ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЙ КОНТЕЙНЕР
VEHICLE-PROCESS EXPLOSION-PROOF CONTAINER

Изобретение относится к области хранения и транспортировки взрывчатых веществ (ВВ) и взрывоопасных, легковоспламеняющихся жидких грузов.
Известен контейнер для транспортировки, хранения и смешивания взрывчатых веществ. Он выполнен в виде жесткого прямоугольного металлического корпуса из нержавеющей стали, сверху которого имеется загрузочный люк, а сбоку - выгрузочное отверстие с герметически закрываемой крышкой. Боковые и задние стенки контейнера имеют предохранительные элементы (мембраны). Общая поверхность полипропиленовых мембран составляет до 40% от всей поверхности аппарата (патент РФ №2582133 - прототип).
Недостатком известного контейнера является то, что он не может быть использован для перевозки и хранения взрывоопасных жидких грузов, потому что предохранительные элементы не имеют индикатора безопасности для предотвращения чрезвычайной взрывной ситуации.
Технически достижимый результат - повышение взрывобезопасности контейнера при перевозке и хранении взрывоопасных, легковоспламеняющихся жидких грузов, а также взрывчатых веществ (ВВ).
Это достигается тем, что в транспортно-технологическом взрывобезопасном контейнере, включающем в себя емкость в виде металлического сосуда с узлами заполнения и опорожнения, сосуд выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса с эллиптической крышкой и коническим днищем, защитной корзиной из труб, при этом емкость выполнена из алюминия с пределом текучести не более 155 МПа, при этом отношение толщины стенок емкости к внутреннему диаметру цилиндрической части составляет 0,003…0,004, а угол конуса днища составляет около 90°, а места крепления защитной корзины расположены на цилиндрическом корпусе, дополнительно предусмотрено взрывозащитное устройство, выполненное в виде взрывозащитного клапана, содержащего корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана, при этом корпус клапана выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта, а в верхней цилиндрической части корпуса клапана размещен теплоизоляционный элемент и герметизирующая мембрана, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки, шарнирно соединенной с рычагом, взаимодействующим с отбойником, а узел крепления разрывного элемента крепится своей верхней частью на рычаге, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса клапана, при этом узел крепления разрывного элемента состоит из проволоки, стопорного болта, вилки, рычага крышки клапана, гайки, двух барабанов, расположенных соответственно в вилке рычага крышки клапана и в вилке верхней цилиндрической части корпуса клапана, а подвижное соединение футерованного грузового затвора с основанием корпуса клапана выполнено в виде трех вертикально установленных стержней в отверстиях, выполненных в периферийной части корпуса футерованного грузового затвора, при этом нижней частью стержни закреплены в основании корпуса клапана, а в верхней части имеют демпфирующее устройство, закрепленное на горизонтальных перемычках стержней и обращенное в сторону грузового затвора, при этом каждое из трех демпфирующих устройств закреплено на горизонтальной перемычке, жестко соединенной со стержнем и выполненной в виде круглого диска, на котором закреплено посредством винтов основание демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», которое соединено с втулкой из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень, а втулка имеет по крайней мере три отверстия, соосных со стержнем, в которых расположены упругие элементы, цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов соединен с основанием демпфирующего устройства, а нижний находится в свободном состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной, а к торцевой поверхности втулки, со стороны свободного торца упругих элементов, расположенных в ее отверстиях, соосных со стержнем, жестко прикреплен предохранительный элемент, выполненный в виде конической поверхности, причем нижнее основание конуса опирается на втулку, а вершина выполнена с отверстием, в которое входит стержень.
На фиг. 1 изображен общий вид транспортно-технологического взрывобезопасного контейнера, на фиг. 2 - общий вид взрывозащитного устройства, на фиг. 3 - узел крепления разрывного элемента, на фиг. 4 - схема демпфирующего устройства с предохранительным элементом 37.
Транспортно-технологический взрывобезопасный контейнер (фиг. 1) состоит из емкости 1 в виде вертикального цилиндрического сосуда с конусным днищем 2, имеющим угол при вершине 90°, и эллиптической крышкой 3, люка 4, корзины (рамы) 5 и выгрузочного устройства 6. Емкость контейнера сварная и выполнена из алюминия с пределом текучести не более 155 МПа. Корзина 5 является опорной и защитной. Она имеет вертикальные стойки 9 с упругими опорами 10 и объединяющие их кольца 8 из труб. Вертикальные стойки закреплены на цилиндрическом корпусе вертикального сосуда. Для операций загрузки и выгрузки емкости 1 на эллиптической крышке 3 с люком 4 закреплены транспортировочные элементы 7, например, в виде рым-болтов.
После загрузки жидких ВВ люк 4 закрывается, контейнер пломбируется и грузится в транспортное средство. После доставки на место разгрузки контейнер опорожняется, моется и направляется на дальнейшее использование. Во время транспортировки, а также на других технологических операциях возможно возникновение внутри контейнера нерегламентной ситуации (например, загорания или даже взрыва), сопровождающейся нарастанием давления и возможным переходом горения в детонацию. Аварийная разгерметизация контейнера при этом происходит срывом (разрушением) именно эллиптической крышки, поскольку именно она является наименее прочным элементом в конструкции контейнера - цилиндрическая и коническая части контейнера за счет своей формы и наличия примыкающих к ним узлов контейнера обладают большей жесткостью и прочностью.
