RU2701422C1 - Блокиратор клапана нижнего налива - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к оборудованию резервуаров, предназначенных для транспортировки жидкостей, а именно к блокиратору клапана нижнего налива автоцистерны, и может быть использовано в составе системы электронной пломбировки автоцистерн. Технический результат заключается в увеличении технологичности конструкции API блокиратора, что выражается в его ремонтопригодности и повышении эксплуатационных качеств. Указанный технический результат достигается за счет того, что блокиратор клапана нижнего налива содержит корпус, в который встроены пневмоцилиндр с затвором, предназначенным для механической блокировки штока клапана нижнего налива (далее – клапан), и датчик блокиратора, подключенный к контроллеру, который принимает, обрабатывает и сохраняет данные, полученные от размещенных в корпусе датчика блокиратора сенсоров, где затвор, установленный на выступающем из корпуса блокиратора в его внутреннюю полость конце поршня пневмоцилиндра, выполнен в виде используемого для крепления фиксатора магнита на поршне пневмоцилиндра регулировочного винта, ось которого перпендикулярна оси поршня пневмоцилиндра, а головка регулировочного винта направлена в сторону торца штока клапана, причем оси штока и регулировочного винта параллельны и лежат в плоскости осевого перемещения поршня пневмоцилиндра; управляющим сигналом для перемещения поршня пневмоцилиндра является подача через встроенный в корпус блокиратора штуцер воздуха из пневматической системы автоцистерны в пространство между корпусом блокиратора и поршнем пневмоцилиндра или его стравливание во внешнюю среду: при включении управляющего сигнала затвор, перемещаясь с поршнем пневмоцилиндра, отдаляется от штока клапана в направлении, перпендикулярном оси штока, увеличивая расстояние между осями регулировочного винта и штока на величину продольного смещения поршня пневмоцилиндра – клапан разблокирован; при выключении управляющего сигнала поршень пневмоцилиндра возвращает затвор в исходное положение, когда головка регулировочного винта препятствует перемещению штока клапана в осевом направлении - клапан заблокирован; размещенный в корпусе датчика блокиратора сенсор измеряет напряженность магнитного поля магнита, установленного в фиксаторе магнита, и реагирует на ее изменение при перемещении указанного магнита относительно корпуса датчика блокиратора при изменении положения затвора блокиратора относительно штока клапана; в корпусе датчика блокиратора, на его конце, расположенном в полости корпуса блокиратора, установлен оптический сенсор, который выдаёт сигнал, соответственно, отсутствия или наличия жидкости в блокираторе. Предпочтительным является такой вариант осуществления блокиратора, когда: (а) датчик блокиратора установлен под углом к оси поршня пневмоцилиндра, указанный угол равен углу наклона обращенной к корпусу датчика блокиратора поверхности магнита, установленного в фиксаторе магнита; (б) в корпусе датчика блокиратора установлен сенсор, измеряющий температуру среды вокруг находящейся в полости блокиратора части датчика блокиратора, (в) конструкцией предусмотрена аварийная разблокировка клапана. 13 з.п. ф-лы, 17 ил.

Description

Изобретение относится к оборудованию резервуаров, в частности автоцистерн, предназначенных для транспортировки жидкостей (бензин, керосин, дизельное топливо, спиртосодержащие жидкости), и может быть использовано в составе системы электронной пломбировки автоцистерн.

Типовая автоцистерна для транспортировки светлых нефтепродуктов состоит из отсеков, на дне которых размещены донные клапаны, открывающиеся при наливе (нижний налив) жидкости в автоцистерну и сливе жидкости из автоцистерны. В нормальном состоянии донные клапаны всегда закрыты. Управление донными клапанами осуществляется сжатым воздухом от пневматической системы автоцистерны. К донным клапанам подведены (присоединены) сливные/наливные трубы с окончаниями в сливном/наливном ящике автоцистерны. На концах сливных/наливных труб устанавливаются клапаны нижнего налива (клапаны налива и слива) - American Petroleum Institute standard клапаны (далее API клапан/клапан нижнего налива).

API клапан предназначен для обеспечения технологии нижнего налива/слива жидкости в/из отсек/отсека автоцистерны, то есть является адаптером для подключения наливного наконечника линии налива наливной установки. Кроме того, API клапан является запорной арматурой на конце сливного/наливного трубопровода автоцистерны и при закрытом положении предотвращает вытекание (протекание) из указанного трубопровода жидкости. API клапаны бывают ручного управления (открывания), пневматического или без управления (открытие внешними специальными устройствами). API клапаны должны соответствовать стандарту API RP1004 и EN13083.

Для исключения произвольного или умышленного открытия API клапана, размещенного в сливном ящике автоцистерны, обычно производят пломбировку сливного ящика и/или API клапанов (ситуация, когда одна многоотсечная автоцистерна везет нефтепродукты для нескольких АЗС). Однако, механическая пломба может быть сорвана (с последующей установкой подменной пломбы) с целью хищения нефтепродуктов из автоцистерны и подмены их на некачественный продукт, в таком случае пломбировка становится бесполезным мероприятием. Проблема безопасной транспортировки жидкостей решается за счет использования в составе системы электронной пломбировки автоцистерны блокиратора API клапана (далее – API блокиратор).

