RU2064426C1

RU2064426C1 - Installation for discharging flowing liquids and liquids thickened at low temperatures

Info

Publication number: RU2064426C1
Application number: RU93037895A
Authority: RU
Inventors: П.С. Камышев; А.П. Камышев
Original assignee: Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: discharging of thickened liquids, for instance oil products, from tanks. SUBSTANCE: draining vacuum reservoir 1 is placed in communication with container 33 to be emptied by means of pipeline 2. Pipeline 2 is assembled of several straight and bent sections connected by spatial joints 17. Each section consists of two coaxially connected large diameter tubes over circular space with heat carrier circulating between tubes in direction from container 33 to reservoir 1 into intake section of pipe lowered into thickened liquid through filler neck of container 33. layer of thickened liquid in contact with walls of inner tubes gets heated and becomes flowing with insignificant tangential stress. Under the action of pressure differential built by vacuum in draining reservoir, thickened liquid, in form of straight or bent cylinder coated with liquid layer, will move freely from container 33 into draining reservoir 1. EFFECT: facilitated discharge of thickened oil products. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к более производительным установкам, используемым для разгрузки емкостей, заполненных жидкостью, загустевающей при низкой температуре, главным образом нефтепродуктов. The invention relates to the field of mechanical engineering, and in particular to more productive plants used for unloading containers filled with liquid thickening at low temperature, mainly oil products.

Выгрузка таких жидкостей, с их предварительным подогревом до жидкой консистенции, осуществляется с помощью гидронасосов. При этом подогрев цистерны выполняется на стоянке в течение длительного времени при большом расходе тепловой энергии (патент США, N 4476788, МКИ, B 61 D 5/10, 27/00, f24, H9/16, ). В рассматриваемом устройстве нагреватель расположен вокруг разгрузочного патрубка, установленного в нижней точке обечайки цистерны, и имеет несколько продольно ориентированных труб в форме змеевика для прохода теплоносителя. Нагреватель установлен вдоль всей нижней части цистерны, расположен наклонно вдоль продольной и поперечной ее осей и имеет входной и выходной каналы, установленные у разгрузочного патрубка. Теплоносителями могут быть высокотемпературные среды, как, например, горячая вода, горячий газ или нагретый воздух, перегретый водяной пар и др. Unloading of such liquids, with their preliminary heating to a liquid consistency, is carried out using hydraulic pumps. At the same time, the tank is heated for a long time in the parking lot at a high consumption of thermal energy (US patent N 4476788, MKI, B 61 D 5/10, 27/00, f24, H9 / 16,). In this device, the heater is located around the discharge pipe installed at the lower point of the shell of the tank, and has several longitudinally oriented pipes in the form of a coil for passage of the coolant. The heater is installed along the entire lower part of the tank, located obliquely along its longitudinal and transverse axes, and has input and output channels installed at the discharge pipe. Heat carriers can be high-temperature environments, such as hot water, hot gas or heated air, superheated water vapor, etc.

Для такой установки требуется специальная конструкция цистерны, отличающаяся от обычной, используемой для транспортировки различных жидкостей, что является существенным недостатком этой установки. Such an installation requires a special tank design that is different from the usual one used for transporting various liquids, which is a significant drawback of this installation.

Известно устройство, состоящее из механизмов, позволяющее разгружать цистерну, заполненную загустевшей жидкостью, без ее подогрева (а.с. N 1555222, МКИ B 65 D 88/74). Оно включает в себя присоединительный фланец, закрепленный на торце заливной горловины цистерны, к верхнему торцу которого присоединена смесительная камера, внутри которой, около вертикальных осей, вращаются перемещающие жидкость лопатки, а к нижнему торцу фланца прикреплены несколько гибких трубопроводов, внутри которых установлены гибкие шнеки, подающие, при своем вращении, жидкость в смесительную камеру. Из камеры перемешанная жидкость через патрубок по трубопроводу подается потребителю. A device consisting of mechanisms is known that allows unloading a tank filled with a thickened liquid without heating it (a.s. N 1555222, MKI B 65 D 88/74). It includes a connecting flange mounted on the end of the filler neck of the tank, to the upper end of which a mixing chamber is attached, inside which, around the vertical axes, the fluid-moving blades rotate, and several flexible pipelines are attached to the lower end of the flange, inside of which flexible screws are installed, feeding, during its rotation, the liquid into the mixing chamber. From the chamber, the mixed liquid is supplied to the consumer through a pipe through a pipe.

