УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАСТЕКАНИЯ ЖИДКИХ ТОПЛИВ ПРИ АВАРИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1997 года по МПК B65D90/22 B63B43/16 C10L7/02 

Изобретение относится к транспортному аварийному оборудованию, а именно к устройствам структурирования жидких веществ с повышенной химической активностью и текучестью, например, азотосодержащих и углеводородных топлив, для предотвращения их растекания и воспламенения при возникновении аварии с танкерами, а также с автомобильными и железнодорожными цистернами.

Известно устройство структурирования химических активных веществ, размещенное на железнодорожной цистерне, описанное в авт. св. N 1043073, кл. B 65 D 88/12, 1983. Эта цистерна для жидкости содержит емкость с двойными стенками, полость между которыми заполнена продуктом, образующим при контакте с перевозимой жидкостью твердое закупоривающее вещество. В качестве продукта используется уретановый форполимер.

Емкость размещения продукта имеет возможность сообщения с полостью резервуара транспортного средства.

Недостатками описанного устройства являются необходимость изготовления специальной цистерны для жидкости с двойными стенками и отсутствие чувствительной системы сигнализации аварийной обстановки при транспортировке экологически- и пожаровзрывоопасных веществ.

Задачей изобретения является повышение надежности структурирования перевозимых экологически опасных жидкостей в штатных цистернах, используемых на транспорте, с учетом аварийной обстановки и в зависимости от класса перевозимых жидкостей используются различные структураторы, емкость с которыми размещается внутри самого транспортируемого резервуара.

Решение указанной задачи достигнуто тем, что устройство для предотвращения растекания жидких топлив при аварии транспортных средств, содержащее сигнализатор аварийной обстановки, выполненный в виде маятника, закрепленного в подвесе с возможностью колебательного движения, аккумулятор давления, емкость для размещения структурообразователя, соединенную через предохранительно-впускной клапан и коллектор с резервуаром транспортного средства, а через пусковой клапан, кинематически связанный с маятником сигнализатора аварийной обстановки, с аккумулятором давления, емкость для размещения структурообразователя посредством штанги, соединенной с подвесом, и маятником сигнализатора аварийной обстановки установлены в резервуаре транспортного средства, а подвес закрепления в горловине этого резервуара.

Аккумулятор давления может быть установлен в полости резервуара транспортного средства и закреплен с емкостью для размещения структурообразователя на одной штанге. Емкость для размещения структурообразователя может быть закреплена на стержне маятника, установленного в полости резервуара транспортного средства, с возможностью колебательного движения в плоскости движения транспортного средства.

Аккумулятор давления может быть размещен на стержне маятника, установленного в плоскости резервуара транспортного
Указанная задача решена путем снижения воздействия на сигнализатор аварийной обстановки вибраций, ударных нагрузок и других внешних сил при движении транспортного средства за счет использования в качестве демпфирующей среды перевозимого топлива.

Решение указанной задачи достигнуто тем, что устройство для предотвращения растекания жидких топлив при аварии транспортных средств, содержащее сигнализатор аварийной обстановки, выполненный в виде маятника, закрепленного в подвесе с возможностью колебательного движения, аккумулятор давления, емкость для размещения структурообразователя, соединенную через предохранительно-впускной клапан и коллектор с резервуаром транспортного средства, а через пусковой клапан, кинематически связанный с маятником сигнализатора аварийной обстановки, с аккумулятором давления, емкость для размещения структурообразователя посредством штанги, соединенной с подвесом, и маятники сигнализатора аварийной обстановки установлены в резервуаре транспортного средства, а подвес закреплен в горловине этого резервуара.

Аккумулятор давления может быть установлен в полости резервуара транспортного средства и закреплен с емкостью для размещения структурообразователя на одной штанге. Емкость для размещения структурообразователя может быть закреплена на стержне маятника, установленного в полости резервуара транспортного средства, с возможностью колебательного движения в плоскости движения транспортного средства.

Аккумулятор давления может быть размещен на стержне маятника, установленного в полости резервуара транспортного средства с возможностью колебательного движения в плоскости, перпендикулярной плоскости движения транспортного средства.