Из уровня техники известен (https://www.opwglobal.com/products/us/transportation-products/tank-truck-products/mechanical-tank-truck-products/bottom-loading-adapters-gravity-couplers-dust-caps/api-adaptors) API клапан производства компании OPW-CIVACON (США), который имеет унифицированные присоединительные размеры для соединения с фланцем сливной/наличной трубы автоцистерны и содержит встроенный в его корпус блокиратор и связанный с ним датчик, предназначенный для контроля наличия жидкости в API клапане. Электрический сигнал от датчика поступает в контроллер системы электронной пломбировки автоцистерны. В зависимости от модели API клапана указанный датчик может располагаться как в корпусе API клапана, так и снаружи от него.

Встроенный в API клапан известный API блокиратор содержит способный осуществлять возвратно-поступательное движение пневмоцилиндр с поршнем, торец (затвор) которого взаимодействует со штоком API клапана, механически блокируя его перемещение. Управляющим сигналом для разблокировки API клапана является подача воздуха от пневмосистемы автоцистерны через штуцер к поршню пневмоцилиндра.

К недостаткам известного API блокиратора, препятствующим достижению нижеуказанного основного технического результата, следует отнести:

(1) Отсутствие контроля состояния API клапана: конструкция корпуса API клапана не предусматривает установку датчика контроля положения затвора API блокиратора. Единственный возможный вариант контроля положения затвора API блокиратора известной конструкции - это установка и применение датчика давления воздуха в пневмолинии управления пневмоцилиндром. Однако, этот вариант не гарантирует прямого контроля положения затвора API блокиратора (давление в пневмолинии не гарантирует исправную работу пневмоцилиндра и затвора).

(2) Неремонтопригодность API блокиратора: повреждение затвора приводит к ремонту или замене API клапана.

Кроме того, существует вероятность неполного закрывания API клапана в аварийных ситуациях (например, протечка нефтепродукта в соединениях сливного рукава при сливе нефтепродукта из автоцистерны) из-за размещения механизма регулировки (винт специальной формы с регулировочной гайкой) зазора открытия API клапана на штоке API клапана: при сбрасывании воздуха в пневоцилиндре в случае аварийного закрывания API клапана затвор пневмоцилиндра, перемещаясь в исходное положение, упирается в механизм регулировки зазора на штоке API клапана, который (шток) также перемещается в исходное положение (обратное движение штока) для закрытия API клапана.

Так как известный API блокиратор является частью конструкции (корпусом API блокиратора является корпус API клапана) API клапана, невозможна быстрая замена API клапана в случае его поломки без разъединения электрической цепи (при установке датчика контроля наличия жидкости в API клапане) и пневматической линии управления API блокиратором API клапана. Для замены API клапана в этом случае требуется:

- разборка электрической цепи датчика (раскоммутация и отсоединение от соединительной коробки) для последующего его демонтажа;

- демонтаж установленного в API клапане датчика;

- разборка пневматического соединения блокиратора API клапана с трубкой подачи воздуха;

- отсоединение (болтовое соединение) API клапана для демонтажа API клапана;

- установка (болтовое соединение) нового API клапана;

- установка датчика в API клапане;

- сборка электрической цепи датчика (коммутация и соединение с соединительной коробкой) API клапана;

- сборка пневматического соединения блокиратора API клапана с трубкой подачи воздуха;

- проверка работы (диагностика) датчика после сборки.

Кроме того, следует указать на необходимость защиты от внешней среды выходящего из корпуса API клапана поршня пневмоцилиндра, а также на следующие, могущие привести к аварии эксплуатационные недостатки, являющиеся следствием установки штуцера на поршне пневмоцилиндра:

- повреждение трубки линии подачи воздуха в месте присоединения к движущемуся штуцеру при уменьшении пластичности материала трубки при минусовых температурах;

- разрушение открытого (защитный чехол уменьшает удобство эксплуатации в аварийной ситуации) соединения трубки линии подачи воздуха и штуцера при стороннем вмешательстве.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы повысить безопасность транспортировки жидкостей в автоцистерне, (1) обеспечив контроль полноты слива жидкостей из отсеков автоцистерны и сливных труб автоцистерны при сливе жидкости из автоцистерны, (2) предотвратив несанкционированный слив жидкости из (а) отсеков автоцистерны при транспортировке жидкости от нефтебазы до АЗС и из (б) сливных трубопроводов на АЗС и/или смешивание нефтепродуктов при их сливе из автоцистерны, а также (3) создав условия для электронной пломбировки сливных труб автоцистерны на нефтебазе (пунктах налива жидкости) и заправочных станциях (пунктах слива жидкости).

Основной технический результат, получаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в увеличении технологичности конструкции API блокиратора, что выражается в его ремонтопригодности и повышении эксплуатационных качеств.

