Затвор к понтону резервуара для хранения жидкостей
GATE TO RESERVOIRS PONTOON FOR STORAGE OF LIQUIDS

Изобретение относится к области хранения легкоиспаряющихся жидкостей (например, нефти и нефтепродуктов), а именно к резервуарам для хранения жидкостей и к устройствам, предназначенным для сокращения потерь от испарения при хранении легкоиспаряющихся жидкостей (понтонам), и может быть использовано для перекрытия зазора между понтоном (внутренней плавающей крышей резервуара) и стенкой резервуара.
Для повышения эффективности применения понтонов в резервуарах используются периферийные затворы, перекрывающие зазор между понтоном и стенкой резервуара. Кроме того, затвор должен компенсировать отклонение стенки резервуара от вертикали по всей высоте и в большом диапазоне.
Наиболее близким к изобретению является Затвор к плавающей крыше резервуара для хранения жидкостей (патент РФ № 2103209, опубликованный 27.01.1998), содержащий расположенные по периметру плавающей крыши плоские пружины, скользящее резиновое уплотнение, поджатое этими пружинами к стенке резервуара, и защитный фартук, расположенный между скользящим уплотнением и плавающей крышей, на скользящем уплотнении со стороны, обращенной к стенке резервуара, выполнен скребок для ее зачистки.
Недостатками данного технического решения являются:
- большая длина пружины, а, следовательно, значительное расстояние от уровня продукта до верхней точки затвора, что уменьшает полезный объем резервуара при использовании данного затвора;
- значительная сила трения резинового уплотнения о стенку резервуара (особенно при малых зазорах между стенкой резервуара и плавающей крышей с увеличенной силой прижатия уплотнения к стенке резервуара), что приводит к быстрому износу скользящего уплотнения;
- возможность деформации и разрушения затвора за счет упора скользящего резинового уплотнения в горизонтальные сварные швы стенки резервуара при максимальном зазоре.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание периферийного комбинированного затвора (то есть затвора, состоящего из эластичного уплотняющего элемента, прижимаемого к стенке резервуара металлической пружиной) к понтону резервуара для хранения жидкостей, имеющего повышенную надежность работы по сравнению с ближайшим аналогом, в том числе увеличенную износостойкость уплотняющего элемента, его свободное перемещение через горизонтальные сварные швы стенки резервуара при движении затвора вверх/вниз, а также позволяющего увеличить полезный объем резервуара.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности затвора.
Дополнительным техническим результатом изобретения является увеличение полезного объема резервуара.
Для достижения технического результата в затворе к понтону резервуара для хранения жидкостей, содержащем расположенные по периметру понтона пружины, уплотняющий элемент, прижимаемый этими пружинами к стенке резервуара, согласно изобретению каждая пружина соединена с подвижным кронштейном, содержащим два подвижных ролика и основание с закрепленным на нем уплотняющим элементом.
Наличие в конструкции двух вращающихся роликов и их шарнирного соединения с пружиной позволяет подвижному кронштейну с закрепленным основанием с уплотняющим элементом находиться в одном и том же положении относительно стенки резервуара при разных зазорах, тем самым уменьшая его износ, а так же обеспечивая свободное перемещение уплотняющего элемента затвора через горизонтальные сварные швы стенки резервуара без упора в эти швы, избегая деформации и разрушения затвора.
Применение в заявленном устройстве роликов и шарнирного узла обеспечивает прижатие уплотняющего элемента к стенке резервуара с постоянным усилием при любом зазоре между понтоном и стенкой резервуара, уменьшая тем самым износ уплотнения, а также обеспечивает надежное перемещение уплотняющего элемента через горизонтальные сварные швы стенки резервуара со значительным валиком усиления шва без упора в эти швы, избегая деформации и разрушения затвора, в результате чего повышается надежность затвора.
Для достижения дополнительного технического результата в затворе к понтону резервуара для хранения жидкостей участок пружины, следующий после участка, которым пружина крепится к понтону, выполнен закругленным, крепление пружины осуществляется в нижней части понтона.
Для обеспечения работоспособности пружины во всем диапазоне изменения зазора между понтоном и стенкой резервуара, а также для обеспечения минимально необходимого усилия прижатия уплотняющего элемента к стенке резервуара, при максимальном зазоре, ее деформация при работе должна находиться в пределах упругой деформации. Эти требования обеспечиваются расчетной рабочей высотой пружины, что и определяет ее габаритные размеры.
Для уменьшения габаритных размеров, а, следовательно, уменьшения рабочей высоты пружины Н (расстояния от нижней до верхней точки), участок пружины, следующий после участка, которым пружина крепится к понтону, выполнен закругленным.
Для уменьшения расстояния от уровня продукта до верхней точки затвора Н1 крепление пружины осуществляется в нижней зоне понтона, ниже уровня продукта.
Специальная форма пружины и место ее крепления уменьшают расстояние от уровня продукта до верха уплотняющего элемента затвора, что приводит к увеличению полезного объема резервуара.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен затвор к понтону резервуара для хранения легкоиспаряющихся жидкостей, общий вид; на фиг. 2 – изображен затвор по виду А; на фиг. 3 - изображено положение уплотняющего элемента затвора при номинальном, максимальном и минимальном зазоре между понтоном и стенкой резервуара, на фиг. 4  - фотографии затвора.
