Резервуар для транспортирования и хранения жидкостей

 

Изобретение относится к резервуарам для транспортирования и хранения жидкостей, преимущественно нефтепродуктов, в частности к эластичным емкостям вместимостью до 300 л с гофрированными обечайками и жесткими торцевыми стенками. Резервуар содержит эластичную гофрированную обечайку 1, закрепленную на цилиндрических элементах 2, верхнее 3 и нижнее 4 жесткие днища, уплотнительные обручи 5, сливно-наливную горловину 6 с пробкой 7, полый цилиндр 8, образующий поплавковую камеру 9. Цилиндрические элементы 2 снабжены усиливающими кольцами 10 и 11. На внутренней поверхности днищ по периметру установлены по четыре скобы 12, к которым крепят гибкие тяги 13. Половины уплотнительных обручей 5 на торцах имеют упорные пластины 15 и гайки 16 и стягиваются болтами 16. Одна из двух половин уплотнительного обруча 5 снабжена направляющими пластинами. Изобретение обеспечивает упрощение технологии изготовления, повышение надежности и экономичности при эксплуатации. 3 ил., 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к резервуарам для транспортирования и хранения жидкостей, преимущественно нефтепродуктов, в частности к эластичным емкостям вместимостью до 300 л с гофрированными оболочками и жесткими торцовыми стенками.

Известен складной эластичный контейнер, содержащий корпус с жесткими крышкой и днищем, соединенную с ними концами гофрированную оболочку, образующую боковую стенку, и гибкие тяги внутри контейнера в виде цепей, прикрепленные одними концами к крышке, а другие концы смонтированы с возможностью перемещения в вертикальных направляющих, которые закреплены на днище.

Недостатком контейнера этой конструкции является то, что для его заполнения жидкостью требуется подъемный механизм с целью приведения его в рабочее положение [1].

Известен складной контейнер, содержащий нижнее и верхнее основания и соединенные с ними две оболочки с кольцевыми гофрами; выполненными из тонкостенного стального упругого материала и образующими герметичную полость между оболочками, а нижнее основание снабжено штуцером для подачи сжатого газа в замкнутую герметичную полость, образованную гофрированными оболочками. При этом выступы гофр внутри полости скреплены между собой жесткими ограничительными связями [2].

Недостатками этого контейнера являются сложность в изготовлении и необходимость в источнике сжатого газа для придания контейнеру рабочего положения.

Известен контейнер для сыпучих жидких продуктов, включающий эластичную емкость, витой эластичный трубопровод, витки которого герметично соединены между собой при помощи подпружиненных клапанов. Эластичный трубопровод имеет патрубок для присоединения его к источнику рабочей среды и служащий для приведения контейнера в вертикальное положение. Каждый виток эластичного трубопровода снабжен предохранительным клапаном [3].

Недостатком этого контейнера являются сложность в изготовлении и необходимость в источнике рабочей среды для приведения контейнера в вертикальное рабочее положение.

Известен также резервуар для жидкостей, содержащий эластичную замкнутую оболочку, состоящую из верхнего и нижнего полотнищ, на верхнем из которых размещены крышка люк-лаза со сливно-наливной горловиной и размещенным внутри оболочки приспособлением для повышения полноты слива с проточными отверстиями, которое выполнено в виде пространственной жесткой конструкции, закрепленной по периметру люк-лаза и имеющей диаметральную жесткую вертикальную перегородку [4].

Недостатком этой конструкции является то, что пространственная жесткая конструкция по периметру выполнена с проточными отверстиями и в связи с этим не может выполнять функцию поплавковой камеры для подъема крышки люка-лаза во время заполнения резервуара жидкостью. Эта пространственная жесткая конструкция предназначена только для полноты слива жидкости из резервуара, т.к. она исключает присасывание нижнего полотнища к нижнему торцу сливно-наливной горловины.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является складной герметичный контейнер, содержащий тонкостенную с кольцевыми гофрами оболочку, выполненную из отдельных элементов (стенка, крышка, днище) из материала, сохраняющего пластические деформации после снятия груза, а внутри оболочки закреплены гибкие тяги, соединяющие отдельные элементы оболочки и проходящие по ее периметру. Крышка и днище контейнера выполнены с загрузочным и разгрузочным люками и штуцерами для подсоединения внутренней полости к источникам вакуума или сжатого газа. Контейнер снабжен опорами и приспособлениями для многоярусного штабелирования и крепления к транспортным средствам [5].