Рассмотренное устройство сложно по конструкции, вследствие чего оно не реализовано. Более простой и производительной установкой, принятой за прототип, является "Установка для опорожнения и наполнения железнодорожных цистерн" ( а.с. N 1613389, МКИ B 65 D 88/74). Она включает в себя разгружаемую цистерну и сливной резервуар, к обечайкам которых сверху герметично закреплены сливной трубопровод, воздушная нагнетательная и вакуумная линии, а в нижних точках обечаек, также герметично, своими торцами прикреплена нагнетательная магистраль. The considered device is complex in design, as a result of which it is not implemented. A simpler and more productive installation, adopted as a prototype, is the "Installation for emptying and filling railway tanks" (AS No. 1613389, MKI B 65 D 88/74). It includes a discharged tank and a drain tank, to the sides of which the drain pipe, air discharge and vacuum lines are hermetically fixed on top, and at the lower points of the shells, the discharge line is also sealed with its ends.

Рассматриваемое изобретение наряду с положительными факторами имеет и ряд существенных недостатков, основными из которых являются:
применяемый металлический трубопровод не унифицирован для эксплуатации установки при различном взаимном расположении разгружаемой емкости и сливного резервуара;
в описании принципа действия установки говорится о возможности подогрева жидкости в верхнем трубопроводе, но не приведены эскизы варианта конструкций узлов теплотрассы и схема циркуляции теплоносителя;
в установке рекомендуется разогрев загустевшей жидкости рециркуляционным способом с поочередным созданием в разгружаемой емкости и сливном резервуаре избыточного давления и вакуума, выполнение которых возможно в течении длительного времени при расходе большого количества тепловой и механической энергии.The invention under consideration along with positive factors has a number of significant disadvantages, the main of which are:
the metal pipe used is not unified for the operation of the installation with different relative positions of the discharge tank and the drain tank;
the description of the principle of operation of the installation refers to the possibility of heating the liquid in the upper pipeline, but sketches of a variant of the design of the heating main components and the scheme of the coolant circulation are not given;
In the installation, it is recommended that the thickened liquid be heated in a recirculating manner, with alternate creation of excessive pressure and vacuum in the discharge tank and the drain tank, which can be performed for a long time when a large amount of thermal and mechanical energy is consumed.

Установкой предлагаемой конструкции решается задача ее унификации для различных условий эксплуатации, повышения производительности и снижения энергозатрат при выгрузке из емкостей текучих и загустевающих при низкой температуре жидкостей, главным образом нефтепродуктов. The installation of the proposed design solves the problem of its unification for various operating conditions, increasing productivity and reducing energy consumption when unloading from containers fluid and thickening at low temperature liquids, mainly oil products.

