Напорный резервуар для системы транспортировочных емкостей
Изобретение касается напорного резервуара (1) с состоящим из параллельных, образующих проходящий в продольном направлении желобок (8, 10), расположенных рядом друг с другом, частично цилиндрических оболочек (2, 4) корпусом. Его торцевые концы соответственно закрыты выпуклым дном (16, 18), при этом между оболочками (2, 4) расположен выполненный в виде плоской стенки (6, 6а, 6b) работающий на растяжение элемент, верхний край (12, 14) которого вдается в верхнюю, а нижний край, соответственно, нижнюю желобковую область (8, 10) и пронизывает ее. Предусмотрен соединяющий оболочки (2, 4) корпуса и работающий на растяжение элемент (6), проходящий в продольном направлении элемент (42) оболочки, который, по меньшей мере, на отдельных участках жестко соединен с оболочками (2, 4) корпуса и, в частности, с отбортованным краем (12, 12а; 14, 14а) работающего на растяжение элемента (6), так что в желобковой области (8, 10) образуется несущая структура. Изобретение касается также системы транспортировочных емкостей, в частности модуля (100) контейнера-цистерны, снабженного соответствующим изобретению напорным резервуаром (1). При использовании изобретения увеличивается прочность резервуара. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение касается напорного резервуара с образованным из параллельных, образующих проходящий в продольном направлении желобок, расположенных рядом друг с другом, имеющих форму частей цилиндра оболочек корпусом, торцевые концы которого соответственно закрыты выпуклым дном. Напорный резервуар с частично кругло-цилиндрическими оболочками корпуса, поперечное сечение которых напоминает лежачую восьмерку, известен, например, из DE-A-36 06 247, DE-A-31 25 963, DE-A-29 51 554 и EP 10 67 326 В1. Такие напорные резервуары предназначены, в частности, для транспортировочных емкостей дорожных транспортных средств, таких как прицеп-цистерна, или для систем контейнеров-цистерн, в которых необходимы резервуары, у которых особенно эффективно используется конструктивное пространство с уменьшенной высотой и которые одновременно с малым, способствующим снижению веса расходом материала должны обеспечивать высокую прочность под действием давления.
Лучшей прочностью под действием давления обладает кругло-цилиндрическое поперечное сечение, при котором, однако, все же недостаточно используется прямоугольное поперечное сечение конструктивного пространства с горизонтально проходящими продольными сторонами. Такое поперечное сечение конструктивного пространства с уменьшенной высотой, например, заполняется также несколькими расположенными рядом друг с другом, прочными под действием давления, имеющими форму полного круглого цилиндра резервуарами (фиг.10). Даже при такой схеме потери пространства еще высоки. «Чемоданной формы», эллиптические (фиг.11) или овальные поперечные сечения (фиг.12) не обладают необходимой прочностью под действием давления.
Поэтому были разработаны напорные резервуары согласно ограничительной части пункта 1. Эти резервуары в отношении использования пространства обладают значительными преимуществами по сравнению с напорными резервуарами, имеющими форму полного круглого цилиндра, и превосходят по технике давления «чемоданной формы» или овальные поперечные сечения цистерн, которые, в частности, используются для нефтепродуктов; однако в них хуже используется пространство. В частности, для длинных напорных резервуаров целесообразно и в некотором отношении даже необходимо предусмотреть между частично цилиндрическими оболочками работающие на растяжение элементы, чтобы с учетом техники давления соединить желобки друг с другом. При этом выполненный в виде плоской стенки работающий на растяжение элемент, который вдается в верхнюю, соответственно, нижнюю желобковую область или пронизывает ее, особенно прост в изготовлении (см., например, EP 10 67 326 В1). При этом частично цилиндрические оболочки, например, располагаясь напротив друг друга, устанавливаются на эту стенку и соединяются, соответственно, свариваются с ней.
Существует задача, еще более усовершенствовать такие напорные резервуары, снабженные корпусом из частично кругло-цилиндрических оболочек, в отношении использования их пространства и/или их прочности под действием давления.
