РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК B65D90/28 

Изобретение относится к средствам хранения, транспортирования и механизированной перегрузки жидкостей, преимущественно к складным резервуарам для углеводородных топлив, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, где возникает необходимость мобильного транспортирования горючего и заправки им техники в полевых условиях.

Известна емкость переменного объема, содержащая неподвижный корпус, выдвижной короб, входящий в корпус, силовые цилиндры перемещения короба, расположенные на противоположных стенках корпуса, закрепленный на торцевой стенке короба вал с жестко установленными рычагами, шарнирно связанными с регулируемыми по длине тягами, свободные концы которых шарнирно прикреплены к стенкам корпуса [1].

К недостаткам данного устройства следует отнести:
ограниченный ход подвижного короба, вызывающий необходимость использования постороннего перекачивающего средства для полного заполнения и опорожнения емкости и снижающий устойчивость транспортного средства в движении с установленной на нем емкостью, заполненной менее чем на 50% от ее максимальной вместимости;
недостаточная компактность конструкции, затрудняющая возможность использования загруженного такой емкостью транспортного средства для перевозки попутных, неспецифических, грузов при выполнении порожних рейсов, что снижает эффективность его эксплуатации;
технологическая и эксплуатационная сложность обеспечения герметичности сочленения неподвижного корпуса емкости с подвижным коробом.

Известен также складной контейнер, содержащий нижнее и верхнее основания, соединенные с ними концентрично расположенные оболочки с кольцевыми гофрами, выполненные из тонкостенного упругого материала и образующие боковую стенку, разгрузочные и загрузочные люки, штуцер для подвода сжатого газа, ограничительные связи и периферийные раздвижные оболочки, размещенные снаружи и внутри оболочек с кольцевыми гофрами и закрепленные к верхнему и нижнему основаниям [2].

Недостатками данного контейнера являются:
необходимость применения постороннего перекачивающего средства для опорожнения контейнера;
большое количество кольцевых гофр, существенно снижающих компактность контейнера;
высокая материалоемкость конструкции, поскольку она предусматривает использование не менее четырех различных оболочек.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа бак для жидкостей, содержащий корпус с гофрированной оболочкой, прикрепленный к днищу и крышке с возможностью вертикального перемещения относительно направляющих, подъемное приспособление, прикрепленный к крышке груз и силовые цилиндры [3] .

Недостатком данного бака для жидкостей является сложность его эксплуатации, обусловленная наличием большого количества гофр, снижающих полному самоопорожнения бака под действием груза и силовых цилиндров, что вызывает необходимость дополнительного использования постороннего перекачивающего средства.

Кроме того, конструкция такого бака исключает возможность компактной перевозки порожних изделий, так как их габаритные размеры определяются объемом стационарного корпуса. Загруженные такими порожними баками транспортные средства не могут быть использованы для попутной перевозки неспецифических грузов, что также снижает эффективность их эксплуатации.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации резервуара для жидкостей.

Указанная цель достигается тем, что известный бак для жидкостей, содержащий жесткий корпус, крышку, днище со сливоналивными патрубками, крепежные приспособления, жестко установленные на крышке, и силовые цилиндры с источниками рабочей среды, согласно предполагаемому изобретению снабжен опорными роликами, размещенные на крепежных приспособлениях перпендикулярно боковой плоскости резервуара, двумя парами ползунов, установленными попарно на противоположных сторонах корпуса и выполненными в виде симметричных одна относительно другой пластин с вертикальными и наклонными прорезями, в каждой из которых свободно размещен опорный ролик индивидуального крепежного приспособления, и с горизонтальными выступами на внутренней стороне в нижней части каждого ползуна, насадками, жестко закрепленными на торцах поршня и корпуса каждого силового цилиндра, гибкими тягами, блоки которых установлены на насадках силовых цилиндров, связанных с ползунами с возможностью перемещения вдоль вертикальных прорезей при помощи верхних и нижних гибких тяг, размещенных в плоскости продольной оси силовых цилиндров, и эластичными накладками, а корпус резервуара выполнен из попарно симметричных фигурных модулей, соединенных с крышкой, днищем и между собой с возможностью образования продольных гофр, вдоль которых на внутренней стороне модулей, крышки и днища герметично закреплены эластичные накладки, при этом на внешней стороне нижнего фигурного модуля корпуса выполненные продольные пазы, в каждом из которых с возможностью скольжения установлен выступ соответствующего ползуна, а также тем, что боковые и торцевые модули выполнены в виде равнобедренных трапеций, соединенных меньшими основаниями между собой и имеющих внутренний угол в 45^o у больших оснований, связанных соответственно с крышкой и днищем, а угловые модули имеют форму равнобедренных треугольников, соединенных основаниями друг с другом, а сторонами - с боковыми и торцовыми модулями корпуса, а также тем, что концы верхних относительно продольной оси каждого силового цилиндра гибких тяг жестко закреплены на ползунах, а концы нижних гибких тяг - на нижних боковых фигурных модулях.

