ЭЛЕМЕНТ КОНСТРУКЦИИ РЕЗЕРВУАРА ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к хранению в вертикальных цилиндрических резервуарах легковоспламеняющейся и легкоиспаряющейся жидкости, например нефти, нефтепродуктов, биотоплива и может быть использована в нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности для оснащения различных типоразмеров резервуаров.
Элементами конструкции резервуара являются корпус, днище, стационарная крыша, плавающая крыша и понтон.
Известен резервуар с понтоном для хранения легкоиспаряющихся нефтепродуктов, содержащий корпус, днище, купольную крышу, понтон из алюминиевых сплавов с положительной плавучестью, включающий центральные и периферийные со стойками поплавки, выполненные из труб с заглушенными торцами чашеобразной формы с донной стороной, расположенной вовнутрь, равномерно расположенные по площади понтона и шарнирно соединенные между собой (патент РФ №2295486, B65D 88/34, 2007.03.20).
Недостатком аналога является невысокая технологичность и высокая стоимость конструкции.
Известен резервуар для хранения легкоиспаряющихся нефтепродуктов, содержащий корпус, днище, купольную крышу, понтон, включающий центральные и периферийные поплавки, выполненные из труб с заглушенными торцами, равномерно расположенные по площади понтона, шарнирно соединенные между собой, настил, герметично перекрывающий поверхность нефтепродукта, не контактирующий с ним, собираемый из параллельно расположенных лент, края которых зажаты между нижней поддерживающей, прикрепленной хомутами к поплавкам и верхней прижимной балками, уплотняющий затвор, плавающие с понтоном опорные стойки, периферийное кольцо жесткости и направляющее устройство (патент РФ №2211791, B65D 88/34, 2003.09.10).
Недостатком аналога является невысокая технологичность изготовления и высокая стоимость конструкции понтона.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является резервуар с плавающей крышей для хранения жидкостей (патент РФ №78176, B65D 88/34, 20.11.2008), содержащий корпус, днище, плавающую крышу, заполненную изнутри сотовой конструкцией, представляющей собой герметичные, заполненные воздухом панели из электропроводящего полимера, а в качестве жидкости может быть использована нефть и нефтепродукты или вода.
Недостатками прототипа являются высокая стоимость конструкции, обусловленная тем, что дорогостоящие добавки используют во всей массе термопластичного полимера, который идет на изготовление элементов конструкции резервуара, а также невысокая технологичность. Дело в том, что экструдеры, особенно их внутренние элементы, подвержены износу от воздействия разных добавок, необходимых для придания полимерам различных свойств. Например, для придания антистатических свойств необходимо добавлять технический углерод. Вместе с тем, чем неоднороднее термопластичный полимер, тем сложнее изготовить из него перегородки внутренней сотовой структуры методом экструзии. Также добавки к полимерам вследствие их абразивных свойств оказывают негативное влияние, подвергая износу фильеры в экструдере, которые формируют из термопластичного полимера внутреннюю структуру сотовых панелей.
Задачей и техническим результатом полезной модели являются повышение технологичности и снижения себестоимости изготовления элемента конструкции резервуара, за счет применения операции экструдирования и соэкструзии, а также расширение функциональных возможностей за счет изменения эксплуатационных свойств полимера путем введения соответствующих добавок в зависимости от выполняемых функций элементом конструкции резервуара.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что элемент конструкции резервуара из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен из термопластичного полимерного материала методом экструзии, раскроен и соединен с последующим монтажом в резервуаре и имеет внутреннюю сотовую конструкцию, при этом его торцевые поверхности покрыты защитной оболочкой, предотвращающей проникновение жидкости внутрь сотовой конструкции.
Поставленная задача решается тем, что элемент конструкции резервуара из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен из композитного термопластичного полимерного материала методом экструзии, раскроен и соединен с последующим монтажом в резервуаре и содержит добавки, а также имеет внутреннюю сотовую конструкцию, при этом его торцевые поверхности покрыты защитной оболочкой, предотвращающей проникновение жидкости внутрь сотовой конструкции.
Кроме того, в элементе конструкции резервуара из полимерного материала, согласно полезной модели, в качестве добавок могут быть применены добавки, стабилизирующие качество при обработке и применении полимеров.
Кроме того, в элементе конструкции резервуара из полимерного материала, согласно полезной модели, в качестве добавок могут быть применены модифицирующие добавки.
