Устройство для удаления твердых частиц
Группа изобретений относится к устройству и способу для промывки цистерны от твердых частиц при помощи жидкости, подаваемой под давлением. Устройство содержит корпус, имеющий входное отверстие для приема жидкости под давлением и выходное отверстие для жидкостного соединения корпуса с цистерной. Также устройство включает промывочное устройство, выполненное с возможностью распыления жидкости под давлением внутри цистерны, соединительную трубу, соединяющую выходное отверстие корпуса и цистерну и имеющую ответвление для слива жидкости, возвращаемой из цистерны и содержащей твердые частицы. Устройство содержит регулятор потока для управления подачей жидкости под давлением в корпус и промывочное устройство и для управления потоком жидкости, возвращающейся из цистерны через ответвление соединительной трубы. Способ включает обеспечение жидкостного соединения корпуса, содержащего промывочное устройство, с цистерной, подлежащей промывке посредством соединительной трубы. Затем осуществляют ввод промывочного устройства в цистерну и создание повышенного давления в корпусе при помощи жидкости таким образом, чтобы внутреннее давление в корпусе превышало наружное давление. Подают жидкость под давлением в промывочное устройство для вымывания твердых частиц из цистерны и при этом обеспечивают регулятор потока для предотвращения попадания потока жидкости в корпус или промывочное устройство и для отделения потока жидкости, возвращающейся из цистерны. Достигаемый при этом технический результат заключается в обеспечении возможности избежать изолирования цистерны от работы при неисправности устройства очистки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для удаления твердых частиц, например песка, из цистерны. В частности, настоящее изобретение обеспечивает устройство и способ для вымывания твердых частиц из цистерны при помощи жидкости, подаваемой под давлением.
Уровень техники
Существующая система для вымывания твердых частиц из цистерны включает устройство, промывочное сопло которого вставляют в цистерну и распыляют жидкость под давлением, чтобы получить суспензию твердых частиц в цистерне, которые затем удаляют при помощи устройства и направляют во внешнюю сборную систему.
Если в процессе удаления твердых частиц возникает какая-либо нештатная ситуация, необходимо иметь возможность изолировать цистерну и систему от предшествующего и последующего оборудования в технологической цепочке до тех пор, пока не будут определены и устранены неполадки, и только после этого возобновлять процесс. При этом недостаток существующей системы заключается в том, что в случае возникновения нештатной ситуации во время работы сложная система физически перекрывает линию подачи жидкости под давлением в цистерну, чтобы изолировать ее.
В результате такого процесса физической изоляции твердые частицы не могут выводиться из цистерны, пока она отключена от системы для удаления перекрытой линии подачи и сопла и для установки новой линии подачи под давления с новым соплом. Это может приводить к длительным периодам простоя и к увеличению стоимости процесса очистки.
Кроме того, существующие системы являются крупногабаритными и требуют большого пространства на палубе морской платформы, а также имеют большой вес, что затрудняет работу с ними.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению обеспечено устройство для очистки цистерны, содержащее:
корпус, имеющий входное отверстие для приема жидкости под давлением и выходное отверстие для жидкостного соединения корпуса с цистерной;
промывочное устройство, выполненное с возможностью распыления жидкости под давлением внутри цистерны;
соединительную трубу, соединяющую выходное отверстие корпуса и цистерну, при этом соединительная труба имеет ответвление для слива жидкости, возвращаемой из цистерны и содержащей твердые частицы; и
регулятор потока для управления подачей жидкости под давлением в корпус и промывочное устройство и для управления потоком жидкости, возвращающейся из цистерны через ответвление соединительной трубы..
Согласно изобретению промывочное устройство расположено в корпусе и выполнено с возможностью выдвигания и втягивания через выходное отверстие корпуса. При этом промывочное устройство содержит гибкую трубу, имеющую на одном конце сопло, выполненное с возможностью распыления жидкости под давлением.
Устройство согласно изобретению содержит также средство измерения для определения использованной длины гибкой трубы.
Согласно изобретению корпус и выходное отверстие рассчитаны на номинальное давление, аналогичное номинальному давлению цистерны, подлежащей промывке.
Устройство согласно изобретению содержит также уплотнение, установленное в выходном отверстии корпуса и предназначенное для предотвращения попадания в корпус твердых частиц, выходящих из цистерны.
