РЕЗЕРВУАР С ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШЕЙ Российский патент 2007 года по МПК B65D88/34 

Изобретение относится к резервуарам для хранения нефти, нефтепродуктов и других легкоиспаряющихся жидкостей, имеющим устройство для слива воды с плавающей крыши резервуара.

Резервуар с плавающей крышей открыт сверху, поэтому атмосферные осадки в виде дождя и снега накапливаются на ней, если они своевременно не будут удаляться за пределы резервуара. Накопление воды и снега на плавающей крыше часто приводит к ее перекосу и потоплению.

Чтобы предотвратить потопление плавающей крыши и попадания воды в нефтепродукт, она снабжается устройством для слива воды за пределы резервуара.

Известны резервуары с устройствами для слива воды с плавающей крыши [1, 2, 3]. Сливные устройства этих резервуаров состоят из труб, соединенных шарнирно, позволяющих сливному устройству складываться и раскладываться в процессе движения плавающей крыши. Их недостатком является то, что шарнирные соединения со временем теряют герметичность, что приводит к выходу из строя резервуара, потере продукта и загрязнению окружающей среды.

Известен резервуар для нефтепродукта [4], в котором для слива воды с плавающей крыши использован гибкий рукав, снабженный пружинистой направляющей, а посередине длинного гибкого рукава размещена жесткая дугообразная поворотная вставка (прототип). Гибкий рукав имеет два плеча: нижнее плечо соединяет поворотную вставку с коллектором на днище резервуара, верхнее - водоприемник с другим концом поворотной вставки. В этом устройстве отсутствуют шарниры. Однако водосливная система этого резервуара является сложной, дорогостоящей и недостаточно надежной. Пружинистая направляющая верхнего плеча в этой конструкции должна нести всю нагрузку от собственной массы всей системы и от массы воды, протекающей по гибким рукавам, ее длина достигает 10 м и более.

Изготовление такой пружинистой направляющей для работы в тяжелых условиях сложно. Пружинистая направляющая не может противостоять дополнительным нагрузкам, кроме собственного веса подвижной части водосливной системы, возникающим при радиальном смещении и наклоне плавающей крыши. Радиальное смещение плавающей крыши всегда имеет место. Наклон возникает в результате неравномерного распределения снеговой нагрузки по площади плавающей крыши (снеговая нагрузка всегда больше с наветренной стороны в 2...3 и даже 10 раз). При работе винтовой мешалки или размывающей системы поток жидкости создает силовое действие на водосливной канал, так как этот канал, особенно в нижнем положении, имеет значительную длину, в точках крепления системы к водоприемнику и коллектору образуется значительный изгибающий момент (длина плеча, умноженная на величину силы), вызывающий деформацию и поломку системы (к примеру, при длине гибкого рукава 10 м, диаметре 100 мм, скорости потока 2 м/с изгибающий момент составит 11000 Нм. В расчете плотность нефти принята 850 кг/м³). Как видно из изложенного краткого анализа, упрощение конструкции, повышение надежности, при одновременном обеспечении на длительное время герметичности водоспускной системы резервуаров с плавающей крышей является актуальной. Это подтверждается на основе опыта эксплуатации водосливных устройств как отечественной, так и иностранной конструкций, в резервуарах с плавающей крышей на территории РФ.

В предлагаемом резервуаре с плавающей крышей, включающем корпус, днище, плавающую крышу с водосливной системой, в которой водосливной канал состоит из двух плеч гибкого рукава с жесткой дугообразной вставкой, расположенной посередине между двумя плечами, поставленная задача решается за счет того, что в каждое гибкое плечо посередине вставлено жесткое звено из трубы, концы которого заканчиваются соответственно верхним, нижним и промежуточными кронштейнами (держателями), причем верхний кронштейн своим верхним концом подвешен при помощи гибкой тяги к нижней поверхности плавающей крыши, нижний кронштейн имеет форму вилки и своим нижним концом при помощи двух шарниров прикреплен к опоре на дне резервуара, а два смежных кронштейна верхнего и нижнего плеч между собой соединены поворотным шарниром. Жесткая дугообразная вставка между двумя плечами имеет угол загиба 150°...180°.

