Двухслойный цилиндрический резервуар

 

О Il И С А Н И Е „„937687

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.12.80 (21) 3226532/29-33 (51) М. Кл.

E 04 Н 7/04 с присоединением заявки №вЂ” (53) УДК 621.624..3 (088.8) Опубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23

h0 делам нзоеретеннй н открытий

Дата опубликования описания 28.06.82

В. М. Никиреев и Г. А. Ритчик (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт по монтажным и специальным строительным работам (71) Заявитель (54) ДВУХСЛОЙНЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР

ГееУдарстеенный кемнтет (23) Приоритет—

Изобретение относится к изготовлению цилиндрических сосудов, применяемых как в нефтехимической, так и в пищевой (микробиологической) промышленности.

Известен двухслойный цилиндрический резервуар, стенка которого выполнена из рулонных заготовок, плотно прилегающих друг к другу (1) .

Данный резервуар отличается равнопрочностью обеих стенок вследствие достаточно плотного их прилегания при условии, что они выполнены из сталей одинаковых марок.

При выполнении стенок двухслойного резервуара из разных марок сталей равнопрочность их будет нарушаться, особенно при значительном отличии их прочностных характеристик, например, если одна стенка изготовлена из мягкой стали, а другая — из высокопрочной. Нецелесообразно также применение двухслойного резервуара из различных металлов, например из стали и алюминия.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является двухслойный цилиндрический резервуар, включающий днище, кровлю с обвязочным кольцом, концентрично размещенные и установленные с зазором друг относительно друга наружную и внутреннюю стенки, последняя из которых прикреплена верхней кромкой к обвязочному кольцу,, а нижней — к днищу, причем зазор между стенками колеблется от 0 до

6 мм (2).

На практике выдержать зазор от 0 до

6 мм не удается. Зазор между стенками колеблется по периметру резервуара от 0

to до 45 мм, благодаря чему в резервуарах при их заполнении сначала включается в работу основной (внутренний) слой резервуара, а затем уже наружный и то не по всему периметру. В таких резервуарах несущая способность наружной стенки резервуара используется на 60 — 85% от заданной несущей способности.

Цель изобретения — повышение несущей способности резервуара за счет более эффективного использования материала на2о ружной и внутренней стенок.

Эта цель достигается тем, что в двухслойном цилиндрическом резервуаре, включающем днище, кровлю с обвязочным кольцом, концентрично размещенные и установ937687

10 (=4,7

20

30

40

55 ленные с зазором друг относительно друга наружную и внутреннюю стенки, последняя из которых прикреплена верхней кромкой к обвязочному кольцу, а нижней — к днищу, наружная стенка выполнена высотой, равной высоте внутренней стенки резервуара, и жестко закреплена верхней кромкой к обвязочному кольцу, а нижней — к днищу, при этом верхняя и нижняя кромки внутренней стенки закреплены по синусоиде, высоту и длину волны которой определяют из соотношения (ЬIR+Ън/E„)< Е / -1 (1-2,8 в/Ьв" Ъв " в)к) где Е, E„ †моду упругости материалов внутренней и наружной стенок;

6,6н — нормативные сопротивления материалов внутренней и наружной стенок;

Ь вЂ” проектный зазор;

R — проектный радиус резервуара;

Ss — толщина внутренней стенки.

На фиг. 1 изображен резервуар в разрезе, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Двухслойный резервуар состоит из концентрично расположенных внутренней стенки 1, наружной 2 и днища 3. Верхняя и нижняя кромки внутренней стенки 1 жестко прикреплены соответственно к обвязочному кольцу 4 и днищу 3 по синусоиде.

Резервуар работает следующим образом.

При первом заполнении готового резервуара жидкостью внутренняя стенка 1 по мере повышения уровня жидкости будет разглаживаться, высота волны будет уменьшаться до тех пор пока стенка 1 не прижмется по всему периметру к наружной стенке 2. Это прижатие будет иметь место почти по всей высоте резервуара-за исключением узких кольцевых зон вверху и внизу стенки I. Ширина каждой кольцевой зоны не будет превышать величины

$=06ф 8Ь

Для больших размеров (2R = 60 — 90 м) эта величина будет равна S =40 — 50 см, а для малых (2R = 8 — 12 м) она составит

S=5 — 10 см.

Исследования показали, что в случае, когда жесткость наружной стенки на растяжение Евши не меньше жесткости внутренней стенки на растяжение Е 6, в этих узких кольцевых зонах кроме изгибных усилий возникают продольные мембранные усилия, которые и обеспечивают надежную работу внутренней стенки в этих зонах.