Указанный технический результат достигается за счет того, что API блокиратор API клапана содержит корпус, в который встроены пневмоцилиндр с предназначенным для механической блокировки штока API клапана затвором, и датчик API блокиратора, подключенный к контроллеру, который принимает, обрабатывает и сохраняет данные, полученные от размещенных в корпусе датчика API блокиратора сенсоров, где:

- затвор, установленный на выступающем из корпуса API блокиратора в его внутреннюю полость конце поршня пневмоцилиндра, выполнен в виде используемого для крепления фиксатора магнита на поршне пневмоцилиндра регулировочного винта, ось которого перпендикулярна оси поршня пневмоцилиндра, а головка регулировочного винта направлена в сторону торца штока API клапана, причем оси штока и регулировочного винта параллельны и лежат в плоскости осевого перемещения поршня пневмоцилиндра;

- управляющим сигналом для перемещения поршня пневмоцилиндра является подача (далее - включение управляющего сигнала) через встроенный в корпус API блокиратора штуцер воздуха из пневматической системы автоцистерны в пространство между корпусом API блокиратора и поршнем пневмоцилиндра или его стравливание (далее - выключение управляющего сигнала) (во внешнюю среду):

- при включении управляющего сигнала затвор, перемещаясь с поршнем пневмоцилиндра, отдаляется от штока API клапана в направлении, перпендикулярном оси штока, увеличивая расстояние между осями регулировочного винта и штока на величину продольного смещения поршня пневмоцилиндра – API клапан разблокирован, при этом возможно движение жидкости через API клапан и API блокиратор;

- при выключении управляющего сигнала поршень пневмоцилиндра возвращает затвор в исходное положение, когда головка регулировочного винта препятствует перемещению штока API клапана в осевом направлении (упирается в шток или находится от него на расстоянии не более 1,5 мм) - клапан заблокирован, слив и налив жидкости из отсеков и труб автоцистерны при этом не возможен;

- с целью контроля состояния API блокиратора и, соответственно, API клапана размещенный в внутри полого корпуса датчика API блокиратора сенсор измеряет напряженность магнитного поля магнита, установленного в фиксаторе магнита, и реагирует на ее изменение при перемещении указанного магнита относительно корпуса датчика API блокиратора при изменении положения затвора API блокиратора относительно штока API клапана;

- c целью контроля наличия жидкости в API блокираторе и, соответственно, внутри полого корпуса датчика API блокиратора, на его конце, расположенном в полости корпуса API блокиратора, установлен оптический сенсор, фотоприёмник которого регистрирует отсутствие или наличие отраженного сигнала инфракрасного излучателя на границе двух сред, одной из которых является воздушная или жидкая среда, в которую помещён конец датчика API блокиратора с оптическим cенсором, а электронная схема указанного сенсора выдаёт сигнал, соответственно, отсутствия или наличия жидкости в API блокираторе.

Заявленный API блокиратор представляет собой законченное техническое решение (узел) в составе системы электронной пломбировки автоцистерн для безопасной транспортировки жидкостей, устанавливается совместно с API клапаном на каждой сливной/наливной трубе автоцистерны и подключается к пневматической линии автоцистерны (обычно к линии управления донными клапанами) и к контроллеру системы электронной пломбировки автоцистерны. Такая конструкция (отдельный от API клапана сборочный узел) API блокиратора удобна (ремонтопригодность), так как позволяет без дополнительных затрат времени и усилий на работы заменить вышедший из строя API клапан на новый без разъединения электрической линии подключения датчика API блокиратора и пневматической линии подключения пневмоцилиндра API блокиратора. Эта конструктивная особенность API блокиратора дает значительный экономический эффект, так как позволяет обслуживать быстро изнашивающийся ввиду тяжелых условий эксплуатации API клапан без дополнительных затрат на переустановку (замену) встроенных в корпус API блокиратора датчика API блокиратора и пневмоцилиндра.

API блокиратор имеет унифицированные присоединительные размеры, его корпус представляет собой кольцо – проставку, которое устанавливается между API клапаном и установочным фланцем сливной/наливной трубы, присоединенной к донному клапану автоцистерны, и фиксируется на каждом из них с помощью болтов. Особенность заявленного API блокиратора – возможность присоединения к API клапану любого производителя.

Основной функцией API блокиратора является блокировка произвольного или умышленного открытия API клапана. Блокировка API клапана осуществляется механически: роль затвора, препятствующего перемещению находящегося в подпружиненном состоянии штока API клапана, выполняет установленный на поршне пневмоцилиндра регулировочный винт. Диаметр головки регулировочного винта предпочтительно равен половине диаметра штока API клапана, что важно для обеспечения минимального хода поршня пневмоцилиндра API блокиратора: величина диаметра головки регулировочного винта влияет на размеры пневмоцилиндра и, соответственно, определяет ход поршня пневмоцилиндра для обеспечения свободного хода штока API клапана.

Оси регулировочного винта и поршня пневмоцилиндра пересекаются и взаимно перпендикулярны. Ось регулировочного винта параллельна оси штока API клапана; ось штока API клапана пересекается и взаимно перпендикулярна, соответственно, оси поршня пневмоцилиндра.

Подача воздуха из пневматической системы автоцистерны в пространство между корпусом API блокиратора и поршнем пневоцилиндра служит управляющим сигналом к возвратно-поступательному перемещению поршня пневмоцилиндра и, соответственно, закрепленного на нем затвора. Поступление воздуха осуществляется через пневмотрубку, подключенную к встроенному в корпус API блокиратора штуцеру пневмоцилиндра.

Возможные состояния API блокиратора.

Состояние I - API блокиратор выключен, API клапан заблокирован.

При отсутствии управляющего сигнала затвор API блокиратора механически блокирует шток API клапана: затвор API блокиратора препятствует перемещению штока API клапана в осевом направлении. Движение штока API клапана невозможно, API клапан не может открыться. При блокировке API клапана слив и налив жидкости из отсеков и труб автоцистерны невозможен.

