УСТРОЙСТВО ПРИЕМО-РАЗДАЧИ СОВМЕЩЕННОЕ Российский патент 2014 года по МПК B65D90/54 

Устройство приемо-раздачи совмещенное относится к оборудованию резервуаров и служит для приема и раздачи нефти и нефтепродуктов, уменьшения уровня несливаемого остатка из резервуара, размыва донных отложений в резервуаре, аварийного отсечения технологического трубопровода от резервуара, аварийной откачки подтоварной воды со дна резервуара при пожаре (обеспечения функции устройства приемораздаточного), а также отсечения продукта в резервуаре от технологического трубопровода при нормальной работе (обеспечения функции хлопуши) и может быть использовано в химическом, нефтехимическом, нефтеперерабатывающем производстве.

Известно запорно-предохранительное устройство “Хлопуша” для предотвращения потерь нефти и нефтепродуктов из резервуара в случаях разрыва технологических трубопроводов или выхода из строя запорных устройство «Хлопуша электроприводная ЭХ-700», описанное в каталоге предприятия “Газ-сервис”, г.Саратов, с.24-25, Стандарт на продукцию ТУ 26-02-667-75 и ТУ 3689-061-10524112-2003. Хлопуша состоит из корпуса, крышки, закрепленной на корпусе на оси вращения. При движении в резервуар по трубопроводу жидкости свободно опущенная крышка хлопуши под действием потока жидкости поднимается и колеблется - жидкость поступает в резервуар. В момент прекращения наполнения резервуара крышка хлопуши под действием силы тяжести и веса столба продукта в резервуаре опускается на торец корпуса, перекрывая проходное сечение корпуса, и изолирует резервуар от трубопровода. При отборе продукта из резервуара в трубопровод необходимо, чтобы проходное сечение корпуса хлопуши было полностью открыто для обеспечения производительности трубопроводной магистрали. Для этого крышку хлопуши поднимают при помощи закрепленного на крышке гибкого троса, который наматывается на вращающийся барабан механизма управления. Конструкция хлопуши не позволяет производить размыв донных отложений, так как ось хлопуши находится на уровне оси патрубка приемо-раздачи (минимальная высота оси от дна резервуара определяется табл.3.4 ПБ 03-605-03 «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов»), при этом продукт в резервуаре, находящийся ниже нижней кромки хлопуши, невозможно слить из резервуара.

Самым близким к заявляемому изобретению по технической сущности является «приемо-раздаточное устройство», предназначенное для предотвращения потерь нефти и нефтепродуктов из резервуара в случаях разрыва технологических трубопроводов или выхода из строя основных запорных устройств, расположенных на технологическом трубопроводе. Приемо-раздаточное устройство ПРУ описано в Каталоге ОАО “НЕФТЕМАШ”-САПКОН, г.Саратов, 2006/2007, с.59, Стандарт на продукцию ТУ 3689-048-00217633-2004. Данное устройство включает в себя зонт для размыва донных отложений и снижения уровня минимального остатка продукта в резервуаре, установленный через отвод на патрубке приемо-раздачи внутри резервуара, а также запорный орган, установленный снаружи резервуара, на трубопроводе вблизи резервуара для перекрытия потока в аварийном случае. Размер щели в нижней части зонта не является регулируемым при заполненном резервуаре в зависимости от свойств хранящегося и закачиваемого продукта, условий и технологии хранения. Это возможно только при выводе резервуара из эксплуатации после его зачистки. Конструкция отвода, на котором установлен зонт, предполагает поворот потока на 90° относительно первоначального направления движения продукта по трубопроводу (т.е. к дну резервуара), а затем поворот потока на 90° в первоначальное направление к щели. От потока возникают реактивные силы, изгибающие отвод с зонтом и отрывающие их от стенки резервуара, вследствие чего возникают значительные напряжения, передающиеся на стенку резервуара, что недопустимо. Заслонка управляется принудительно, самопроизвольно не отсекает резервуар от трубопровода после окончания операции закачки нефтепродукта, что позволяет сделать устройство «хлопуша». Размещение заслонки снаружи резервуара не позволяет изолировать резервуар от трубопровода при разгерметизации фланцевого соединения патрубка приемо-раздачи и трубопровода, а также прорыве труб, расположенных между заслонкой и стенкой резервуара. Авария на трубопроводе между запорным органом ПРУ и основным запорным органом, повреждение основного запорного органа и разлив нефтепродукта в обваловании резервуара при открытом запорном органе ПРУ затрудняет доступ к запорному органу ПРУ для отсечения резервуара от трубопровода. Кроме того, при применении в качестве запорного органа ПРУ заслонок происходит затенение сечения трубопровода запирающим органом.

