Устройство для интенсификации объемного нагрева нефтепродуктов в железнодорожных цистернах

(51) 65 88/74 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ нефтепродуктов к сливу из железнодорожных цистерн. Устройство для интенсификации объемного нагрева нефтепродуктов в железнодорожных цистернах включающее шнек на валу электрического двигателя,механизм опускания/подъема, лебедку, отличающееся тем, что дополнительно содержит тэны, проходящие внутри полой винтовой грани шнека, по всей длине, шнек имеет шарнирное соединение с механизмом загрузки/выгрузки. Технический результат повышение производительности и эффективности процесса слива нефтепродуктов, уменьшение простоя цистерн, ускорение оборачиваемости цистерн на сети железных дорог.(76) Мусаев Жанат Султанбекович Солоненко Владимир Гельевич(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ОБЪЕМНОГО НАГРЕВА НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРНАХ(57) Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при транспортировке нефтепродуктов для подготовки высокопарафинистых и высоковязких Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при транспортировке нефтепродуктов для подготовки высокопарафинистых и высоковязких нефтепродуктов к сливу из железнодорожных цистерн. Известно устройство, предназначенное для разогрева масел и темных нефтепродуктов в холодное время года при сливе из железнодорожных вагонов-цистерн. Принцип работы устройства заключается в создании большей текучести нефтепродукта обеспечивающей слив в холодное время года. Разогрев производится наружной поверхностью тэна (Грелка железнодорожная электрическая ГЖЭ-55 ОМ 2.983.002.). Недостаток такой конструкции заключается в следующем так как косвенный индукционный нагрев вязких неэлектропроводных жидкостей имеет более сложную структуру теплообмена, чем нагрев металла или кусковой шихты, возникает необходимость в применении устройств с принудительной циркуляции нефтепродукта обеспечивающих ускоренный нагрев всего объема перевозимых нефтепродуктов и уменьшения времени простоя при подготовке к сливу нефтепродуктов. Наиболее близким к заявляемому,по технической сущности и выполняемой функции,является устройство для разогрева железнодорожных цистерн с застывшими нефтепродуктами(Пат. 65029 Российская Федерация, МПК 65 88/74). Это устройство для механического разогрева застывших нефтепродуктов при выгрузке из железнодорожных цистерн,преобразует механическую энергию привода во внутреннюю энергию нефтепродуктов. Вал электродвигателя оснащен перемешивающим механизмом,выполненным в виде шнека. Также используется модифицированный перемешивающий механизм представляющий собой пластину, закрепленную на оси шнека. Недостатком данного устройства является то, что размеры перемешивающей насадки ограничены конструктивными габаритами люка железнодорожной цистерны, что препятствует интенсификации объемного нагрева нефтепродуктов по всей длине котла цистерны. Задачей предлагаемого изобретения является создание высокопроизводительного устройства для интенсификации процесса нагрева нефтепродуктов в железнодорожных цистернах. Технический результат повышение производительности и эффективности процесса слива нефтепродуктов, уменьшение простоя цистерн, ускорение оборачиваемости цистерн на сети железных дорог. Технический результат достигается тем, что устройство для интенсификации объемного нагрева нефтепродуктов в железнодорожных цистернах включает шнек на валу электрического двигателя,механизм опускания/подъема, лебедку. Новым является то, что шнековый механизм дополнительно 2 содержит тэны, проходящие внутри полой винтовой грани шнека, по всей длине, шнек имеет шарнирное соединение с механизмом загрузки/выгрузки. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг. 1 изображен шнековый механизм предлагаемого устройства, на фиг. 2 показана схема устройства в поперечном сечении А-А, на фиг. 3 приведена схема загрузки/выгрузки устройства в котел ж.