Контейнер дополнительно снабжен взрывозащитным устройством, монтируемым в люке 4 эллиптической крышки 3 контейнера. При этом волна давления уходит вверх, а не вбок, как в прототипе, и не наносит большого ущерба ограждающим конструкциям. Таким образом, зона выброса локализуется над контейнером, уменьшая тем самым разбрызгивание жидкого ВВ по сторонам. Разгерметизация и падение давления препятствуют переходу горения в детонацию (взрыв). Эллипсность крышки и конусность дна с углом около 90° способствуют формированию направленной вверх волны, а исполнение емкости из относительно мягкого алюминия с пределом текучести не более 155 МПа сглаживает перепады давления внутри емкости. При отношении толщины стенок емкости к внутреннему диаметру цилиндрической части менее 0,003 емкость недостаточно прочна, зона разрушения непредсказуема, а при соотношении более 0,004 конструкция емкости по прочностным характеристикам технически и экономически избыточна. Использование емкости именно такой формы и исполнения наиболее целесообразно для жидких ВВ, особенно содержащих алюминий. Наличие защитной корзины повышает безопасность функционирования контейнера на перегрузочных операциях.
Взрывозащитное устройство устанавливается в корпусе люка 4 эллиптической крышки 3 контейнера (фиг. 2) и выполнено в виде взрывозащитного клапана, устанавливаемого на корпус 29 защищаемого объекта посредством крепежных элементов 30, и содержит футерованный грузовой затвор 12, подвижно соединенный с основанием 11 корпуса 13 клапана (фиг. 2, 3).
Подвижное соединение футерованного грузового затвора 12 с основанием 11 корпуса клапана выполнено в виде трех вертикально установленных стержней 20 в отверстиях, выполненных в периферийной части корпуса футерованного грузового затвора 12. При этом нижней частью стержни 20 закреплены в основании 11 корпуса клапана, а в верхней части имеют демпфирующее устройство 21, закрепленное на горизонтальных перемычках 22 стержней 20 и обращенное в сторону грузового затвора 12.
Каждое из трех демпфирующих устройств 21 (фиг. 4) закреплено на горизонтальной перемычке 22, жестко соединенной со стержнем 20 и выполненной в виде круглого диска, на котором закреплено посредством винтов 32 основание 31 демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», которое соединено с втулкой 33 из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень 20. Втулка имеет по крайней мере три отверстия 34, соосных со стержнем 20, в которых расположены упругие элементы 35, например цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов 36 соединен с основанием 31 демпфирующего устройства, а нижний находится в свободном (неподжатом) состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки 33 на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной.
Возможен вариант (фиг. 4), когда к торцевой поверхности втулки 33, со стороны свободного (неподжатого) торца упругих элементов 35, расположенных в ее отверстиях 34, соосных со стержнем 20, жестко прикреплен предохранительный элемент 37, выполненный в виде конической поверхности, причем нижнее основание конуса опирается на втулку 33, а вершина выполнена с отверстием, в которое входит стержень 20.
Предохранительный элемент 37 предназначен для демпфирования ударной волны в начальной стадии взрыва.
Корпус клапана 13 выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор 12, перекрывающий отверстие диаметром Dy в корпусе 11 защищаемого объекта. В верхней цилиндрической части корпус 13 клапана размещен теплоизоляционный элемент 14 и герметизирующая мембрана 15, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки 16, шарнирно соединенной с рычагом 18, взаимодействующим с отбойником 17. Узел 19 крепления разрывного элемента (фиг. 3), выполненного в виде проволоки 28, крепится своей верхней частью на рычаге 18, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса 13 клапана. Узел крепления разрывного элемента состоит из проволоки 28, стопорного болта 23, вилки 24, рычага 25 крышки клапана, гайки 26 и двух барабанов 27, расположенных соответственно в вилке 24 рычага 25 крышки клапана и в вилке верхней цилиндрической части корпуса 13 клапана. Концы проволоки 28 вставляются в отверстия барабанов 27 и затем наматываются на них при их вращении обычным гаечным ключом. После достаточного натяжения проволоки барабаны 27 фиксируются стопорными болтами 23. Откидная крышка 16 через рычаг 18 удерживается в закрытом положении узлом 19 разрывного элемента. Для полной герметизации клапана используется мембрана 15 из алюминиевой фольги или из полимерного материала. Затвор 12 не обеспечивает герметичного перекрытия сбросного отверстия защищаемого объекта, он свободно лежит на нем, а стержни 20 служат для центровки затвора 12, т.е. для предотвращения его больших смещений относительно сбросного отверстия.
Взрывозащитный клапан работает следующим образом.
При срабатывании клапана крышка 16 отбрасывается до упора в отбойники 17, засыпка 14 потоком газа выбрасывается из полости клапана, а затвор 12 приподнимается вверх, насколько позволяет длина удерживающих его стержней 20, при этом частичное поглощение взрывной энергии приходится на демпфирующие устройства 21, закрепленные на горизонтальных перемычках 22. При этом сначала сжимаются упругие элементы 35, например цилиндрические винтовые пружины, нижние торцы которых находятся в свободном (неподжатом) состоянии, а затем энергию взрыва гасят втулки 33 из эластомера, например литьевого полиуретана, совместно с упругими элементами 35, при этом имеет место помимо демпфирования в материале втулок 33 еще и сухое трение упругих элементов 35 о боковые поверхности отверстий 34, расположенных во втулках 33 из эластомера.
Возможен вариант взрывозащитного клапана с системой оповещения начальной фазы возникновения чрезвычайной ситуации (ЧС) (не показано).
На внутренней поверхности предохранительного элемента 37, предназначенного для демпфирования ударной волны в начальной стадии взрыва и выполненного в виде конической поверхности с отверстием в вершине, в которое входит стержень 20, закреплен тензометрический датчик измерения деформации, сигнал с которого по линии связи поступает на тензоусилитель, а с него по линии связи в блок системы оповещения об аварийном режиме работы взрывозащитного клапана, которая позволяет принять соответствующие меры для предотвращения начальной фазы возникновения чрезвычайной ситуации.