На фиг. 1 показан резервуар для жидкостей, (общий вид); на фиг.2 - резервуар для жидкостей, вид сбоку (положение резервуара в заполненном состоянии); на фиг.3 - резервуар для жидкостей, вид сбоку (положение резервуара в порожнем состоянии); на фиг.4 - резервуар для жидкостей, вид с торцовой части, сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 - резервуар для жидкостей, вид с торцовой части, сечение Б-Б на фиг.3.

Резервуар состоит из жестких плоских днища 1, крышки 2, четырех боковых 3, четырех торцовых 4, восьми угловых 5 модулей, подвижно соединенных друг с другом с помощью петель 6. Плоскости крышки 2 и днища 1 имеют форму прямоугольников, боковых 3 и торцовых 4 модулей - форму равнобедренных трапеций с внутренними углами в 45^o у каждого из больших оснований, угловые модули 5 выполнены в виде равнобедренных треугольников. Опору резервуара составляют жестко соединенные между собой и с днищем 1 нижние боковые 7 и торцовые 8 модули, имеющие прямоугольную форму. Крышка 2 резервуара снабжена съемной горловиной 9 с патрубками 10 для подсоединения гибких рукавов (не показаны) и жестко закрепленными на ней восемью скобами 11, на каждой из которых с возможностью вращения установлено по одному опорному катушечному ролику 12. Снизу к днищу 1 жестко прикреплен сливоналивной патрубок 13, оснащенный задвижкой 14, к которой в рабочем положении подсоединяется гибкий рукав (не показан). Для вертикального перемещения крышки 2 резервуар снабжен двумя парами ползунов 15, установленными попарно на противоположных боковых сторонах корпуса с возможностью горизонтального перемещения с помощью двух силовых цилиндров 16. Для предотвращения перекосов крышки 2 при ее вертикальных перемещениях в каждом из ползунов 15 под углом в 45^o выполнены две наклонные прорези 17, в которых свободно размещены опорные катушечные ролики 12, установленные на скобах 11. Для горизонтального перемещения ползунов 15 в нижней части с внутренней стороны каждого из них выполнены горизонтальные выступы (как вариант - подвижно закрепленные на осях 18 два опорных ролика 19), установленные с возможностью перемещения внутри продольных пазов 20, выполненных на внешней стороне нижних боковых модулей 7. Возвратно-поступательное перемещение поршня 21 каждого силового цилиндра 16 осуществляется под воздействием давления рабочей среды, передаваемого от соответствующего его источника (не показан) по шлангам 22. Для равновесного приложения усилий, передаваемых силовыми цилиндрами 16 на ползуны 15 в любой из фаз их перемещения, на торцах поршня 21 и корпуса каждого силового цилиндра 16 выполнены насадки 23, внутри которых с возможностью вращения на осях 24 установлены катушечные ролики 25, помещенные в вертикальные прорези 26 ползунов 15. На каждой насадке 23 установлены верхний 27 и нижний 28 блоки, через которые проходят соответственно верхние 29 и нижние 30 гибкие тяги. Концы каждой верхней гибкой тяги 29 закреплены на ползунах 15 на уровне верхней части их наклонных прорезей 17. Каждая нижняя гибкая тяга 30 проходит через нижние блоки 28 и направляющие ролики 31, установленные на ползунах 15 на уровне нижней части вертикальных прорезей 26. Каждый из концов каждой нижней гибкой тяги 30 крепится к нижнему боковому модулю 7 корпуса резервуара на уровне точки пересечения горизонтальной касательной линии к нижней части наружной окружности направляющего ролика 31 и вертикальной осевой линии катушечного ролика 25 при максимально выдвинутом положении поршня 21 силового цилиндра 16. Во избежание возможных перекосов силовых цилиндров 16 каждая из гибких тяг 29 и 30 в средней ее части крепится к корпусу соответствующего силового цилиндра 16. Герметичность внутренней полости резервуара обеспечивается эластичными прокладками 32, закрепленными на подвижных сочленениях фигурных модулей, днища 1 и крышки 2 резервуара с помощью петель 6 и, например, клея. Петли 6 крепятся к корпусу, например, с помощью заклепок 33 (шпилек с гайками, болтов или клея).