Устройство согласно изобретению содержит средство хранения, представляющее собой поворотный барабан, имеющий спиральные канавки для приема гибкой трубы, при этом устройство содержит также кожух барабана, примыкающий к барабану для того, чтобы удерживать гибкую трубу в указанных канавках.
Устройство согласно изобретению содержит также ручной маховик, соединенный с поворотным барабаном и выполненный таким образом, что вращение ручного маховика вызывает вращение барабана с обеспечением сматывания или намотки гибкой трубы в зависимости от направления вращения.
В соответствии с вариантом осуществления указанное устройство содержит также поддон, на котором установлен корпус и который предназначен для транспортировки устройства.
Кроме того, согласно настоящему изобретению обеспечен способ промывки цистерны, содержащей твердые частицы, который включает следующие шаги:
обеспечение жидкостного соединения корпуса, содержащего промывочное устройство, с цистерной, подлежащей промывке посредством соединительной трубы;
ввод промывочного устройства в цистерну;
создание повышенного давления в корпусе при помощи жидкости, таким образом, чтобы внутреннее давление в корпусе превышало наружное давление;
подачу жидкости под давлением в промывочное устройство для вымывания твердых частиц из цистерны; и
обеспечение регулятора потока для предотвращения попадания потока жидкости в корпус или промывочное устройство и для отделения потока жидкости, возвращающейся из цистерны, при этом соединительная труба имеет ответвление для обеспечения выхода жидкости, возвращающейся из цистерны, из соединительной трубы.
Согласно одному варианту осуществления изобретения способ включает также шаг подачи дополнительной промывочной жидкости в соединительную трубу из входного отверстия для промывочной жидкости с направлением потока от цистерны с обеспечением удаления твердых частиц из соединительной трубы.
В соответствии со способом согласно изобретению промывочное устройство представляет собой гибкую трубу, снабженную соплом для распыления в цистерне жидкости под давлением, при этом указанную гибкую трубу хранят в корпусе на поворотном барабане, при этом промывочное устройство сматывают и наматывают путем вращения ручного маховика, установленного снаружи корпуса.
Устройство согласно настоящему изобретению позволяет удалять твердые частицы из цистерны неагрессивным способом, поддерживая зону повышенного давления снаружи цистерны. При этом устройство согласно настоящему изобретению выдерживает необходимое давление всей системы, поэтому цистерну не требуется физически изолировать, отсекая линию подачи к ней, в случае возникновения неисправности во время работы.
Отсутствие физического отсоединения позволяет снова использовать систему после устранения неисправности, поскольку не требуется проведения каких-либо операций с цистерной для удаления демонтированных деталей и поскольку цистерна может оставаться постоянно подключенной к технологической линии. Кроме того, линия подачи жидкости в цистерну все время остается в неизменном состоянии, что позволяет быстро возобновить промывку.
При этом устройство согласно настоящему изобретению является более компактным, чем существующие системы, и, следовательно, требует меньшего пространства на палубе и проще при транспортировании.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание примера осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фигура 1 - внешний вид устройства согласно настоящему изобретению;
фигура 2 - вид устройства с крышкой, снятой с корпуса, и с присоединенным барабаном;
фигура 3 - вид устройства с барабаном, установленным в устройстве, и крышкой, присоединенной к корпусу; и
фигура 4 - схема системы с устройством согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
На фигуре 1 показан пример осуществления устройства согласно настоящему изобретению, содержащего корпус 1 с наружным выходным отверстием 2, к которому присоединен первый конец 4 соединительной трубы 3. Второй, коаксиальный конец 5 соединительной трубы 3 предназначен для присоединения к цистерне, подлежащей промывке (не показана), при помощи дополнительного трубопровода. Соединительная труба 3 имеет также выпускное ответвление 6, которое выходит в сторону от соединительной трубы 3 и действует в качестве выпуска для жидкости, возвращающейся из цистерны со смытыми твердыми частицами в виде суспензии.
Устройство предпочтительно устанавливается на поддоне 7 или т.п. для обеспечения простой транспортировки устройства либо путем подъема сверху при помощи соответствующего подъемного оборудования и точек 8 крепления, либо при помощи автопогрузчика с вильчатым захватом, который вводится в карманы 9, предусмотренные в поддоне 7. Кроме того, на поддоне 7 предусмотрены трубопровод 10, 11 для подачи в устройство жидкости под давлением и дренажный трубопровод 12 для вывода суспензии, чтобы эффективно обеспечить автономную систему. Корпус 1 герметично закрывается крышкой 13, которая устанавливается в передней части корпуса 1.
