Цистерна Советский патент 1990 года по МПК B65D88/12 B60P3/22 

Изобретёние относится к устройствам для транспортирования жидкостей и может быть использовано на автотранспортных средствах заправки и транспортирования нефтепродуктов, когда перевозка происходит в условиях значительных механизческих нагрузок или резкого изменения скорости, а также требуется заполнение диэлектрическими жидкостями.

Цель изобретения - сокращение времени налива диэлектрических жидкостей путем обеспечения воз южности повышения объемных скоростей налива, исходя из условий электростатической искробезопасности.

На фиг. 1 .изображена цистерна, разрез; на фиг. 2 - условная модель секционной цистерны; на фиг. 3 - условная модель J секции цистерны; на фиг. 4 - номограмма оценки эффективности устройства при положительной полярности зарядов топлива; на фиг. 5 - то же, при отрицательной полярности зарядов топлива.

Цистерна (фиг. П включает металлическую обечайку , гор.яовину 2, кольца жесткости 3 и 4, трубу для налива 5 и трубу выдачи горючего 6, днища 7 и 8, волнорезы 9 и 10. Кольца жесткости 3 и 4 приварены внутри цистерны к обечайке L, к кольцам жесткости крепятся волнорезы 9 и 10, каждый из которых может состоять из нескольких сборно-разборных перегородок с прорезями .11 или отверстиями 12. Размеры перегородок должны обеспечивать их проход через отверстие горловины 2. Волнорезы 9 и 10 после монтажа разделяют полости цистерны на сообщающиеся через прорези 1 и отверстия 12 секции А, В и С.

Труба налива 5 размещена в центре секции В таким образом, что ось выходного отверстия последней совмещена с вертикальной осью симметрии секции В.

Труба выдачи горючего 6 размещена в секции С над отстойником (не обозначен).

сл

Ю х| ь

Цистерна эксплуатируется следующим образом.

При наполнении цистерны закрытым {(нижним) способом наэлектризованное в фильтрах и трубопроводах топливо-наливного устройства (ТНУ) склада (не показано) топливо через трубу налива 5 поступает в центр секции В цистерны. Нижний срез наливной трубы размещен на расстоянии не более 200 мм от нижней части обечайки . Это исключает дополнительную электриза- щию топлива за счет более плавного ввода :топлива без интенсивного разбрызгиваия. I Размещение оси трубы налива в цент- jpe секции В заявляемой цистерны являет- :ся необходимым, так как уровень электростатических зарядов, поступающих из среза трубы, имеет максимальное значение, а по мере движения топлива к волноре- :зам 3 и 4, а также к боковым стенкам I обечайки 1 происходит «утечка зарядов из

10

15

ф - относительное значение потенциала в центре поверхности топлива, определяемое в зависимости от габаритных размеров по известным формулам.

При достижении потенциала топлива определенного значения в зависимости от температуры вспышки нефтепродукта может произойти электростатический разряд с энергией, поджигающей топливовоздущн ую смесь, в надтопливиой полости цистерны. Например, допустимыми потенциалами поверхности нефтепродуктов четвертой группы являются при положительной полярности зарядов в топливе 54 кВ, при отрицательной полярности - 25 кВ.

Во всех известных способах борьбы с опасностью статической электризации диэлектрических жидкостей внимание обращалось на снижение уровня заряда в диэлектрических жидкостях РЕ, заканчивающееся.

J C4flI Il 1 IljyV- JJV i. - Ill14 i-v.. -- - J-- ...--...-,1 .

{объема топлива и их нейтрализация на внут- как правило, ограничением скорости налива Iренней поверхности нижней части обечайки жидкостей в емкости, чтобы не допустить U, а затем на боковых стенках и волноре- превыщения опасных потенциалов поверх- зах. Секция В цистерны объективно являет- ности нефтепродуктов. При этом влияние сй «открытой релаксационной емкостью, в геометрических размеров емкостей в каче- которой происходит, в основном, релаксация стве фактора обеспечения электроискробез- зарядов и топливо со сниженным уровнем 25 опасности не учитывалось. заряда поступает через прорези И и отверс-В предложенном устройстве применит&тьтия 12 волнорезов 9 и 0 соответствен- ; но в секции А и С.

При неизменной объемной скорости налива в зависимости от удельной электропроводимости топлива в заполняемом заряженным топливом пространстве секции В цистерны накапливается определенный уровень

30

но к цистернам автотранспортных и топливозаправочных средств для нефтепродуктов обоснованы оптимальные размеры секции с наливной трубой

l(0,4-0,8),

при которых в секции при допустимых потенциалах поверхности жидкости возможно

QJ. электростатических зарядов, создавая электростатическую нагрузку, которая

может быть оценена напряженностью поля 1спи, 11кл.ул.,«,...