Недостатком этого складного контейнера являются сложность в изготовлении и ненадежность в эксплуатации. Для приведения контейнера в вертикальное рабочее состояние требуется источник сжатого газа и подъемный механизм для его подвешивания, а наличие только двух гибких тяг, расположенных по периметру стенки, не препятствует отклонению от горизонтального положения верхнего жесткого пояса, на который упирается следующий контейнер, при многоярусном штабелировании контейнеров с жидким грузом и, следовательно, не исключается опрокидывание контейнеров в штабеле. Крышка устойчива только при загрузке в контейнер сыпучих материалов.

Технический результат предлагаемого изобретения - упрощение технологии изготовления с одновременным повышением надежности и экономичности при эксплуатации.

Этот технический результат достигается тем, что в известном резервуаре для транспортирования и хранения жидкостей, содержащем эластичную гофрированную обечайку, герметично соединенную концами с верхним и нижним жесткими днищами, сливно-наливную горловину, расположенную на верхнем днище, и гибкие тяги, прикрепленные с внутренней стороны к жестким днищам, согласно предлагаемому изобретению резервуар дополнительно содержит уплотнительные выпуклые обручи, установленные с внешней стороны в местах соединения гофрированной обечайки с днищами, и полый цилиндр, жестко закрепленный торцевой поверхностью на внутренней стороне верхнего днища симметрично его вертикальной оси с образованием поплавковой камеры для подъема верхнего днища, а количество гибких тяг резервуар содержит не менее четырех, при этом габаритные размеры конструкции определяют по следующим зависимостям: D₂ = (0,96 - 0,98)D₁; D_о > D₃; D_ц = (0,43 - 0,51)D₁; h_ц = (0,38 - 0,64)D_ц, где D₁ - внутренний диаметр верхнего днища; D₂ - наружный диаметр нижнего днища; D_о - наибольший диаметр уплотнительных обручей; D₃ - наибольший диаметр гофрированной обечайки; D_ц - диаметр цилиндра;
h_ц - высота цилиндра.

На фиг. 1 представлен резервуар для транспортирования и хранения жидкостей в развернутом положении, продольный разрез; на фиг. 2 - то же в сложенном положении при хранении и транспортировании; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1, вид A.

Резервуар для транспортирования и хранения жидкостей содержит обечайку с кольцевыми гофрами 1, изготовленную из эластичных полимерных материалов (полиэтилен, полипропилен, полиуретан и др.) или резинотканевой материи. Торцы обечайки герметично закреплены на цилиндрических элементах 2, верхнего 3 и нижнего 4 днищ. Свободные торцы цилиндрических элементов 2 развальцованы. Герметичность соединений обеспечивается уплотнительными обручами 5. Верхнее днище 3 снабжено сливно-наливной горловиной 6 с пробкой 7. Сливно-наливная горловина размещена несимметрично по отношению к днищу. На внутренней поверхности верхнего днища симметрично его осевой линии жестко закреплен полый цилиндр 8, образующий поплавковую камеру 9. Цилиндрические элементы 2 верхнего и нижнего днищ снабжены усиливающими кольцами - наружным 10 и внутренним 11. На внутренней поверхности верхнего 3 и нижнего 4 днищ по периметру установлено по четыре скобы 12, к которым крепятся гибкие тяги 13.

Уплотнительные обручи 5 состоят из двух половин и имеют форму желоба. Две половины обручей 5 соединены между собой стяжными болтами 14. Половины обручей на торцах имеют упорные пластины 15 и гайки 16, жестко закрепленные на пластинах 15.

Одна из двух половин уплотнительного обруча 5 имеет на торцах направляющие пластины 17, исключающие повреждение гофрированной обечайки при завертывании стяжных болтов 14. Стяжные болты 14 имеют правую и левую резьбы и ввертываются в гайки 16 с помощью гаечного ключа.

