цистерна для транспортировки загустевающих нефтепродуктов

Формула изобретения

Цистерна для транспортировки загустевающих и затвердевающих нефтепродуктов, содержащая нижнее сливное устройство, включающее вороток, расположенный в верхнем загрузочном люке, седло клапана, установленное над нижним выпускным патрубком, снабженным нагревательным кожухом и штангой, соединяющей седло клапана и вороток, отличающаяся тем, что она содержит дополнительную систему подогрева, выполненную в виде стакана, состоящего из двух коаксиальных обечаек, жестко прикрепленных торцами к верхней и нижней внутренним поверхностям цистерны так, что седло клапана и штанга, соединяющая его с воротком, находятся во внутренней обечайке, причем обе обечайки имеют вертикальные окна, в которых установлены стенки, образующие каналы для прохода из объема цистерны в объем внутренней обечайки, а пространство между обечайками изолировано от объема цистерны, при этом на стенках обечаек установлены патрубки для подачи и вывода теплоносителя из объема между обечайками, а на штанге установлена пробка для создания над окнами во внутренней обечайке незаполняемого при заполнении цистерны объема.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно к средствам транспортировки и выгрузки загустевающих жидких продуктов, в частности нефтепродуктов, таких как мазут.

Известны обогреваемые железнодорожные цистерны с наклонными теплообменными элементами [1,2] , изготовленными зацело с резервуаром цистерны или встроенными в него. В них производится прогрев всей массы жидкости перед сливом, что требует большого времени и энергозатрат.

Известны цистерны для транспортировки вязких жидкостей, в том числе и нефтепродуктов. В качестве прототипа выбрана цистерна (модель 15-1566) [3], имеющая нижнее сливное устройство, включающее вороток, расположенный в верхнем загрузочном люке, седло клапана, установленное над нижним выпускным патрубком, который снабжен нагревательным кожухом и штангой, соединяющей седло клапана и вороток.

Недостатком указанной цистерны является продолжительность восстановления текучести вязкой жидкости, высокая стоимость процедуры разогрева. В ней также не предусмотрены мероприятия по повышению устойчивости вагона во время его движения, когда возможны колебания жидкости. Первые два недостатка в значительной мере обусловлены тем, что слив начинается с нижней части цистерны, где жидкость имела продолжительный контакт с холодной стенкой и перешла в твердое состояние. При этом седло клапана, закрывающее сливной патрубок, оказывается внутри затвердевшего толстого слоя и вскрытие цистерны становится невозможным. Такая ситуация предопределяет необходимость разогрева всей массы жидкости, заполняющей цистерну.

Расчет, опыты и анализ штатных ситуаций, имеющих место при транспортировке загустевающих нефтепродуктов, показывают, что область затвердевания не охватывает весь объем цистерны, а представляет собой толстую корку (толщиной 0,1-0,5 м), образующуюся на внутренних поверхностях цистерны. За пределами этой корки жидкость сохраняет достаточно высокую температуру и приемлемую для выгрузки текучесть.

Задачей изобретения является обеспечение эффективности выгрузки загустевающих нефтепродуктов за счет обеспечивания начала слива из центральных областей цистерны.

Данная задача решается тем, что цистерна для транспортировки загустевающих и затвердевающих нефтепродуктов, содержащая нижнее сливное устройство, включающее вороток, расположенный в верхнем загрузочном люке, седло клапана, установленное над нижним выпускным патрубком, снабженным нагревательным кожухом и штангой, соединяющей седло клапана и вороток, дополнительно содержит систему подогрева, выполненную в виде стакана, состоящего из двух коаксиальных обечаек, жестко прикрепленных торцами к верхней и нижней внутренним поверхностям цистерны так, что седло клапана и штанга, соединяющая его с воротком, находятся во внутренней обечайке, причем обе обечайки имеют вертикальные окна, в которых установлены стенки, образующие каналы для прохода из объема цистерны в объем внутренней обечайки, а пространство между обечайками изолировано от объема цистерны, при этом на стенках обечаек установлены патрубки для подачи и вывода теплоносителя из объема между обечайками, а на штанге установлена пробка для создания над окнами во внутренней обечайке незаполняемого при заполнении цистерны объема.

На чертеже показан пример конкретного выполненного варианта заявленной полезной модели.

Вороток 1 посредством штанги 2 соединен седлом клапана 3, которое находится над выпускным патрубком 4, обеспечивающим слив продукта. Выпускной патрубок 4 снабжен подогревательным кожухом 5, имеющим патрубки для подачи пара 6, а также запорным устройством 7. Внутри цистерны вертикально установлена дополнительная система подогрева и слива, выполненная в виде стакана, состоящего из внутренней 8 и внешней 9 обечаек, имеющих вертикальные окна 10, высота которых равна радиусу цистерны. В окнах установлены стенки 11, изолирующие пространство между обечайками 12 от объема цистерны и обеспечивающие перетекание транспортируемой цистерны в объем внутренней обечайки 8. На обечайках 8,9 установлены патрубки 13 и 14, обеспечивающие подачу и вывод теплоносителя из объема между обечайками 8,9. На штанге 2 установлена пробка 15, с помощью которой объем внутренней обечайки 8 может быть соединен с окружающей средой.

Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом. При заливе нефтепродукта в цистерну через верхний загрузочный люк происходит заполнение всего объема цистерны, в том числе и объема внутренней обечайки 8, куда жидкость попадает через окна 10. При закрытой пробке 15 объем внутренней обечайки над окнами 10 не заполняется, наличие этого объема способствует гашению возможных колебаний жидкости. Незаполненным остается также пространство между обечайками 8 и 9. При движении вагона со временем жидкость частично загустевает и затвердевает, причем седло клапана 3 оказывается в области затвердевания, как и в прототипе.

При выгрузке нефтепродукта в пространство между обечайками 8 и 9 через патрубки 13 подается теплоноситель, например пар. Теплоноситель обеспечивает разогрев жидкости во внутренней обечайке 8, что позволяет с помощью воротка 1 открыть выпускной патрубок 4 уже на начальных стадиях слива. При этом также вывинчивается пробка 15. Незагустевшая часть жидкости, остающаяся в центральных областях цистерны, сливается, проходя к патрубку 4 через окна 10. При этом постоянно обеспечивается подача теплоносителя в пространство между обечайками 8, 9, за счет чего снижается вязкость жидкости на сливе.

После слива основной части жидкости на стенках остается затвердевшая корка, масса которой не превосходит 10-15% от массы транспортируемой жидкости. Она смывается при подаче пара в объем цистерны через загрузочный люк во время штатной процедуры отмыва цистерны, вытекание жидкости происходит через окна 10 и патрубок 4.

Повышение эффективности при выгрузке жидкости осуществляется за счет следующего.

1. Снижения времени слива, который начинается после прогрева только объема внутренней обечайки, а не всего объема цистерны.

2. Снижения энергозатрат, так как разогреву подогревается не вся масса жидкости в цистерне, а преимущественно только затвердевшая на стенках цистерны корка.

3. Снятия необходимости осуществлять отстой и слив конденсата из выгруженного нефтепродукта.

Литература

1. Пат. США N 4530288, МКИ B 61 D 5/00; 27/00, пуб. 23.07.1985.

2. Международная заявка N 75/03914, МКИ В 61 D 5/00, 27/00, пуб. 12.09.1985.

3. Губенко В.К. и др. Цистерны (устройство, эксплуатация, ремонт), М., Транспорт, 1990.