Емкость для размещения структурообразователя и аккумулятор давления могут быть закреплены на стержне одного маятника, с возможностью колебательного движения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и перемещения в вертикальной плоскости, а подвес маятника выполнен в виде кардана, содержащего два концентрически установленных кольца и два внутренних и два внешних шарнира, при этом внутренние шарниры посредством двухзвенных рычагов и кронштейнов закреплены на внешнем кольце, а внешние шарниры посредством кронштейнов и рычагов закреплены в горловине люка резервуара транспортного средства, причем шарнир подвески маятника выполнен в центре крестовины, размещенной во внутреннем кольце и жестко с ним соединенной.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема структурирования жидких топлив при аварии транспортных средств; на фиг. 2 принципиальная схема маятниковой системы сигнализатора аварийной обстановки; на фиг. 3 общий вид устройства для структурирования, в котором есть емкость для размещения структурообразователя и маятника сигнализатора аварийной обстановки размещены в резервуаре транспортного средства; на фиг. 4 тот же вид по стрелке А;на фиг. 5 общий вид устройства, в котором емкость для размещения структурообразователя и аккумулятор давления размещены на одной штанге; фиг. 6 тот же вид по стрелке В; фиг. 7 общий вид устройства, емкости для размещения структурообразователя установлены на стержне маятника и совмещены с массой маятника; на фиг. 8 общий вид пускового клапана;на фиг. 9 -общий вид карданного подвеса;на фиг. 10 общий вид емкости для размещения структурообразователя, выполненной из двух полусфер, одна из них выполнена жесткой, а другая эластичной;на фиг. 11 общий вид емкости для размещения структурообразователя, выполненной из эластичного материала.

Устройство для предотвращения растекания жидких топлив при аварии транспортных средств содержит емкость 1 для размещения структурообразователя перевозимого топлива, аккумулятор давления 2, соединенный с емкостью 1 посредством магистрали 3 и пусковых клапанов 4 и 5, кинематически связанных с маятниками 6 и 7 сигнализатора аварийной обстановки, размещенными в полости 8 резервуара 9 транспортного средства посредством подвеса 10, установленного в горловине 11 люка транспортного средства, имеющего герметичную крышку 12.

Маятники 6 и 7 выполнены с возможностью совершения ими колебательного движения около неподвижных осей 13 и 14 в плоскости движения транспортного средства и в плоскости, перпендикулярной плоскости движения транспортного средства, и кинематически связаны со стопорными элементами 15 и 16 пусковых клапанов 4 и 5, соответственно на фиг. 3-7.

Полость емкости 1 для размещения структурообразователя посредством вытеснительной диафрагмы 17 (фиг.1) разделена на газовую 18 и продуктовую 19 полости. Через предохранительно-впускной клапан 20 и распылители 21 продуктовая полость 19 соединена с полостью 8 резервуара 9 транспортного средства (фиг. 3).

Емкость 1 для размещения структурообразователя в полости 8 резервуара 9 установлена посредством штанги 22, в которой выполнены оси 13 и 14 маятников 6 и 7 соответственно на фиг. 3, 5.

Аккумулятор давления 2 может быть введен в полость 8 резервуара 9 и установлен на одной штанге 22 с емкостью 1 для размещения стуктурообразователя перевозимого вещества на фиг. 5.

Емкость 1 для размещения структурообразователя в полости 8 резервуара 9 транспортных средств может быть установлена на стержне одного из маятников сигнализатора аварийной обстановки, например, на стержне маятника 6, отслеживающего ускорение транспортных средств в плоскости их движения (фиг. 5), а аккумулятор давления 2 может быть установлен на стержне маятника 7, отслеживающего ускорения в плоскости, перпендикулярной плоскости движения транспортных средств.

Магистраль 3, соединяющая аккумулятор давления 2 с емкостью 1 для размещения структурообразователя перевозимого вещества, может быть выполнена гибкой (фиг. 7).

В этом случае масса емкости 1 для размещения структурообразователя и аккумулятора давления совмещены с массой маятников сигнализатора аварийной обстановки.

Штанга 22 и стержни маятников 6 и 7 могут быть выполнены телескопическими, позволяющими размещать емкость 1 для размещения структурообразователя и маятников 6 и 7 на различную глубину в плоскости 8 резервуара 9.

Для повышения надежности предлагаемого устройства подвес маятника сигнализатора аварийной обстановки может быть выполнен в виде кардана, установленного в горловине 11 люка транспортного средства и содержащего внешнее 23 и внутреннее 24 концентрически установленные кольца, два внутренних шарнира 25 и два внешних шарнира 26, причем внутренние шарниры 25 закреплены на внешнем кольце 23, а внешние шарниры 26 посредством кронштейнов 27 и рычагов 28 закреплены в горловине 11 люка транспортного средства.