Состояние II - API блокиратор включен, а API клапан разблокирован.

Для разблокировки и открывания API клапана для налива или слива жидкости из отсека автоцистерны API блокиратор включают путём подачи управляющего сигнала: затвор API блокиратора, перемещаясь с поршнем пневмоцилиндра, отдаляется от штока API клапана: расстояние между осями регулировочного винта затвора и штока увеличивается на величину продольного смещения поршня пневмоцилиндра. При разблокировке API клапана возможно движение жидкости через API клапан и API блокиратор. Открывание API клапана после разблокировки осуществляют с помощью ручки API клапана или с помощью наливного наконечника установки налива.

Зазор между затвором (головкой регулировочного винта) блокиратора и штоком (торцевой поверхностью штока) API клапана при выключении управляющего сигнала и блокировке API клапана (выключение управляющего сигнала еще не определяет блокировку, так как API клапан может быть открыт, затвор в этот момент будет находиться на боковой поверхности штока API клапана) составляет (0 -1,5) мм.. Такая величина зазора компенсирует температурный допуск (расширение/сжатие материала штока API клапана и регулировочного винта в диапазоне температур от – 55ºС до + 110ºС), а также толщину уплотнения (прокладки, или герметика), если таковое применяется, между контактирующими торцевыми поверхностями корпуса API блокиратора и корпуса API клапана.

Конструкция затвора API блокиратора позволяет регулировать (настраивать) зазор между затвором API блокиратора и штоком API клапана (между торцом головки регулировочного винта затвора API блокиратора и торцом штока API клапана). Указанный зазор регулируется при сборке API блокиратора с API клапаном с помощью регулировочного винта путем его вращения в резьбе поршня пневмоцилиндра, фиксация регулировочного винта от его самопроизвольного выкручивания в резьбе поршня пневмоцилиндра при этом обеспечивается стопорными гайками. При этом надо отметить, что такое техническое решение не препятствует движению штока API клапана в обратном направлении (при аварийном закрывании API клапана). Это позволяет устранить минимальное открытие API клапана, при котором нарушается герметичное запирание АPI клапана (возможна протечка жидкости) даже при его блокировке API блокиратором, что повышает безопасность транспортировки жидкости.

Так как API блокиратор является блокирующим (запорным) устройством для систем безопасной транспортировки жидкостей, необходимо обеспечить контроль состояния (включен/выключен) API блокиратора, а также состояния среды (наличие или отсутствие жидкости, температура жидкости) в API блокираторе. Многофункциональность API блокиратора является следствием использование в его составе специального датчика API блокиратора, конструкция которого предусматривает размещение в его корпусе, по меньшей мере, двух сенсоров. Такое техническое решение является идеальным: надежное размещение всех сенсоров в одном полом цилиндрическом корпусе указанного датчика экономит место и затраты, неизбежные при их раздельной установке, а также уменьшает количество коммутаций и технических средств для их подключения.

Функциональные возможности заявленного API блокиратора:

- контроль состояния API клапана (положения затвора API блокиратора);

- контроль наличия жидкости в API клапане;

- измерения температуры жидкости в API клапане (частный случай осуществления изобретения).

Контроль состояния (включен/выключен) API блокиратора и, соответственно, состояния (заблокирован/разблокирован) API клапана заключается в контроле положения затвора API блокиратора относительно штока API клапана. С этой целью внутри полого корпуса датчика API блокиратора размещен сенсор (сенсор контроля состояния API блокиратора), измеряющий напряженность магнитного поля магнита, установленного в фиксаторе магнита затвора, закрепленного на поршне пневмоцилиндра. Указанный сенсор реагирует на изменение магнитного поля при движении затвора. При выключении управляющего сигнала магнит фиксатора магнита располагается напротив сенсора, измеряющего напряженность магнитного поля магнита.

Порог значения напряженности магнитного поля для случая блокировки API блокиратора составляет (12000 – 16000 А/м), для случая разблокировки (0 – 8000 А/м). Для подстройки чувствительности срабатывания указанного сенсора к конкретным условиям установки датчика API блокиратора (характеристикам магнита, положению сенсора датчик относительно магнита, зазору между сенсором и магнитом) используется возможность настройки порогов чувствительности сенсора.

Функция контроля наличия жидкости (среды) в API блокираторе и API клапане обязательна для повышения эффективности системы безопасности транспортировки жидкости - изменение контролируемой среды (есть/нет) является показателем процесса слива (есть/нет) жидкости. Эта функция датчика API блокиратора осуществляется с помощью оптического сенсора, установленного в полом корпусе датчика API блокиратора.

Датчик API блокиратора может измерять температуру среды в API блокираторе, API клапане и сливной трубе, соответственно. Эта функция осуществляется с помощью установленного в корпусе датчика API блокиратора сенсора температуры, который измеряет температуру среды вокруг находящейся внутри корпуса API блокиратора части датчика API блокиратора. Контроль температуры среды (жидкости) в API блокираторе повышает эффективность системы безопасности транспортировки жидкости - резкое изменение температуры говорит об изменении состава измеряемой среды, то есть о процессе слива жидкости. Измерение температуры жидкости в процессе слива жидкости применяется также для вычисления контроллером средней температуры жидкости за партию при сливе, которая применяется для расчета фактического объема слитой жидкости.