Решение данной технической задачи достигается применением для сообщения внутренних полостей разгружаемой емкости и сливного вакуумного резервуара посредством трубопровода, выполненного в виде нескольких шарнирно соединенных прямых и изогнутых секций, состоящих из внутренней теплопроводной, подогреваемой теплоносителем, и внешней теплоизолирующей труб большого диаметра, взаимно расположенных, соответственно, коаксиально или эквидистантно, закрепленных герметично на узлах шарниров и образующих кольцевые полости секций. Заборная секция, погруженная в жидкость, закрепленная на заливной горловине разгружаемой емкости, включает в себя опорную плиту круглой формы с внутренними прямыми и наклонными каналами, три трубы, установленные коаксиально и соосно с плитой и герметично закрепленные на нижнем торце плиты. При этом внутренняя и наружная трубы соединены герметично нижними торцами, образуя замкнутую кольцевую полость, разделенную средней укороченной трубой на сообщающиеся внутреннюю и внешнюю кольцевые полости. На верхнем торце плиты закреплен фланец с внутренними продольными и радиальными каналами и двумя кольцевыми канавками на нижнем торце с установленными сверху изогнутой секции трубопровода и шлангом теплоносителя. При этом полость шланга с кольцевой полостью изогнутой секции сообщена посредством каналов, имеющихся в плите и во фланце, и внутренней и внешней кольцевых полостей заборной секции. Секции трубопровода соединены пространственными сферическими шарнирами, состоящими из шаровых наконечников и сферических обойм, закрепленных на торцах труб стыкуемых секций, соединенных разрезными гайками с установленными под гайками уплотнительными буксами, а кольцевые полости последовательно расположенных секций сообщены посредством нескольких гибких теплоносителей трубок, проходящих вне шарнирных соединений. The solution to this technical problem is achieved by applying for communication of the internal cavities of the discharged container and the drain vacuum tank through a pipeline made in the form of several articulated joints of straight and curved sections, consisting of an internal heat-conducting, heated coolant, and an external heat-insulating large diameter pipe, mutually arranged, respectively, coaxially or equidistantly mounted tightly on the joints of the hinges and forming the annular cavities of the sections. The intake section, immersed in a liquid, mounted on the filler neck of the discharge tank, includes a circular base plate with internal straight and inclined channels, three pipes mounted coaxially and coaxially with the plate and hermetically fixed to the bottom end of the plate. In this case, the inner and outer tubes are connected hermetically by the lower ends, forming a closed annular cavity divided by a middle shortened tube into communicating inner and outer annular cavities. A flange with internal longitudinal and radial channels and two annular grooves is fixed on the upper end of the plate at the lower end with the curved section of the pipeline mounted on top and a coolant hose. At the same time, the hose cavity with the annular cavity of the curved section is communicated through the channels available in the plate and in the flange, and the inner and outer annular cavities of the intake section. The sections of the pipeline are connected by spatial spherical hinges, consisting of spherical tips and spherical cages, fixed on the ends of the pipes of the joined sections, connected by split nuts to the sealing axles mounted under the nuts, and the annular cavities of the sections arranged in series are communicated by means of several flexible coolant tubes passing outside the hinged joints.

Конструктивные схемы составных частей установки представлены на пяти фигурах, а также перечень основных ее деталей: 1 сливной резервуар с вакуумом, 2 трубопровод, 3 шланг теплоносителя, 4 крышка люка, 5 люк вакуумного резервуара, 6 патрубок трубопровода, 7 штуцер, 8 вакуумная линия, 9,10 входной и выходной штуцеры нагревателя, 11 нагреватель, 12 - 14 прямолинейные секции, 15, 16 изогнутые секции, 17 пространственный шарнир, 18 шаровой наконечник, 19 сферическая обойма, 20 разрезная гайка, 21 букса, 22, 23 кольцевые полости, 24 гибкие трубки, 25 - фланец, 26 продольный канал (во фланце), 27 радиальный канал, 28 - продольный канал (в плите), 29, 30 кольцевые канавки, 31 опорная плита, 32 заливная горловина, 33 разгружаемая емкость, 34 продольные каналы, 35 - наклонные каналы, 36, 37 внутренние и наружные трубы, 38 средняя труба, 39 профилированное кольцо, 40 внутренняя кольцевая полость, 41 внешняя кольцевая полость, 42 кольцевая полость секции 15, 43 заборная секция. Structural diagrams of the plant’s constituent parts are presented in five figures, as well as a list of its main parts: 1 drain tank with vacuum, 2 piping, 3 coolant hose, 4 manhole cover, 5 manhole of the vacuum tank, 6 pipe nozzle, 7 fitting, 8 vacuum line, 9.10 inlet and outlet fittings of the heater, 11 heater, 12-14 straight sections, 15, 16 curved sections, 17 spatial hinge, 18 ball point, 19 spherical cage, 20 split nut, 21 axle boxes, 22, 23 annular cavities, 24 flexible tubes, 25 - flange, 26 longitudinal anal (in the flange), 27 radial channel, 28 - longitudinal channel (in the plate), 29, 30 annular grooves, 31 base plate, 32 filler neck, 33 discharge tank, 34 longitudinal channels, 35 - inclined channels, 36, 37 internal and outer pipes, 38 middle pipe, 39 profiled ring, 40 inner annular cavity, 41 outer annular cavity, 42 annular cavity of section 15, 43 intake section.

