотрассы и схема циркуляции теплоносителя; в установке рекомендуется разогрев загустевшей жидкости рециркуляционным способом с поочередным созданием в разгружаемой емкости и сливном резервуаре избыточного давления и вакуума, выполнение которых возможно в течении длительного времени при расходе большого количества тепловой и механической энергии.

Установкой предлагаемой конструкции решается задача ее унификации для различных условий эксплуатации, повышения производительности и снижения энергозатрат при выгрузке из емкостей текучих и загустевающих при низкой температуре жидкостей, главным образом нефтепродуктов.

Решение данной технической задачи достигается применением для сообщения внутренних полостей разгружаемой емкости и сливного вакуумного резервуара посредством трубопровода, выполненного в виде нескольких шарнирно соединенных прямых и изогнутых секций, состоящих из внутренней теплопроводной, подогреваемой теплоносителем, и внешней теплоизолирующей труб большого диаметра, взаимно расположенных, соответственно, коаксиально или эквидистантно, закрепленных герметично на узлах шарниров и образующих кольцевые полости секций. Заборная секция, погруженная в жидкость, закрепленная на заливной горловине разгружаемой емкости, включает в себя опорную плиту круглой формы с внутренними прямыми и наклонными каналами, три трубы, установленные коаксиально и соосно с плитой и герметично закрепленные на нижнем торце плиты. При этом внутренняя и наружная трубы соединены герметично нижними торцами, образуя замкнутую кольцевую полость, разделенную средней укороченной трубой на сообщающиеся внутреннюю и внешнюю кольцевые полости. На верхнем торце плиты закреплен фланец с внутренними продольными и радиальными каналами и двумя кольцевыми канавками на нижнем торце с установленными сверху изогнутой секции трубопровода и шлангом теплоносителя. При этом полость шланга с кольцевой полостью изогнутой секции сообщена посредством каналов, имеющихся в плите и во фланце, и внутренней и внешней кольцевых полостей заборной секции. Секции трубопровода соединены пространственными сферическими шарнирами, состоящими из шаровых наконечников и сферических обойм, закрепленных на торцах труб стыкуемых секций, соединенных разрезными гайками с установленными под гайками уплотнительными буксами, а кольцевые полости последовательно расположенных секций сообщены посредством нескольких гибких теплоносителей трубок, проходящих вне шарнирных соединений.

Конструктивные схемы составных частей установки представлены на пяти фигурах, а также перечень основных ее деталей: 1 сливной резервуар с вакуумом, 2 трубопровод, 3 шланг теплоносителя, 4 крышка люка, 5 люк вакуумного резервуара, 6 патрубок трубопровода, 7 штуцер, 8 вакуумная линия, 9,10 входной и выходной штуцеры нагревателя, 11 нагреватель, 12 - 14 прямолинейные секции, 15, 16 изогнутые секции, 17 пространственный шарнир, 18 шаровой наконечник, 19 сферическая обойма, 20 разрезная гайка, 21 букса, 22, 23 кольцевые полости, 24 гибкие трубки, 25 - фланец, 26 продольный канал (во фланце), 27 радиальный канал, 28 - продольный канал (в плите), 29, 30 кольцевые канавки, 31 опорная плита, 32 заливная горловина, 33 разгружаемая емкость, 34 продольные каналы, 35 - наклонные каналы, 36, 37 внутренние и наружные трубы, 38 средняя труба, 39 профилированное кольцо, 40 внутренняя кольцевая полость, 41 внешняя кольцевая полость, 42 кольцевая полость секции 15, 43 заборная секция.

