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 элементов.
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 2 709 750 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.
Известна криогенная емкость, содержащая наружную оболочку и внутренний сосуд, установленный в оболочке на низкотеплопроводных опорах и зафиксированный от проворачивания и продольных перемещений фиксирующей опорой, при этом фиксирующая опора выполнена в виде стакана с установленным в нем стержнем, причем в качестве стержня использована труба, приваренная к верхней части внутреннего сосуда, укрепленная ребрами жесткости, на поверхности которых лежит кольцо, имеющее по образующей высечки (патент RU 171574, МПК F17C 13/08, опубл. 06.06.2017).
Недостатком известного решения является сложная технология сборки конструкции емкости в целом.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является цистерна для сжиженных газов, содержащая оболочку и сосуд в ней, по концам опертый на две пары низкотеплопроводных опор, расположенных под углом к вертикальной оси цистерны. При этом каждая из опор установлена на опорной поверхности сосуда и имеет переходную деталь, установленную на опоре и закрепленную на оболочке по месту при монтаже (патент RU 2 032 848 C1, МПК F17C 13/08, F17C 3/00, опубл. 10.04.1995).
Недостатком данного решения является наличие дополнительных работ после размещения сосуда в оболочке, а именно выполнение шва для приварки опорной детали. Данный шов будет иметь повышенную нагрузку, т. к. вся масса заполненного сосуда будет приходиться на опорную деталь. Также при выполнении данного шва есть вероятность повреждения низкотеплопроводных опор из-за наличия высоких температур во время проведения сварочных работ. К недостаткам можно отнести значительную площадь, не покрытую изоляцией, которая необходима для перемещения опоры по поверхности сосуда во время температурных расширений, что усложнит прокладку систем коммуникаций в этих местах вдоль контейнера.
Технической проблемой, на выполнение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание контейнера-цистерны с внутренним сосудом, опертым на наружном кожухе, для хранения и транспортировки криопродуктов, обладающего повышенной надежностью, пониженной испаряемостью криогенного продукта и упрощенной технологией сборки с исключением рисков повреждения материала опор.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение трудоемкости изготовления опор за счет упрощения конструкции контейнера-цистерны.
Технический результат достигается тем, что контейнер-цистерна состоит из наружного кожуха с днищами, жестко скрепленными с двумя торцевыми рамами, внутреннего сосуда, имеющего экранно-вакуумную изоляцию, и опирающегося на наружный кожух посредством установки низкотеплопроводных опор при помощи установочных стаканов. Низкотеплопроводные опоры расположены под углом к вертикальной оси и закреплены непосредственно на внутреннем сосуде через стаканы фиксирующими винтами с возможностью скольжения по внутренней поверхности наружного кожуха.
Опоры установлены в стаканы.
Стаканы приварены к внутреннему сосуду.
Опоры зафиксированы от проворота винтами.
Крепление опор к внутреннему сосуду через стаканы осуществляется до закатки сосуда в наружный кожух.
При анализе уровня техники заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, сходными с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна».
Признаками полезной модели являются:
1. Контейнер-цистерна состоит из
2. наружного кожуха
3. с днищами,
4. жестко скрепленными с двумя торцевыми рамами,
5. внутреннего сосуда, имеющего экранно-вакуумную изоляцию,
6. опирающегося на наружный кожух
7. посредством установки низкотеплопроводных опор,
8. опоры расположены под углом к вертикальной оси контейнера-цистерны,
9. опоры установлены в стаканы,
10. стаканы приварены к внутреннему сосуду
11. опоры зафиксированы от проворота винтами,
12. с возможностью скольжения по внутренней поверхности наружного кожуха.
Признаки 1-10 являются общими с прототипом, признаки 11-12 – отличительными признаками.
Сущность полезной модели описывается далее на основе представленных чертежей, где на фиг. 1 представлен общий вид контейнера спереди, на фиг. 2 – сечение А-А на фиг. 1, на котором изображено сечение контейнера-цистерны в месте расположения опор, на фиг. 3 – выносной элемент Б на фиг. 2, на фиг. 4 – показано направление движения скольжения опор по внутренней стороне кожуха при тепловом расширении сосуда.
Контейнер-цистерна (фиг. 1-2) состоит из наружного кожуха 1 с днищами, жестко скрепленными с двумя торцевыми рамами 2 посредством переходных силовых обечаек 3, и усиленной шпангоутами 4, внутреннего сосуда 5, имеющего экранно-вакуумную изоляцию 6, и опирающегося на наружный кожух 1 посредством установки низкотеплопроводных опор 7, т.е. из материала с низким коэффициентом теплопроводности, расположенных под углом к вертикальной оси контейнера. Опоры 7 установлены в стаканы 8 (фиг. 3), приваренные к внутреннему сосуду 5 и зафиксированы от проворота винтами 9. Пространство 10 между наружным кожухом 1 и внутренним сосудом 5 заполнено вакуумом.
Крепление опор 7 к сосуду 5 через стаканы 8 осуществляется до закатки сосуда в наружный кожух 1. При температурных деформациях, во время захолаживания и отогрева, сосуд 5 скользит соприкасаемой частью опоры 7 по внутренней поверхности кожуха 1, что исключает повреждение частей внутреннего сосуда 5.
Внутренний сосуд 5 через опоры 7 постоянно прижат к внутренней поверхности кожуха 1 за счет работы тарельчатых пружин и болтов узлов натяжителей 11 (фиг. 2), исключая опрокидывание сосуда 5, но в то же время опоры 7 могут скользить по внутренней поверхности кожуха 1 при температурных расширениях (фиг. 4).
Явным преимуществом данной полезной модели по сравнению с близким аналогом является простота технологической сборки контейнера-цистерны, отсутствие замыкающих швов на дополнительных элементах после установки опор из низкотеплопроводного материала, что исключает их повреждение при выполнении шва и непосредственно влияет на надежность конструкции, т. к. отсутствуют швы, воспринимающие высокую нагрузку. Также очевидным преимуществом применения данного узла установки опор является то, что у внутреннего сосуда отсутствуют участки без изоляции, т. к. опоры скользят не по сосуду, а по внутренней поверхности наружного кожуха, что снижает количество теплопритока к криогенной жидкости. При упрощении технологической сборки изделия снижается трудоемкость изготовления опор.
Техническая документация на контейнер-цистерну с использованием заявленного решения одобрена Главным Управлением Российского Морского Регистра Судоходства.