Для определения требуемых габаритных размеров резервуара в качестве базовых критериев приняты наибольшие единичные вместимости топливных систем техники, для заправки которой предназначается данный резервуар (например, тягачей типа АТ-Т, АТ-С, МТ-ЛБВ и т.п.), номинальные единичные грузоподъемности и габаритные размеры кузовов транспортных средств, используемых в войсках, и наиболее приемлемые варианты размещения в них резервуаров.

Для пояснения выбора габаритных размеров резервуара приняты следующие обозначения:
L - длина кузова транспортного средства, м;
C - ширина кузова транспортного средства, м;
H - высота кузова транспортного средства, м;
l - длина резервуара, м;
c - ширина резервуара, м;
h - высота резервуара в заполненном состоянии, м;
v -номинальная вместимость резервуара, м³.

Габаритные размеры резервуара должны позволять размещать его как в большегрузных, так и прочих автомобильных транспортных средствах. При этом, если размеры кузова и номинальная грузоподъемность того или иного автомобиля позволяет устанавливать на нем более одного резервуара, с точки зрения обеспечения свободного доступа к задвижкам 14 резервуары целесообразно размещать поперек кузова, по возможности, в два яруса. В таком случае длина l резервуара не должна превышать ширины кузова автомобиля, то есть:
l≤C,
l = (0,90...0,95)C
Высота h резервуара должна быть меньше высоты кузова автомобиля, обладающего грузоподъемностью и габаритными размерами кузова, позволяющими устанавливать резервуары в два яруса, то есть:
h≤H,
h =(0,75...0,80)H
Тогда его ширина c должна быть такой, чтобы обеспечивались, с одной стороны, требуемая номинальная вместимость v резервуара, а, с другой - возможность установки в один ярус наибольшего количества резервуаров (N_рез), то есть:

Экспериментальным путем установлено, что ширину c резервуара следует иметь равной 0,8 l, а высоту - 0,22 l.

Установлено также, что требуемая максимальная вместимость резервуара должна быть равной 2 м³, что соответствует наибольшей единичной вместимости топливной системы наземной военной техники. Тогда при длине резервуара l=2,2 м и ширине c = 1,8 м его высота (без учета высоты опоры) должна быть h = 0,5 м.