Эту задачу решает напорный резервуар по пункту 1, в котором предусмотрен элемент оболочки, который соединяет между собой оболочки корпуса и работающий на растяжение элемент. В этом случае этот элемент оболочки закрывает желобковую область, с верхней стороны как элемент крыши, а с нижней стороны как элемент дна, и образует с этими элементами, соответственно, замкнутыми областями профильную несущую структуру в промежуточной области, которая дополнительно стабилизирует как в отношении внутренних и наружных нагрузок давления, так и в отношении нагрузок, связанных с перемещением резервуара.
Для случаев применения, когда необходим двойной корпус, например, для резервуаров, которые должны быть пригодны для хранения опасных продуктов, без использования специальных конструктивных мер, таких как улавливающие ванны, служит мероприятие согласно пункту 2.
Благодаря проходящим в продольном направлении выпуклостям (здесь имеется в виду цилиндрическая/призматическая выпуклость вокруг продольной оси), соответственно, обортовкам устойчивость (стабильность) формы элементов оболочки еще более повышается (пункт 3).
По пункту 4 предусмотрено закрыть область, которая образуется из различных контуров отверстий выпуклого дна и оболочки (оболочек корпуса), плоским, проходящим перпендикулярно продольной оси цистерны промежуточным элементом.
Дополнительная стабилизация наступает, когда согласно пункту 5 промежуточные элементы соответственно соединены также с торцевыми концами работающего на растяжение элемента.
С точки зрения техники давления и изготовления предпочтителен такой промежуточный элемент по пункту 6; в частности, тогда, когда он соответствует (следует) области наружного контура внутреннего окружного контура выпуклого дна, то есть может быть вставлен в нее, и имеет область внутреннего контура, которая вдается внутрь за желобковую область во внутреннюю часть резервуара, так что расположенный со стороны торцевой стенки окружной контур оболочки корпуса всегда проходит по обращенной к нему поверхности промежуточного элемента. При этом образованный из оболочек корпуса корпус своими торцевыми концами может быть соответственно чисто посажен на открытый конец выпуклых доньев, в которые заподлицо с краем вставлены соответствующие промежуточные элементы, без необходимости дополнительных работ по подгонке или краевой вырубке. При этом области контура встречаются под острым углом в сводовых, соответственно, подошвенных областях оболочек корпуса и обеспечивают там предпочтительное с точки зрения техники давления усиление, которое воспринимает имеющиеся там обусловленные внутренним давлением резервуара пики напряжений.
Согласно пункту 7 это усиление дополнительно улучшается и пики напряжений еще более сглаживаются, когда на концах промежуточных элементов предусмотрены соответственно ребровидные удлинения, которые, практически соответствуя общему окружному контуру дна и оболочки корпуса, выходят за сводовую, соответственно, подошвенную области, в которых возникают пики напряжения.
Согласно пункту 8 оболочки корпуса имеют по-разному изогнутые окружные участки. При этом, в частности, изгибы выполняются в верхней и нижней желобковой области меньше, то есть с более широким радиусом изгиба, чем изгибы окружных участков, которые соединяют верхнюю шелыгу с нижней подошвенной областью оболочек корпуса и образуют боковые поясные области резервуара. Благодаря этому мероприятию можно уменьшить глубину желобка, который возникает в месте стыка между проходящими в продольном направлении частично цилиндрическими оболочками корпуса, и вместе с тем увеличить полезный объем напорного резервуара без существенного уменьшения прочности от действия давления. Одновременно проще присоединить выпуклое дно, отверстие которого охватывает эту небольшую желобковую область, так как разность между поперечным сечением отверстия дна и поперечным сечением отверстия корпуса уменьшена.
Дополнительно изгибы могут также варьироваться относительно друг друга в верхней и нижней желобковой области. Это значит, глубина желобка с нижней стороны резервуара иная, чем с верхней стороны. Более сильный изгиб - меньший радиус - приводит к более глубокому желобку, а меньший изгиб - больший радиус - приводит к более плоскому желобку. Более плоский желобок в нижней области может, например, быть целесообразным для полного опорожнения расположенных рядом друг с другом подошвенных областей отдельных оболочек корпуса. Более глубокий желобок, напротив, придает такому напорному резервуару в этой области более высокую устойчивость формы, так что он, например, может быть установлен на опоры посредством проходящих вдоль подошв цистерны седельных профилей, например лонжеронов седельного прицепа или погрузочных полозьев системы использующего крюки подъемного устройства.