д. цистерны, на фиг. 4 показано размещение устройства в рабочем положении внутри котла цистерны. В устройстве для интенсификации объемного нагрева нефтепродуктов в железнодорожных цистернах шнековый механизм выполняет функцию нагревателя, за счет такого комбинированного исполнения обеспечивается непрерывное смешивание всего объема нефтепродукта в котле цистерны, при этом обеспечивается доступ разогретого нефтепродукта к сливному отверстию,и,в конечном результате,повышается производительность процесса слива, уменьшается простои цистерн, что приводит к ускорению оборачиваемости цистерн на сети железных дорог. Устройство имеет в своей основе вал 1 электродвигателя с винтовой гранью 2 вдоль него так называемый шнек (фиг. 1). Винтовая грань 2 смесительного вала является одновременно нагревательным элементом с проходящими внутри тэнами 1 (фиг. 2). Устройство работает следующим образом Устройство устанавливается на железнодорожную вагон-цистерну при помощи грузоподъемного механизма. Установку устройства в цистерну необходимо производить поэтапно. Сначала устройство, при помощи загрузочного устройства 1 вводят вертикально (фиг.3), до момента, когда верхние концы плеч не пройдут верхнюю границу котла цистерны 2, затем выводят плечи из мертвой точки, делая 2-3 оборота рукояткой лебедки 3, и устанавливают опорами на горловину, лебедкой раскладывают плечи 4 до горизонтального состояния в соответствии с фиг.4. При вращении шнека создаются потоки нагретого нефтепродукта,чем достигается постоянное смешивание всего объема нефтепродукта в котле цистерны и исключается всплывание значительной части горячего продукта на поверхность, и попадание плохо текучего продукта в канал отбора нефтепродукта из цистерны. Затем отцепляют грузовую цепь. Для предотвращения соскальзывания устройства к торцам котла е закрепляют грузовыми цепями за крепежные узлы горловины котла. Открывают сливной прибор и включают устройство. При достижении уровня продукта, порядка 500600 мм от днища необходимо закрыть сливной прибор и произвести разогрев остатка. Отключив устройство, произвести окончательный слив. Преимуществами заявляемого устройства являются повышение скорости объемного прогрева вязкой среды ориентировочно в 2-3 раза за счет эффективного использования интенсификации объемного нагрева нефтепродуктов,полное устранение выброса пара, за счет использования индуктивного нагрева, отсутствие обводнения сливаемых нефтепродуктов, отсутствие усилия ввода устройства в объем вязкой среды, за счет собственного веса и специального шнекового устройства со встроенными тэнами, снижение потребления электроэнергии за счет сокращения времени нагрева нефтепродуктов, отказ от применения дорогостоящих присадок, снижающих вязкость и температуру застывания нефтепродуктов. Назначение Грелка железнодорожная электрическая ГЖЭ-55(далее - грелка) предназначена для разогрева масел и темных нефтепродуктов в холодное время года при сливе из железнодорожных вагонов-цистерн с горловиной диаметром не менее 570 мм. Грелка может использоваться для эксплуатации в пожароопасной зоне класса - в соответствии с ПУЭ. Степень защиты 68 по ГОСТ 14254-96. По устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды грелка соответствует исполнению У, категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69. Пример записи грелки при заказе и другой документации Грелка железнодорожная электрическая ГЖЭ-55 ОМ 2.983.002, где Г- грелка Ж - железнодорожная Э - электрическая 55 - мощность, кВт. Технические характеристики Основные параметры и размеры грелки указаны в таблице 1.