На фигуре 2 крышка 13 снята с корпуса 1. Крышка 13 имеет множество отверстий 14, которые расположены по ее периферии у наружной кромки и которые служат для ее прикрепления к корпусу 1 при помощи соответствующих крепежных элементов, в частности болтов или т.п. Впускная труба 15 проходит через крышку 13 и опирается на подшипниковый узел 16, предусмотренный с каждой стороны крышки 13, что позволяет вращать впускную трубу 15. Со стороны корпуса 1 крышки 13 впускная труба 15 соединяется с поворотным барабаном 17, который присоединен к крышке 13 при помощи внутренней части подшипникового узла 16. Более конкретно, впускная труба 15 соединяется с соединителем 18 ведущего диска, который установлен между барабаном 17 и внутренней часть подшипника 16 и служит для вращения барабана 17 с впускной трубой 15. На барабан 17 намотана гибкая труба 19 соответствующей длины, первый конец которой имеет жидкостное соединение с соединителем 18 ведущего диска и, следовательно, с впускной трубой 15.
Барабан 17 имеет канавки 20, спиральная конфигурация которых предназначена для приема гибкой трубы 19 при ее намотке на барабан 17. Кожух 21 барабана, который прикреплен к крышке 13, плотно охватывает барабан 17, таким образом, чтобы гибкая труба 19 удерживалась в канавках 20 и не могла находиться между ними в какой-либо точке, что предотвращает запутывание гибкой трубы 19 и обеспечивает гладкую намотку на барабан 17.
Конец впускной трубы 15, который выступает наружу из корпуса 1, соединятся с источником жидкости для подачи жидкости под давлением в гибкую трубу 19 по входному трубопроводу 10 гибкой трубы.
На фигуре 1 показан также другой вход 22 в корпус для подачи жидкости под давлением непосредственно в корпус 1, по наружному трубопроводу 11. Вход 22 для жидкости снабжен вентиляционным клапаном 23, который в случае необходимости позволяет стравливать избыточное давление из корпуса 1.
Снаружи корпуса предусмотрен ручной маховик 24 или т.п., который соединяется с впускной трубой 15 посредством зубчатой передачи 25 или т.п., таким образом, чтобы вращение ручного маховика 24 вызывало вращение впускной трубы 15, что в свою очередь вызывает вращение барабана 17 и заставляет разматываться или наматываться гибкую трубу 19, намотанную на барабан.
Второй, свободный конец гибкой трубы 19 снабжен насадочным соплом 26, которое обеспечивает вывод жидкости под давлением в виде струи. Когда устройство не используется, сопло 26 предпочтительно находится в соединительной трубе 3 непосредственно снаружи от выходного отверстия 2.
В идеальном случае выходное отверстие 2 снабжают уплотнением (не показано) для удаления загрязнений, которые присоединяется к гибкой трубе 19 на входе в корпус 1. Иными словами, гибкая труба 19 очищается перед наматыванием на барабан 17. Примером пригодного уплотнения является установка жестких щетинных щеток, прикрепленных по окружности кольца, которое закрывает устье выходного отверстия 2 с внутренней стороны корпуса 1, при этом щетина направлена к центру кольца, таким образом, чтобы при наматывании гибкой трубы 19 на барабан загрязнения, присоединенные к гибкой трубе 19, удалялись щетками и смывались через выпускное ответвление 6.
Если ручной маховик 24 поворачивается в направлении разматывания, гибкая труба 19 выходит из соединительной трубы 3 и через соответствующий присоединенный трубопровод проходит в цистерну, подлежащую промывке. Длина гибкой трубы 19 в идеальном случае является достаточной для достижения цистерны, присоединенной к устройству, и вместе с тем не настолько большой, чтобы гибкая труба изгибалась и перекручивалась в трубопроводе или в цистерне после разматывания. Так, например, пригодной является гибкая труба 19 длиной 3 м, однако могут использоваться также гибкие трубы другой длины.
В идеальном случае обеспечивается соответствующее измерительное устройство, в частности механическое устройство (не показано), в зубчатой передаче 25 для измерения угла вращения, чтобы контролировать длину гибкой трубы 19, размотанной с барабана 17, и точно определять положение сопла 26 внутри трубопровода или цистерны, подлежащей промывке, путем простого сравнения размотанной длины гибкой трубы 19 с известным расстоянием от выходного отверстия 2 до цистерны. Это обеспечивает оптимизированную промывку цистерны эффективным способом.