Согласно пункту 9 может быть также предусмотрена различная толщина стенок на отдельных окружных участках.
Пункт 10 касается системы транспортировочных емкостей, которая снабжена соответствующим изобретению напорным резервуаром.
Примеры осуществления настоящего изобретения описаны ниже с помощью чертежей. На них показано:
фиг.1 - вид в перспективе соответствующего изобретению напорного резервуара,
фиг.2 - вид в перспективе поперечного сечения (сечение A-A) напорного резервуара, показанного на фиг.1,
фиг.3 - вид в перспективе изображения продольного сечения (сечение B-B) показанного на фиг.1 напорного резервуара,
фиг.4 - вид в перспективе напорного резервуара, показанного на фиг.1, у которого опущено торцевое дно,
фиг.5 - вид в перспективе показанного на фиг.4 напорного резервуара без промежуточных щитков,
фиг.6 - вид в перспективе средней стенки с наклонными промежуточными элементами,
фиг.7 - вид альтернативного промежуточного элемента в двух альтернативных вариантах осуществления,
фиг.8 - схематичное изображение двух альтернативных вариантов осуществления поперечного сечения цилиндрического участка цистерны,
фиг.9 - блок контейнера-цистерны с соответствующим изобретению резервуаром,
фиг.10 - двойное цилиндрическое поперечное сечение согласно уровню техники,
фиг.11 - эллиптическое (левая половина) и «чемоданной формы» (правая половина) поперечное сечение согласно уровню техники,
фиг.12 - овальное поперечное сечение согласно уровню техники.
Изображенный на фиг.1-5 напорный резервуар 1 включает в себя две частично цилиндрические оболочки 2, 4 корпуса, которые, как видно на фиг.2 и 5, в продольном направлении сварены с выполненным в виде плоской стенки 6 работающим на растяжение элементом. Плоская стенка 6 имеет такую же длину, как и частично цилиндрические оболочки 2, 4 корпуса.
Каждая из оболочек 2, 4 корпуса включает в себя по-разному изогнутые окружные участки 2a, 2b, 2c или, соответственно, 4a, 4b, 4c. Окружные участки 2a и 4a проходят от стыка с плоской стенкой 6 до шелыги 7 соответствующих оболочек 2 и 4 корпуса. Начинаясь от шелыг, проходят окружные участки 2b и 4b соответственно до нижних подошвенных линий 9 оболочек 2, 4 корпуса, от которых проходят окружные участки 2c и 4c до плоской стенки 6. При этом окружные участки 2b и 4b в поясной области имеют радиус кривизны 600-1300 мм, в то время как верхние и нижние окружные участки 2a, 2c и 4a, 4c имеют радиус кривизны 600-3000 мм.
Эти диапазоны радиусов указаны для контейнеров-цистерн или транспортных средств с максимальной шириной 2600 мм. При других размерах возможны соответственно другие диапазоны и соотношения радиусов, которые в этом случае адаптированы к фактически имеющимся габаритным размерам контейнеров-цистерн или транспортных средств (железная дорога, грузовой автомобиль).
Окружные участки 2a и 4a образуют желобковую область 8, а окружные участки 2b и 4b - желобковую область 10. Верхний конец 12 и нижний конец 14 плоской стенки 6 вдаются при этом в желобковые области 8 и 10; нижний конец 14 доходит до задаваемой подошвенными линиями 9 оболочек 2 и 4 корпуса плоскости, а верхний конец 12 выходит за задаваемую шелыгами 7 оболочек 2 и 4 корпуса плоскость. Оба конца 12 и 14 для стабилизации снабжены отбортовкой 12a или, соответственно, 14a. Плоская стенка 6 снабжена сквозным отверстием 50, которое усилено бортиком 52.