Нормативная документация предполагает установку на патрубки приемо-раздачи только устройств типа хлопуша п.1.4.1 «Правила технической эксплуатации резервуаров и инструкции по их ремонту», причем п.1.10.23 «Правил технической эксплуатации резервуаров и инструкции по их ремонту» указывает на то, что резервуар должен наполняться когда его крышка свободно опущена.

Предлагаемое техническое решение «устройство приемо-раздачи совмещенное» направлено на обеспечение объединения полезных функций устройств приемо-раздачи, запорно-предохранительного устройства «хлопуша» и устройства размыва донных отложений с регулируемой подачей струи, а также устройства снижения скорости приема электризующихся при транспортировке продуктов в резервуар в одном устройстве.

Указанный результат получается за счет того, что устройство приемо-раздачи совмещенное содержит отвод, плавно снижающийся к дну резервуара и по мере снижения меняющий сечение от круглого в месте присоединения к патрубку приемо-раздачи корпуса устройства до щелевого на нижнем открытом торце корпуса, на котором установлен подвижный относительно торца корпуса запорный орган, управляемый механизмом управления при воздействии на него и герметично закрывающий торец при отсутствии такого воздействия.

ПРИМЕР 1. Суть предложенного технического решения «устройство приемо-раздачи совмещенное» поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства приемо-раздачи совмещенного, фиг.2 - устройство приемо-раздачи совмещенное в положении А (выполнение функции устройства «хлопуша»), фиг.3 - устройство приемо-раздачи совмещенное в положении Б (выполнение функции устройства размыва донных отложений), фиг.4 - устройство приемо-раздачи совмещенное в положении В (выполнение функций запорного устройства).

На фиг.1 изображено устройство приемо-раздачи совмещенное, где показаны резервуар 1, патрубок премо-раздачи 2, корпус 3, сопло 4, запорно-регулирующий орган 5, оси 6, паз свободного хода 7, паз регулировки щели сопла 8, жесткая тяга 9, гайка 10, винт ходовой 11, штурвала 12, ось пазового крепления 13, ось 14.

Устройство приемо-раздачи совмещенное выполнено следующим образом: в резервуар 1 вмонтирован патрубок приемо-раздачи 2, к которому в свою очередь присоединен корпус 3. По мере снижения корпуса 3 устройства от патрубка приемо-раздачи 2 к дну резервуара 1 происходит изменение сечения корпуса 3 от круглого в месте присоединения к патрубку приемо-раздачи 2 до щелевого сопла 4 на нижнем открытом торце корпуса 3, где на оси 6 установлен запорно-регулирующий орган 5, способный вращаться вокруг этой оси. На запорно-регулирующем органе 5 расположены пазы свободного хода 7 и регулировки щели сопла 8, соединенные между собой. В пазах 7 и 8 расположена ось пазового крепления 13, к которой прикреплена жесткая тяга 9. Другим концом жесткая тяга 9 прикреплена к оси 14, расположенной на гайке 10, положение которой на винте ходовом 11 регулируется с помощью штурвала 12.

Устройство приемо-раздачи совмещенное работает следующим образом.

С помощью вращения штурвала 12 гайка 10 поступательно перемещается по винту ходовому 11, меняя положение в пространстве прикрепленной к ней жесткой тяги 9, которая в свою очередь перемещает по пазам 7 и/или 8 пазовое крепление 13. Тем самым достигается одно из двух положений А, Б в пазах 7 и 8 оси пазового крепления 13.