На фигуре 3 показан барабан 17, установленный в корпусе 1, с гибкой трубой 19 в намотанном состоянии. Можно видеть, что сопло 26, присоединенное к свободному концу гибкой трубы 19, неподвижно расположено в соединительной трубе 3, непосредственно снаружи от выходного отверстия 2. Как описано выше, гибкая труба 19 разматывается вращением ручного маховика 24, который присоединен к зубчатой передаче 25, таким образом, чтобы вращение ручного маховика 24 заставляло вращаться впускную трубу 15, которая в свою очередь заставляет вращаться барабан 17, разматывая при этом гибкую трубу 19, намотанную на барабан.
В соответствии с этим во время работы корпус 1 соединяют с цистерной, подлежащей промывке, при помощи выхода 2, соединительной трубы 3 и какого-либо другого трубопровода, который может быть необходимым для перекрытия зазора между цистерной и соединительной трубой 3. Затем гибкую трубу 19 разматывают сквозь трубопровод до тех пор, пока сопло 26 не достигнет цистерны, подлежащей промывке. После того как оно окажется на месте, жидкость под давлением прокачивают сквозь гибкую трубу 19 и распыляют через сопло 26, чтобы отделить загрязнения от внутренних стенок цистерны. Загрязнения удаляются из цистерны в виде суспензии по трубопроводу в корпус устройства, откуда они удаляются по выпускному ответвлению 6 соединительной трубы 3.
Жидкая среда, например вода, поступает в сопло 26 под давлением, достаточным для отрыва твердых частиц, осажденных в цистерне, при этом пригодным является давление, например, в пределах примерно от 3.447 МПа (500 фунтов/дюйм2) до 103.421 МПа (15000 фунтов/дюйм2).
Вход 27 в трубопровод для промывочной жидкости предпочтительно обеспечить таким образом, чтобы промывочную жидкость можно было вводить в трубопровод в направлении, противоположном направлению к цистерне, назад к выпускному ответвлению 6, чтобы способствовать вымыванию и разбавлению отделенных твердых частиц, осаждающихся в трубопроводе из суспензии, и предотвратить тем самым возможное засорение. В идеальном случае вход 27 для промывочной жидкости обеспечивается во второй соединительной трубе 28, имеющей изгиб, в частности показанный на фигуре 1. Для системы последующей обработки, в которую направляется суспензия, такое разделение также может быть выгодным.
Жидкость под давлением подается в корпус 1 через вход 22 корпуса, а также через вход 27 для промывочной жидкости по трубопроводу 11. Давление жидкости, поступающей по трубопроводу 11, должно быть достаточным, чтобы создать положительный перепад давления у выходного отверстия 2 и предотвратить вход в корпус 1 жидкости, возвращающейся из цистерны с загрязнениями в виде суспензии.
На фигуре 4 представлена схема системы и показано, каким образом можно управлять устройством согласно изобретению с фигуры 1. Управление потоком жидкости в системе или сливом суспензии из выпускного ответвления 6 можно обеспечить при помощи системы клапанов. В показанном примере системы предусмотрен первый входной клапан 29 для управления потоком жидкости в гибкой трубе 19, распыляемой в цистерне 37 соплом 26, и, аналогично этому, второй входной клапан 30, который можно использовать для управления потоком жидкости под давлением, который поступает в корпус 1, а также к входу 27 для промывочной жидкости. Подачу жидкости под давлением в корпус 1 и к входу 27 для промывочной жидкости можно индивидуально регулировать при помощи клапана 31 ввода в корпус и клапана 32 ввода промывочной жидкости, которые расположены ниже по течению потока от второго входного клапана 30.
Слив отработанной жидкости или суспензии, возвращающейся из цистерны 37, через выпускное ответвление 6 можно регулировать при помощи сливного клапана 33, чтобы изолировать удаление твердых частиц из цистерны 37. Кроме того, в корпусе 1 предусмотрен также дренажный выход 36, чтобы производить слив в случае необходимости. При этом на выходе цистерны 37 установлен клапан 35 для регулирования входящего и выходящего потоков жидкости.
