Вакуумная цистерна

Полезная модель относится к емкостям для хранения и транспортирования жидкостей и может быть использована на железнодорожном, автомобильном и других видах транспорта. Задача, на решение которой направлена полезная модель - создание устройства, обеспечивающего откачивание самых вязких донных отложений при экономии энергии, ресурсов и времени. Для решения этой задачи предложена вакуумная цистерна, состоящая из корпуса, оборудованного в нижней зоне краном, к которому в свою очередь крепится армированный рукав. Корпус цистерны дополнительно снабжен регулирующим паровым клапаном в верхней зоне и запорным краном в нижней зоне, к которому прикреплен конденсатосборник со сливным краном. Кроме того вакуумная цистерна оборудована манометром и встроенным термометром. При необходимости вакуумная цистерна может быть оснащена смотровым окном или автоматизированным сигнализатором уровня. 1 н.п.ф., 1 з.п.ф., 2 фиг.

Полезная модель относится к емкостям для хранения и транспортирования жидкостей и может быть использована на железнодорожном, автомобильном и других видах транспорта.

Конструкция вакуумной цистерны предусматривает по запасу прочности возможность создания в ней глубокого вакуума - абсолютного давления, значительно меньшего атмосферного, для дальнейшего заполнения ее откачиваемой жидкостью, находящейся снаружи под давлением атмосферы.

Известен тип вакуумных цистерн, установленных на автомобиле, оборудованном вакуумнасосом и др. оборудованием. Вакуумная машина представляет собой автомобильное шасси, на котором смонтировано оборудование, состоящее из цистерны, вакуумного насоса с системой смазки, трубопровода, трансмиссии, сигнально-предохранительного устройства, лючка приемного, шланга приемного и дополнительного электрооборудования (http://www.kommash./ru/catalogue/production/vakuumnye_mashiny/)

Недостатками являются низкая производительность при очень вязких откачиваемых жидкостях (например - донные отложения мазутных резервуаров), перерасход автомобильного топлива и рабочего времени водителя-оператора.

Наиболее близким по достигаемому результату, по набору признаков и технической сущности к предлагаемой полезной модели является прицеп-цистерна (www.MRMZ.ru). Корпус цистерны оборудован роторным жидкостно-кольцевым вакуум-насосом, краном в нижней зоне и присоединенным к нему армированным рукавом, смотровым стеклом или автоматическим указателем предельного уровня жидкости. Вакуум-насос за счет привода от двигателя трактора-тягача создает разрежение (разность между абсолютным давлением в емкости - вакуумом - и атмосферным давлением) до минус 4-6 м водяного столба внутри цистерны, что заставляет откачиваемую жидкость с плотностью около 1000 кг/м3 под действием атмосферного давления подниматься по всасывающему рукаву и затем в самой цистерне на высоту до 4-6 м от исходного уровня и таким образом заполнять цистерну (отсасывание воздуха ведется из верхней ее точки). Такие вакуумные цистерны применяют и в технологиях очистки нефтяных, мазутных и других резервуаров от высоковязких придонных отложений, прогретых водяным паром для снижения их вязкости. Откачивание отложений в цистерны выполняют для их вывоза с территории резервуарного парка и утилизации. Однако встречаются ситуации, когда вязкость разогретых отложений и глубина всасывания находятся на пределе и даже за пределами возможностей стандартного вакуум-насоса такой автомашины, скорость откачивания резко падает, неоправданно возрастает расход топлива на привод вакуум-насоса от двигателя, либо откачивание вообще невозможно из-за недостаточной величины разрежения.

Недостатками известных вакуумных цистерн также являются низкая производительность при очень вязких откачиваемых жидкостях, перерасход автомобильного топлива и рабочего времени водителя-оператора.

Задача, на решение которой направлена полезная модель - создание устройства, обеспечивающего откачивание самых вязких донных отложений при экономии энергии, ресурсов и времени.

Для решения этой задачи предложена вакуумная цистерна, состоящая из корпуса, оборудованного в нижней зоне краном, к которому в свою очередь крепится армированный рукав. Корпус цистерны дополнительно снабжен регулирующим паровым клапаном в верхней зоне и запорным краном в нижней зоне, к которому прикреплен конденсатосборник со сливным краном. Кроме того вакуумная цистерна оборудована манометром и встроенным термометром. При необходимости вакуумная цистерна может быть оснащена смотровым окном или автоматизированным сигнализатором уровня.

Технический результат полезной модели заключается в том, что при использовании пара, по регламенту работ направляемого на подогрев откачиваемой жидкости для снижения ее вязкости, часть пара проходит через емкость вакуумной цистерны, благодаря чему удаляется воздух из емкости вакуумной цистерны, а после закрытия протока пара, остывания устройства и конденсации пара, заместившего воздух, созданный в цистерне вакуум откачивает жидкость без насоса, и вакуумная цистерна заполняется сама. При этом присутствие при ней во время процесса откачки какого-либо транспортного средства, привода и установки насоса не требуется.

На фиг. 1 показан вариант вакуумной цистерны для создания вакуума и безнасосного откачивания жидкости на примере размещения ее у резервуара, очищаемого от вязкого нефтеосадка, в процессе подачи пара на прогрев нефтеосадка, в том числе и через предлагаемое устройство. На фиг. 2 - то же, но в момент окончания наполнения размягченным нефтеосадком емкости-вакуумной цистерны.