Размеры основных элементов резервуара составляют:
днища 1 и крышки 2: длина - l, ширина 0,8 l;
каждого бокового модуля 3: большее основание - l, меньшее основание 0,9 l, каждая из боковых сторон - 0,16 l;
каждого торцового модуля 4: большее основание - 0,8 l, меньшее основание - 0,7 l, каждая из боковых сторон - 0,16 l;
каждого углового модуля 5: сторона, прилегающая к боковому 3 или торцовому 4 модулю, - 0,16 l, каждая из остальных двух сторон - 0,11 l;
каждого бокового вертикального модуля 7; длина - l, высота - 0,08 l;
каждого торцового вертикального модуля 8: длина - 0,8 l, высота - 0,08 l;
каждого ползуна 15: нижнее основание - 0,22 l, верхнее основание - 0,09 l, большая вертикальная сторона - 0,22 l, меньшая вертикальная сторона - 0,09 l, наклонная сторона - 0,18 l, длина каждой наклонной прорези 17 - 0,26 l, вертикальной прорези 26 - 0,1 l (расстояние от верхней части вертикальной прорези 26 до верхнего основания ползуна 15 - 0,1 l), расстояние между наклонными прорезями 17 - 0,02 l;
верхней гибкой тяги 29 - 0,7 l;
нижней гибкой тяги 30 - 0,8 l;
каждого из продольных пазов 20 - 0,4 l;
Для изготовления предлагаемого резервуара могут применяться серийно выпускаемые узлы и детали (как вариант, Боков В.Н. Детали машин.- М.: Высшая школа, 1960; Батурин А.Б., Ицкович Г.М. и др. Детали машин.- М.: Машиностроение, 1971; Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.М. Детали машин. Расчет на прочность.-М.: Машиностроение, 1979): силовые цилиндры 16, ролики 12, 19, 25 и 31, блоки 27 и 28, гибкие тяги 29 и 30, горловина 9, патрубки 10 и 13, задвижка 14, шланги 22, продольные пазы 20, насадки 23, петли 6, эластичные прокладки 32, заклепки 33 (шпильки, гайки, болты). Остальные элементы резервуара могут быть изготовлены из следующих материалов: днище 1, крышка 2, боковые 3, торцовые 4 и угловые 5 модули - из металла или жестких, прочных на изгиб бензостойких полимеров, горловина 9, ползуны 15, скобы 11, боковые 7 и торцовые 8 вертикальные модули - из металла.

Резервуар эксплуатируется следующим образом.

Заполнение и опорожнение резервуара может осуществляться с помощью источника сжатой среды или постороннего перекачивающего средства (насосного агрегата, мотонасосной установки, перекачивающей станции и т.п.).

Заполнение резервуара с помощью источника сжатой среды (не показан), связанного с силовыми цилиндрами 16 через шланги 22; к сливоналивному патрубку 13 подсоединяют гибкий рукав (не показан) от емкости, из которой осуществляется перелив жидкости, и открывают задвижку 14. Давление сжатой среды по шлангам 22 передается в подпоршневое пространство силовых цилиндров 16, в результате чего поршни 21 выдвигаются, ползуны 15 при помощи опорных роликов 19 про продольным пазам 20 перемещаются во взаимно противоположных направлениях, а установленные в их наклонных прорезях 17 опорные катушечные ролики 12 перемещаются вверх, поднимая крышку 2 резервуара (через скобы 11, на которых они установлены). За счет создаваемого при этом внутри резервуара разрежения жидкость поступает в него по гибкому рукаву (не показан) и сливоналивному патрубку 13. При этом, по мере движения поршня 21 каждого из силовых цилиндров 16, через верхние блоки 27, установленные на их насадках 23, оказывается воздействие на катушечные ролики 25, которые в результате этого перемещаются вверх, поднимая силовые цилиндры 16, что обеспечивает равновесное приложение усилий на ползуны 15, исключая тем самым возможность из перекосов. По окончании заполнения заданного объема резервуара задвижку 14 закрывают и гибкий рукав (не показан) отсоединяют.

При заполнении резервуара с помощью постороннего перекачивающего средства через сливоналивной патрубок 13 с синхронным поднятием крышки 2 к сливоналивному патрубку 13 подсоединяют гибкий рукав (не показан), открывают задвижку 14 и осуществляют заполнение резервуара жидкостью, в процессе которого ползуны 15 расходятся, поднимая крышку 2 с помощью наклонных прорезей 17, опорных катушечных роликов 12 и скоб 11. По окончании заполнения заданного объема резервуара задвижку 14 закрывают и гибкий рукав (не показан) отсоединяют.

при заполнении резервуара жидкостью с помощью постороннего перекачивающего средства через один из патрубков 10 с синхронным поднятием крышки 2 гибкий рукав (не показан) подсоединяют к патрубку 10 и осуществляют заполнение резервуара, в процессе которого ползуны 15 расходятся, а крышка 2 поднимается. По окончании заполнения резервуара патрубок 10 закрывают и гибкий рукав (не показан) отсоединяют.

