УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОГРЕВА ЗАГУСТЕВШИХ И ЗАСТЫВШИХ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРНАХ Российский патент 2008 года по МПК B65D88/74 

Предлагаемое изобретение относится к разгрузке железнодорожных цистерн с загустевшими и застывшими высоковязкими нефтепродуктами при любых их объемах, предварительный разогрев которых до состояния текучести производится в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) и может быть использовано для очистки железнодорожных цистерн на промывочно-пропарочных станциях, опорожнения поступающих ж.д. цистерн на битумных заводах и др. предприятиях, применяющих разгрузку ж.д. цистерн с указанными материалами.

Известен способ разогрева в емкости загустевших продуктов и устройство для его осуществления направленным излучением сверхвысокой частоты в диапазоне 400-3000 МГц, создаваемое генератором СВЧ-колебаний, соединенным посредством передающей линии с излучателем. На горловине емкости размещен электромагнитный экран, в окне которого установлена передающая линия в виде металлического волновода, а излучатель выполнен в виде направленной антенны, установленной наклонно к поверхности продукта [1].

Недостатком данного устройства для осуществления способа разогрева в емкости загустевших продуктов являются ограниченные технические возможности при разогреве высоковязких нефтепродуктов в ж.д. цистернах, обусловленные тем, что указанные материалы перевозятся в ж.д. цистернах разных типов, имеющих различные по размерам и конфигурации исполнения горловин и соответственно конструктивных элементов крепления крышек к люкам котла цистерн и требуют индивидуального подхода при установке электромагнитного экрана на горловину во избежание нарушения надежного электрического контакта между ними и проникновения СВЧ-излучения в окружающее пространство.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разогрева загустевших и застывших вязких нефтепродуктов в железнодорожных цистернах с использованием энергии ЭМП СВЧ направленным излучением в диапазоне 400-1000 МГц с дополнительным воздействием подогретого от обдува вывода энергии магнетрона и внутренних поверхностей стенок волноводного тракта воздушного потока с подпариванием паровой рубашки клапана сливного прибора давлением пара не более 0,2 МПа и устройство для его осуществления, содержащее отапливаемый ангар, установленный на эстакаде и имеющий окно вывода, две двери. В верхней части ангара закреплены направляющие, в которых на роликах перемещается манипулятор с установленным на его Г-образной платформе СВЧ-модулем, жестко связанным с волноводным трактом, крышкой-экраном и излучателем. Крышка-экран имеет обечайку, пластины с пазами, отверстие с патрубком и выполнена так, что после посадки крышки-экрана на горловину ж.д. цистерны центр отверстия совпадает с центром поперечного сечения штанги клапана сливного прибора, а пазы пластин с соответствующими стяжными, откидными болтами с барашками на горловине.

Недостатками данного устройства для осуществления способа разогрева загустевших и застывших вязких нефтепродуктов в ж.д. цистернах являются невозможность обеспечения надежного электрического контакта между крышкой-экраном и фланцем горловины цистерны, соответственно хорошего согласования волноводного тракта и котла цистерны, выполняющего роль объемного резонатора, снижающего эффективность разогрева указанных нефтепродуктов; повышенная утечка неиспользуемого СВЧ-излучения между крышкой-экраном и фланцем горловины цистерны; невозможность использовать данное устройство для типов ж.д. цистерн, не имеющих стяжных, откидных люковочных болтов на фланце горловины цистерны по вышеуказанным причинам.

Целью изобретения является повышение эффективности разогрева загустевших и застывших высоковязких нефтепродуктов в железнодорожных цистернах, снижение утечки неиспользуемого СВЧ-излучения в окружающее пространство и расширение технических возможностей ранее применяемого устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для разогрева загустевших и застывших высоковязких нефтепродуктов в железнодорожных цистернах СВЧ-энергией между крышкой-экраном, выполненной со скошенными к центру краями и диаметрально противоположно расположенными отверстиями с резьбовыми втулками для ввинчивания заглушек, имеющих вентиляционные каналы и бобышки в верхней части, и горловиной цистерны устанавливают кольцо, имеющее обечайку, затвор с уплотнительной экранирующей прокладкой, пластины с пазами и прижимы для крышки-экрана, нижняя посадочная поверхность которого выполнена в соответствии с размерами и профилем верха горловины типа цистерны, подлежащего обработке, и имеет круговой паз с уплотнительной экранирующей прокладкой, при этом кольцо плотно притягивается к горловине цистерны стяжными, откидными, люковочными болтами с барашками, а при их отсутствии специальными прижимами.

Железнодорожные цистерны, предназначенные для перевозки высоковязких нефтепродуктов, тип 25, 25А, 53, 62, 72 и др., отличаются размерами и конструкцией верхней части горловины с фланцевым или бесфланцевым исполнением, наличием стяжных, откидных, люковочных болтов с барашками для притягивания крышки люка к фланцу горловины или ригельного способа прижима крышки люка на горловине. Все эти различия требуют индивидуального подхода при разработке конструкции крышки-экрана для конкретного типа цистерны с целью обеспечения не только необходимого технического эффекта, но и требований СанПиН и ГОСТов, регламентирующих предельно допустимые нормы утечки неиспользуемого СВЧ-излучения в окружающее пространство при эксплуатации СВЧ-установок или устройств.