В начальном положении А (фиг.1) ось пазового крепления 13 расположена в пазу свободного хода 7, что позволяет запорному органу 5 свободно вращаться вокруг оси 6, при этом устройство приемо-раздачи совмещенное выполняет функцию запорно-предохранительного устройства «хлопуша». При подаче продукта в резервуар через патрубок премо-раздачи 2 (со стороны трубопровода) возникает давление на внутренние поверхности стенок корпуса 3, а также на внутреннюю поверхность запорного органа 5. В результате действия давления на запорно-регулирующий орган 5 он вращается по пазу свободного хода 7 вокруг оси 6 и открывает торец сопла 4 (фиг.2). Нижний торец паза свободного хода 7 ограничивает дальнейшее перемещение запорно-регулирующего органа 5 вверх, а давление потока жидкости прижимает запорно-регулирующий орган 5 к оси пазового крепления 13. По окончании перекачки продукта в резервуар 1 давление в корпусе устройства 3 и на запорно-регулирующий орган 5 падает, запорно-регулирующий орган 5 под действием собственного веса и веса столба продукта в резервуаре 1 опускается по пазу свободного хода 7 на торец щелевого сопла 4, отсекая резервуар от трубопровода.

В положении Б (фиг.3) ось пазового крепления 13 расположена в пазу регулировки щели сопла 8, что позволяет путем изменения положения гайки 10 при помощи штурвала 12 регулировать угол открытия запорно-регулирующего органа 5 относительно торца сопла 4, при этом устройство приемо-раздачи совмещенное выполняет функцию устройства размыва донных отложений с регулируемой подачей струи.

До начала процесса подачи продукта в резервуар 1, когда требуется изменить параметры размыва донных отложений, запорно-регулирующий орган 5 под действием собственного веса и веса столба продукта в резервуаре 1 закрывает торец щелевого сопла 4 (фиг.1). Из положения А при вращении штурвала 12 гайка 10 поступательно движется по винту ходовому 11 в направлении к стенке резервуара и через жесткую тягу 9 перемещает ось пазового крепления 13 в паз регулировки щели сопла 8. Ось пазового крепления 13 выходит из паза свободного хода 7 и при помощи жесткой связки с тягой 10 утрачивается возможность свободного вращения запорно-регулирующего органа 5 относительно оси 6, вследствие чего происходит жесткая фиксация запорно-регулирующего органа 5 с возможностью, при вращении штурвала 12, регулирования размера открытия щелевого сопла 4. При дальнейшем вращении штурвала 12 гайка 11 поступательно движется по винту ходовому 12, перемещая при этом жесткую тягу 9, которая в свою очередь вращает ось пазового крепления 13 и запорно-регулирующий орган 5 вокруг оси 6 (положение Б). При этом изменяется площадь открытого сопла, что приводит к изменению скорости истечения продукта в резервуар 1, а также интенсивности размыва донных отложений. При достижении пазового крепления 13 крайнего левого положения регулировки щели сопла 8, ограниченного упором (фиг.3), запорно-регулирующий орган 5 (фиг.1) полностью открывает щелевое сопло 4.

В положении В (фиг.4) ось пазового крепления 13 (фиг.1) также расположена в пазу регулировки щели сопла 8, что позволяет путем изменения положения гайки 10 при помощи штурвала 12 закрыть запорно-регулирующим органом 5 торец сопла 4. При этом устройство приемо-раздачи совмещенное выполняет функцию запорного устройства.

Из положения А при вращении штурвала 12 гайка 10 поступательно движется по винту ходовому 11 в направлении от стенки резервуара и через жесткую тягу 9 перемещает ось пазового крепления 13 по пазу регулировки щели сопла 8. Ось пазового крепления 13 выходит из паза свободного хода 7 и при помощи жесткой связки с тягой 10 утрачивается возможность свободного вращения запорно-регулирующего органа 5 относительно оси 6. При достижении оси пазового крепления 13 крайнего правого положения (положение В) регулировки щели сопла 8, ограниченного упором (фиг.4), запорно-регулирующий орган 5 закрывает щелевое сопло 4, полностью прижимаясь к нему. Происходит жесткая фиксация запорно-регулирующего органа 5 и герметизация торца сопла 4 им.