Концы оболочек 2 и 4 корпуса закрыты выпуклыми доньями 16 и 18 (фиг.1 и 3), которые в свою очередь посредством примыкающего к ним торцевого кольца 20 могут вставляться в раму 22 контейнера (фиг.1 и 9).
Для выравнивания и сокрытия разности поперечных сечений между желобковыми областями 8 и 10 и овального поперечного сечения дна там соответственно предусмотрены промежуточные элементы 24 и 26, которые расположены поперек продольного направления в виде плоских щитков. В изображенном примере осуществления нижние промежуточные элементы 26 соответственно снабжены областью 28 наружного контура (фиг.4), которая соответствует прямому внутреннему участку окружного контура выпуклого дна 16 и 18 и проходит между двумя подошвенными линиями 9 частично цилиндрических оболочек 2 и 4 корпуса. Область 30 внутреннего контура проходит внутри задающих желобковую область 10 окружных контуров окружных участков 2c и 4c. Область 28 наружного контура и области 30 внутреннего контура проходят практически под острым углом друг к другу и встречаются в концах 32, которые находятся в зоне подошвенных областей (подошвенных линий 9).
У верхнего промежуточного элемента 24 область 34 наружного контура также соответствует прямому верхнему участку окружного контура доньев 16 и 18 и проходит своими внутренними областями 36 внутреннего контура к концам 38, которые аналогично заканчиваются у нижних промежуточных элементов 26 в сводовых областях (шелыги 7). В то время как нижние промежуточные элементы 26 полностью расположены внутри контура 1 дна, область 34 наружного контура верхнего промежуточного элемента 24 выступает за контур дна и проходит вне нее практически на том же уровне, что и отбортовка 12a.
На фиг.6 показан пример осуществления (оболочки 2, 4 цистерны не изображены), в котором предусмотрены промежуточные элементы 24a, 26a, которые также проходят поперек резервуара, но наклонены в продольном направлении. Такой вариант осуществления позволяет в отдельных областях укоротить служащую работающим на растяжение элементом плоскую стенку 6 и таким образом сэкономить материал и снизить вес. У верхнего выступающего из цистерны промежуточного элемента 24a отбортована область 34a наружного контура, которая таким образом соединена (сварена) с отбортовкой 12a и концом 12 плоской стенки 6.
В оболочках 2 и 4 корпуса предусмотрены отверстия 40, в которые вставляются типичные подключения резервуара, такие как смотровое отверстие, заливные патрубки, вентиляционные патрубки, патрубки предохранительных клапанов (см. фиг.4).
В своде резервуара предусмотрен дополнительный элемент 42 оболочки, который своими боковыми краями 44 в областях свода сварен с оболочками 2 и 4 корпуса, а своими торцевыми концами 46 - с верхними промежуточными элементами 24, по меньшей мере, на отдельных участках. В середине элемента 42 оболочки проходит в продольном направлении отбортовка 47, которая практически ложится на отбортовку 12a и прикреплена к ней пробочными швами 48. При этом окружные участки 2a, 4a, верхний конец 12 плоской стенки 6 с отбортовкой 12a и элемент 42 оболочки образуют стабилизирующий продольный несущий узел, который закрывается на своих концах верхними промежуточными элементами 24 и таким образом дополнительно стабилизируется.
Оболочки 2 и 4 корпуса охвачены в изображенном примере осуществления (фиг.1, 2 и 4) двойной оболочкой 5, которая соответственно заканчивается в верхней области (практически на максимальном уровне наполнения) напорного резервуара 1 и полностью охватывает подошвенные области 2b, 4c и вместе с тем нижнюю желобковую область 10, проходя плоско между подошвенными линиями 9. Эта двойная оболочка 5 препятствует выходу наружу содержимого при повреждениях оболочек 2 и 4 корпуса. Она может быть дополнена (не изображенными) дополнительными наружными доньями, которые в этом случае в области выпуклых доньев 16 и 18 также образуют двойную оболочку. В нижней области двойная оболочка 5 для дополнительной стабилизации может быть также соединена пробочными швами с отбортовкой 14a на нижнем конце 14 плоской стенки 6. Аналогичная фиксация возможна также в подошвенных областях через вставленные там промежуточные слои (например, двойные щитки) на наружной стороне оболочек 2 и 4 корпуса, так что и здесь в нижней желобковой области 10 реализуется стабилизирующий несущий элемент.
