АППАРАТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЗАКРЫТОМ ТИГЛЕ Российский патент 2006 года по МПК G01N25/52 

Предлагаемое изобретение относится к области физико-химических измерений и может быть использовано при испытаниях нефтепродуктов на температуру вспышки в закрытом тигле в местах их производства, хранения и сбыта.

Метод определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле регламентирован стандартом [1]. Известен аппарат ТВЗ (ТВ-1) [2], разработанный на основе этого стандарта. Это механический аппарат с ручным управлением, содержащий тигель с крышкой и шторкой, электронагреватель тигля с ручным управлением и мешалку с электродвигателем, а также фитильную горелку для воспламенения паров испытуемого нефтепродукта. Температура вспышки измеряется ртутным термометром, находящимся в испытуемом образце нефтепродукта внутри тигля.

Образец нефтепродукта во время испытаний перемешивается мешалкой, вращаемой электродвигателем со скоростью 120 об/мин [1] для его равномерного прогрева. Скорость нагрева образца регулируется оператором увеличением мощности нагревателя тигля по заданному закону [1]. При достижении определенной температуры [1] оператор открывает шторку поворотом ручки, механически связанной со шторкой и с фитильной горелкой, предварительно зажженной, которая оказывается в контакте с парами нефтепродукта. Если в тигле над поверхностью испытуемого нефтепродукта создались условия возгорания паров от открытого пламени фитильной горелки (достигнута концентрация свободных радикалов в парах при определенных значениях температуры и давления), то происходит вспышка, зрительно фиксируемая оператором. При этом оператором отмечается значение температуры по показанию термометра.

Недостатком этого аппарата является ручное управление, длительность измерительного цикла и низкая точность определения температуры вспышки из-за субъективности ее оценки.

Наиболее близким прототипом заявляемому аппарату является устройство для автоматизированного испытания температуры вспышки [3]. Это устройство содержит съемный тигель с электронагревателем, выполненный с возможностью закрытия его крышкой, имеющей окно с поворотной заслонкой. Кроме того, тигель выполнен с возможностью оборудования его мешалкой, температурным датчиком и индикатором температуры вспышки, а также он выполнен с возможностью взаимодействия его с многофункциональной головкой, включающей приводы мешалки и поворотной заслонки, а также устройство зажигания.

Недостатком этого устройства является громоздкость электрических приводов, сопровождаемых сложными механическими связями и электрическими схемами, последние, в свою очередь, требуют защиты полезных сигналов от помех.

Основной проблемой, решаемой в предлагаемом изобретении, является упрощение механических связей и электрического привода.

Техническим результатом, достигаемым при решении этой задачи, является упрощение кинематических и электрических схем, повышение помехоустойчивости и, в конечном итоге, повышение точности измерений при значительном сокращении длительности измерительного цикла.

Этот технический результат достигается тем, что аппарат для определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле содержит установленный на основании аппарата съемный тигель с электронагревателем, выполненный с возможностью закрытия его крышкой, которая имеет окно с поворотной заслонкой и оборудована мешалкой, датчиками температуры нефтепродукта и температуры вспышки, а также установленную на этом же основании многофункциональную головку, включающую приводы мешалки и поворотной заслонки, а также устройство зажигания. При этом многофункциональная головка закреплена на поворотном кронштейне, шарнирно соединенном с основанием аппарата, и на этом же кронштейне в составе головки закреплена крышка тигля вместе с датчиками и устройством зажигания.

Кроме того, привод мешалки на многофункциональной головке совмещен с приводом поворотной заслонки посредством одного шагового реверсивного электродвигателя, вал которого с закрепленной на нем мешалкой связан при помощи обгонной муфты с поворотной заслонкой на крышке тигля.

Причем устройство зажигания выполнено в виде бензиновой горелки, содержащей поворотное сопло, установленное шарнирно на крышке тигля, взаимодействующее посредством рычажной передачи с поворотной заслонкой и соединенное шлангом с испарителем, закрепленным на основании и снабженным электрокомпрессором.

Кроме того, электронагреватель закреплен на внешней поверхности съемного тигля, под которым на основании установлен поворотный электроразъем и вентилятор.

Предлагаемая конструкция аппарата для определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле позволяет устранить отмеченные недостатки, освободиться от громоздких механических и электрических разъемов, в большей степени автоматизировать измерительный процесс и исключить субъективное влияние оператора в определении температуры вспышки.

Устройство аппарата показано на чертеже.

На основании 1 аппарата установлен съемный тигель 2 с электронагревателем 3 и вентилятором 4, связанными с электропитанием поворотным электроразъемом 5. Многофункциональная головка 6 смонтирована на поворотном кронштейне 7, установленном посредством шарнира 8 на основании 1. Многофункциональная головка 6 включает установленные на кронштейне 7 крышку 9 с окном 10 и с поворотной заслонкой 11, а также шаговый реверсивный электродвигатель 12, на валу 13 которого закреплены мешалки 14. Вал 13 посредством обгонной муфты 15 связан с поворотной заслонкой 11. На крышке 9 закреплены датчики электронного термометра 16, регистратора вспышки 17, и установлено на шарнире 18 поворотное сопло 19 устройства зажигания, связанное шлангом 20 с испарителем бензина 21, который установлен на основании 1 и соединен с компрессором 22. Сопло 19 связано посредством рычажной передачи с заслонкой 11 и взаимодействует с электронакальным элементом 23, закрепленным на кронштейне 7. На основании 1 установлен блок управления 24 с буквенно-цифровым индикатором 25 и клавиатурой 26.

Аппарат работает следующим образом.