среды над поверхностью жидкости или по- 35 увеличить объемные скорости налива без из тенциалом, который может быть определен менения технологической магистрали топливо-наливного пункта склада горючего. Для доказательства оптимальности в устройстве расстояний между волнорезами (или 40 волнорезом и днищем) преобразуем выражение 1, введем условно обозначение гео- мет рического параметра

d

по выражению QJ

Фл.

(О

1-де ф - абсолютное значение потенциала поверхности заряженной жидкости В;

Q - суммарный уровень зарядов топли-Пг ва, Кл/м d, - высота заполнения топливом сек- 45 получим

ции цистерны, м;

So - абсолютная диэлектрическая по-ф

стоянная, равная 8,853

Пп ,t . Пм

Фп.

Q-Пг

(2)

tji - йх

П. 2

16(ch.&.d-1)-

-rx-sin У

- П2„ и (Еж-Sh/p

ch/d

+ Е„сЬ р

Sh/

0

5

ф - относительное значение потенциала в центре поверхности топлива, определяемое в зависимости от габаритных размеров по известным формулам.

При достижении потенциала топлива определенного значения в зависимости от температуры вспышки нефтепродукта может произойти электростатический разряд с энергией, поджигающей топливовоздущн ую смесь, в надтопливиой полости цистерны. Например, допустимыми потенциалами поверхности нефтепродуктов четвертой группы являются при положительной полярности зарядов в топливе 54 кВ, при отрицательной полярности - 25 кВ.

Во всех известных способах борьбы с опасностью статической электризации диэлектрических жидкостей внимание обращалось на снижение уровня заряда в диэлектрических жидкостях РЕ, заканчивающееся.

j...--...-,1 .

как правило, ограничением скорости налива жидкостей в емкости, чтобы не допустить превыщения опасных потенциалов поверх- ности нефтепродуктов. При этом влияние геометрических размеров емкостей в каче- стве фактора обеспечения электроискробез- 5 опасности не учитывалось. В предложенном устройстве применит&ть как правило, ограничением скорости налива жидкостей в емкости, чтобы не допустить превыщения опасных потенциалов поверх- ности нефтепродуктов. При этом влияние геометрических размеров емкостей в каче- стве фактора обеспечения электроискробез- 25 опасности не учитывалось. В предложенном устройстве применит&ть30

но к цистернам автотранспортных и топливозаправочных средств для нефтепродуктов обоснованы оптимальные размеры секции с наливной трубой

l(0,4-0,8),

при которых в секции при допустимых потенциалах поверхности жидкости возможно

1спи, 11кл.ул.,«,...

увеличить объемные скорости налива без из менения технологической магистрали топливо-наливного пункта склада горючего. Для доказательства оптимальности в устройстве расстояний между волнорезами (или волнорезом и днищем) преобразуем выражение 1, введем условно обозначение гео- мет рического параметра

Фп.

Q-Пг

(2)

Пп ,t . Пм

l

-rx-sin У

ch/d

+ Е„сЬ р

Sh/

Изобретение относится к устройствам для транспортирования жидкостей и может быть использовано на автотранспортных средствах заправки и транспортирования нефтепродуктов, когда перевозка происходит в условиях значительных нагрузок или резкого изменения скорости, а также требуется заполнение диэлектрическими жидкостями. Цель изобретения - сокращение времени налива диэлектрических жидкостей путем обеспечения возможности повышения объемных скоростей налива, исходя из условий электростатической искробезопасности. Новым является то, что расстояния между волнорезами, образующими секцию, в которой размещена труба налива, определяют по формуле L=(0,4-0,8)[L_ц:(N_в+1], где L - расстояние между волнорезами, м

L_ц - длина цистерны, м

N_в - количество волнорезов, при этом последняя расположена так, что ось выходного отверстия трубы совпадает с осью симметрии секции. 5 ил.

П

п«

гдep2()Ч(i):

,

,c - длина, ширина, высота секции цистерны прямоугольной формы (фиг. 2 и 3), м; (J-уровень (высота) заполнения секции топливом, м;

Р- ва, м;

высота надтопливного пространст

ЕО - абсолютная диэлектрическая постоянная, равная 8,854-10 Ф/м;

, - диэлектрическая проницаемость жидкости (для светлых нефтепродуктов - 3,0); x,y,z - текущие координаты поверхности жидкости в отсеке (фиг. 3) при заполнении.