Основными составными частями установки (фиг.1, фиг.2) является сливной вакуумный резервуар 1, трубопровод 2 и линия теплоносителя в виде температуростойкого гибкого шланга 3. На крышке 4 люка 5 резервуара 1 закреплены патрубок 6 трубопровода 2, штуцер 7 вакуумной линии 8, входной 9 и выходной 10 штуцеры нагревателя 11, установленного внутри резервуара 1. Трубопровод 2 собран из нескольких прямолинейных 12, 13, 14 и изогнутых 15, 16 секций, состыкованных пространственными шарнирами 17. Каждая секция (фиг.5) состоит из внутренней 18 теплопроводной и наружной 19 теплоизолирующей труб, которые установлены в прямолинейной секции коаксиально, а в изогнутой эквидистантно, и соединены своими концами герметично с шаровым наконечником 18 и сферической обоймой 19. Разрезная гайка 20 удерживает наконечник 18 в обойме 19, а букса 21, обжатая гайкой 20, обеспечивает герметичность шарнирного соединения. Кольцевые полости 22 и 29 соединяемых секций сообщены посредством гибких термостойких трубок 24. На нижнем конце изогнутой секции 15 (фиг.4) герметично закреплен фланец 25, в теле которого выполнены продольные 26 и радиальные 27 каналы. На верхнем торце фланца 25 (фиг.3) закреплен шланг 3 теплоносителя, совмещенный с продольным каналом 28, а на нижнем торце фланца 25 выполнены кольцевые канавки 29 и 30. Фланец 25 нижним торцом герметично соединен с опорной плитой 31, закрепленной на заливной горловине 32 разгружаемой емкости 33 (фиг. 3, фиг.4). В теле плиты 31 выполнены продольные 34 (фиг. 4) и наклонные 35 (фиг.3) каналы. К нижнему торцу опорной плиты 31 герметично прикреплены размещенные коаксиально три трубы теплопроводные внутренняя 36 и наружная 37 и средняя укороченная 38 теплоизолирующая. Трубы 36 и 37 нижними торцами соединены герметично посредством профилированного кольца 39. Кольцевая полость, образованная трубами 36 и 37, средней трубой 38 разделена на две внутреннюю 40 и внешнюю 41, которые сообщены, соответственно, со шлангом теплоносителя 3 и кольцевой полостью 42 секции 15. Опорная плита 31 с присоединенными к ней трубами 36, 37, 38 составляет заборную секцию 43. Напряжение циркуляции теплоносителя в заборной секции указано стрелкой. The main components of the installation (figure 1, figure 2) is a drain vacuum tank 1, pipe 2 and a coolant line in the form of a heat-resistant flexible hose 3. On the cover 4 of the hatch 5 of the tank 1 there is a pipe 6 of the pipe 2, the union 7 of the vacuum line 8, the inlet 9 and outlet 10 fittings of the heater 11 installed inside the tank 1. The pipe 2 is assembled from several rectilinear 12, 13, 14 and bent 15, 16 sections joined by spatial hinges 17. Each section (figure 5) consists of an internal 18 heat-conducting and outer 19 t of the insulating pipe, which are installed coaxially in the rectilinear section and equidistantly in the bent section, and sealed at their ends with a spherical tip 18 and a spherical ferrule 19. The split nut 20 holds the ferrule 18 in the ferrule 19, and the axle box 21, crimped by the nut 20, ensures the tightness of the hinge connections. The annular cavities 22 and 29 of the connected sections are communicated by means of flexible heat-resistant tubes 24. At the lower end of the curved section 15 (Fig. 4), a flange 25 is sealed, in the body of which longitudinal 26 and radial 27 channels are made. On the upper end of the flange 25 (Fig. 3), a heat carrier hose 3 is fixed, combined with the longitudinal channel 28, and on the lower end of the flange 25, annular grooves 29 and 30 are made. The flange 25 is sealed with the lower end to the base plate 31 fixed to the filler neck 32 unloading capacity 33 (Fig. 3, Fig. 4). In the body of the plate 31, longitudinal 34 (Fig. 4) and inclined channels 35 (Fig. 3) are made. To the lower end of the base plate 31 are sealed coaxially mounted three heat-conducting pipes inner 36 and outer 37 and the middle shortened 38 heat insulating. The pipes 36 and 37 are connected by lower ends hermetically by means of a profiled ring 39. The annular cavity formed by the pipes 36 and 37, the middle pipe 38 is divided into two inner 40 and outer 41, which are respectively connected with the coolant hose 3 and the annular cavity 42 of section 15. The base plate 31 with the pipes 36, 37, 38 connected to it constitutes the intake section 43. The circulation voltage of the coolant in the intake section is indicated by an arrow.

Принцип работы установки состоит в следующем. The principle of operation of the installation is as follows.

