Консольно-поворотная магистраль и способ её использования

Изобретение относится к устройствам для промывки внутренних поверхностей железнодорожных вагонов-цистерн, танк-контейнеров, вагонов типа хоппер, автоцистерн от остатков перевозимого ранее груза. Консольно-поворотная магистраль включает шарнирно соединенную систему трубопроводов, где на одном из концов установлена технологическая крышка, а сама система представляет собой трубопровод с технологическим плечом, где последнее уравновешено уравновешивающим устройством. Технологическая крышка содержит по меньшей мере одно воздушное сопло и установлена совместно с отражателем и моющей машинкой. Любое движение технологического плеча и фиксация его в любом положении осуществляются за счет пневмопривода, а подвод моющего раствора и/или газообразного вещества на дегазацию, сушку и охлаждение, а также отвод паров из емкости осуществляется за счет подключенной технологической крышки. Достигается обеспечение очистки в краткие сроки с одновременным снижением трудоемкости. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Заявляемое техническое решение предназначено для промывки внутренних поверхностей железнодорожных вагонов-цистерн, танк-контейнеров, вагонов типа хоппер, автоцистерн от остатков перевозимого ранее груза, в том числе жиров, органических и минеральных масел и нефтепродуктов, а также для сушки, дегазации и охлаждения их после мойки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что при наливе моющей жидкости высокой температуры воздух выходит вместе с парами остатков нефтепродуктов и при отсутствии дополнительного отвода газа возникает интенсивное парообразование и испарение, что ведет к возможности выхода паров в атмосферу и, как следствие, влияет на экологичность и надежность работы во время промывки различных емкостей.

Известно устройство наливное (RU2689084C1 от 26.092018, класс МПК B60S 5/02). Устройство наливное выполнено в виде мобильного каркаса трансформера, представляющего собой сварную металлоконструкцию, выполненную из трех основных частей, включающую в себя ящики для расположения съемных частей, а также ложементов с фиксаторами, для укладывания шарнирного трубопровода и наливного наконечника в транспортное положение. Центральная часть мобильного каркаса является неподвижной, а две остальные части имеют возможность откидывания на 90° после снятия фиксаторов. По бокам центральной части неподвижного каркаса выполнены пластины, в отверстиях которых вращается опорная трубная часть наливного устройства шарнирно-сочлененного трубопровода, уравновешенного противовесом, представляющим собой сварную конструкцию из жестких труб, отводов, фланцев, соединенных при помощи шарниров. С одной стороны шарнирный трубопровод заканчивается наливным наконечником, а с другой стороны опорным трубопроводом большего сечения, установленным в отверстиях неподвижного каркаса, стойки опорной, представляющей собой трубопровод, выполненный из гибкого металлорукава, где последний представляет собой гибкий гофрированный герметичный трубопровод, помещенный в оплетку со встроенной концевой арматурой под приварку, который соединен неразъемным соединением с шарнирным трубопроводом наливного наконечника, представляющего собой цельнометаллическую трубу с расположенным на конце рассекателем потока продукта для изменения направления потока. Наливной наконечник неразъемным соединением присоединен к гибкому металлорукаву запорной арматуры, представляющей собой приварной шаровой кран, установленный между гибким металлорукавом и шарнирным трубопроводом.

Недостатком является ограниченное использование только для налива нефтепродуктов. При этом в случае использования для мойки цистерн гибкий гофрированный герметичный трубопровод, заявленный в конструкции, не подходит, так как, как показывает практика, гофрированный трубопровод ненадежен, особенно при работе с моющим раствором, подаваемым под высоким давлением, необходимым для эффективной обработки. Как показала практика, частые деформации и неизбежные внешние воздействия на гибкий трубопровод в процессе монтажа устройства на горловину и демонтажа с нее приводят к частым выходам его из строя, как в заделке, так и в магистральной части, вследствие чего конструкция ненадежна в использовании при данных условиях эксплуатации.

Известен наливной стояк (RU38748U1 от 18.02.2004, класс B67D 5/00), имеющий в своем составе вертикальную стойку, сочлененные между собой подвижные звенья, одно из которых имеет противовес, отличающийся тем, что для увеличения зоны обслуживания оснащен "вертлюгом", который представляет собой колено, оснащенное двумя взаимно перпендикулярными шарнирами. Один из шарниров установлен на основном звене стояка, а второй - на дополнительном звене, соединенном с наливным наконечником. В верхней точке стояка установлен воздушный клапан. Стояк оснащен индукционным датчиком ограничения уровня и датчиком положения. Стояк наливной состоит из следующих основных деталей: наконечника наливного; датчика ограничения уровня налива; датчика положения стояка; шарниров; стрелы; клапана воздушного; коренного шарнира; противовеса; вертикального шарнира; рукава для отвода паров; арки.

