Контейнер-цистерна

Полезная модель относится к устройствам для безопасного транспортирования и хранения жидких криопродуктов, в том числе сжиженного природного газа на автомобильном, железнодорожном и водном транспорте, а именно к конструкции опорных и фиксирующих элементов.
Известна цистерна для сжиженных газов, которая содержит оболочку, сосуд в ней, опертый по концам на две пары низкотеплопроводных опор. Опоры расположены под углом к вертикальной оси цистерны. Сосуд зафиксирован от продольных нагрузок в обоих направлениях одним жестким стержнем. Стержень имеет по концам пространственные шарниры, один из которых закреплен на сосуде, другой - на оболочке. Сосуд прижат к опорам и зафиксирован от поворота вокруг продольной оси подпружиненным упором. Упор закреплен на сосуде, оперт на оболочку через переходную деталь и имеет шпонку, помещенную в продольный паз указанной переходной детали, закрепленной на оболочке. Каждая из опор установлена на опорной поверхности сосуда и оперта на переходную деталь, установленную на опоре и закрепленную на оболочке по месту при монтаже (патент RU 2032848 C1, МПК F17C 13/08, F17C 3/00, опубл. 10.04.1995).
Недостатком данного решения является сложность конструкции опор, стержня и подпружиненного упора, сложность сборки, возможность повреждения низкотеплопроводных опор при выполнении монтажного шва приварки переходных деталей.
Известен резервуар для криогенной жидкости, относящийся к устройствам для хранения и транспортирования криогенных продуктов, а именно к конструкции опорных элементов, служащих для крепления внутренних теплоизолированных сосудов в герметичных наружных кожухах (оболочках) резервуаров и предохранения внутреннего сосуда от продольных перемещений в процессе транспортировки криогенных продуктов и компенсации температурных деформаций (патент RU 2709750 C1, МПК F17C 13/08, F17C 3/00, опубл. 19.12.2019).
Недостатком известного решения является то, что при применении в качестве опоры усеченного конуса, закрепленного малым диаметром на цилиндрической части сосуда, большим диаметром на силовом поясе наружного кожуха возникает большой тепловой мостик, т. к. металл имеет большой коэффициент теплопроводности и из-за этого процесс испарения криогенного продукта происходит более быстро. Также к недостаткам можно отнести возможные деформации данного опорного узла из-за температурных расширений материала сосуда при его наполнении криогенной жидкостью.
Известен контейнер-цистерна, относящийся к таре для хранения и транспортирования жидкостей, который может быть использован на железнодорожном, автомобильном и водном транспорте. Контейнер - цистерна содержит оболочку и сосуд в ней, опертый на две пары низкотеплопроводных опор, расположенных под углом к вертикальной оси цистерны. Узел фиксации сосуда от транспортных нагрузок в продольном направлении выполнен в виде одного жесткого стержня, имеющего по концам пространственные шарниры, и установлен на центральной оси цистерны. Один пространственный шарнир закреплен на днище и размещен внутри сосуда в полости, сообщенной с изолирующим пространством цистерны, а другой - на днище оболочки (патент RU 2 259 312 C1, МПК B65D 88/12, опубл. 27.08.2005).
Недостатком известного решения, взятого за прототип, является сложность изготовления жесткого стержня, возможность повреждения материала низкотеплопроводных опор при выполнении шва приварки опорной детали, повреждение изоляции при скольжении опор по внутреннему сосуду при температурных расширениях. Также к недостаткам можно отнести расположение выступающих частей опор и натяжителей с подпружиненной цепью в одной плоскости, что значительно усложнит прокладку систем коммуникаций.
Технической проблемой, на устранение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание контейнера-цистерны с внутренним сосудом, закрепленным в кожухе новым видом узла жесткой фиксации, который имел бы простую конструкцию и не только предотвращал возникновение тепловых мостиков, но и обеспечивал минимальные расстояния между стенками сосуда и кожуха, сохраняя при этом полезный объем сосуда.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение тепловых потерь в месте соединения внутреннего сосуда с кожухом контейнера-цистерны, что впоследствии приводит к увеличению срока хранения жидких криопродуктов.
Технический результат достигается тем, что контейнер-цистерна состоит из кожуха с днищами, жестко скрепленными с двумя торцевыми рамами, внутреннего сосуда, расположенного в кожухе и закрепленного с ним узлом жесткой фиксации, согласно полезной модели узел жесткой фиксации, включающий ось с упорным буртиком, который установлен между фланцами, которые в свою очередь жестко соединены между собой, при этом один из фланцев жестко соединен с сосудом, а между упорным буртиком и фланцами установлены прокладки из низкотеплопроводного материала, а резьбовая втулка, которая накручивается на ось, жестко соединена с торцевой направляющей днища кожуха.