Опыт эксплуатации ранее применяемого устройства показывает, что применение такой конструкции крышки-экрана не обеспечивает хорошего согласования волноводного тракта с нагрузкой и соответственно снижает эффективность нагрева высоковязкого нефтепродукта, увеличивая время разогрева и расход электроэнергии. Это связано с невозможностью создания надежного электрического контакта между крышкой-экраном и поверхностью фланца горловины цистерны по всей окружности их соприкосновения ввиду наличия на поверхности фланца остатков застывших высоковязких нефтепродуктов, вмятин, выбоин и т.п., а для цистерн типов 62, 72 и т.п. прижать крышку-экран такой конструкции к горловине вообще не представляется возможным. Наличие щелей обрывает линии СВЧ-тока и способствует проникновению паразитного излучения в окружающее пространство, создавая помехи радиослужбам, работающим в этом частотном диапазоне, в частности сотовой связи, в соответствии с ГОСТом Р 51318.11-99 и Законом РФ «О связи» не разрешается эксплуатация таких СВЧ-устройств в промышленных зонах с развитой сотовой связью.

Исходя из вышеизложенного, с целью устранения указанных недостатков, необходимо для каждого типа железнодорожной цистерны иметь крышку-экран, соответствующую конфигурации фланца или при его отсутствии верха горловины, ее размерам и способу прижима крышки люка к фланцу горловины или самой горловине. Но применение нескольких типов крышек-экранов потребует частой их переналадки, до 2-3-х в смену, что сопровождается разборкой и последующей сборкой фланцевых соединений, что в условиях промывочно-пропарочных станций, битумных заводов и других подобных предприятий, где очистка и разгрузка цистерн осуществляются на открытых эстакадах при любых погодных условиях, по известным причинам крайне нежелательно, тем более, что сам процесс переналадки занимает 40-60 мин и является небезопасным с участием одного работающего. Учитывая данные обстоятельства, предлагаются следующие технические решения, отличающиеся от прототипа:

- между крышкой-экраном и горловиной цистерны дополнительно устанавливается кольцо, имеющее обечайку, которая при длине 100 мм и зазоре между внутренней стенкой горловины и наружной стенкой обечайки в 2.5 мм ослабляет ЭМП на 40 дБ, затвор с уплотнительной экранирующей прокладкой для создания надежного электрического контакта с обечайкой крышки-экрана, пластины с пазами и специальные прижимы для крышки-экрана;

- нижняя посадочная поверхность кольца выполнена в соответствии с размерами и профилем фланца горловины, а при его отсутствии (тип цистерн 62, 72) с профилем самой горловины ж.д. цистерны, подлежащей обработке СВЧ-энергией, и имеет круговой паз с уплотнительной экранирующей прокладкой для создания надежного электрического контакта между кольцом и горловиной, исключающего проникновение СВЧ-излучения из цистерны;

- крышка-экран выполнена со скошенными к центру краями для лучшего центрирования и точного ввода ее обечайки в затвор кольца, имеет два диаметрально противоположно расположенных технологических отверстия, выполненных с таким расчетом, чтобы центр одного из них всегда совпадал с центром поперечного сечения штанги клапана сливного прибора при установке ж.д. цистерн с любым расположением последнего, слева или справа, по отношению к поперечной центральной оси котла цистерны, что исключает необходимость переналадки крышки-экрана на 180° и дает возможность специальным торцевым ключом открывать сливной прибор без подъема и отвода в сторону крышки-экрана с излучателем. Для предотвращения проникновения СВЧ-излучения из технологических отверстий к ним приварены втулки с резьбой, в которые ввинчиваются заглушки с вентиляционными каналами, размеры которых соответствуют размерам запредельных волноводов. Верх заглушек выполнен в виде бобышек, что также дает возможность ввинчивать и вывинчивать их из втулок тем же специальным торцевым ключом. Вышеперечисленная совокупность признаков является отличительными особенностями предлагаемого устройства.

На чертеже изображено устройство для разогрева загустевших и застывших высоковязких нефтепродуктов в ж.д. цистернах типа 25, 53 в разрезе и видом I, внизу справа - фрагмент устройства для ж.д. цистерн типа 62 и 72 в разрезе. Присоединяемые при помощи фланцев к крышке-экрану волноводный тракт и излучатель не показаны.

Устройство состоит из крышки-экрана 1, кольца 2 с обечайкой 3, затвором 4 с уплотнительной экранирующей прокладкой 5, пластинами с пазами 6 и прижимами для крышки-экрана 7. Крышка-экран имеет обечайку 8, два диаметрально противоположно расположенных технологических отверстия с резьбовыми втулками 9, в которые ввинчиваются заглушки 10 с вентиляционными каналами 11 и бобышками 12. Кольцо 2 прижимается к фланцу горловины при отсутствии на нем стяжных, откидных, люковочных болтов с барашками, специальными прижимами типа «струбцина» 13 или стяжными болтами 14 для ж.д. цистерн 62, 72 типа к элементам (резьбовым втулкам, поз.15) конструкции котла через уплотнительную экранирующую прокладку 16, установленную в круговой паз 17.