Недостатком является ограниченное использование только для налива нефтепродуктов. При этом в случае использования для мойки цистерн отсутствует отвод газов.

Известен роботизированный комплекс налива нефтепродуктов в авто- и ж/д цистерны (электронное депонирование, Интернет-источник: http://www.nmexp.com/prod1_1_1.htm), обеспечивающий механизацию работ по приведению установки в рабочее положение из парковочного и обратно, в том числе автоматический прижим герметизирующей пластины к горловине и привод телескопа в разобранное состояние для подслойного налива продукта. Также возможна организация автоматизированного верхнего налива при подаче под налив транспортного состава с открытыми заливными горловинами. Комплекс оснащён камерами во взрывозащищенном исполнении, при этом все узлы установки обвязаны сетью бесконтактных датчиков, информация от которых в режиме онлайн отслеживается контроллером, который, в свою очередь, запрограммирован на управление приводами и осуществление контроля блокировок. Комплекс содержит консоль налива с конусом отвода паров, датчик перелива на конусе, электрообогрев и термоизоляцию, гидропривод на все обеспечение перемещения устройства налива во всех плоскостях, гидростанцию, пульт дистанционного управления с джойстиком для ручного управления, камеру, а также ПЛК для управления перемещением устройства налива, АРМ оператора, ПК (с размещением в операторной).

Недостатком является ограниченное использование только для налива нефтепродуктов. При этом в случае использования для мойки цистерн отсутствует отвод газов, используется только конус отвода паров, что недостаточно, и возможно парообразование. Кроме того, консоль налива с конусом отвода паров не обеспечивает возможность герметизации, что ведет к образованию брызг при мытье цистерны, и возможно загрязнение внешней стороны цистерны, что недопустимо.

Известно устройство для мойки цистерн УНЖ-100-К-ГН-М (электронное депонирование, Интернет-источник: https://www.td-yugneftemash.ru/ustroistvadlymoikicistern). Устройство выполнено в виде специализированной консоли для мойки автомобильных и железнодорожных цистерн, а также обеспечивает возможность установки моечных машинок любых типов. Устройство содержит раму, трубу консольную, наконечник наливной, груз, линию отвода ПВС.

Недостатком является отсутствие устройства для отражения брызг, так как консольная труба и груз не обеспечивают надежную герметизацию для отражения брызг при мытье цистерны и возможно загрязнение внешней стороны цистерны, что недопустимо.

Известна крышка технологическая для комплексной обработки внутренней поверхности цистерн от углеводородных загрязнений (RU2661833C1 от 02.06.2017, класс МПК B65D 90/10). Крышка технологическая для комплексной обработки внутренней поверхности цистерны от углеводородных загрязнений содержит корпус крышки с фланцем, в котором выполнены отверстия для установки устройства верхнего слива, моющего разъемного опуска, выполненного в виде конструкции труба в трубе, снабженного устройствами для подвода моющего раствора к моечным машинкам, установленным на шарнирном гидромеханическом насадке внутренней трубы, и подводом воздуха в межтрубное пространство, приспособление для сброса избыточного давления в цистерне, выполненное в виде вертикального лабиринта, с возможностью размещения в нем средства для открывания нижнего клапана устройства нижнего слива цистерны, устройство подвеса для транспортировки крышки, эластичное уплотнение крышки с горловиной котла цистерны, причем она снабжена дополнительным опуском для подвода пара к донной части цистерны, выполненным в виде трубы, причем верхний торец ее снабжен устройством подвода пара, а нижний торец выполнен в виде тройника, расположенного ниже моечных машинок моющего опуска.

Известна еще одна крышка технологическая универсальная и способ использования ее при мойке внутренней поверхности цистерны (RU2397029C1 от 27.07.2009, класс МПК B08B 9/08). Крышка содержит корпус крышки с фланцем, в котором выполнено отверстие для установки устройства верхнего слива, опуска, выполненного в виде конструкции труба в трубе, снабженного устройствами для подвода моющего раствора к моечной машинке и воздуха в межтрубное пространство, приспособление для сброса избыточного давления в цистерне, выполненное в виде вертикального лабиринта с возможностью размещения в нем средства для открывания нижнего клапана котла цистерны, устройство подвеса для транспортировки крышки, эластичное уплотнение между фланцем крышки и горловиной котла цистерны. Крышка снабжена дополнительным подводом подачи моющего раствора с установленными на нем соплами для отмывки донных частей котла цистерны, внутренней трубой спуска для подвода моющего раствора выполнена разъемной и на нижнем конце ее установлен гидромеханический шарнирный насадок для крепления, по крайней мере, не менее двух моечных вращающихся машинок, причем для подачи моющего раствора в каждую из моечных машинок крышка снабжена приводом, изменяющим их расположение, который соединен с гидромеханической насадкой. В способе очистки используют крышку технологическую универсальную согласно изобретению.