При этом шарнир 29 подвеса маятника размещен в центре внутреннего кольца 24 посредством крестовины 30, жестко соединенной со стенками внутреннего кольца 24 (фиг. 8).

Описанный кардан позволяет использовать в сигнализаторе аварийной обстановки только один маятник, с установленными на его стержне емкостью 1 для размещения структурообразователя и аккумулятором давления 2.

Посредством кинематической системы маятник может быть связан как с одним пусковым клапаном, например с клапаном 4, так одновременно с двумя пусковыми клапанами 4 и 5.

Пусковые клапаны 4 и 5 содержат корпус 31, ударник 32 с бойком 33, пружину 34, мембрану 35, уплотнение 36 (фиг. 9).

Пружина 34 удерживается в сжатом положении стопорным элементом 15 (16), жестко связанным со стержнем маятника 6 (7) через ось 13(14) (фиг. 3, 4).

Емкость 1 для размещения структурообразователя может быть выполнена из двух полусфер 37 и 38, одна из полусфер, например полусфера 37, может быть выполнена из эластичного материала, другая полусфера 38 выполнена жесткой (фиг. 10).

Емкость 1 для размещения структурообразователя может быть полностью изготовлена из эластичного материала (фиг. 11).

Соединение двух полусфер может быть выполнено посредством жесткого пояса 39, на котором установлены заправочный клапан 40 и крепление стержня маятника, например маятника 6.

Диафрагмы 17 могут быть выполнены эластичными или металлическими в виде гофр, например из полиэтилена или алюминия соответственно.

Выполнение емкости 1 для размещения структурообразователя жесткой (фиг. 2), ее геометрические параметры определяются геометрическими параметрами горловины 11 люка резервуара 9 транспортного средства, например, горловиной люка железнодорожной цистерны (Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов. Справочное пособие. М. из-во Стандартов, 1993, с. 10) или танкера.

Выполнение емкости 1 частично или полностью из эластичного материала (фиг. 10 и 11) позволяет вводить ее в резервуар 8 транспортного средства 9 через горловину 11 в сложенном виде. После введения ее в резервуар 8 производится заполнение ее структурообразователем, при этом может быть использован как вакуумный способ заправки (вакуумирование емкости 1 перед заполнением), так и путем вытеснения воздуха из емкости через распылительные устройства. В последнем случае при введении емкости в резервуар наличие воздуха в ней будет незначительным и не скажется на полноту ее заполнения структурообразователем.

Вытеснение структурообразователя из емкости 1 в полость 8 резервуара 9 может производиться как путем создания давления между зеркалом жидкого структурообразователя в емкости 1, так и путем использования вытеснителей диафрагмы 17.

В качестве структурообразователя перевозимых жидких веществ могут быть использованы:
для углеводородных жидких веществ (керосин, бензин, дизельное топливо и другие углеводородные топлива) структурообразователь "ТОБОН", описанный в заявке N 5048641 (1992), представляющий собой комплекс общей формулы:
LB (OC_nH_2n+1)₄,
где L-Li; Na; n 2^oC10;
для азотсодержащих топлив (гидразин, несимметричный диметилгидразин и другие азотосодержащие ракетные жидкие топлива) структурообразователь "НАВОЛИТ", описанный в заявке N 5048333 (1992), представляющий собой насыщенный раствор хлоридов магния и цинка.

Приведенные структурообразователи разработаны и освоены отечественной промышленностью.

Структурирование приводит к увеличению вязкости и снижению текучести углеводородных и азотосодержащих топлив, что предотвращает их растекание при возникновении аварий с транспортными средствами.

Функционирование предлагаемого устройства заключается в следующем.

Перед заполнением резервуара 9 транспортного средства перевозимым топливом, в полость этого резервуара вводят предлагаемое устройство, емкость 1 которого заполняют структурообразователем перевозимого топлива.

После заполнения емкости 1 структурообразователем производят заполнение резервуара 9 перевозимом топливом, например керосином.

Емкость 1 устанавливается в полости 8 резервуара 9 на требуемую глубину в перевозимом топливе посредством телескопической штанги 22.

При возникновении аварии с транспортными средствами (их столкновением, опрокидыванием) под действием создаваемых ускорений, превышающих допустимые, происходит отклонение маятника 6 или 7 на угол, превышающий допустимый угол α (фиг. 2 и 3) в плоскости движения транспортного средства и на угол b (фиг. 4) в плоскости, перпендикулярной плоскости движения транспортного средства.