Признаками заявляемой полезной модели являются:
1. Контейнер-цистерна состоит из
2. кожуха
3. с днищами,
4. жестко скрепленными с двумя торцевыми рамами посредством переходных силовых обечаек,
5. и усиленной шпангоутами,
6. внутреннего сосуда,
7. имеющего экранно-вакуумную изоляцию,
8. внутренний сосуд расположен в кожухе,
9. внутренний сосуд опирается на внутреннюю сторону кожуха посредством установки опорных элементов,
10. контейнер-цистерна имеет узел жесткой фиксации внутреннего сосуда,
11. в данный узел входит ось,
12. закрепленная к внутреннему сосуду при помощи фланцев, соединенных между собой болтовым соединением.
13. с каждой стороны буртика оси установлены прокладки из низкотеплопроводного материала,
14. один из фланцев жестко соединен с сосудом сваркой,
15. на ось накручивается резьбовая втулка, которая жестко соединена с торцевой направляющей днища кожуха.
Признаки 1-11 являются общими с прототипом, признаки 12-15 отличительными от него.
Сущность полезной модели описывается далее на основе представленных чертежей, где на фиг. 1 представлен общий вид контейнера в аксонометрии, на фиг. 2 - вид спереди контейнера-цистерны, на фиг. 3 - выносной элемент Б на фиг. 2.
Контейнер-цистерна (фиг. 1-2) состоит из кожуха 1 с днищами 2, жестко скрепленными с двумя торцевыми рамами 3 посредством переходных силовых обечаек 4, усиленных шпангоутами 5, внутреннего сосуда 6, имеющего экранно-вакуумную изоляцию 7, опирающегося на внутреннюю сторону кожуха 1 посредством установки опорных элементов из низкотеплопроводного материала, например, стеклотекстолита, расположенных под углом к вертикальной оси, и закрепленных от осевого вращения натяжителями (на чертежах условно не показаны). Пространство 8 между кожухом 1 и внутренним сосудом 6 заполнено вакуумом. Установленная запорно-предохранительная арматура контейнера-цистерны закрыта арматурным отсеком (на чертежах позицией не обозначен). Внутренний сосуд 6, расположенный в кожухе 1, жестко закреплен с ним узлом жесткой фиксации (фиг. 3, вид Б).
Узел жесткой фиксации включает фланцы 11 и 12, ось 10 с буртиками 13, прокладки 14 и 15, резьбовую втулку 16 и торцевую направляющую 17.
Фланец 11 жестко соединен с внутренним сосудом 6, например, при помощи сварки. При закреплении внутреннего сосуда 6 с кожухом 1 узлом жесткой фиксации с одной стороны буртики 13 оси 10 устанавливаются и закрепляются между фланцем 11 и фланцем 12, которые в свое очередь жестко соединены между собой, например, болтовым соединением, а с другой стороны на ось 10 накручена резьбовая втулка 16, приваренная к торцевой направляющей 17, которая далее вваривается в днище 2 кожуха 1. Для исключения возникновения тепловых мостиков с каждой стороны упорного буртика 13 оси 10 установлены прокладки 14, 15 из низкотеплопроводного материала, например, стеклотекстолита.
Заявляемое техническое решение работает следующим образом. После установки внутреннего сосуда 6 в кожух 1 и приварки днищ 2 кожуха 1, ось 10 закрепляется между фланцами 11, 12 соосно с днищем 2, далее в днище 2 вваривается торцевая направляющая 17, через отверстие которой на ось 10 до упора накручивается резьбовая втулка 16. После чего выполняется замыкающий шов приварки резьбовой втулки 16 к торцевой направляющей 17. Внутренний сосуд 6 постоянно прижат к кожуху 1 за счет работы тарельчатых пружин и болтов натяжителей (на чертежах позициями не обозначены), исключая опрокидывание сосуда, обеспечивая восприятие вертикальных сил инерции. Примененный узел жесткой фиксации внутреннего сосуда 6 способствует предотвращению продольных перемещений и опрокидывания сосуда во время транспортировки криогенных продуктов.
За счёт применения данного узла жесткой фиксации внутреннего сосуда с прокладками из низкотеплопроводного материала в контейнер-цистерне отсутствуют явные тепловые мосты, что снижает количество теплопритока к криогенной жидкости. Тепловой мост - участок наружной поверхности конструкции, через который внутрь проникает больше тепла, чем через остальную конструкцию. Наличие тепловых мостов означает для любой конструкции более быстрое испарение криогенной жидкости.
Заявляемая полезная модель снижает тепловые потери, что приводит к увеличению срока хранения жидких криопродуктов. Также данное техническое решение является новым видом фиксирующих средств, позволяющих удерживать сосуд в заданном положении для безопасного транспортирования и хранения жидких криопродуктов, не уменьшая при этом полезный объем сосуда.
Техническая документация на заявляемый контейнер-цистерну с использованием отличительных признаков одобрена Главным Управлением Российского Морского Регистра Судоходства.