Наибольший диаметр уплотнительных обручей D_о должен быть не менее наибольшего диаметра гофрированной обечайки D₃. Уплотнительные обручи предохраняют гофрированную обечайку от смятия и повреждения при перекатывании порожнего и заполненного резервуара на небольшие расстояния.

Расположение стяжных болтов 14 внутри зажимных уплотнительных обручей 5 не мешает перекатыванию резервуаров в горизонтальном положении.

Один торец уплотнительного обруча 5 упирается в наружное усиливающее кольцо 10 цилиндрического элемента 2, а другой торец через эластичную обечайку - в развальцовку цилиндрического элемента 2.

Четыре гибкие тяги 13 расположены по диагонали резервуара и закреплены за скобы 12 на верхнем 3 и нижнем 4 днищах. Допускается установка гибких тяг 13 вдоль гофрированной обечайки. Гибкие тяги 13 ограничивают размеры резервуара по высоте и воспринимают основную нагрузку при подъеме заполненного резервуара за верхний уплотнительный обруч. Кроме того, наличие четырех гибких тяг исключает отклонение верхней части резервуара от осевой линии и обеспечивает устойчивое горизонтальное положение верхнего днища при штабелировании заполненных жидкостью резервуаров.

В качестве материала для гибких тяг могут использоваться тросы и цепи из металлов, не дающих искры, или канаты (шнуры) из синтетических материалов, например капрона.

Наличие поплавковой камеры 9 под верхним днищем 3 обеспечивает его подъем при заполнении резервуара жидкостью и исключает вытекание жидкости из резервуара при открытой сливно-наливной горловине 6 благодаря воздушному пространству между поверхностью жидкости и сливно-наливной горловиной.

Экспериментальными испытаниями макетных образцов с внутренним диаметром днища D₁=560 и 620 мм было установлено, что для обеспечения подъема верхнего днища во время заполнения резервуара жидкостью и создания необходимого воздушного пространства между поверхностью жидкости и сливно-наливной горловиной, исключающего вытекание жидкости из горловины, объем поплавковой камеры V_к в литрах должен быть не менее, чем в 1,5 раза больше суммарной массы верхнего днища М_дн и рабочей нагрузки на гофрированную обечайку для ее растяжения P_раст., в кг. Следовательно, габариты поплавковой камеры можно выразить соотношением между диаметром цилиндра D_ц и внутренним диаметром D₁ верхнего днища, а высоту цилиндра h_ц - в зависимости от диаметра цилиндра D_ц.

Результаты испытаний для обоснования заявленных соотношений представлены в таблице 1.

Внутренний диаметр верхнего днища принят равным внутреннему диаметру стандартных металлических бочек вместимостью 200 и 275 л а толщина металла верхнего днища - 1,8 мм.

Из таблицы 1 следует, что диаметр цилиндра D_ц и его высоту h_ц можно выразить следующими уравнениями:
D_ц = (0,43 - 051)D₁;
h_ц=(0,38 - 064)D_ц,
где D₁ - внутренний диаметр верхнего днища.

В принятых зависимостях взяты средние значения полученных экспериментальных величин коэффициентов.

Наружный диаметр нижнего днища D₂ можно выразить следующим соотношением:
D₂ = (0,96 - 0,98)D₁
Максимальное значение наружного диаметра верхнего днища принято, конструктивно исходя из необходимости обеспечения установки торца нижнего днища в углубление верхнего днища.

Минимальное значение наружного диаметра нижнего днища ограничивается несимметричным расположением сливно-наливной горловины на верхнем днище.