ПРИМЕР 2. Суть предложенного технического решения «устройство приемо-раздачи совмещенное» поясняется чертежами, где на фиг.5 изображен общий вид устройства приемо-раздачи совмещенного, фиг.6 - устройство приемо-раздачи совмещенное в положении А (выполнение функции устройства «хлопуша»), фиг.7 - устройство приемо-раздачи совмещенное в положении Б (выполнение функции устройства размыва донных отложений), фиг.8 - устройство приемо-раздачи совмещенное в положении В (выполнение функции запорного устройства).

На фиг.5 изображено устройство приемо-раздачи совмещенное, где показаны резервуар 1, патрубок премо-раздачи 2, корпус 3, сопло 4, запорно-регулирующий орган 5, ось 6, ось 15, цилиндр двухстороннего действия 16, поршень 17, полый шток 18, полый шарнир 19, трубопровод поршневой полости 20, трубопровод штоковой полости 21, источник давления управляющей среды 22, распределительный кран 23, манометр 24, кран 25.

Устройство приемо-раздачи совмещенное выполнено следующим образом: в резервуар 1 вмонтирован патрубок приемо-раздачи 2, к которому в свою очередь присоединен корпус 3. По мере снижения корпуса устройства 3 от патрубка приемо-раздачи 2 к дну резервуара 1 происходит изменение сечения корпуса 3 от круглого в месте присоединения к патрубку приемо-раздачи 2 до щелевого сопла 4 на нижнем открытом торце корпуса 3, где на оси 15 установлен запорно-регулирующий орган 5, способный вращаться вокруг этой оси.

На запорно-регулирующем органе 5 расположена ось 6, на которой установлен с возможностью вращения относительно нее цилиндр 16, состоящий из поршня 17 и штока 18. Полый шток 18 состоит из двух труб, расположенных коаксиально. Зазор между внешней и внутренней трубками связывает трубопровод штоковой полости 21 со штоковой полостью цилиндра, внутренняя труба - трубопровод поршневой полости 20 через поршень с поршневой полостью цилиндра. Полый шток 18 закреплен с возможностью вращения на шарнире 19. При воздействии управляющей среды, подающейся от внешнего источника давления управляющей среды 22 на поршень 17 или при воздействии потока из сопла 4 на запорно-регулирующий орган 5, расстояние между шарниром 19 и осью 6 меняется и меняется положение поршня 17 и штока 18 относительно цилиндра 16. Шток 18 вращается вокруг шарнира 19, а цилиндр 16 - вокруг оси 6. Распределительный кран 23 служит для регулирования наличия давления в поршневой и штоковой полостях цилиндра 16. Давление управляющей среды от источника 22 в трубопроводах 20 и 21 контролируется манометром 24. Кран 25 предусмотрен для сброса давления управляющей среды из поршневой полости цилиндра 16.

Устройство приемо-раздачи совмещенное работает следующим образом.

В начальном положении (фиг.5) без воздействия управляющей среды на цилиндр 16 (давление управляющей среды в полостях цилиндра отсутствует) устройство приемо-раздачи совмещенное выполняет функцию запорно-предохранительного устройства «хлопуша». При подаче продукта в резервуар через патрубок премо-раздачи 2 (со стороны трубопровода) возникает давление на внутренние поверхности стенок корпуса 3, а также на внутреннюю поверхность запорно-регулирующего органа 5. В результате действия давления на запорно-регулирующий орган 5 он вращается вокруг оси 15 и открывает сопло 4 корпуса 3 (положение А, фиг.6). При воздействии со стороны трубопровода потока на запорно-регулирующий орган 5 сжимается пружина сжатия, цилиндр 16 движется за запорно-регулирующим органом 5, вращаясь вокруг него на оси 6, а также вокруг шарнира 19. По окончании перекачки продукта в резервуар 1 давление в корпусе устройства 3 и на запорно-регулирующий орган 5 падает, а запорно-регулирующий орган 5 падает на торец щелевого сопла 4 под действием собственного веса, возвратного действия со стороны пружины и веса столба продукта в резервуаре 1, отсекая резервуар от трубопровода.