Поставленная задача решается также тем, что элемент конструкции резервуара из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен методом соэкструзии из двух и более термопластичных полимеров, образующих многослойную панель, один слой которой выполнен в виде экструдированных сот, а остальные слои из термопластичных полимеров нанесены методом соэкструзии в виде поверхностных слоев, затем он раскроен и соединен с последующим монтажом в резервуаре, при этом его торцевые поверхности покрыты защитной оболочкой, предотвращающей проникновение жидкости внутрь сотовой конструкции.
Поставленная задача решается также тем, что элемент конструкции резервуара из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен методом соэкструзии из двух и более термопластичных полимеров, в которые в зависимости от выполняемых функций конструктивного элемента резервуара для придания нужных эксплуатационных свойств, введены соответствующие добавки, с получением композитных материалов, образующих многослойную панель, один слой которой выполнен в виде экструдированных сот, а остальные слои из композитных термопластичных полимеров нанесены методом соэкструзии в виде поверхностных слоев, затем он раскроен и соединен с последующим монтажом в резервуаре, при этом его торцевые поверхности покрыты защитной оболочкой, предотвращающей проникновение жидкости внутрь сотовой конструкции.
Кроме того, в качестве добавок применены добавки, стабилизирующие качество при обработке и применении полимеров и/или модифицирующие добавки.
Кроме того, в элементе конструкции резервуара из полимерного материала, согласно полезной модели, перед покрытием защитной оболочкой торцевых поверхностей при необходимости внутреннюю полость заполняют газообразным или жидким веществом, позволяющим более эффективно и безопасно эксплуатировать монтируемый элемент конструкции резервуара.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема производства многослойных панелей методом соэкструзии. На фиг.2 изображена сотовая панель из полиамида с нанесенным соэкструзией УФ-защитным слоем, на фиг.3 изображена изготовленная методом соэкструзии трехслойная панель.
Композитные материалы - это материалы с непрерывной полимерной фазой (матрицей), в которой хаотически или в определенном порядке распределены твердые, жидкие или газообразные добавки. Эти вещества заполняют часть объема матрицы, сокращая тем самым расход дефицитного или дорогостоящего сырья, и/или модифицируют композицию, придавая ей нужные качества, обусловленные назначением, особенностями технологических процессов производства и переработки, а также условиями эксплуатации изделий.
Добавки в полимеры условно можно разделить на две группы в зависимости от их назначения. Одно из назначений добавок - стабилизация качества при обработке и применении полимеров. К добавкам этой группы относятся антиоксиданты, термо- и светостабилизаторы. Добавки второй самой многочисленной группы - модифицирующие добавки - антипирены, пигменты и красители, антистатики, оптические отбеливатели - предназначены для придания новых свойств материалам. Добавки можно применять как вместе, так и по отдельности.
Соэкструзия (ко-экструзия) - технология, применяемая для расширения эксплуатационных возможностей погонажных изделий путем совмещения в них полимерных материалов с различными индивидуальными свойствами Схема производства сотовых панелей (фиг.1) содержит 1 - основной экструдер с головкой для получения сотовых листов, 2 - соэкструдер, 3 - охлаждающее устройство, 4 - многослойная панель, 5 - узел резки полученных многослойных панелей.
Ультрафиолетовая (УФ) часть солнечного спектра отрицательно влияет на изделия, изготовленные из полимеров, делая их непригодными к использованию: УФ-излучение разрушает химические связи в полимере (такой процесс называется фотодеструкцией) и может вызвать в конечном итоге растрескивание, изменение цвета и ухудшение физико-механических свойств, таких как ударопрочность, предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве и др. Для устранения вредного влияния УФ-излучения на элемент конструкции резервуара (наружная поверхность корпуса, стационарной или плавающей крыши), изготовленных методом экструзии и имеющие пустотелую сотовую структуру 6 (фиг.2), в заявляемой полезной модели предлагается использовать технологические особенности метода соэкструзии (коэкструзии) и высокоэффективную УФ-защитную добавку 7, позволяющую добиться повышенной погодосветостойкости и ударопрочности элемент конструкции резервуара (ЭКР) в течение всего срока службы.
Следующей проблемой при эксплуатации ЭКР, у которого в качестве корпуса, стационарной или плавающей крыши используют сотовый термопластичный полимер, является прогрев внутреннего пространства. Для уменьшения этого нежелательного эффекта были разработаны добавки, которые наносятся на поверхность листов методом соэкструзии одновременно с УФ-защитным слоем и поглощают ИК-излучение. В результате при этом нанесенные слои эффективно задерживают нежелательные ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, препятствуя возникновению "парникового эффекта" и ЭКР сохраняют все свои механические и светопогодостойкие характеристики.
