Двухслойный цилиндрический резервуар Советский патент 1982 года по МПК E04H7/04 

(54) ДВУХСЛОЙНЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР

1

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

Известен двухслойньш 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 значительномотличии 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 О до 6 мм 2.

На практике выдержать зазор от О до 6 мм не удается. Зазор между стенками колеблется по периметру резервуара от О

10 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 наружной и внутренней стенок.

Эта цель достигается тем, что в двухслойном цилиндрическом резервуаре, включающем 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, 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 соотношенияV 8 ЗS). (1-2,8Еь/г,вхг,вХб,/к)2 1 4,7уЕвДхЬ8Е где Eg, Е„-модули упругости материалов внутренней и наружной стенок; Ь6н- нормативные сопротивления материалов внутренней и наружной стенок; А - проектный зазор; R - проектный радиус резервуара; &в - 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 повыщения: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 вниау стенки 1. Ширина каждой кольцевой зоны не будет превышать величины S 0, Для больщих размеров (2R 60-90 м) эта величина будет равна 5 40-50 см, а для малых (2R 8-12 м) она составит 5 5-10 см. Исследования показали, что в случае, когда жесткость наружной стенки на растяж,ение tie меньше жесткости внутренней стенки на растяжение , 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 орму полотнища, обеспечивают работу внутренней стенки в упругой стадии. При выполнении стенок 1 и 2 из разных марок сталей,, например, когда внутреиняя. 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 (Sg ибн). В том случае, когда нормативные сопротивления материалов стенок будут относиться как соответствующие модули упругости, т.е. когда будет соблюдаться условие -. 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 , внутренняя стенка в пустом резервуаре будет принята к наружной стенке не по всему ее периметру, вeлич нa, следовательно, конструкции не будет равнопрочной. Равнопрочность V ;. стенок будет обеспечена только в том ::;,;., если внутренняя сторона будет прикрепле; вверху и внизу на волнистой линии с волной определенной вь1соты 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 СОБР/И:стную работу при эксплуатации резервуара. Базовым объектом является цилиндрический резервуар с двухслойной стенкой. В этом резервуаре несущая способность наружной стенки используется на 60-85% 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 Это позволит снизить расход металла на 1000- 2000 т. Предлагаемую конструкцию при стенках из разных металлов целесообразно использовать и в других отраслях химии, например, в микробиологии, в пииХевой промышленности. Годовая экономия металла в этих отраслях промышленности может составлять 3- 4 тыс. т., что составит в этих отраслях годовую экономию 400000 руб.

Формула изобретения

Двухслойный цилиндрический резервуар, включаюший 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

С.-ООХ (A/R- 6H/EH)EB/6H . -8,8ЬьХ (,.2 gE /6jX&)2

,7уЕв/6в р(&,

где ЕВ , ЕЛ - модули упругости материалов внутренней и наружной стенок; 6j,6H -нормативные сопротивления материалов внутренней и наружной стенок; Д- проектный зазор;

R - проектный радиус резервуара; Въ.- толщина внутренней стенки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

KL.

JLK

Фиг,.2