Отклонение маятников на углы a и β превышающие допустимые из значения, приводит к выводу из зацепления стопорного элемента 15 или 16 под действием пружины 34 ударник 32 с бойком 33 прорывает мембрану 35 пускового клапана 4 или 5.

Одновременно с прорывом мембраны 35 и созданием давления рабочего тела в газовой полости 18 емкости 1 происходит разрушение мембраны предохранительно-впускного клапана 20 и соединение продуктовой полости 19 емкости 1 с полостью 8 резервуара 9 и введение в полость 8 структурообразователя перевозимого топлива.

Введение структурообразователя в полость 8 резервуара 9 приводит к взаимодействию структурообразователя с перевозимым топливом и структурирование последнего, в результате чего происходит его загущение, и перевозимое топливо принимает нетекучее состояние.

Структурирование азотосодержащих жидких ракетных горючих приводит к получению экологически безопасного продукта "НАВОЗИН", описанного в заявке N 3040892 (1993).

Структурированные азотосодержащие горючие в настоящее время не регенируются и продукт структурирования "НАВОЗИН" может быть использован в качестве добавок, упрочняющих бетон.

Структурированные углеводородные топлива могут быть регенированы путем смещения их с большим количеством воды. При этом происходит разрушение структуры. После отстаивания может быть получен исходный продукт.

Предполагаемое устройство может найти применение на нефтеналивных судах (танкерах), на железнодорожном и автомобильном транспорте.

Может быть введено в комплект цистерн типа 15-1416 (ЖГЦ-60) и 15-1570 (ЖГЦ-73), применяемых для транспортировки жидких ракетных топлив типа "гептил", цистерн типа 15-1408, 15-1440, применяемых для транспортировки аммиака, цистерн для транспортировки углеводородных топлив. (Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов. Справочное пособие. М.изд-во Стандартов, 1993, с. 120, табл. 6-1; с. 99, рис. 5.6; с. 102, рис. 5.7; с. 103, рис. 5.8; с. 104, рис. 5.9, с. 14-22; с. 24, 25, табл. 3.1).

Опыты показали, что процесс структурирования углеводородистых и азотосодержащих топлив резко снижает их текучесть и пожароопасность, а также предотвращает их проникновение в почву при аварии транспортных средств.

Использование: в транспортном аварийном оборудовании для предотвращения растекания азотсодержащих и углеводородных жидких топлив при аварии транспортных средств. Сущность: устройство содержит емкость для размещения структурообразователя перевозимого топлива, аккумулятор давления, соединенный с емкостью посредством магистрали и пускового клапана, кинематически связанного с маятниками сигнализатора аварийной обстановки, размещенными в полости резервуара транспортного средства посредством подвеса, установленного в горловине люка транспортного средства. Маятники выполнены с возможностью совершения ими колебательного движения около неподвижных осей. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для предотвращения растекания жидких топлив при аварии транспортных средств, включающее емкость для размещения структурообразователя, размещенную с возможностью сообщения с полостью резервуара транспортного средства, имеющего горловину, отличающееся тем, что оно снабжено сигнализатором аварийной обстановки, выполненным в виде маятников, закрепленных в установленном в горловине резервуара подвесе с возможностью колебательного движения, аккумулятором давления, предохранительно-впускным клапаном, коллектором, причем емкость для размещения структурообразователя установлена в полости резервуара транспортного средства с помощью соединенной с подвесом штанги и связана с ним посредством предохранительно-впускного клапана и коллектора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аккумулятор давления установлен в полости резервуара транспортного средства и закреплен на одной штанге с емкостью для размещения структурообразователя. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для размещения структурообразователя закреплена на стержне маятника, установленного в полости резервуара транспортного средства с возможностью колебательного движения в плоскости движения транспортного средства. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аккумулятор давления размешен на стержне маятника, установленного в полости резервуара транспортного средства с возможностью колебательного движения в плоскости, перпендикулярной плоскости движения транспортного средства. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для размещения структурообразователя и аккумулятор давления закреплены на стержне маятника с возможностью колебательного движения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и перемещения в вертикальной плоскости, а подвес маятника выполнен в виде кардана, содержащего два концентрических кольца и два внутренних и два внешних шарнира, при этом внутренние шарниры закреплены посредством двувенных рычагов и кронштейнов на внешнем кольце, а внешние шарниры посредством кронштейнов и рычагов закреплены в горловине люка резервуара транспортного средства, причем шарнир подвески маятника выполнен в виде крестовины, размещенной во внутреннем кольце и жестко с ним соединенной.