Снабжение обоих плеч гибкого рукава жесткими звеньями посередине с прикрепленными к их концам кронштейнами, подвеска верхнего кронштейна к плавающей крыше на гибкой связи, шарнирное соединение двух смежных кронштейнов между собой обеспечивают общую подвижность водосливного канала, при этом разгружается и предохраняется от повреждения гибкий участок водосливного канала. Гибкое подвешивание водосливной системы к плавающей крыше и крепление подвижной части водосливной системы к днищу резервуара при помощи шарнира исключают передачу крутящего и изгибающего моментов на водосливную систему при наклоне, при радиальном смещении плавающей крыши, а также при действии струйного потока жидкости на водосливной канал. Ограничение угла загиба дугообразной вставки в пределах 150°...180° дает возможность разгрузить жесткий рукав. Все это способствует упрощению конструкции и повышению надежности водосливной системы в целом.

На фиг.1 схематически изображен общий вид заявляемого резервуара с плавающей крышей, снабженной системой водослива (вертикальный разрез); фиг.2 - узел подвески кронштейна к плавающей крыше; фиг.3 - вид по стрелке А на шарнирное соединение двух промежуточных кронштейнов; фиг.4 - фланцевое соединение резинотканевого рукава с металлическим жестким звеном; фиг.5 - соединение металлорукава с жестким звеном (вариант); фиг.6 - вид по стрелке Б на нижний кронштейн. На этих чертежах изображено и описано в тексте наиболее предпочтительное исполнение системы. Нумерация элементов на всех чертежах единая.

Резервуар содержит корпус 1, днище 2, плавающую крышу 3 с водоприемником 4, соединенным через фланцы 5 с водосливной системой, состоящей из гибкого 6 и закрепленного на днище 2 неподвижного 7 участков, последний из них выполнен в виде трубы, выведен наружу корпуса 1 под небольшим уклоном и установлен на опорах 8. Гибкий участок 6 выполнен складывающимся и включает в направлении течения воды отвод 9, соединенный с водоприемником 4, верхнее гибкое плечо 10, дугообразную вставку 11, нижнее гибкое плечо 12. Посередине верхнего 10 и нижнего 12 гибких плеч вставлены жесткие звенья соответственно 13 и 14. По концам жестких звеньев 13 и 14 приварены верхний 15, нижний 16 и промежуточные (их два) 17 кронштейны. Верхний кронштейн своим свободным концом, имеющим отверстие 18, при помощи гибкой тяги 19 прикреплен (подвешен) к плавающей крыше 3 через соединительный элемент 20 (фиг.2). Нижний кронштейн 16 имеет форму вилки и свободным концом прикреплен при помощи двух шарниров 21 к днищу 2 через опорное устройство 22, закрепленное на днище 2 при помощи сварного шва 27.

Два промежуточных кронштейна 17 соединены между собой шарнирно (фиг.3) при помощи оси 23 и шплинта 24. На днище 2 установлен опорный элемент 25 для фиксации подвижной части водосливного канала при крайнем нижнем положении с небольшим уклоном в сторону задвижки. Неподвижный участок 7 имеет фланцевое соединение 26, служащее для удобства сборки и разборки водосливной системы.

Жесткие звенья 13, 14 изготавливаются из обычных стальных труб, которые проще, надежнее и дешевле по сравнению с резинотканевыми шлангами или гофрированными металлорукавами, используемыми для изготовления гибких плеч 10 и 12. Гибкая тяга 19 изготавливается из многозвенной металлической цепи или металлического каната. Соединение жестких звеньев 13 и 14 с гибкими плечами выполняется на фланцах 28, фиг.4 (вариант резинотканевым рукавом) или на сварке 29 (вариант гофрированного металлорукава), фиг.5. Длины гибких плеч 10 и 12 выбираются так, чтобы радиусы их изгиба были не менее минимально допустимого радиуса изгиба для данного рукава (около 5 диаметров рукава).

Резервуар с плавающей крышей работает следующим образом.