Собранный из секций трубопровод 2 с установленными на фланце 25 шлангом 3 теплоносителя поднимают над разгружаемой емкостью 33, а затем опускают его, погружая в загустевшую жидкость заборную секцию 43, и закрепляют ее на заливной горловине 32 быстроразъемными эксцентриковыми замками (не показаны) (фиг. 1). Из теплогенератора (не показан) по шлангу 3 под давлением в заборную секцию 43 подается теплоноситель (фиг.3). Проходя по продольному каналу 26, кольцевой канавке 29 и наклонным каналам 35 теплоноситель поступает во внутреннюю, а затем во внешнюю 41 кольцевые полости заборной секции 43. Из полости 41 (фиг.4) по продольным каналам 34, по кольцевой канавке 30, по продольным 26 и радиальным 27 каналам теплоноситель поступает в расположенные последовательно кольцевые полости секций трубопровода. Теплоноситель при своем движении нагревает стенки теплопроводных труб, вследствие чего слой загустевшей жидкости, примыкающей к поверхности труб, становится жидким, обладающим свойствами текучей жидкости с незначительным касательным напряжением на поверхности стенок труб. Выбором перепада давление создаваемого в разгружаемой емкости и вакуумном резервуаре необходимо обеспечить необходимую силу для подъема столба загустевшей жидкости на необходимую высоту, обусловленную размерами заборной и изогнутой секций (фиг.1), и преодоления гидродинамического сопротивления, возникающего на поверхности труб всего трубопровода. Для освобождения от загустевшей жидкости резервуара 1, находящегося в утепленном здании, жидкость разогревается нагревателем 11 и откачивается потребителю (линия откачки не показана). The pipeline 2 assembled from the sections with the coolant hose 3 installed on the flange 25 is raised above the discharged container 33, and then lowered by immersing the intake section 43 in the thickened liquid and fastening it to the filler neck 32 with quick-release eccentric locks (not shown) (Fig. 1 ) From the heat generator (not shown) through the hose 3 under pressure in the intake section 43 is supplied coolant (figure 3). Passing along the longitudinal channel 26, the annular groove 29 and the inclined channels 35, the coolant enters the inner and then the outer 41 annular cavities of the intake section 43. From the cavity 41 (Fig. 4) along the longitudinal channels 34, along the annular groove 30, along the longitudinal 26 and radial 27 channels, the coolant enters the sequentially annular cavity of the sections of the pipeline. The heat carrier during its movement heats the walls of the heat-conducting pipes, as a result of which the layer of thickened liquid adjacent to the surface of the pipes becomes liquid with the properties of a fluid with a slight tangential stress on the surface of the walls of the pipes. By choosing the differential pressure created in the discharged container and the vacuum tank, it is necessary to provide the necessary force to raise the column of thickened liquid to the required height, due to the size of the intake and bent sections (Fig. 1), and to overcome the hydrodynamic resistance that arises on the pipe surface of the entire pipeline. To free from the thickened liquid of the tank 1 located in the insulated building, the liquid is heated by the heater 11 and pumped to the consumer (pumping line is not shown).

Claims

1. Installation for unloading from containers fluid or thickened at low temperatures liquids, mainly petroleum products, containing a vacuum drain tank with a heater located in it, a pipeline for communication of the latter with the internal cavity of the discharge tank and mounted on the filler neck of the latter base plate with three pipes, characterized the fact that the pipeline is a pivotally connected rectilinear and curved sections, each of which consists of an internal heat-conducting and externally of thermally insulated pipes arranged respectively coaxially and equidistantly, hermetically mounted on hinges and forming an annular and closed cavity of the sections, vertical and inclined channels are formed in the base plate, pipes of the base plate are hermetically mounted on its lower end and located coaxially and coaxially with it, while the outer and inner pipes are connected by hermetically free ends to form a closed end cavity divided by the middle pipe into communicating inner and outer annular cavities, and a flange with longitudinal and radial channels and two annular grooves is fixed on the upper end of the base plate with a curved section mounted on top and a hose for supplying coolant.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the hinges connecting the rectilinear and curved sections are spatial spherical hinges consisting of ball tips and spherical cages fixed to the ends of the sections connected by split nuts with sealing axles mounted under them, ring the cavities of successive sections are communicated by means of flexible heat-resistant tubes located outside the hinges.