Основными составными частями установки (фиг.1, фиг.2) является сливной вакуумный резервуар 1, трубопровод 2 и линия теплоносителя в виде температуростойкого гибкого шланга 3. На крышке 4 люка 5 резервуара 1 закреплены патрубок 6 трубопровода 2, штуцер 7 вакуумной линии 8, входной 9 и выходной 10 штуцеры нагревателя 11, установленного внутри резервуара 1. Трубопровод 2 собран из нескольких прямолинейных 12, 13, 14 и изогнутых 15, 16 секций, состыкованных пространственными шарнирами 17. Каждая секция (фиг.5) состоит из внутренней 18 теплопроводной и наружной 19 теплоизолирующей труб, которые установлены в прямолинейной секции коаксиально, а в изогнутой эквидистантно, и соединены своими концами герметично с шаровым наконечником 18 и сферической обоймой 19. Разрезная гайка 20 удерживает наконечник 18 в обойме 19, а букса 21, обжатая гайкой 20, обеспечивает герметичность шарнирного соединения. Кольцевые полости 22 и 29 соединяемых секций сообщены посредством гибких термостойких трубок 24. На нижнем конце изогнутой секции 15 (фиг.4) герметично закреплен фланец 25, в теле которого выполнены продольные 26 и радиальные 27 каналы. На верхнем торце фланца 25 (фиг.3) закреплен шланг 3 теплоносителя, совмещенный с продольным каналом 28, а на нижнем торце фланца 25 выполнены кольцевые канавки 29 и 30. Фланец 25 нижним торцом герметично соединен с опорной плитой 31, закрепленной на заливной горловине 32 разгружаемой емкости 33 (фиг. 3, фиг.4). В теле плиты 31 выполнены продольные 34 (фиг. 4) и наклонные 35 (фиг.3) каналы. К нижнему торцу опорной плиты 31 герметично прикреплены размещенные коаксиально три трубы теплопроводные внутренняя 36 и наружная 37 и средняя укороченная 38 теплоизолирующая. Трубы 36 и 37 нижними торцами соединены герметично посредством профилированного кольца 39. Кольцевая полость, образованная трубами 36 и 37, средней трубой 38 разделена на две внутреннюю 40 и внешнюю 41, которые сообщены, соответственно, со шлангом теплоносителя 3 и кольцевой полостью 42 секции 15. Опорная плита 31 с присоединенными к ней трубами 36, 37, 38 составляет заборную секцию 43. Напряжение циркуляции теплоносителя в заборной секции указано стрелкой.

Принцип работы установки состоит в следующем.

Собранный из секций трубопровод 2 с установленными на фланце 25 шлангом 3 теплоносителя поднимают над разгружаемой емкостью 33, а затем опускают его, погружая в загустевшую жидкость заборную секцию 43, и закрепляют ее на заливной горловине 32 быстроразъемными эксцентриковыми замками (не показаны) (фиг. 1). Из теплогенератора (не показан) по шлангу 3 под давлением в заборную секцию 43 подается теплоноситель (фиг.3). Проходя по продольному каналу 26, кольцевой канавке 29 и наклонным каналам 35 теплоноситель поступает во внутреннюю, а затем во внешнюю 41 кольцевые полости заборной секции 43. Из полости 41 (фиг.4) по продольным каналам 34, по кольцевой канавке 30, по продольным 26 и радиальным 27 каналам теплоноситель поступает в расположенные последовательно кольцевые полости секций трубопровода. Теплоноситель при своем движении нагревает стенки теплопроводных труб, вследствие чего слой загустевшей жидкости, примыкающей к поверхности труб, становится жидким, обладающим свойствами текучей жидкости с незначительным касательным напряжением на поверхности стенок труб. Выбором перепада давление создаваемого в разгружаемой емкости и вакуумном резервуаре необходимо обеспечить необходимую силу для подъема столба загустевшей жидкости на необходимую высоту, обусловленную размерами заборной и изогнутой секций (фиг.1), и преодоления гидродинамического сопротивления, возникающего на поверхности труб всего трубопровода. Для освобождения от загустевшей жидкости резервуара 1, находящегося в утепленном здании, жидкость разогревается нагревателем 11 и откачивается потребителю (линия откачки не показана).

Формула изобретения

1. Установка для выгрузки из емкостей текучих или загустевших при низких температурах жидкостей, преимущественно нефтепродуктов, содержащая вакуумный сливной резервуар с расположенным в нем подогревателем, трубопровод для сообщения последнего с внутренней полостью разгружаемой емкости и установленную на заливной горловине последней опорную плиту с тремя трубами, отличающаяся тем, что трубопровод представляет собой шарнирно соединенные прямолинейные и изогнутые секции, каждая из которых состоит из внутренней теплопроводной и внешней теплоизолированной труб, расположенных соответственно коаксиально и эквидистантно, герметично укрепленных на шарнирах и образующих кольцевую и замкнутую полости секций, в опорной плите образованы вертикальные и наклонные каналы, трубы опорной плиты герметично укреплены на ее нижнем торце и расположены коаксиально и соосно с ней, при этом наружная и внутренняя трубы соединены герметично свободными торцами с образованием замкнутой торцевой полости, разделенной средней трубой на сообщающиеся внутреннюю и внешнюю кольцевые полости, а на верхнем торце опорной плиты закреплен фланец с продольными и радиальными каналами и двумя кольцевыми канавками на нижнем торце с установленными сверху изогнутой секцией и шлангом для подачи теплоносителя.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что шарниры, соединяющие прямолинейные и изогнутые секции, представляют собой пространственные сферические шарниры, состоящие из шаровых наконечников и сферических обойм, закрепленных на торцах секций, соединяемых разрезными гайками с установленными под ними уплотнительными буксами, кольцевые полости последовательно расположенных секций сообщены посредством гибких термостойких трубок, расположенных вне шарниров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5