Недостатком вышеперечисленных технических решений, а именно технологических крышек, является трудоемкое использование, так как оно требует дополнительного устройства подъема-опускания – тельфера. Последний необходимо крепить на монорельсе над рабочим местом, что создает ограничения по применению, например, в помещениях с потолками ниже требуемой высоты, а на открытых пространствах необходимо дополнительно строить высокие конструкции для установки монорельса.

Известно устройство для налива нефтепродуктов в транспортную цистерну (RU 2532151C1 от 12.09.2013, класс МПК B67D 7/04). Устройство содержит наливной патрубок, шарнирно соединенный с системой трубопроводов, уравновешенной противовесом, и гибкий пароотвод. Наливной патрубок снабжен установленной коаксиально ему герметизирующей крышкой, приспособленной для взаимодействия с горловиной цистерны. Гибкий пароотвод сообщен входом с внутренним пространством пароотводящей рубашки, охватывающей нижний конец наливного патрубка. Противовес, установленный на конце звена системы трубопроводов, шарнирно связанного с наливным патрубком, состоит из двух частей, одна из которых закреплена неподвижно на конце звена, а вторая часть противовеса установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси звена из гаражного положения, при котором она расположена вблизи неподвижной части, в положении готовности к наливу, при котором подвижная часть смещена в направлении к оси балансировки системы трубопроводов на величину, достаточную для создания момента силы, обеспечивающей герметичное поджатие крышки к горловине цистерны. Указанное устройство взято за прототип.

Недостатком является ограниченное использование только для налива нефтепродуктов. При этом в случае использования для мойки цистерн отсутствует разделение потоков воздуха, входящего и выходящего, что будет снижать трудоемкость и влияет на время обработки цистерны, так как без разделения воздуха входящий поток сталкивается с выходящим потоком воздуха.

Задачей заявляемого технического решения является разработка магистрали консольно-поворотной для мойки емкости, обеспечивающей очистку её в краткие сроки с одновременным снижением трудоемкости, с более качественной очисткой, в том числе горловины, с избеганием брызг и попадания последних на внешнюю часть цистерны.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Техническим решением вышеприведенной задачи является консольно-поворотная магистраль, включающая в себя шарнирно соединенную систему трубопроводов, где на одном из концов установлена технологическая крышка, а сама система представляет собой трубопровод с технологическим плечом, где последнее уравновешено уравновешивающим устройством, где технологическая крышка содержит по меньшей мере одно воздушное сопло, при этом сама крышка установлена совместно с отражателем и моющей машинкой. Указанное техническое решение обеспечивает герметичную обработку внутренних поверхностей емкостей струями воды или моющим устройством, а также дегазацию, сушку и охлаждение.

Возможен вариант технического решения, где уравновешивающее устройство представляет собой по меньшей мере один противовес или пружинный механизм. Указанное техническое решение обеспечивает вариативность использования различных уравновешивающих устройств.

Возможен вариант технического решения, где количество шарниров, соединяющих систему трубопроводов, составляет от двух до семи. Указанное техническое решение обеспечивает вариативность использования крышки при соединении с любой емкостью в пространстве, вне зависимости от типа и/или конструкции емкости.

Возможен вариант технического решения, где воздушное сопло осуществляет подачу газообразного вещества с заданным направлением. Указанное техническое решение обеспечивает дегазацию, сушку и охлаждение, а также обеспечивает разделение потоков воздуха, входящего и выходящего. Кроме того, введение в конструкцию сопла обеспечивает замену одного газообразного вещества на другое, например, инертный газ или воздух с высокой производительностью, за счет разделения потоков воздуха.

Возможен вариант технического решения, где форма отражателя определяется геометрическим местом точек пересечения плоскости отражателя с векторами струй моечной машинки, направленных в горловину емкости. Указанное техническое решение обеспечивает герметичную обработку за счет отсутствия выливания подаваемой через моечную машинку жидкости.