При эксплуатации API блокиратора в сборе с API клапаном могут возникнуть нештатные (аварийные) ситуации, из-за которых разблокировать и открыть API клапан будет невозможно: авария с автоцистерной; отсутствие управляющего воздуха в пневматической системе из-за ее повреждения или неисправности; заклинивание или залипание (замерзание) поршня в пневмоцилиндре API блокиратора из-за попадания воды (паров воды) в пневмоцилиндр. Заявленная конструкция API блокиратора позволяет разблокировать API клапан аварийно при поломке пневматического механизма разблокировки API блокиратора или отсутствия управляющего сигнала (воздуха в пневматической линии автоцистерны). С этой целью на противоположном от установки затвора конце поршня пневмоцилиндра через установленную в корпус API блокиратора гайку закреплен винт для ручного перемещения поршня пневмоцилиндра и, соответственно, затвора пневмоцилиндра по направлению от штока API клапана. То есть пневмоцилиндр имеет возможность ручного управления в аварийной ситуации. Аварийная разблокировка API клапана – частный случай исполнения API блокиратора.

Датчик блокиратора установлен, как правило, под углом к оси поршня пневмоцилиндра, причем угол наклона оси датчика блокиратора относительно оси поршня пневмоцилиндра равен углу наклона обращенной к корпусу датчика блокиратора поверхности магнита, установленного в фиксаторе магнита.

В частном случае исполнения датчик API блокиратора установлен под углом 25º к оси поршня пневмоцилиндра. Указанное относительное положение датчика API блокиратора и поршня пневмоцилиндра в корпусе API блокиратора (а) соответствует такому положению, отвечающему за контроль состояния API блокиратора сенсора датчика API блокиратора в магнитном поле магнита затвора, при котором обеспечивается высокая точность измерения напряженности магнитного поля при перемещении магнита фиксатора магнита; (б) позволяет установить оптический сенсор в нижней (или верхней – в зависимости от положения API блокиратора) части датчика API блокиратора, на его конце таким образом, чтобы он (сенсор) размещался в точке внутреннего пространства API блокиратора, позволяющей контролировать минимальное наличие или отсутствие жидкости при сливе жидкости из сливной трубы автоцистерны. Кроме того, установка датчика API блокиратора в корпусе API блокиратора под углом 25º относительно оси поршня пневмоцилиндра не препятствует движению штока API клапана.

В частном случае исполнения датчик API блокиратора может иметь энергозависимую память для хранения настроек установленных в нем сенсоров.

Особенностью API блокиратора является также возможность подключения датчика API блокиратора по промышленному интерфейсу и протоколу к контроллеру любого производителя.

Контроллер, с которым соединен датчик API блокиратора – устройство, которое (помимо других функций) принимает, сохраняет, обрабатывает и передаёт другим устройствам данные, полученные от сенсоров, размещённых в датчике API блокиратора. Контроллер также может отображать информацию о фактическом состоянии API блокиратора и/или состоянии API блокиратора за определённый период времени, а также, в соответствии с заложенным в него алгоритмом, выдавать управляющие сигналы для блокировки и разблокировки API клапана. Все эти функции могут присутствовать в контроллере как одновременно, так и в любых сочетаниях.

Контроллер управляет API блокиратором с помощью электроуправляемого пневмораспределителя, который выдаёт управляющий сигнал (пневматический) в пневмоцилиндр API блокиратора для разблокировки API клапана. Налив и слив жидкостей из автоцистерны невозможен без механической разблокировки API клапана.

Использование заявленной конструкции API блокиратора не только позволяет применять стандартный API клапан (без дополнительных функций блокировки и контроля в самом API клапане), номенклатура которого широко представлена на рынке, способствуя увеличению стандартных API клапанов в системе безопасной транспортировки нефтепродуктов, но и способствует улучшению сервисных характеристик API клапанов в системе безопасной транспортировки нефтепродуктов, позволяя быстро заменить неисправный API клапан без разборки и последующей сборки установленных в датчике API блокиратора сенсоров, их электрической сети (коммутационных проводов) и линии подачи воздуха.

Для пояснения сущности технического решения представлены следующие графические материалы:

Фиг. 1 - схема системы электронной пломбировки автоцистерны для безопасной транспортировки жидкостей, где: API блокиратор (1), API клапан (2), наливная/сливная труба (3) автоцистерны с установочным фланцем, донный клапан (4), контроллер (5), антенна GSM/GPS/GLONASS (6), датчик уровня транспортного исполнения (7), датчик положения крышки люков автоцистерны и сливного ящика автоцистерны (8), принтер (9), сливной ящик (10);

Фиг. 2 - схема размещения на автоцистерне донных клапанов, сливных/наливных труб, API блокиратора, API клапана);

Фиг. 3 - API блокиратор в сборе с установочным фланцем сливной/наливной трубы и API клапаном;

Фиг. 4 – сборочный чертеж API блокиратора с продольными разрезами корпуса в местах установки датчика и пневмоцилиндра;

Фиг. 5 - сборочный чертеж API блокиратора в нормальном (выключенном) состоянии (API клапан заблокирован);

Фиг. 6 – трехмерное изображение API блокиратора в нормальном (выключенном) состоянии (API клапан заблокирован);

Фиг. 7 - сборочный чертеж API блокиратора во включенном состоянии (API клапан разблокирован);