Для выполнения функции устройства для размыва донных отложений, когда требуется определенная величина щели устройства, выбирается значение давления управляющей среды от источника 22 в поршневую полость цилиндра 16 для обеспечения необходимого угла отклонения запорно-регулирующего органа 5 от открытого торца сопла 4. При подаче давления управляющей среды от источника 22 через трубопровод 20, полый шарнир 19, полый шток 18 к поршневой полости цилиндра 16 цилиндр выдвигается, сжимая пружину сжатия. Так как пружина обладает известной жесткостью, то определенное давление в поршневой полости цилиндра 16 соответствует определенному перемещению цилиндра 16 относительно штока 18 и углу отклонения запорно-регулирующего органа 5. Цилиндр 16 проворачивается вокруг оси 6 на запорно-регулирующем органе 5, запорно-регулирующий орган 5 проворачивается также относительно оси 15 корпуса (положение Б, фиг.7). Поршневая полость цилиндра 16 отсекается от источника давления 22 распределительным краном 23. Распределительный кран 23 переключается на подачу давления в штоковую полость цилиндра через трубопровод штоковой полости 21. Давление в штоковой и поршневой полостях цилиндра 16 выравнивается и фиксируется положение запорно-регулирующего органа 5 относительно сопла 4. Распределительный кран 23 отсекает трубопровод штоковой полости 21 от источника 22. После проведения операции давление в полостях сбрасывается при помощи крана 25. Пружина разжимается, цилиндр 16 задвигается на шток 18, запорно-регулирующий орган 5 закрывается, возвращаясь в исходное положение.

Для выполнения функции запорного устройств, когда требуется полное прижатие запорно-регулирующего органа 5 к торцу сопла 4, давление управляющей среды от источника 22 подается в штоковую полость цилиндра 16 (положение В, фиг.8).

Устройство приемо-раздачи, выполненное по примеру 1 и примеру 2, возможно использовать для снижения скорости движения электризующихся нефтепродуктов при движении по трубопроводу до безопасных пределов (релаксации зарядов). Для этого запорный орган при помощи механизма управления открывается на угол, максимально открывающий сечение открытого торца со щелью. Корпус выполнен с увеличением площади проходного сечения в направлении течения продукта при заполнении резервуара от места присоединения устройства к патрубку приемо-раздачи до щелеобразного на нижнем торце корпуса входа-выхода продукта, обеспечивающим снижение скорости потока закачиваемой жидкости. Запорный орган при этом полностью вынесен из потока, что препятствует недопустимым процессам перемешивания и разбрызгивания потока (см., например, п.4.4.4 «Правила технической эксплуатации резервуаров и инструкции по их ремонту», п.1.2 РТМ 6-28-007-78 «Допустимые скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения в емкости (аппараты, резервуары)»). В качестве устройств для отвода заряда внутри устройства применяются клетки из металлической сетки, заземленной на контур заземления резервуара. Объем, образованный сетками в устройстве, не должен быть менее

V=Q τ/3600,

где V - объем клетки, м³; Q - скорость перекачки нефтепродукта, м³/ч; τ - постоянная времени релаксации заряда в нефтепродукте, с.

При заполнении порожнего резервуара через устройство только за счет его конструкции обеспечивается снижение скорости потока закачиваемой жидкости до момента всплытия понтона или плавающей крыши с опор или момента заполнения щели устройства до безопасных пределов (не более 1 м/с по п.2.6.43 ПБ 09-560-03 «Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов»). Для снижения скорости истечения жидкости из устройства в резервуар применяется увеличение площади поперечного сечения корпуса в направлении входа продукта в резервуар и установленные в корпусе вдоль потока ребра.