Возможен вариант технического решения, где технологическая крышка имеет по меньшей мере одну гидравлическую форсунку, через которую подается вода/моющий раствор для отмывки горловины емкости. Указанное техническое решение обеспечивает выливание подаваемой жидкости во внешнею среду за счет заданного направления струй.

Техническим решением вышеприведенной задачи является разработка способа, включающего в себя шарнирно соединенную систему трубопроводов, где на одном из концов установлена технологическая крышка, а сама система представляет собой трубопровод с технологическим плечом, где последнее уравновешено уравновешивающим устройством, где любое движение технологического плеча и фиксация его в любом положении осуществляются за счет пневмопривода, при этом подвод моющего раствора и/или газообразного вещества на дегазацию, сушку и охлаждение, а также отвод паров из емкости осуществляется за счет подключенной технологической крышки. Указанное техническое решение обеспечивает герметичность соединения технологической крышки и горловины емкости, а также обеспечивает безопасность работ персонала во время работ на высоте за счет снижения трудоемкости операций монтажа/демонтажа крышки технологической в горловину.

Возможен вариант технического решения, где на системе трубопроводов установлен пульт, выполненный с применением ручных пневматических управляющих элементов, исключающих использование электрооборудования в системе управления. Указанное техническое решение обеспечивает взрывозащиту и пожаробезопасность используемых устройств.

КРАТКИЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показана сама консольно-поворотная магистраль, предназначенная для мойки внутренней поверхности емкости.

На фиг. 2 показана магистраль консольно-поворотная для мойки емкости в работе:

Поз. 1 – магистраль для герметизированной мойки железнодорожных цистерн;

Поз. 2 – трубопровод, выполнен из труб, преимущественно из стального материала;

Поз. 3 – гидравлические шарниры, выполнены из нержавеющей стали и/или легкосплавных материалов;

Поз. 4 – уравновешивающее устройство, выполнено из нержавеющей стали и/или легкосплавных материалов и/или из углеродистой стали и/или композитных материалов и представляет собой по меньшей мере один противовес или пружинный механизм;

Поз. 5 – пневмопривод, выполнен в виде пневмоцилиндра;

Поз. 6 – пульт управления, выполнен с механическим управлением;

Поз. 7 – крышка технологическая, выполнена из нержавеющей стали и/или легкосплавных материалов и/или из углеродистой стали и/или композитных материалов;

Поз. 7.1 – отводящие/подводящие патрубки крышки технологической (7);

Поз. 7.2 – сопла, находящиеся на крышке технологической (7.1), выполнены из нержавеющей стали и/или легкосплавных материалов и/или из углеродистой стали и/или композитных материалов;

Поз. 8 – машина моечная, на которой расположены сопла, вращение которых производится за счет энергии подаваемой воды или моющего раствора;

Поз. 9 – отражатель, выполненный преимущественно в виде диска, форма и размер которого определяется геометрическим местом точек пересечения плоскости отражателя с векторами струй моечной машинки (8), направленных в горловину (12) емкости (11);

Поз. 10 – технологическое плечо, выполнено из нержавеющей стали и/или легкосплавных материалов и/или из углеродистой стали;

Поз. 11 – емкость, выполненная в виде цистерны;

Поз. 12 – горловина емкости 11.

Все компоненты выполнены из материалов, допущенных для работы в данной среде.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

В техническом решении под используемыми терминами понимаются следующие понятия:

«емкость» - представляет собой резервуар, выполненный в виде железнодорожной цистерны, вагона-цистерны, автоцистерны, танк-контейнера и тому подобное,

«моющий раствор» - это может быть вода или водный раствор моющего средства, использующийся для очистки (мытья и стирки) твёрдых тел от загрязнений,

«подготовленный воздух» – это воздух с определенными параметрами, такими как расход, давление, температура и так далее,

«слив» - удаление промывной воды из емкости.

Заявляемое техническое решение реализовано на фиг. 1-2, где консольно-поворотная магистраль (1) состоит из трубопровода (2), технологического плеча (10), соединенных с помощью гидравлических шарниров (3). Количество шарниров определяется необходимой степенью свободы перемещения технологической крышки (7), например, для очистки емкости – железнодорожной цистерны используются пять шарниров. Технологическое плечо (10) представляет собой поворотную часть консольно-поворотной магистрали (1) с подвешенной крышкой (7), уравновешенной уравновешивающий устройством (4).

Уравновешивающие устройство (4) выполнено в виде пружинного механизма или противовеса с требуемой массой, которая уравновешивает массу технологического плеча (10) совместно с крышкой технологической (7) относительно точки поворота консольно-поворотной магистрали (1).