Затвор к понтону резервуара для хранения легкоиспаряющихся жидкостей содержит расположенные по периметру понтона пружины 1. Пружины 1 выполнены из металла, являются упругими и плоскими. Пружины 1 с определенным шагом крепятся к периферийному кольцу 2 понтона по всему его периметру. Пружины 1 прижимают уплотняющий элемент 3 к стенке 4 резервуара. Уплотняющий элемент 3 имеет возможность скольжения по стенке 4 резервуара, то есть является скользящим.
На каждую пружину 1 закреплен неподвижный кронштейн 5, который в свою очередь посредством оси 6 шарнирно (подвижно) соединен с подвижным кронштейном 7, таким образом, пружина 1 подвижно соединена с подвижным кронштейном 7. На подвижном кронштейне 7 закреплены два подвижных, вращающихся на осях ролика 8. Ролики 8 выполнены из материала стойкого к нефти, нефтепродуктам и их парам.
Каждая пара пружин 1 соединена основанием 9. Основание 9 крепится к двум подвижным кронштейнам 7. Между каждым основанием 9 затвора обеспечивается необходимый зазор Б, компенсирующий изменение диаметра при отклонении стенки 4 резервуара от вертикали внутрь (уменьшение длины окружности). К основанию 9 прикреплен скользящий уплотняющий элемент 3 и перекрывающий элемент (фартук) 10.
Основание 9, с закрепленным на нем скользящим уплотняющим элементом 3 и перекрывающим элементом (фартуком) 10 прижимается пружинами 1 к стенке 4 резервуара, таким образом, что уплотняющий элемент 3 оказывается прижат пружинами 1 к стенке 4 резервуара.
Уплотняющий элемент 3 свободным краем имеет возможность скользить по стенке 4 резервуара, а свободный край перекрывающего элемента (фартука) 10 прижимом 11 прижимается к периферийному кольцу 2 понтона, тем самым обеспечивается перекрытие и герметизация зазора между стенкой 4 резервуара и периферийным кольцом 2 понтона.
Наличие в конструкции подвижного (шарнирного) соединения посредством оси 6 и двух подвижных вращающихся роликов 8 позволяет подвижному кронштейну 7, с закрепленным на нем основанием 9 со скользящим уплотняющим элементом 3 находиться в одном и том же положении относительно стенки 4 резервуара при разных зазорах, тем самым уменьшая износ уплотняющего элемента 3, а так же обеспечивая его свободное перемещение через горизонтальные сварные швы стенки 4 резервуара, избегая деформации и разрушения затвора, в результате чего повышается надежность затвора.
Кроме того, наличие роликов 8 в конструкции затвора сводит к минимуму силу трения скользящего уплотняющего элемента 3 о стенку 4 резервуара, что в свою очередь исключает необходимость увеличивать плавучесть периферийной части понтона за счет применения дополнительных поплавков и/или блоков.
Пружины 1 прикреплены к понтону, а именно к периферийному кольцу 2 понтона, в нижней зоне понтона, которая находится в продукте. Один конец пружины 1 выполнен закругленным. Закругленный конец пружины 1 - это участок пружины 1, следующий после участка, которым пружина закреплена к понтону. Таким образом, пружины 1 имеют радиусную форму в зоне крепления к понтону.
Специальная форма пружины 1 (с закругленным концом) применяется для уменьшения ее габаритных размеров, а, следовательно, уменьшения рабочей высоты пружины Н (расстояния от нижней до верхней точки). Крепление пружины 1 осуществляется в нижней зоне понтона ниже уровня продукта для уменьшения расстояния Н1 от уровня продукта до верхней точки затвора. Крепление пружины 1 к понтону может производиться с помощью болтов, заклепок, сварки. Специальная форма пружины и место ее крепления уменьшают расстояние от уровня продукта до верха уплотняющего элемента затвора, что приводит к увеличению полезного объема резервуара.
Работа устройства.
При номинальном зазоре между понтоном и стенкой 4 резервуара ролики 8 прижимаются к стенке 4 резервуара номинальным усилием пружин 1, при этом положение уплотняющего элемента 3 относительно стенки 4 резервуара определяет подвижный шарнир при его опоре на стенку 4 резервуара двумя роликами 8.
При увеличении зазора между понтоном и стенкой 4 резервуара уплотняющий элемент 3 под действием минимальных упругих сил пружин катится на роликах 8 вниз  по стенке 4 резервуара и прижимается к ней. Наличие двух роликов 8 на подвижном кронштейне 7 и его шарнирное соединение с пружиной 1 обеспечивает положение уплотняющего элемента 3 относительно стенки 4 резервуара и усилие прижатия такими же, как при номинальном зазоре между понтоном и стенкой 4 резервуара.
При уменьшении зазора между понтоном и стенкой 4 резервуара уплотняющий элемент 3 на роликах 8 катится вверх по стенке 4 резервуара и максимальным усилием пружины 1 прижимается к ней. Наличие двух роликов 8 на подвижном кронштейне 7 и его шарнирное соединение с пружиной 1 обеспечивает положение уплотняющего элемента 3 относительно стенки 4 резервуара и усилие прижатия такими же, как при номинальном зазоре между понтоном и стенкой 4 резервуара.
Таким образом, положение подвижного кронштейна 7 со скользящим уплотняющим элементом 3 относительно стенки 4 не меняется при любом зазоре между понтоном и стенкой 4 резервуара.