При невозможности решения ряда эксплуатационных и экономических задач, возникающих при использовании ЭКР, изготовленных из термопластичных полимеров методом экструзии одним полимером, в заявляемой полезной модели применен метод соэкструзии двух и более полимеров (фиг.3), где 6 - средний слой выполнен из термопластичного полимера в виде пустотелой сотовой конструкции, 7 - наружный (защитный) при необходимости наполненный и/или окрашенный в массе сплошной слой, 8 - внутренний при необходимости наполненный и/или окрашенный в массе сплошной слой из термопластичного полимера. Для предотвращения проникновения жидкости внутрь элемента конструкции резервуара, который имеет внутреннюю сотовую конструкцию, торцевые поверхности покрывают защитной оболочкой 9 (фиг.3).
Для практического решения задач повышения технологичности и снижения себестоимости ЭКР без потери жесткости конструкции при создании внутренней и внешних поверхностей ЭКР в одну операцию добавляется соэкструзия. В заявляемой полезной модели предлагается, как один из вариантов практического применения метода соэкструзии, изготавливать ЭКР, например корпус, стационарную или плавающую крышу методом соэкструзии полимеров: средний слой 6 (фиг.3), имеющий внутреннюю сотовую конструкцию, изготавливать из полиамида. Наружный слой 7 - полиамид с УФ-защитными добавками, нанесенный на основной материал полиамид методом соэкструзии.. Соэкструзионное покрытие делает поверхность материала более, устойчивой к ультрафиолетовому излучению и агрессивным средам. Кроме того, поверхностному слою легко придается любой необходимый цвет и фактура поверхности без воздействия на основной слой сотового полиамида. Для создания внутренней поверхности ЭКР, например корпуса, плавающей крыши или понтона, который выполнен методом экструзии из термопластичного полимера, и имеют сотовую внутреннюю конструкцию, предлагается методом соэкструзии наносить термопластичные полимеры, например полиамид, с антистатическими добавками (внутренний слой 8). Полученные ЭКР с внутренней стороны будут обладать необходимым при эксплуатации резервуаров свойством отвода статического электричества с внутренней поверхности ЭКР. Высокая стойкость с наружной стороны к воздействию атмосферных факторов и возможность отвода статического электричества с поверхности ЭКР в сочетании с сотовой структурой в среднем слое позволит безопасно эксплуатировать резервуар, изготовленный предлагаемым способом.
Использование метода соэкструзии термопластичных полимеров дает возможность получения готовых первоначально к раскрою, соединению, а затем и к монтажу готовых ЭКР (фиг.3).
Существенное уменьшение веса конструктивных элементов, за счет пустотелой сотовой конструкции, уменьшает себестоимость резервуара и снижает трудоемкость проведения монтажных работ.
Возможность введения красителя в массу термопластичного полимера наносимого методом соэкструзии в наружный и/или внутренний слой снижает себестоимость процесса окраски ЭКР.
Наличие пустотелых сот, полученных при операции экструзии термопластичных полимеров позволяет при необходимости, например с целью повышения пожаробезопасности элемента конструкции резервуара заполнять полости, например инертным газом. Принцип действия инертного газа заключается в снижении уровня кислорода в точке горения. Также закаченный газ является барьером против проникновения жидкостей в полость экструдированной соты и может выступать в качестве теплоносителя для получения тепловой и электрической энергии. В этом случае элемент конструкции резервуара выполняет функцию солнечного коллектора.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет повысить технологичность и существенно снизить себестоимость изготовления и монтажа, за счет исключения операции нанесения защитных покрытий. Используемые в настоящий момент резервуары имеют стальные стенки, которые активно подвергаются коррозии в агрессивной среде и поэтому на них необходимо наносить дорогостоящие защитные покрытия. В заявляемой полезной модели элементы конструкции, в том числе стенки резервуара, плавающая крыша и понтон изготавливаются из термопластичного полимера и не требуют дополнительной обработки, покраски или нанесения защитного покрытия.
Кроме того, заявляемая полезная модель позволяет решить проблему утилизации отходов производства и исчерпавших свой гарантийный ресурс ЭКР за счет применения термопластичных полимеров переработанных методом экструдирования и соэкструзии, а также расширить функциональные возможности, за счет изменения эксплуатационных свойств полимера путем введения соответствующих добавок в зависимости от выполняемых функций конструктивных элементов.