Фиг. 8 - трехмерное изображение API блокиратора во включенном состоянии (API клапан разблокирован);

Фиг. 9 – пневмоцилиндр (продольный разрез) API блокиратора с затвором;

Фиг. 10 - API блокиратор (продольный разрез корпуса API блокиратора в местах расположения датчика и пневмоцилиндра;

Фиг. 11 – стопорение датчика API блокиратора в корпусе API блокиратора;

Фиг. 12 – продольный разрез пневмоцилиндра API блокиратора с затвором;

Фиг. 13 – положение затвора API блокиратора относительно датчика API блокиратора и штока API клапана, когда API блокиратор находится в выключенном состоянии, где: максимальный ход поршня пневмоцилиндра l max; d1 (диаметр головки рег. винта), d2 (диаметр штока API клапана);

Фиг. 14 - положение затвора API блокиратора относительно датчика API блокиратора и штока API клапана, когда API блокиратор находится во включенном состоянии;

Фиг. 15 – фиксатор магнита (вид сверху);

Фиг. 16 – фиксатор магнита (вид спереди);

Фиг. 17 – фиксатор магнита (вид сбоку).

Ниже, в качестве доказательства промышленного осуществления заявленного изобретения приводится описание конкретной, но не единственно возможной, конструкции API блокиратора.

API блокиратор (1) состоит из (фиг. 3, 4) корпуса (11), в который встроены датчик(12) API блокиратора (далее – датчик), пневмоцилиндр (13) с затвором (14 и штуцер (15). Затвор (14) выполнен в виде регулировочного винта и предназначен для запирания штока (16) API клапана (2).

Корпус (11) API блокиратора (1) представляет собой (фиг. 3, 4) кольцо - проставку, которое устанавливается между API клапаном (2) и установочным фланцем сливной/наливной трубы (3), присоединенной к донному клапану (4) автоцистерны, и фиксируется на каждом из них с помощью болтов. Герметизация торцевой поверхности API блокиратора (1), контактирующей с торцевой поверхностью установочного фланца сливной/наливной трубы (3), обеспечивается при помощи герметика или прокладки. Конструкция корпуса (11) API блокиратора (1) предусматривает установку специального уплотнительного кольца О-RING (сечение круглой или прямоугольной формы) между контактирующими торцевыми поверхностями корпуса API блокиратора (1) и корпуса API клапана (2)), которое обеспечивает гарантированное их соединение без зазора. Материал корпуса (11) API блокиратора (1) - алюминиевый сплав Д16Т (возможные аналоги: алюминиевый литейный сплав АК7пч (по ГОСТ 1583-93), AlSi7Mg (по ISO) и его другие зарубежные аналоги).

Установленный в корпусе (11) API блокиратора (1) пневмоцилиндр (13) представляет собой (фиг. 4, 9, 10)) сборочный узел, состоящий из выполненного из нержавеющей стали поршня (17) пневмоцилиндра (13), уплотнительных резиновых манжет (18,19), затвора (14), стопорного винта (20), пружины (21) и гайки (22). Стопорный винт (20) предотвращает осевое проворачивание поршня (17) пневмоцилиндра (13) и, соответственно, затвора (14) в корпусе (11) API блокиратора (1).

Затвор (14) установлен на выступающей из корпуса (11) API блокиратора (1) в его внутреннюю полость конечной части поршня (17) пневмоцилиндра (13) и выполнен в виде регулировочного винта с предпочтительно плоской головкой (24) (диаметр 6 – 8 мм), используемого для крепления на поршне (17) пневмоцилиндра (13) фиксатора (23) магнита (фиг. 15-17). Магнит крепится в фиксаторе (23) магнита с помощью клея. Стопорные гайки (25) и контр – шайбы необходимы для фиксации указанной сборки.

Угол между пересекающимися осями датчика (12) и поршня (17) пневмоцилиндра (13), расположенными в плоскости поперечного сечения корпуса (11) API блокиратора (1) составляет 25º и равен углу наклона наружной поверхности магнита в фиксаторе (23) магнита – см. фиг. 16), обращенной к корпусу датчика (12).

К штуцеру (15) API блокиратора (1) подключена пневмотрубка, через которую из пневматической системы автоцистерны в пространство между корпусом (11) и поршнем (17) пневоцилиндра (13) поступает воздух. Подача воздуха к штуцеру (15) API блокиратора (1) служит управляющим сигналом к перемещению поршня (17) пневмоцилиндра (13). Под действием давления воздуха поршень (17) пневмоцилиндра (13), сжимая пружину (21), начинает движение по направлению к гайке (22). Поршень (17) пневмоцилиндра (13) и, соответственно, установленный на нем затвор (14), прекращает движение, когда упирается в гайку (22). При выключении управляющего сигнала (стравливания воздуха из пневматической системы автоцистерны) пружина (21) возвращает поршень (17) пневмоцилиндра (13) в исходное положение, затвор (14) при этом также перемещается в исходное положение, где исходным положением считается положение затвора (14), когда головка (24) регулировочного винта препятствует перемещению штока (16.) API клапана (2) в осевом направлении, то есть упирается (зазор отсутствует) в шток (16) или находится от него на расстоянии не более 1,5 мм.

Ниже, со ссылкой на чертежи, приводится описание возможных состояний API блокиратора (1).