Устройство используется следующим образом.

После установки железнодорожной цистерны, например типа 25, и очистки поверхности фланца горловины от остатков застывших высоковязких нефтепродуктов устанавливают кольцо, типоразмер которого соответствует данному типу цистерны. При наличии на фланце горловины откидных люковочных болтов последние заводят в пазы пластин кольца и вращением барашков плотно притягивают кольцо к фланцу горловины. При установке ж.д. цистерны с ригельным вариантом закрытия крышки люка горловины кольцо к фланцу горловины притягивается специальными прижимами типа «струбцина». При установке ж.д. цистерны типа 62 или 72 верхнюю посадочную поверхность горловины также очищают от остатков застывших высоковязких нефтепродуктов, после чего на горловину устанавливают кольцо с уплотнительной экранирующей прокладкой таким образом, чтобы центры пазов пластин кольца совпадали с центрами резьбовых втулок, имеющихся на котле цистерны. Затем через пазы пластин в резьбовые втулки ввинчивают стяжные болты с шайбами, тем самым плотно прижимая кольцо к горловине. При несовпадении одного и более пазов пластин кольца с резьбовыми втулками котла цистерны прижим кольца к горловине осуществляют специально разработанными струбцинами.

Далее, в кольцо устанавливают крышку-экран и притягивают ее плотно к кольцу прижимами. При необходимости в процессе работы открыть клапан сливного прибора специальным торцевым ключом вывинчивают заглушку, находящуюся в данный момент над штангой сливного прибора, а затем тем же ключом открывают сам клапан. По окончанию разогрева высоковязкого нефтепродукта в ж.д. цистерне разборку устройства производят в обратном порядке.

Проведенные испытания по разогреву высоковязких нефтепродуктов в железнодорожных цистернах СВЧ-энергией на промывочно-пропарочной станции Западно-Сибирской железной дороге показали, что использование данного устройства позволило улучшить согласование волноводного тракта с нагрузкой, тем самым повысить эффективность нагрева указанных нефтепродуктов, а оценка электромагнитной совместимости специалистами управления "Россвязьнадзора" СВЧ-установки и базовых станций операторов сотовой связи, расположенных в этой же части города, подтвердила отсутствие радиопомех приему базовых станций.

Библиографические данные

1. Патент РФ №2103211 С1, кл. 6 В65D 88/74, 1998.

2. Патент РФ №2172286 С1, кл. 7 В65D 88/74, 2001.

Изобретение относится к разгрузке железнодорожных цистерн с загустевшими и застывшими высоковязкими нефтепродуктами. Устройство состоит из СВЧ-генератора, жестко связанного с волноводным трактом, крышкой-экраном и излучателем. Крышка-экран имеет обечайку и выполнена со скошенными к центру краями и диаметрально противоположно расположенными отверстиями с резьбовыми втулками для ввинчивания заглушек с вентиляционными каналами и бобышками в верхней части и устанавливается на горловину цистерны через кольцо, имеющее обечайку, затвор с уплотнительной экранирующей прокладкой, пластины с пазами и прижимы для крышки-экрана. Нижняя посадочная поверхность кольца выполнена в соответствии с размерами и профилем верха горловины подлежащего СВЧ-обработке типа цистерны и имеет круговой паз с уплотнительной экранирующей прокладкой. Кольцо плотно притягивается к горловине откидными люковочными болтами с барашками, а при их отсутствии специальными прижимами. Техническим результатом является повышение эффективности разогрева загустевших и застывших высоковязких нефтепродуктов в железнодорожных цистернах, снижение утечки неиспользуемого СВЧ-излучения в окружающее пространство. 1 ил.

Устройство для разогрева загустевших и застывших высоковязких нефтепродуктов в железнодорожных цистернах, содержащее СВЧ-генератор, жестко соединенный с волноводным трактом, крышкой-экраном и излучателем, крышка-экран имеет обечайку, пластины с пазами и отверстие с патрубком и выполнена так, что после посадки на горловину имеется возможность притягивать ее к плоскости горловины стяжными, откидными, люковочными болтами с барашками, расположенными на фланце горловины, отличающееся тем, что между крышкой-экраном, выполненной со скошенными к центру краями и диаметрально противоположно расположенными отверстиями с резьбовыми втулками для ввинчивания заглушек, имеющих вентиляционные каналы и бобышки в верхней части, и горловиной цистерны устанавливают кольцо, имеющее обечайку, затвор с уплотнительной экранирующей прокладкой, пластины с пазами и прижимы для крышки-экрана, нижняя посадочная поверхность которого выполнена в соответствии с размерами и профилем верха горловины типа цистерны, подлежащего обработке, и имеет круговой паз с уплотнительной экранирующей прокладкой, при этом кольцо плотно притягивается к горловине цистерны стяжными, откидными, люковочными болтами с барашками, а при их отсутствии - специальными прижимами.