На фиг.5 двойная оболочка 5 отсутствует. В одном из не изображенных вариантов осуществления в нижней желобковой области 10 может быть расположен плоский, выпуклый или отбортованный элемент оболочки, который в этом случае задает аналогичную несущую структуру, как и верхний элемент 42 оболочки.
В изображенном примере осуществления концы 32, 38 промежуточных элементов 24 и 26 проходят соответственно в областях подошвенных, соответственно, сводовых оболочек 2 и 4 корпуса, которые также одновременно образуют переходы, в которых прямые окружные участки доньев 16 и 18 переходят в изогнутые окружные участки. Поэтому с точки зрения техники давления эта точка является особенно критической. Чтобы, в частности, еще более уменьшить возникающие там при внутреннем давлении пики напряжений, в примере осуществления согласно фиг.7 изображены ребровидные удлинения 132a, 132b, которые, соответствуя общему окружному контуру доньев 16, 18 и оболочек 2, 4 корпуса, выходят за шелыги 7.
При этом в варианте осуществления “a” (слева) весь промежуточный элемент 24 увеличен и выступает областью 132a за левую шелыгу 7. В варианте осуществления “b” (справа) предусмотрена только одна лапка 132b, которая выступает за шелыгу 7.
На фиг.8 представлены другие варианты поперечного сечения, у которых цилиндрическая область оболочки, которая включает в себя оболочки 2, 4 корпуса и плоскую стенку 6, состоит из одной (исполнение A) или, соответственно, из двух (исполнение B) частей, при этом соответственно плоские области 6, 6a, 6b отбортованы на выпуклых оболочках 2, 4 корпуса, а концы оболочек соответственно приварены к кромочным линиям 102, 104. Состоящее из двух частей исполнение B включает в себя два элемента 2, 4 оболочки с соответственно плоской частичной областью 6a, 6b. В этой конструкции также концы оболочек корпуса приварены к кромочным линиям 102, 104, а плоские частичные области 6a, 6b сварены друг с другом в продольном направлении резервуара (по шву 106).
Существуют также варианты осуществления (не изображенные), в которых оболочки корпуса не только имеют независимые радиусы кривизны, но у которых также на отдельных окружных участках предусмотрена различная толщина стенки. Благодаря этому при более широких (больших) радиусах кривизны возможно выравнивание, как правило, более высоких нагрузок давления. Эта учитывающая нагрузки конструкция позволяет дополнительно сократить вес или, соответственно, допускает более высокие нагрузки давления.
У таких резервуаров, которые снабжены двойной оболочкой 5, эта наружная оболочка 5 может также использоваться в качестве эффективного конструктивного элемента, воспринимающего нагрузки давления. Предпосылкой для этого является передающее усилия соединение между внутренним резервуаром и наружным резервуаром. Это происходит, например, через предусмотренную между внутренними и наружными стенками опорную решетку (не изображена), которая позволяет точечно или линейно передавать усилия между стенками резервуара. В особенно проблематичных точках могут быть также предусмотрены дополнительные узловые щитки для соединения (не изображено), которые позволяют особенно эффективно отводить возникающие на внутренней стенке пики нагрузок в наружную стенку.
На фиг.9 показан напорный резервуар 1, установленный в модуле 100 контейнера-цистерны, в котором он соединен с этим модулем посредством торцевых колец 20. Изображенный модуль 100 контейнера-цистерны предназначен для использующих крюки подъемных устройств и включает в себя погрузочные полозья 101 и агрегатное помещение 102, а также модуль 103 откидных перил, так что изображенный модуль может применяться в качестве практически независимого автономного снабжающего агрегата.
Другие варианты и исполнения настоящего изобретения специалист может найти в содержании пунктов формулы.