Состояние I (фиг. 5, 6) API блокиратора (1), при котором API блокиратор (1) выключен (нормальное состояние), а API клапан (2) заблокирован.

При отсутствии подачи управляющего сигнала от пневмосистемы автоцистерны в пневмоцилиндр (13) API блокиратора (1) головка (24) регулировочного винта (механически блокирует шток (16) API клапана (2) - затвор (14) API блокиратора (1) препятствует перемещению штока (16) API клапана (2) в осевом направлении: движение штока (16) API клапана (2) невозможно, API клапан (2) не может открыться. При блокировке API клапана (2) слив и налив жидкости из отсеков и труб автоцистерны невозможен.

Состояние II (фиг. 7, 8) API блокиратора (1), при котором API блокиратор (1) включен, а API клапан (2) разблокирован.

Для разблокировки и открывания API клапана (2) для налива или слива жидкости из отсека автоцистерны необходимо включить API блокиратор (1) путём подачи управляющего сигнала в пневмоцилиндр (13) API блокиратора (1). При включении API блокиратора (1) происходит разблокировка API клапана (2): затвор (14), перемещаясь с поршнем (17) пневмоцилиндра (13.), отдаляется (расстояние между осями регулировочного винта (14) и штока (16) увеличивается на величину продольного смещения поршня пневмоцилиндра) от штока (16) API клапана (2) в направлении, перпендикулярном оси штока (16). При разблокировке API клапана (2) возможно движение жидкости через API клапан (2) и API блокиратор (1).

Фиксация датчика (12) в корпусе (11) API блокиратора (1) осуществляется (фиг. 11) с помощью стопорных винтов (26). Внутри полого цилиндрического корпуса датчика (12) установлена плата с электронными компонентами (резисторы, конденсаторы, микросхемы, резонаторы, предохранители, дроссель фильтры и т.п.) и сенсорами (27, 28, 29). К плате датчика (12) припаян провод (пятижильный с сечением проводника 0,35-0,55 мм²) для передачи электрических сигналов от размещенных в датчике (12) сенсоров (27, 28, 29)) в контроллер (5).

Контроль состояния API блокиратора (1) заключается в контроле положения затвора (14) (головки (24) регулировочного винта) API блокиратора (1) относительно штока (2.1) API клапана (2).

В датчике (12) API блокиратора (1) установлен сенсор Холла (27), измеряющий напряженность магнитного поля магнита, установленного в фиксаторе (23) магнита, и реагирующий на ее изменение при движении (поступательном перемещении) затвора (14) и, соответственно, магнита фиксатора (23) магнита относительно датчика (12). Сенсор Холла (27) датчика (12) располагается (фиг. 13, 14) напротив магнита в нормальном (выключенном) состоянии API блокиратора (1).

Функция контроля наличия жидкости (среды) в API блокираторе (1) и API клапане (2) осуществляется с помощью установленного на конце датчика (12) API блокиратора (1) оптического сенсора (28), работа которого основана на изменении коэффициента преломления инфракрасного излучения (использование инфракрасного диапазона позволяет не учитывать прозрачность и неоднородность жидкости) на границе двух сред, одной из которых является линза (корпус) самого сенсора (28), другой – среда, в которую помещён сенсор (28). В воздушной среде излучение инфракрасного светодиода отражается от внутренней поверхности линзы сенсора (28), попадает на фотоприёмник сенсора (28) и регистрируется им, а электронная схема датчика (12) выдаёт сигнал отсутствия жидкости в API блокираторе (1). При контакте датчика (12) с жидкостью, условия отражения меняются (из-за различия коэффициентов преломления воздуха и жидкости), и излучение не отражается, а проходит сквозь линзу сенсора (28) и рассеивается в жидкости. Соответственно, фотоприёмник сенсора (28) регистрирует отсутствие излучения и формируется сигнал наличия жидкости в API блокираторе (1).

Функция контроля температуры среды осуществляется с помощью установленного в датчике (12) API блокиратора (1) сенсора температуры (29), который измеряет температуру среды вокруг находящейся внутри корпуса API блокиратора (1) части датчика (12).

Предпочтительным является такой вариант осуществления API блокиратора (1), в котором предусмотрена аварийная разблокировка API клапана: в поршне (17) пневмоцилиндра (13) выполнено резьбовое отверстие, куда вкручивается (фиг. 12) винт (30) через гайку (22) API блокиратора (1). Для аварийной (ручной) разблокировки API клапана (2) нужно потянуть рукой на себя винт (30) от гайки (22) до упора, что спровоцирует поступательное движение пневмоцилиндра (13) и, соответственно, его затвора (14) по направлению от штока (16) API клапана (2).

Контроллер (5) системы электронной пломбировки автоцистерны и защиты от смешивания нефтепродуктов принимает, обрабатывает и сохраняет данные датчика API блокиратора (1) и отображает информацию о фактическом состоянии API блокиратора, а также состояние API блокиратора за определённый период времени (история событий по сенсорам датчика) в зависимости от алгоритма (программы контроллера) работы системы электронной пломбировки автоцистерны. Для подключения датчика API блокиратора (1) к контроллеру (1) применяется проводной интерфейс подключения RS485, протокол Modbus.