Устройство содержит корпус 1, оборудованный в верхней зоне регулирующим паровым клапаном 2, а в нижней зоне краном 3, к которому крепится армированный рукав 4. Так же в нижней зоне корпус снабжен запорным краном 5, к которому в свою очередь прикреплен конденсатосборник 6 со сливным краном 7. Кроме того, цистерна дополнительно оборудована манометром 8 и встроенным термометром 9. При необходимости вакуумная цистерна может быть оснащена смотровым окном или автоматизированным сигнализатором уровня (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Водяной пар с начальным давлением, большим атмосферного, пускают через корпус 1, при этом вход пара происходит через регулирующий паровой клапан 2 в верхней зоне цистерны, а выход сначала воздуха, затем паровоздушной смеси, и потом почти чистого пара - по основной нижней линии - через кран 3 и по дополнительной нижней линии - через запорный кран 5. Далее воздух из цистерны, который тяжелее пара, паровоздушная смесь и наконец, чистый пар проходит в основном через армированный рукав 4 в разогреваемый слой жидкости, а также через частично открытый для прогрева дополнительной линии запорный кран 5, конденсатосборник 6 и сливной кран 7. Во время пропарки корпуса 1 избыточное давление в нем измеряется манометром 8 и поддерживается регулировкой расхода пара паровым клапаном 2 с контролем давления на небольшом уровне, например, около 0,15±0,05 кг/см². Свободный конец всасывающего армированного рукава 4 погружен под слой жидкости 10, подлежащей подогреву и откачке. При очистке, например, наземного или подземного резервуара, нефтеловушки, колодца, пар на прогрев осадка (обычно до температуры 35-50°C) обязательно направляют под слой жидкости согласно регламенту работ.

После некоторого времени прохождения пара через корпус 1 и далее по армированному рукаву 4 почти весь бывший в цистерне воздух будет вытеснен водяным паром, а температура в ней дойдет примерно до 100°C, что контролируется встроенным термометром 9, либо - по температуре стенок - переносным дистанционным термометром (на рисунке не показан). Вытеснению воздуха паром при входе пара сверху вниз способствует почти вдвое большая плотность воздуха: водяной пар при атмосферном давлении и соответствующей температуре 100°C имеет плотность 0,58 кг/м³. Воздух при атмосферном давлении и при температурах от 0°C до 100°C имеет плотность от 1,3 до 0,93 кг/м³. Поэтому пар, занимая все больший объем в верхней части, выдавливает более тяжелый воздух через нижние отверстия, армированный рукав 4 и жидкий слой, через конденсатосборник 6 в окружающее пространство.

После прогрева жидкости 10 и корпуса 1 цистерны подачу пара перекрывают паровым клапаном 2, и одновременно закрывают кран 3 между цистерной 1 и армированным рукавом 4, а также сливной кран 7 на выходе из конденсатосборника 6.

В процессе остывания цистерны происходит конденсация пара в ней, превращение его в воду с уменьшением его объема, и нарастание разрежения в цистерне в зависимости от температуры в такой последовательности:

Из таблицы видно, что по показаниям термометра 9 можно измерять разрежение в цистерне, и что максимальное - (минус 10 метров вод. ст.), недостижимое разрежение для обычных промышленных, а не лабораторных, вакуумных насосов, можно достичь при низких температурах наружного воздуха, когда есть возможность остудить стенки и всю полость цистерны до 0°C, т.е. до полной конденсации пара в ней. Если объем цистерны, например, 20 м, то объем получившегося и накопленного в конденсатосборнике 6 конденсата - 11,6 литра - меньше объема цистерны в 1724 раза.

После остывания корпуса 1 до нужной температуры запорный кран 5 перед конденсатосборником 6 закрывают, чтобы избежать попадания конденсата и вторичного пара в откачиваемую жидкость, а сливной кран 7 -открывают для слива и возможной утилизации конденсата; затем открывают кран 3 у армированного рукава 4 и начинается процесс откачки.

При герметичности корпуса 1 цистерны и боковой поверхности армированного рукава 4 жидкость сама заполнит цистерну (фиг. 2) до нужного (контролируемого через смотровое стекло или с помощью автоматического указателя - на чертеже не показаны) уровня за счет действующего на нее перепада давлений - атмосферного давления снаружи и вакуума внутри цистерны, после чего кран 3 у армированного рукава 4 закрывают, и цикл откачки завершается.

Таким образом, достигнута цель устройства - безнасосное, т.е. энергоэффективное, и быстрое - благодаря перепаду давлений, большему, чем у известных устройств с вакуумнасосами - откачивание вязкой жидкости.

1. Вакуумная цистерна, состоящая из корпуса, оборудованного в нижней зоне краном, к которому в свою очередь крепится армированный рукав, отличающаяся тем, что корпус дополнительно снабжен регулирующим паровым клапаном в верхней зоне и запорным краном в нижней зоне, к которому прикреплен конденсатосборник со сливным краном, кроме того, вакуумная цистерна оборудована манометром и встроенным термометром.

2. Вакуумная цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно оборудована смотровым окном или автоматизированным сигнализатором уровня.

РИСУНКИ