1. Напорный резервуар (1) с образованным из параллельных, образующих проходящий в продольном направлении желобок (8, 10), расположенных рядом друг с другом частично цилиндрических оболочек (2, 4) корпусом, торцевые концы которого соответственно закрыты выпуклым дном (16, 18), и между частично цилиндрическими оболочками (2, 4) расположен выполненный, в частности, в виде плоской стенки (6; 6а; 6b) работающий на растяжение элемент, верхний, соответственно нижний края (12, 14) которого вдаются в верхнюю, соответственно нижнюю желобковые области (8, 10), соответственно пронизывают ее, отличающийся тем, что предусмотрен соединяющий оболочки (2, 4) корпуса и работающий на растяжение элемент (6), проходящий в продольном направлении элемент (42) оболочки, который, по меньшей мере, на отдельных участках жестко соединен с оболочками (2, 4) корпуса и, в частности, с отбортованным краем (12, 12а; 14, 14а) работающего на растяжение элемента (6), так что в желобковой области (8, 10) образуется несущая структура.
2. Напорный резервуар (1) по п.1, в котором элемент (42) оболочки является составной частью, по меньшей мере, частично охватывающей оболочку (2, 4) и плотно соединенной с ней наружной оболочки (36).
3. Напорный резервуар (1) по п.1, причем элемент (42) оболочки снабжен проходящей в продольном направлении выпуклостью, соответственно, отбортовкой (47).
4. Напорный резервуар (1) по п.2, в котором контур отверстия выпуклых доньев (16, 18) в желобковой области является иным, чем контур отверстия оболочек (2, 4) корпуса, и заданная таким образом область закрыта плоским проходящим в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси цистерны, промежуточным элементом (24; 26).
5. Напорный резервуар (1) по п.4, в котором промежуточный элемент (24; 26) жестко соединен с торцевым концом работающего на растяжение элемента (6; 6а; 6b) и элемента оболочки.
6. Напорный резервуар (1) по п.4, в котором промежуточный элемент (24; 26) имеет область (28; 34) наружного контура, которая в желобковой области (8, 10) соответствует внутреннему окружному контуру выпуклого дна (16, 18), и область (30; 36) внутреннего контура, которая проходит в желобковой области (8, 10) внутри окружного контура оболочек (2, 4) корпуса, при этом обе области (28; 34; 30; 36) контура сходятся в расположенных в сводовой, соответственно подошвенной областях (7, 9) концах (32; 38) и проходят практически под острым углом друг к другу.
7. Напорный резервуар (1) по п.4, в котором концы (32; 38) промежуточного элемента имеют ребровидные удлинения (132а, 132b), которые, соответствуя общему окружному контуру доньев (16, 18) и оболочек (2, 4) корпуса, выходят за сводовую, соответственно подошвенную области (7, 9).
8. Напорный резервуар (1) по п.1, в котором, по меньшей мере, одна оболочка (2, 4) корпуса имеет по-разному изогнутые окружные участки (2а, 2b, 2с; 4а, 4b, 4с), в частности один окружной участок (2а, 2с; 4а, 4с) в верхней, соответственно нижней сводовых областях (8, 10) и один окружной участок (2b; 4b) между сводовой и подошвенной областями (7, 9), при этом окружной участок (2b; 4b) между сводовой и подошвенной областями (7, 9) изогнут сильнее, чем окружной участок (2а, 2с; 4а, 4с) в верхней, соответственно нижней желобковых областях (8, 10), и/или окружной участок (2а; 4а) в верхней желобковой области (8) изогнут сильнее/слабее, чем окружной участок (2с; 4с) в нижней желобковой области (10).
9. Напорный резервуар (1) по п.8, в котором окружные участки (2а, 2b, 2с; 4а, 4b, 4с) имеют различную толщину стенки.
10. Система транспортировочных емкостей, снабженная напорным резервуаром (1) по одному из пп.1-9.
11. Система транспортировочных емкостей по п.10, отличающаяся тем, что она выполнена в виде модуля (100) контейнера-цистерны.