Claims (20)

1. Блокиратор клапана нижнего налива, характеризующийся тем, что содержит корпус, в который встроены пневмоцилиндр с предназначенным для механической блокировки штока клапана нижнего налива (далее – клапан) затвором, и датчик блокиратора, подключенный к контроллеру, который принимает, обрабатывает и сохраняет данные, полученные от размещенных в корпусе датчика блокиратора сенсоров, где

- затвор, установленный на выступающем из корпуса блокиратора в его внутреннюю полость конце поршня пневмоцилиндра, выполнен в виде используемого для крепления фиксатора магнита на поршне пневмоцилиндра регулировочного винта, ось которого перпендикулярна оси поршня пневмоцилиндра, а головка регулировочного винта направлена в сторону торца штока клапана, причем оси штока и регулировочного винта параллельны и лежат в плоскости осевого перемещения поршня пневмоцилиндра;

- управляющим сигналом для перемещения поршня пневмоцилиндра является подача (далее - включение управляющего сигнала) через встроенный в корпус блокиратора штуцер воздуха из пневматической системы автоцистерны в пространство между корпусом блокиратора и поршнем пневмоцилиндра или его стравливание (далее - выключение управляющего сигнала):

- при включении управляющего сигнала затвор, перемещаясь с поршнем пневмоцилиндра, отдаляется от штока клапана в направлении, перпендикулярном оси штока, увеличивая расстояние между осями регулировочного винта и штока на величину продольного смещения поршня пневмоцилиндра – клапан разблокирован, при этом возможно движение жидкости через клапан и блокиратор;

- при выключении управляющего сигнала поршень пневмоцилиндра возвращает затвор в исходное положение, когда головка регулировочного винта препятствует перемещению штока клапана в осевом направлении - клапан заблокирован, слив и налив жидкости из отсеков и труб автоцистерны при этом невозможен;

- размещенный в корпусе датчика блокиратора сенсор измеряет напряженность магнитного поля магнита, установленного в фиксаторе магнита, и реагирует на ее изменение при перемещении указанного магнита относительно корпуса датчика блокиратора при изменении положения затвора блокиратора относительно штока клапана;

- в корпусе датчика блокиратора, на его конце, расположенном в полости корпуса блокиратора, установлен оптический сенсор, фотоприёмник которого регистрирует отсутствие или наличие отраженного сигнала инфракрасного излучателя на границе двух сред, одной из которых является воздушная или жидкая среда, в которую помещён конец датчика блокиратора с оптическим сенсором, а электронная схема указанного сенсора выдаёт сигнал, соответственно, отсутствия или наличия жидкости в блокираторе.

2. Блокиратор по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе датчика блокиратора дополнительно установлен сенсор температуры, который измеряет температуру среды вокруг находящейся в полости блокиратора части датчика блокиратора.

3. Блокиратор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что датчик блокиратора установлен под углом к оси поршня пневмоцилиндра, причем угол наклона оси датчика блокиратора к оси поршня пневмоцилиндра равен углу наклона обращенной к корпусу датчика блокиратора поверхности магнита, установленного в фиксаторе магнита.

4. Блокиратор по п. 3, отличающийся тем, что датчик блокиратора установлен под углом 25º к оси поршня пневмоцилиндра.

5. Блокиратор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что на противоположном от установки затвора конце поршня пневмоцилиндра через установленную в корпусе блокиратора гайку закреплен винт для ручного перемещения поршня пневмоцилиндра и, соответственно, затвора пневмоцилиндра по направлению от штока клапана.

6. Блокиратор по п. 1, отличающийся тем, что корпус блокиратора представляет собой кольцо-проставку, которое устанавливается между клапаном и установочным фланцем сливной/наливной трубы, присоединенной к донному клапану автоцистерны, и фиксируется на каждом из них с помощью болтов.

7. Блокиратор по п. 1, отличающийся тем, что диаметр головки регулировочного винта равен половине диаметра штока клапана.

8. Блокиратор по п. 1, отличающийся тем, что зазор между головкой регулировочного винта блокиратора и торцевой поверхностью штока клапана при выключении управляющего сигнала и блокировке клапана составляет (0-1,5) мм.

9. Блокиратор по п. 8, отличающийся тем, что зазор между головкой регулировочного винта и торцевой поверхностью штока клапана регулируется при сборке блокиратора с клапаном с помощью регулировочного винта путем его вращения в резьбе поршня пневмоцилиндра; фиксация регулировочного винта от его самопроизвольного выкручивания в резьбе поршня пневмоцилиндра обеспечивается стопорными гайками.

10. Блокиратор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что контроллер дополнительно отображает информацию о фактическом состоянии блокиратора и/или состоянии блокиратора за определённый период времени.

11. Блокиратор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что контроллер управляет блокиратором с помощью электроуправляемого пневмораспределителя, который выдаёт управляющий сигнал в пневмоцилиндр блокиратора для разблокировки клапана нижнего налива.

12. Блокиратор по п. 1, отличающийся тем, что датчик блокиратора имеет энергозависимую память для хранения настроек установленных в нем сенсоров

13. Блокиратор по п. 1, отличающийся тем, что подача воздуха к поршню пневмоцилиндра осуществляется через пневмотрубку, подключенную к встроенному в корпус блокиратора штуцеру пневмоцилиндра.

14. Блокиратор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что при выключении управляющего сигнала магнит фиксатора магнита располагается напротив сенсора, измеряющего напряженность магнитного поля магнита.

Images