После опорожнения резервуара внутренняя стенка за исключением упомянутых зон вверху и внизу резервуара не примет прежнего синусоидального, так как ограничения, наложенные на длину волны и на начальную форму полотнища, обеспечивают работу внутренней стенки в упругой стадии.

При выполнении стенок 1 и 2 из разных марок сталей, например, когда внутренняя. стенка 1 выполнена из более высокопрочной стали, чем наружная стенка 2, в пустом резервуаре между стенками 1 и 2 будет постоянный кольцевой зазор, который при заполнении резервуара рабочей средой обеспечит плотное прилегание внутренней стенки 1 к наружной 2 и полное использование несущей способности обеих стенок.

Задание волны определенной высоты и длины реализует такую длину периметра внутренней стенки, которая обеспечивает одновременное появление в обеих стенках напряжений, равных соответствующим нормативным сопротивлениям (ьв и бн).

В том случае, когда нормативные сопротивления материалов стенок будут относиться как соответствующие модули упругости, т.е. когда будет соблюдаться условие — —" он

= ф —, внутренняя стенка будет всегда плотно прижата к наружной стенке после первого залива резервуара водой, так как периметры обеих стенок равны.

В случае, когда отношение нормативных сопротивлений материалов наружной стенки и внутренней будет больше отношения соответствующих модулей упругости, т.е. когда будет соблюдаться условие Е 6„> Es/6, 7 внутренняя стенка в пустом резервуаре будет принята к наружной стенке не по всему ее периметру, величина, следовательно, конструкции не будет равнопрочной.

Равнопрочность . стенок будет обеспечена только в том:, =-, если внутренняя сторона будет прикр;- - . вверху и внизу на волнистой линии с волной определенной высоты и длины. Такое закрепление верхней и нижней кромок внутренней стенки обеспечивает размещение этой стенки в том случае, когда ее периметр больше периметра наружной стенки, и их совм:;ную работу при эксплуатации резервуара.

Базовым объектом является цилиндрический резервуар с двухслойной стенкой.

В этом резервуаре несущая способность наружной стенки используется на 60 — 85О/р от заданной из-за неплотного прилегания стенок. Чтобы избежать перенапряжения внутренней стенки в резервуарах такого типа приходится увеличивать толщину внутренней стенки сверх требуемой, что приводит к перерасходу металла.

Предлагаемый резервуар, обеспечивающий плотное прилегание обеих стенок и их совместную равнопрочную работу, позволяет снизить расход металла на 5 — 6 /o. Это позволит снизить расход металла на 1000—

2000 т.

Предлагаемую конструкцию при стенках из разных металлов целесообразно исполь937687 х (Ь/К+бн/E„) Ев/6 -1

1=886

2 (1-2 8ЕвИ хЬ в/х) Формула изобретения

Фиг.1 зовать и в других отраслях химии, например, в микробиологии, в пищевой промышленности. Годовая экономия металла в этих отраслях промышленности может составлять 3—

4 тыс. т., что составит в этих отраслях годовую экономию 400000 руб.

Двухслойный цилиндрический резервуар, включающий днище, кровлю с обвязочным кольцом, концентрично размещенные и установленные с зазором друг относительно друга наружную и внутреннюю стенки, последняя из которых прикреплена верхней кромкой к обвязочному кольцу, а нижней — к днищу, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности резервуара, наружная стенка выполнена высотой, равной высоте внутренней стенки резервуара, и жестко закреплена верхней кромкой к обвязочному кольцу, а нижней — к днищу, при этом верхняя и нижняя кромки внутренней стенки закреплены по синусоиде, высоту и длину волны которой определяют из соотношения где Ев, E — модули упругости материалов внутренней и наружной стенок;

6,6н — нормативные сопротивления маfO териалов внутренней и наружной стенок;

Ь вЂ” проектный зазор;

R — проектный радиус резервуара;

5 — толщина внутренней стенки.

l5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2920711, кл. Е 04 Н 7/04, 1979.

2. О монтаже и прочностных испытаниях резервуара емкостью 15000 м с двухслойным корпусом. Технический отчет. М., Главнефтемонтаж, Минмонтажспецстрой СССР.

ЦБНТИ, 1971, с. 4, рис. 1, с. 17.

937687

R-A

Составитель О. Гончарова

Редактор Л. Гратнлло Техред А. Бойкас Корректор И.Муска

Заказ 4401/43 Тираж 724 Подннсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, ٠— 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4