Для учета осадки днища резервуара и перемещения стенки резервуара при эксплуатации предусматривается свободное опирание сниженной части корпуса на днище, присоединение корпуса устройства к корпусу патрубка приемо-раздачи через трубный поворотный компенсатор, установка привода запорно-регулирующего органа устройства внутри устройства приемо-раздачи, закрепление элементов механизма управления на корпусе устройства приемо-раздачи, а также связь стенки и привода запорно-регулирующего органа через трубный поворотный компенсатор при установке привода запорно-регулирующего органа через стенку резервуара.

Предлагаемое устройство приемо-раздачи универсально и его возможно использовать для приема-раздачи продуктов с разными свойствами (вязкость, консистентность, электризуемость и др.). Совокупность признаков нова и приводит к техническому результату, заключающемся в том, что при помощи предлагаемого устройства выполняется залив нефтепродуктов с регулируемой скоростью, размыв донных отложений различной плотности, слив жидких продуктов из резервуара, отсечение резервуара от трубопровода при аварии, связанной с разрывом последнего, или выходе из строя запорных устройств на нем, уменьшение минимального остатка полезного продукта в резервуаре при выкачке его из резервуара, снижение скорости приема электризующихся при транспортировке продуктов в резервуар, аварийная откачка донной воды из резервуара при пожаре во избежание ее закипания и взрыва, поступление продукта веерной струей через щель без разбрызгивания снижает волнение в резервуаре. Применение устройства на патрубках резервуаров с понтоном или плавающими крышами позволяет увеличить срок надежной работы последних.

Устройство приемо-раздачи совмещенное относится к оборудованию резервуаров и служит для приема и раздачи нефти и нефтепродуктов, уменьшения уровня несливаемого остатка, аварийной откачки подтоварной донной воды при пожаре (обеспечения функции устройства приемо-раздачи), размыва донных отложений (обеспечения функций устройств для размыва донных отложений), а также отсечения продукта в резервуаре от трубопровода при нормальной работе (обеспечения функции хлопушки), снижения скорости приема электризующихся при транспортировке продуктов в резервуар (обеспечения функции устройства для отвода зарядов), обеспечения функции запорного устройства. Устройство содержит корпус, снижающийся ко дну резервуара и изменяющий сечение от круглого в месте присоединения к патрубку приемо-раздачи до щелеобразного на открытом нижнем торце корпуса входа-выхода продукта, механизм управления, служащий для регулировки размеров щели на открытом нижнем торце корпуса входа-выхода продукта при помощи запорного органа, установленного на корпусе. Изобретение обеспечивает совмещение функций устройства приемо-раздачи, функций устройства для размыва донных отложений, функций хлопушки, функций запорных устройств и устройств для отвода электрических зарядов из поступающего в резервуар нефтепродукта. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство приемо-раздачи, содержащее корпус, снижающийся под углом к днищу резервуара, запорный орган и механизм его управления, отличающееся тем, что форма сечения корпуса изменяется в месте присоединения корпуса к патрубку приемо-раздачи от формы, определяемой фланцем патрубка приемо-раздачи, до щелеобразной на нижнем торце корпуса, на котором установлен запорно-регулирующий орган, положение которого изменяет размер щели, образованной на торце корпуса запорно-регулирующим органом и стенками корпуса, причем запорно-регулирующий орган перемещается относительно корпуса при помощи воздействия от механизма управления и име возможность герметично закрывать торец корпуса при отсутствии воздействия на него со стороны механизма управления.

2. Устройство приемо-раздачи по п.1, отличающееся тем, что механизм управления располагается внутри устройства приемо-раздачи.

3. Устройство приемо-раздачи по п.1, отличающееся тем, что проходное сечение корпуса выполнено с увеличением площади в направлении входа продукта в резервуар.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм управления закреплен на корпусе устройства приемо-раздачи и связан со стенкой резервуара через компенсатор.

5. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что корпус устройства приемо-раздачи содержит поворотный компенсатор, расположенный между креплением корпуса к патрубку приемо-раздачи и закреплением механизма управления на корпусе.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проходное сечение корпуса содержит установленные вдоль потока ребра.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что проходное сечение корпуса содержит поперечные направлению потока сетки.