При заполнении резервуара с помощью постороннего перекачивающего средства через сливоналивной патрубок 13 без синхронного поднятия крышки 2 гибкий рукав (не показан) подсоединят к сливоналивному патрубку 13, открывают один из патрубков 10 горловины 9 и задвижку 14. По окончании заполнения резервуара задвижку 14 и патрубок 10 закрывают, а гибкий рукав (не показан) отсоединяют.

При заполнении резервуара с помощью постороннего перекачивающего средства через один из патрубков 10 горловины 9 без синхронного поднятия крышки 2 гибкий рукав (не показан) подсоединяют к одному из патрубков 10, а другой патрубок 10 открывают. По окончании заполнения резервуара гибкий рукав (не показан) отсоединяют, а патрубки 10 закрывают.

При опорожнении резервуара с помощью источника сжатой среды (не показан) к сливоналивному патрубку 13 подсоединяют гибкий рукав (не показан) и открывают задвижку 14. Сжатая среда по шлангам 22 подается в надпоршневое пространство силовых цилиндров 16. Под воздействием создаваемого при этом давления поршни 21 силовых цилиндров 16 втягиваются, а ползуны 15 при помощи опорных роликов 19 по продольными пазам 20 перемещаются во встречных направлениях. Опорные катушечные ролики 12 перемещаются вниз по наклонным прорезям 17 ползунов 15, оказывая при этом воздействие на крышу 2 резервуара (через скобы 11, на которых они установлены), которая опускается, создавая давление внутри резервуара и тем самым вытесняя из него жидкость в сливоналивной патрубок 13. Возможные перекосы крышки 2 резервуара при ее опускании устраняются взаимно параллельным исполнением в ползунах 15 наклонных прорезей 17 и размещенных в них попарно на одном уровне опорных катушечных роликов 12. При взаимно встречном движении ползунов 15 через установленные в их нижней части направляющие ролики 31 создается усилие на нижние гибкие тяги 30, которые воздействуют на нижние блоки 28, установленные на насадках 23 силовых цилиндров 16. В результате этого катушечные ролики 25 перемещаются вниз по вертикальным прорезям 26, и силовые цилиндры 16 опускаются, в каждой из фаз своего движения, находясь примерно в центре между горизонтальными осевыми линиями опорных катушечных 12 и опорных 19 роликов, и обеспечивая тем самым равновесное приложение усилий на ползуны 15, что способствует предотвращению их перекосов.

При опорожнении резервуара с помощью постороннего перекачивающего средства или самотеком с синхронным опусканием крышки 2 к сливоналивному патрубку 13 подсоединяют жидкий рукав (не показан) и открывают задвижку 14. В этом случае крышка 2 и ползуны 15 перемещаются по мере опорожнения резервуара.

При опорожнении резервуара с помощью постороннего перекачивающего средства или самотеком без синхронного опускания крышки 2 гибкий рукав (не показан) подсоединяют к сливоналивному патрубку 13, открывают один из патрубков 10 горловины 9 резервуара и задвижку 14.

Заявляемое техническое решение является патентоспособным, так как согласно п.1 ст.4 Патентного закона РФ отвечает основным критериям:
является новым - авторам не известна на момент подачи заявления совокупность признаков, отраженная в формуле изобретения (кроме тех источников информации, которые указаны выше);
новым является наличие подвижно соединенных между собой с помощью силовых цилиндров 16 двух пар ползунов 15 в совокупности с гибкими тягами 29 и 30, обеспечивающими равновесное приложение усилий от силовых цилиндров 16 к ползунам 15, при перемещениях которых осуществляется воздействие на подвижно соединенную с ними крышку 2 резервуара, что обеспечивает выполнение операций заполнения и опорожнения резервуара с помощью источника сжатой среды (не показан);
заявляемая конструкция резервуара в сравнении с прототипом более проста в изготовлении, удобна в эксплуатации: не требует использования какого-либо защитного корпуса, груза, прикрепляемого к крышке, приспособления с гибкой тягой для подъема крышки, большого количества кранов - см. табл., пп. 2, 3, 7, 8 и 10, имеет значительно меньшее число гофр, что обеспечивает более полное его опорожнение и заполнение с помощью источника сжатой среды, предусматривает использование серийно выпускаемых узлов и деталей, что облегчает не только изготовление резервуара, но и его ремонт; конструкция резервуара более компактна, что дает возможность существенно повысить эффективность эксплуатации транспорта общего назначения, используемого для перевозок в них жидкостей.