Вода, попадающая на плавающую крышу, поступает в водоприемник 4, откуда через отвод 9, верхнее гибкое плечо 10, дугообразную вставку 11, нижнее гибкое плечо 12, неподвижный участок 7 и задвижку сливается за пределы резервуара. При подъеме и опускании плавающей крыши водосливной канал соответственно раскладывается или складывается, сохраняя полнопоточное сечение канала. Опоры 8 и 25 выполняются так, чтобы в нижнем положении плавающей крыши сохранялся общий уклон водосливного канала в сторону задвижки для самотечного слива.

При радиальном смещении плавающей крыши в горизонтальной плоскости в любую сторону, а также при работе винтовой мешалки, благодаря гибким участкам 10, 12 (их четыре), гибкой тяги 19, шарнирам 18, 22, 21, дополнительные нагрузки не передаются (а если передаются, то значительно меньше) на водоприемник, верхнее 10 и нижнее 12 плеча, а через опору 22 и на днище резервуара. При наклоне плавающей крыши не будут возникать дополнительные изгибающие моменты, которые могли бы быть переданы как на подвижный так и на неподвижный участки системы.

Как видно из фиг.1 и описания водосливной системы, конструкция ее упрощена, отсутствуют какие-либо сложные и дорогостоящие узлы и детали как при ее изготовлении, так и при эксплуатации. В результате этого, а также благодаря гибкости и подвижности элементов всей системы, достигнута ее высокая надежность в работе. Водосливная система полностью сборная, поэтому обладает ремонтопригодностью.

Изготовление и стендовые испытания предложенной водосливной системы с числом циклов подъема и опускания до 10000 раз, выполненные заявителем, подтвердили ее работоспособность и надежность. Ведется подготовка производства для изготовления водосливной системы для поставки потребителю.

Источники информации

1. Патент RU №2060917, 30.07.93.

2. Водоспуски плавающих крыш вертикальных цилиндрических резервуаров. НТС «Транспорт и хранение нефти», 1975 №7.

3. Устройство слива воды с плавающих крыш резервуаров. Фирма FMC Energu Susteme, лист инструкций.

4. Патент RU №2239590, 23.12.2002.

Изобретение относится к резервуарам для хранения нефти, нефтепродуктов и других легкоиспаряющихся жидкостей, имеющим устройство для слива воды с плавающей крышей и касается резервуара, включающего корпус, днище, плавающую крышу с водосливной системой, в которой водосливной канал состоит из двух плеч гибкого рукава с поворотной вставкой между двумя плечами, в каждое гибкое плечо посередине вставлено жесткое звено, концы которого заканчиваются соответственно верхним, нижним и промежуточными кронштейнами, причем верхний кронштейн своим верхним концом подвешен при помощи гибкой тяги к плавающей крыше, нижний кронштейн свом нижним концом при помощи шарнира прикреплен к опоре на дне резервуара, а два промежуточных кронштейна верхнего и нижнего плеч между собой соединены поворотным шарниром. Благодаря исключению из конструкции шарнирных соединений в самом водосливном канале достигнута его герметичность, а сочетание в нем гибких плеч с жесткими звеньями с кронштейнами по концам и их шарнирное соединение между собой, с днищем резервуара и с плавающей крышей, образуя цельный складывающийся каркас, упрощает конструкцию, повышает надежность в работе и удешевляет ее стоимость. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Резервуар с плавающей крышей, включающий корпус, днище, плавающую крышу с водосливной системой, состоящей из двух плеч гибкого рукава, по середине снабженного жесткой дугообразной вставкой, отличающийся тем, что в каждое гибкое плечо посередине вставлено жесткое звено, по концам которого встроены соответственно верхний, нижний и два промежуточных кронштейна, причем верхний кронштейн своим верхним концом подвешен при помощи гибкой тяги к плавающей крыше, нижний кронштейн своим нижним концом прикреплен к опоре на дне резервуара при помощи шарнира, а два смежных кронштейна верхнего и нижнего плеч соединены между собой поворотным шарниром.2. Резервуар с плавающей крышей по п.1, отличающийся тем, что дугообразная вставка имеет угол загиба 150-180°.