Эластичная гофрированная обечайка, изготовленная из полимерных материалов, например из полиэтилена, полипропилена, полиуретана и др., или из резинотканевой материи, обеспечивает уменьшение размера резервуара по высоте в 2 раза и, следовательно, позволяет транспортировать и хранить резервуар без жидкости в сжатом виде. Это позволяет повысить коэффициент использования объема транспортного средства или хранилища в 2 раза.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом (см. таблицу 2) показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов, а именно:
уплотнительных выпуклых обручей 5, установленных с внешней стороны в местах соединения гофрированной обечайки 1 с днищами 3 и 4, наибольший диаметр которых больше наружного диаметра гофрированной обечайки, и обеспечивающих перекатывание резервуара на небольшие расстояния в порожнем и заполненном состоянии;
полого цилиндра 8, жестко закрепленного торцевой поверхностью на внутренней стороне верхнего днища 3 симметрично его вертикальной оси с образованием поплавковой камеры 9 для подъема верхнего днища и исключения вытекания жидкости из горловины 6 при снятой пробке 7;
четырех гибких тяг 13, закрепленных на скобах 12, верхнего 3 и нижнего 4 днищ, исключающих перекос верхнего днища при штабелировании резервуаров в заполненном состоянии;
разных диаметров верхнего и нижнего днищ, что позволяет штабелировать резервуары как в порожнем, так и в заполненном состоянии.

Наличие новых элементов позволяет заполнять резервуар жидкостью без использования других подъемных механизмов или источников энергии, исключает проливы жидкости при наливе и сливе, обеспечивает перекатывание резервуара на небольшие расстояния в горизонтальном положении и штабелирование заполненных и порожних резервуаров.

Резервуар эксплуатируется следующим образом.

Резервуар устанавливают на ровную поверхность, вывертывают пробку 7 и производят заполнение жидкостью. Благодаря поплавковой камере 9 верхнее днище 3 поднимается вверх, а его сливно-наливная горловина 6 не касается поверхности жидкости и не происходит выплескивания жидкости из резервуара.

Контроль за количеством залитой жидкости осуществляют по счетчику или при помощи рейки, которую устанавливают около резервуара перед заливом. В резервуар заливают столько жидкости, чтобы гибкие тяги 13 были натянуты.

После заполнения резервуара жидкостью пробку 7 ввертывают в горловину 6. С завернутой пробкой 7 резервуар готов к хранению и транспортированию. При необходимости транспортирования или хранения заполненных резервуаров в два яруса их устанавливают один на другой с помощью подъемного механизма. Захват резервуара производят за верхний уплотнительный обруч 5.

После слива жидкости из резервуара при открытой сливно-наливной горловине 6 нажимают руками на верхнее днище 3 и опускают его вниз до соприкосновения витков гофр обечайки. Затем пробку 7 ввертывают в сливно-наливную горловину 6. Благодаря вакууму резервуар сохраняет приданную ему форму. В сжатом виде резервуар хранят и транспортируют в несколько ярусов.

Источники информации
1. А.с. СССР N 935385, кл. В 65 D 88/16, 1982 (аналог).

2. А.с. СССР N 1682247, кл. В 65 D 88/16, 1991 (аналог).

3. А.с. СССР N 1055693, кл. В 65 D 88/16, 1983 (аналог).

4. Заявка N 98106809/13 (007974) от 13.04.1998, кл. В 65 D 88/16. Решение о выдаче патента от 19.01.1999.

5. А.с. СССР N 519382, кл. В 65 D 30/02, 1976. (прототип).

Формула изобретения

Резервуар для транспортирования и хранения жидкостей, содержащий эластичную гофрированную обечайку, герметично соединенную концами с верхним и нижним жесткими днищами, сливно-наливную горловину, распложенную на верхнем днище, и гибкие тяги, прикрепленные с внутренней стороны к жестким днищам, отличающийся тем, что резервуар дополнительно содержит уплотнительные выпуклые обручи, установленные с внешней стороны в местах соединения гофрированной обечайки с днищами, и полый цилиндр, жестко закрепленный торцевой поверхностью на внутренней стороне верхнего днища симметрично его вертикальной оси с образованием поплавковой камеры для подъема верхнего днища, а количество гибких тяг резервуар содержит не менее четырех, при этом габаритные размеры конструкции определяют по следующим зависимостям:
D₂ = (0,96 - 0,98)D₁;
D_о > D₃;
D_ц =(0,43 - 0,51)D₁;
h_ц = (0,38 - 0,64)D_ц,
где D₁ - внутренний диаметр верхнего днища;
D₂ - наружный диаметр нижнего днища;
D_о - наибольший диаметр уплотнительных обручей;
D₃ - наибольший диаметр гофрированной обечайки;
D_ц - диаметр цилиндра;
h_ц - высота цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12