- максимальной температуре нагреваемого продукта, С- высоте столба продукта над нагревателем менее, мм 6 Габаритные размеры грелки мм, не более длина (развернутых секций) ширина высота 7 Масса грелки и шкафа управления, кг, не более Установленная наработка на отказ, циклов, не менее - 500. Под циклом понимается разогрев одной вагона - цистерны. Срок службы грелки, лет - 10 лет. Состав изделия Грелка ГЖЭ-55 (фиг.5) состоит из грелки 1 и шкафа управления 2. Подключение грелки к шкафу осуществляется кабелем 3 (КПРСН 325110 ГОСТ 13497-77, КПГ 21,0 ГОСТ 13497-77). Устройство и работа Грелка ГЖЭ - 55 в соответствии с рисунком 2 состоит из верхней штанги 1, в верхней части которой имеется электрическая коробка 8 и лебедка 6. К нижней штанге 2, присоединяется верхняя штанга 1, и крестовина 3. На нижней штанге 2,закреплено устройство блокировочное 9. На крестовине 3, подвижно закреплены плечи 4,состоящие из секций 10, с трубчатыми электронагревателями, далее тэнами 5. Лебедка 6, соединяется с верхней частью плеч 4,тросом 7. Питающие провода от тэнов 5, проходят внутри плеч 4, крестовины 3, штанги нижней 2 и штанги верхней 1. Блокировочное устройство, рисунок 3, состоит из корпуса 1, к которому припаян сильфон 2 со скобой 3 и герметичным сильфоном 4, внутри которого находится легко кипящая жидкость. На регулировочном винте 5 имеется микропереключатель 6. На корпусе 1 имеется защитный кожух 7 с отверстиями и шпильки 8 для присоединения к грелке. Принцип работы грелки заключается в создании большей текучести нефтепродукта обеспечивающей слив в холодное время года. Разогрев производится наружной поверхностью тэна. Расположение тэнов под углом к горизонтали интенсифицирует конвективный теплообмен. Блокировочное устройство контролирует наличие нефтепродукта над тэнами. При достижении критического уровня 500 мм,блокировочное устройство отключает грелку. Таким образом, исключается возможность обнажения тэнов при работающей грелке. Блокировочное устройство в соответствии с рисунком 3 работает следующим образом при погружении сильфон 2 сжимается от давления определенного столба нефтепродукта и скобой 3 замыкает микропереключатель 6, цепь замыкается. При уменьшении столба нефтепродукта сильфон 2 разжимается и размыкает микропереключатель 6 грелка отключается. 3 При перегреве нефтепродукта сильфон 4 начинает разжиматься и, упираясь в корпус 1,разжимает сильфон 2 и соответственно оттягивает скобу 3, размыкая микропереключатель. При эксплуатации грелки рекомендуется пост обслуживания в соответствии с рисунком 8, в который входит переходной мостик 1, кран-укосина 2, эстакада 3. Грелка 4 хранится в пенале 5. К эстакаде 3, крепится шкаф управления 6. Грелка устанавливается на железнодорожную вагон-цистерну при помощи грузоподъемного механизма. Установку грелки, рисунок 3, в цистерну необходимо производить поэтапно. Сначала грелку 1, вводят вертикально до момента, когда верхние концы плеч не пройдут верхнюю границу котла цистерны 2, затем выводят плечи из мертвой точки,делая 2-3 оборота рукояткой лебедки 3, и устанавливают опорами на горловину, лебедкой раскладывают плечи до горизонтального состояния в соответствии с фиг. 4. Затем отцепляют грузовую цепь. Для предотвращения соскальзывания грелки к торцам котла е закрепляют грузовыми цепями за крепежные узлы горловины котла. Открывают сливной прибор и включают грелку. При достижении уровня продукта, порядка 600700 мм от днища необходимо закрыть сливной прибор и произвести разогрев остатка. Отключив грелку, произвести окончательный слив. Сложив лебедкой плечи, извлечь грелку из цистерны и поместить в пенал у эстакады. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для интенсификации объемного нагрева нефтепродуктов в железнодорожных цистернах включающее шнек на валу электрического двигателя,механизм опускания/подъема, лебедку, отличающееся тем,что дополнительно содержит трубчатые электронагреватели, проходящие внутри полой винтовой грани шнека, по всей длине, шнек имеет шарнирное соединение с механизмом загрузки/выгрузки.