При включении шагового электродвигателя 12 в режиме перемешивания образца нефтепродукта в тигле 2 из блока управления 24 в двигатель поступают сигналы с определенной частотой для обеспечения вращения мешалки 14 с заданной скоростью 120 об/мин (обусловленной стандартом [1]) и включается электронагреватель 3 тигля 2. При достижении температуры испытуемого образца нефтепродукта примерно на 17 град. ниже ожидаемой температуры вспышки из блока управления 24 поступает через каждые 1-2 градуса повышения температуры команда на реверсивное вращение электродвигателя 12. При этом в начале поворота вала 13 в обратном направлении включается обгонная муфта 15 и начинается поворот заслонки 11, которая открывает окно 10. Одновременно с поворотом заслонки 11 включается компрессор 22 и электронакальный элемент 23. Пары бензина из испарителя 21 поступают по шлангу 20 в сопло 19 и вспыхивают при выходе из сопла под воздействием электронакального элемента 23. В конце поворота заслонки 11 в открывшееся окно 10 при помощи рычажной передачи (на чертеже не показаной) опускается при повороте вокруг шарнира 18 сопло 19 с пламенем на конце.

Если в это время в тигле 2 над поверхностью испытуемого нефтепродукта создаются условия для воспламенения его паров открытым пламенем на конце сопла 19, то произойдет вспышка этих паров, которая зафиксируется датчиком вспышки 16 в блоке управления 24. Текущее значение температуры образца нефтепродукта регистрируется с помощью датчика температуры 15 электронным термометром измерительной схемы в блоке 24. Нагрев образца нефтепродукта в тигле 5 осуществляется электронагревателем 3, расположенным на наружной поверхности тигля 2. Скоростью нагрева тигля 2 и самого нефтепродукта управляет процессор блока управления 24 посредством снижения или увеличения тока через электронагреватель и включением и выключением вентилятора 4.

Если после контакта с открытым пламенем в тигле 2 вспышки не произошло, блок управления 24 вновь реверсирует двигатель 12 для работы в режиме мешалки и выключает компрессор 22, при этом гаснет пламя на кончике сопла, заслонка 11 под действием пружины (на чертеже не показанной) поворачивается, закрывает окно 10 и возвращает сопло в исходное положение, а электронагреватель 3 повышает температуру нефтепродукта в тигле 2 до температуры следующего шага измерений.

Установка многофункциональной головки 6 на поворотном кронштейне 7 и включение в ее состав крышки 9 тигля с заслонкой 11 и датчиками 15, 16 позволяет соединить все эти элементы с тиглем 2 и блоком управления 24 без применения механических и электрических разъемов, что повышает надежность всей конструкции в целом.

Совмещение функций привода мешалки 14 и поворотной заслонки 11 с использованием обгонной муфты 15 при помощи одного шагового реверсивного двигателя 12 позволяет повысить надежность работы этого узла, упростить его конструкцию и обеспечить синхронизацию измерительного процесса в автоматическом режиме.

Устройство зажигания в виде бензиновой горелки не противоречит требованиям стандарта [1], но по сравнению с газовым, фитильным или электроискровым устройством позволяет полностью автоматизировать процессы зажигания и тушения открытого пламени без использования сложной газовой аппаратуры или высоких напряжений. Последнее избавляет измерительную схему и процессор блока управления от помех и сбоев, что повышает надежность аппарата и точность измерений.

Совместная работа нагревателя 3 и вентилятора 4, управляемая процессором блока управления 24, позволяет в автоматическом режиме выходить на требуемый [1] режим скорости нагрева нефтепродукта, что приводит к повышению скорости испытаний и точности определения температуры вспышки.

Источники информации

1. ГОСТ 6356-75 Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле.

2. Аппарат для определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле. Руководство по эксплуатации аппарата ТВЗ. Белгород.: НПО "Нефтехимавтоматика". Белгородский опытный завод, 1993 г.

3. Патент РФ №2166189, М.кл. 7 G 01 N 25/52, 1997 г. (прототип).

Изобретение относится к измерительной технике. Аппарат для определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле содержит установленные на основании аппарата съемный тигель с электронагревателем, выполненный с возможностью закрытия его крышкой, а также многофункциональную головку, включающую приводы мешалки и поворотной заслонки. Многофункциональная головка закреплена на поворотном кронштейне, шарнирно соединенном с основанием аппарата, и на этом же кронштейне в составе головки закреплена крышка тигля вместе с датчиками и устройством зажигания. Технический результат - повышение точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Аппарат для определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле, содержащий установленные на основании аппарата съемный тигель с электронагревателем, выполненный с возможностью закрытия его крышкой, имеющей окно с поворотной заслонкой и оборудованной мешалкой, датчиками температуры нефтепродукта и температуры вспышки, а также многофункциональную головку, включающую приводы мешалки и поворотной заслонки, а также устройство зажигания, отличающийся тем, что многофункциональная головка закреплена на поворотном кронштейне, шарнирно соединенном с основанием аппарата, и на этом же кронштейне в составе головки закреплена крышка тигля вместе с датчиками и устройством зажигания.2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что привод мешалки на многофункциональной головке совмещен с приводом поворотной заслонки посредством одного шагового реверсивного электродвигателя, вал которого с закрепленной на нем мешалкой связан при помощи обгонной муфты с поворотной заслонкой, дополнительно связанной с крышкой тигля упругой связью.3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что устройство зажигания выполнено в виде бензиновой горелки, содержащей поворотное сопло, установленное шарнирно на крышке тигля, взаимодействующее посредством рычажной передачи с поворотной заслонкой и соединенное шлангом с испарителем, закрепленным на основании и снабженным электрокомпрессором.4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что электронагреватель закреплен на внешней поверхности съемного тигля, под которым на основании установлен поворотный электроразъем и вентилятор.