На номограммах (фиг. 4 и 5) в правой нижней части приведены расчетные зависимости допустимых значений суммарного

пв, Кдя, Ыб- толщина (с учетом прочности материала) обечайки, днища, волнореза, м; вместимость цистерны, м ; масса транспортируемого топлива, т; электростатической искробезVu

М

требования опасности налива

jfh on ;54 кВ; ( кВ,

уровня QJ электростатических зарядов в топ- гдесрюп, ф оп-допустимые значения потен- ливе от «геометрического параметра Пг. При этом в расчетах опасной зоны, соответствующей опасному уровню электростатических зарядов для секций с разными значециала поверхности нефтеподуктов при положительной и отрицательной полярности, кВ. Конструктивное выполнение элементов предложенного устройства позволяет создать

ниями геометрического параметра, учтены g условия, позволяющее в процессе эксплуатадопустимые значения потенциала поверхности заряженного топлива 54 кВ для положительной полярности U 25 кВ для отрицательной полярности зарядов в топливе.

Оптимизационная задача по определению предела допустимых значений геометричес- 20 щиков. кого параметра Пг в зависимости от геометрических размеров секций с трубой налива (1, Ь, с) решалась применительно к цистернам автотранспортных средств для заправки и транспортирования нефтепродуктов ис- ходя из следующих условий: а возможностей монтажа цистерны на щасси автотранспортного средства

ции цистерны не только уменьшить время простоя их под наливом за счет сокращения времени налива, но обеспечить электростатическую искробезопасность функциони- рвания автоцистерны и авотопливозаправФормула изобретения

Цистерна, включающая обечайку с горловиной, два днища, вертикальные волнорезы, выполненные в виде перфорированных перегородок и разделяющие полость цистерны на сообщающиеся между собой секции, трубу налива, расположенную в одVu b. В. Н, м где УЦ - геометрический объем цистерны, ,

В, Н - длина, ширина и высота монтажной зоны на рамах базовых шасси транспортных средств, м;

прочности конструкции цистерны

Пс-f ((ВДВ, форм, Пв, Ьдн, ho6,Vi, Мт; № Пс1

ед;

количество секции цистерны,

количество волнорезов, ед; скорость движения транспортного

средства, км/ч;

кратность перегрузки при торможении (разгоне и т.п.);

пв, Кдя, Ыб- толщина (с учетом прочности материала) обечайки, днища, волнореза, м; вместимость цистерны, м ; масса транспортируемого топлива, т; электростатической искробезVu

М

требования опасности налива

jfh on ;54 кВ; ( кВ,

гдесрюп, ф оп-допустимые значения потен-

циала поверхности нефтеподуктов при положительной и отрицательной полярности, кВ. Конструктивное выполнение элементов предложенного устройства позволяет создать

щиков.

ции цистерны не только уменьшить время простоя их под наливом за счет сокращения времени налива, но обеспечить электростатическую искробезопасность функциони- рвания автоцистерны и авотопливозаправФормула изобретения

20 щиков.

Цистерна, включающая обечайку с горловиной, два днища, вертикальные волнорезы, выполненные в виде перфорированных перегородок и разделяющие полость цистерны на сообщающиеся между собой секции, трубу налива, расположенную в од30 ной из секций, и трубу выдачи горючего, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени налива диэлектрических жидкостей путем обеспечения возможности повышения объемных скоростей налива, исходя из условий электростатической искробезопаснос25 ти, волнорезы секции, в которой расположена груба налива, размещены на расстоянии, определяемом по формуле

1 (0.4-0,8).,

Q где LU - длина цистерны, м;

гь - количество волнорезов, при этом труба налива размещена так, что ось выходного отверстия трубы совмещена с вертикальной осью симметрии секции.

- /г. /

ТНУ

.г

.2

rz

, fx

IT-/

дторая секция

первая секшя

rz

f / / i

ТНУ

Типовая магистраль запрадни срильтоозлементы 8Д2.366.055

Дба фильтра Один фильтр

ж

л

ТипоВая магистраль залрад/fu фильтро- элементы вДг 966.7Щ Два фильтра

2500 2000 1500 1000 500 Объемная скорость запрабки л1мин

Отсек имитатор 2л2

/

/

/

Расчетная срормила I, J

Л Л у//.

Безопасная зона

5Ю J5 20 25

Суммарный ypooeftb ЗСЗ Ь топливЫ

ФиеМ

«С5

Типодая магистраль с puJibmpofi-сепаратором АГЗ-60-3685

1

ЩОО 2000 1500 ЮОО 500 Вдъемная скорость запрабки л/мин

5 Ч

Отсек имитатор1

S

W//pi ni y / ij /A

/ П оГ /4 Г / //.

Q.A.v4-(-e

Ху / / /Л////,/ ./

Jjy / / // // f 7 У у У