К плечу технологическому (10) присоединен пневмопривод (5), обеспечивающий фиксацию в любых положениях, в том числе и при отсутствии подачи воздуха, предотвращая непроизвольное опускание технологической крышки (7) и поворот и/или вращения плеча (10), на которое крышка (7) подвешена.

Пневмопривод (5) позволяет осуществлять контроль скорости опускания крышки технологической (7) в горловину (12) емкости (11), так как при опускании возможно появление взаимного трения, вследствие чего существует риск появления/высекания искр. Вышесказанное обеспечивает стандарт взрывозащиты. Кроме того, прижатие технологической крышки (7) к горловине (12) емкости (11) при помощи пневмопривода (5) обеспечивает герметичность консольно-поворотной магистрали (1).

Также на технологическом плече (10) расположен пульт управления (6), выполненный с применением ручных пневматических управляющих элементов, исключающих использование электрооборудования в системе управления, что позволяет исключить использование электрических устройств во взрывоопасной зоне.

К технологическому плечу (10) подключена крышка технологическая (7), обеспечивающая подвод моющего раствора или подвод подготовленного воздуха на дегазацию, сушку и охлаждение, а также отвод паров из емкости (11).

На крышке технологической (7) расположены отводящие/подводящие патрубки (7.1), обеспечивающие подвод подготовленного воздуха и отвод паров из емкости (11) и сопла (7.2), которые формируют поток подводимого воздуха.

К крышке технологической (7) присоединена моечная машинка (8), которая обеспечивает мойку всей внутренней поверхности емкости (11) за счет подачи моющего раствора направленными струями, при этом направление струй меняется за счет вращения сопел моечной машинки (8), где само вращение производится за счет энергии подаваемого моющего раствора.

Над моечной машинкой (8) расположен отражатель (9), предназначенный для отсекания струй, направленных в горловину (12) емкости (11).

Консольно-поворотная магистраль реализована в составе транспортабельного комплекса оборудования внутренней обработки железнодорожных цистерн в г. Екатеринбурге.

Данное решение позволило снизить трудоемкость работ и повысить качество очистки, в том числе и внешней стороны емкости, за счет использования пневмоцилиндра. Дополнительно улучшилась экологическая безопасность за счет контролируемого выхода паров в зоне работ.

Заявленное техническое решение обеспечивает отмывку котлов железнодорожных цистерн из-под различных нефтеналивных продуктов.

1. Консольно-поворотная магистраль, включающая в себя шарнирно соединенную систему трубопроводов, где на одном из концов установлена технологическая крышка, а сама система представляет собой трубопровод с технологическим плечом, где последнее уравновешено уравновешивающим устройством, отличающаяся тем, что технологическая крышка содержит по меньшей мере одно воздушное сопло, при этом сама крышка установлена совместно с отражателем и моющей машинкой, при этом технологическое плечо содержит пневмопривод, а система трубопроводов содержит пульт.

2. Магистраль по п. 1, отличающаяся тем, что уравновешивающее устройство представляет собой по меньшей мере один противовес или пружинный механизм.

3. Магистраль по п. 1, отличающаяся тем, что количество шарниров, соединяющих систему трубопроводов, составляет от двух до семи.

4. Магистраль по п. 1, отличающаяся тем, что воздушное сопло осуществляет подачу газообразного вещества с заданным направлением.

5. Магистраль по п. 1, отличающаяся тем, что форма отражателя определяется геометрическим местом точек пересечения плоскости отражателя с векторами струй моечной машинки, направленных в горловину емкости.

6. Магистраль по п. 1, отличающаяся тем, что технологическая крышка имеет по меньшей мере одну гидравлическую форсунку, через которую подается вода/моющий раствор для отмывки горловины емкости.

7. Способ использования консольно-поворотной магистрали, включающей в себя шарнирно соединенную систему трубопроводов, где на одном из концов установлена технологическая крышка, а сама система представляет собой трубопровод с технологическим плечом, где последнее уравновешено уравновешивающим устройством, отличающийся тем, что любое движение технологического плеча и фиксация его в любом положении осуществляются за счет пневмопривода, при этом подвод моющего раствора и/или газообразного вещества на дегазацию, сушку и охлаждение, а также отвод паров из емкости осуществляются за счет подключенной технологической крышки.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что на системе трубопроводов установлен пульт, выполненный с применением ручных пневматических управляющих элементов, исключающих использование электрооборудования в системе управления.