Для подачи жидкости под давлением в корпус 1 через входное отверстие 22 корпуса выполняют следующую последовательность операций. Вначале гибкую трубу 19 вводят через выходное отверстие 2 и соединительный трубопровод до тех пор, пока сопло 26 не достигнет клапана 35 цистерны. Затем создают проток для суспензии, открывая сливной клапан 33 перед тем, как открыть клапан 31 корпуса и, возможно, входной клапан 32 для промывочной жидкости, чтобы создать повышенное давление в системе. Затем открывают клапан 35 цистерны, продвигают дальше гибкую трубу 19 и сопло 26 в цистерну 37 и начинают распыление внутри цистерны 37, открывая первый входной клапан 29, чтобы обеспечить подачу жидкости под давлением в сопло 26.
Все вышеуказанные клапаны и трубопроводы за исключением клапана 35 цистерны могут быть установлены на поддоне 7 вместе с корпусом 1 для того, чтобы получить высокомобильное модульное устройство.
В случае неисправности системы можно закрыть первый и второй входной клапаны 29, 30 и сливной клапан 33, поддерживая при этом зону повышенного давления в устройстве и присоединенной к нему цистерне 37, что исключает необходимость иным образом отсекать гибкую трубу 19, чтобы изолировать цистерну 37 с целью защиты оборудования для приема отходов (не показано), установленного ниже по направлению потока от сливного клапана 33.
1. Устройство для промывки цистерны, содержащее:
корпус, имеющий входное отверстие для приема жидкости под давлением и выходное отверстие для жидкостного соединения корпуса с цистерной;
промывочное устройство, выполненное с возможностью распыления жидкости под давлением внутри цистерны;
соединительную трубу, соединяющую выходное отверстие корпуса и цистерну, при этом соединительная труба имеет ответвление для слива жидкости, возвращаемой из цистерны и содержащей твердые частицы; и
регулятор потока для управления подачей жидкости под давлением в корпус и промывочное устройство и для управления потоком жидкости, возвращающейся из цистерны через ответвление соединительной трубы.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что промывочное устройство расположено в корпусе и выполнено с возможностью выдвигания и втягивания через выходное отверстие корпуса.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что промывочное устройство содержит гибкую трубу, имеющую на одном конце сопло, выполненное с возможностью распыления жидкости под давлением.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанное устройство содержит также средство измерения для определения использованной длины гибкой трубы.
5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что корпус и выходное отверстие рассчитаны на номинальное давление, аналогичное номинальному давлению цистерны, подлежащей промывке.
6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что указанное устройство содержит также уплотнение, установленное в выходном отверстии корпуса и предназначенное для предотвращения попадания в корпус твердых частиц, выходящих из цистерны.
7. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит средство хранения, представляющее собой поворотный барабан, имеющий спиральные канавки для приема гибкой трубы, при этом устройство содержит также кожух барабана, примыкающий к барабану для того, чтобы удерживать гибкую трубу в указанных канавках.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что указанное устройство содержит также ручной маховик, соединенный с поворотным барабаном и выполненный таким образом, что вращение ручного маховика вызывает вращение барабана с обеспечением сматывания или намотки гибкой трубы в зависимости от направления вращения.
9. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что указанное устройство содержит также поддон, на котором установлен корпус и который предназначен для транспортировки устройства.
10. Способ промывки цистерны, содержащей твердые частицы, который включает следующие шаги:
обеспечение жидкостного соединения корпуса, содержащего промывочное устройство, с цистерной, подлежащей промывке посредством соединительной трубы;
ввод промывочного устройства в цистерну;
создание повышенного давления в корпусе при помощи жидкости, таким образом, чтобы внутреннее давление в корпусе превышало наружное давление;
подачу жидкости под давлением в промывочное устройство для вымывания твердых частиц из цистерны; и
обеспечение регулятора потока для предотвращения попадания потока жидкости в корпус или промывочное устройство и для отделения потока жидкости, возвращающейся из цистерны, при этом соединительная труба имеет ответвление для обеспечения выхода жидкости, возвращающейся из цистерны, из соединительной трубы.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что включает также шаг подачи дополнительной промывочной жидкости в соединительную трубу из входного отверстия для промывочной жидкости с направлением потока от цистерны с обеспечением удаления твердых частиц из соединительной трубы.
12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что промывочное устройство представляет собой гибкую трубу, снабженную соплом для распыления в цистерне жидкости под давлением, при этом указанную гибкую трубу хранят в корпусе на поворотном барабане.
13. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что промывочное устройство сматывают и наматывают путем вращения ручного маховика, установленного снаружи корпуса.