Кроме того, предусмотренная конструкцией возможность изменять и жестко фиксировать положение крышки 2 резервуара обеспечивает необходимую устойчивость к опрокидыванию в движении транспортного средства, на котором перевозится данный резервуар.

Предполагаемая область применения заявляемого устройства: доставка жидкости (углеводородного топлива, воды и т.п.) в труднодоступные районы автомобильным, воздушным и водным транспортом общего назначения, подача горючего и заправка им военной техники в полевых условиях.

Применение предполагаемого изобретения позволит повысить удобство эксплуатации, упростить изготовление резервуара, повысить безопасность при транспортировании в нем любого количества жидкости.

Использование: изобретение относится к средствам хранения, транспортирования и механизированной перегрузки жидкостей, преимущественно к складным резервуарам для углеродных топлив, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, где возникает необходимость мобильного горючего и заправки им военной техники в полевых условиях. Сущность изобретения: для упрощения эксплуатации резервуара последний снабжен опорными роликами, установленными на крепежных приспособлениях, и двумя парами ползунов, в наклонных и вертикальных прорезях которых свободно размещены опорные ролики индивидуальных крепежных приспособлений, гибкими тягами, обеспечивающими равновесное приложение усилий от силовых цилиндров к ползунам в каждой из фаз их перемещения, и эластичными накладками, обеспечивающими герметичность внутренней полости резервуара, а корпус резервуара выполнен из попарно симметричных фигурных модулей, соединенных с крышкой, днищем и между собой с возможностью образования продольных гофр, что придает конструкции необходимую компактность. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Резервуар для жидкостей, содержащий жесткий корпус, крышку с технологическими патрубками, днище со сливоналивным патрубком, крепежные приспособления, жестко установленные на крышке резервуара, и силовые цилиндры с источником рабочей среды, отличающийся тем, что резервуар снабжен опорными роликами, размещенными на крепежных приспособлениях перпендикулярно к боковой плоскости резервуара, двумя парами ползунов, установленными попарно на противоположных сторонах корпуса и выполненными в виде симметричных одна относительно другой пластин с вертикальными и наклонными прорезями, в каждой из которых свободно размещен опорный ролик индивидуального крепежного приспособления, и с горизонтальными выступами на внутренней стороне в нижней части каждого ползуна, насадками, жестко закрепленными на торцах поршня и корпуса каждого силового цилиндра, гибкими тягами, блоки которых установлены на насадках силовых цилиндров, связанных с ползунами с возможностью перемещения вдоль вертикальных прорезей при помощи верхних и нижних гибких тяг, размещенных в плоскости продольной оси силовых цилиндров, и эластичными накладками, корпус резервуара выполнен из попарно симметричных фигурных модулей, соединенных с крышкой, днищем и между собой с возможностью образования продольных гофр, вдоль которых на внутренней стороне модулей, крышки и днища герметично закреплены эластичные накладки, при этом на внешней стороне нижнего фигурного модуля корпуса выполнены продольные пазы, в каждом из которых с возможностью скольжения установлен выступ соответствующего ползуна. 2. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что боковые и торцевые модули выполнены в виде равнобедренных трапеций, соединенных меньшими основаниями между собой и имеющих внутренний угол 45^o у больших оснований, связанных соответственно с крышкой и днищем, а угловые модули имеют форму равнобедренных треугольников, соединенных основаниями друг с другом, а сторонами с боковыми и торцевыми модулями корпуса. 3. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что концы верхних относительно продольной оси каждого силового цилиндра гибких тяг жестко закреплены на ползунах, а концы нижних гибких тяг на нижних боковых фигурных модулях.