БОЛЬШЕГРУЗНАЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНАЯ АВТОЦИСТЕРНА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ, ВЗРЫВООПАСНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
HIGH-CAPACITY EXPLOSION-PROOF TANK TRUCK, ESSENTIALLY FOR INFLAMMABLE, EXPLOSIVE LIQUIDS

3
Изобретение относится к средствам перевозки жидкостей, например топлива, по автомобильным дорогам и может быть использована для кратковременного хранения и заправки техники фильтрованным нефтепродуктом плотностью 0,7-0,86 г/см с одновременным измерением выданного объема, а также для перевозки легко воспламеняющихся, токсичных и едких жидкостей.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является автоцистерна АЦ-8,5-255Б, установленная на шасси автомобиля КрА3-255Б, имеет три сварных полупояса двутаврового сечения (патент РФ на ПМ №78737 - прототип). В каждый полупояс заделано по два опорных бруса, которыми цистерну ставят на верхние полки лонжеронов рамы. Переднюю опору устанавливают на специальные брусья, закрепленные на левом и правом лонжеронах рамы двумя стремянками каждый. В брусья вварено по два болта. Опорные брусья цистерны крепятся к болтам брусьев рамы через цилиндрические пружины. Среднюю и заднюю опоры цистерны устанавливают на лонжероны рамы через прорезиненные прокладки и закрепляют стремянками и стяжными болтами, которые притягивают цистерну к лонжеронам рамы автомобиля через стальные планки (I).
Недостатком прототипа является отсутствие системы взрывобезопасности на цистерне.
Технически достижимый результат - повышение взрывобезопасности автоцистерны при перевозках легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей.
Это достигается тем, что в большегрузной взрывобезопаснай автоцистерне, преимущественно для легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей, включающей автошасси с рамой, цистерну со сливоналивными рукавами, средства крепления и ложементы, опорное основание в виде вышеуказанных ложементов, выполненных по контуру с радиусом, равным боковому радиусу сечения примыкающей к ним цистерны, продленных на величину этого радиуса и объединенных в зоне перехода от нижней к боковой цилиндрической поверхности цистерны силовыми элементами, при этом цистерна закреплена на опорном основании, а опорное основание закреплено на раме автошасси, она дополнительно снабжена взрывозащитным устройством с индикатором безопасности на разрывном элементе, монтируемым в расширительной горловине цистерны с люком-лазом, и содержащим корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, 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, а разрывной элемент 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, при этом концы проволоки вставляются в отверстия барабанов и затем наматываются на них, а зазор h между вилками составляет порядка (1,5÷3) от диаметра проволоки, а параметры клапана находятся в следующих оптимальных интервалах величин: с=H/Dy=2,5÷3,0, где Dy - диаметр верхней цилиндрической части корпуса клапана, равный максимальному размеру отверстия корпуса защищаемого объекта; H - высота клапана в сборе, при этом на проволоке разрывного элемента закреплен индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен со входом устройства оповещения об аварийной ситуации, а проволока разрывного элемента, на которой закреплен датчик индикатора безопасности, выполнена упругой и имеет несколько витков в части, соединенной с датчиком индикатора безопасности.
На фиг. 1 изображен общий вид большегрузной автоцистерны, на фиг. 2 изображен общий вид взрывозащитного устройства с креплением разрывного элемента, на фиг. 3 - схема индикатора безопасности на разрывном элементе.
Большегрузная взрывобезопасная автоцистерна, преимущественно для легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей, состоит из шасси 1 (фиг. 1), цистерны 2 «чемоданного» поперечного сечения с закругленными углами по радиусу, которая расположена на мощном опорном основании 3. Опорное основание 3 выполнено со встроенными силовыми элементами в виде труб, расположенных с обеих сторон цистерны и проходящих через ложементы с прокладками опорного основания 3, создавая с ними единое целое в зоне перехода от нижней к боковой цилиндрической поверхности цистерны 2. При этом силовые элементы по жесткости соразмерны жесткости ложемента и расположены в зоне наибольшей нагрузки на заднюю тележку автошасси. Силовые элементы используются в качестве пеналов для хранения сливоналивных рукавов цистерны и снабжены уплотнительными крышками. Цистерна 2 к опорному основанию 3 крепится поясами 10. В свою очередь опорное основание 3 крепится на раме автошасси 1 через подрамники с помощью стремянок и болтов.
Цистерна оборудована расширительной горловиной 7 с люком-лазом 5 (фиг. 1), трубой заливной 6 и дренажной трубкой (на чертеже не показано) для отвода паровоздушной смеси при наполнении цистерны. Донный клапан (на чертеже не показан) установлен в сливном отверстии цистерны и может работать в автоматическом и ручном режимах. На боковой поверхности цистерны расположен стрелочный указатель 4 уровня наполнения, который совмещен с запорным устройством (на чертеже не показан) цистерны. Площадка 8 обслуживания расширительной горловины 7 выполнена просечной для безопасности и снабжена лестницей с возможностью перемещения из нерабочего положения в рабочее. В пространстве между задним днищем цистерны 2 и лестницей закреплены два порошковых огнетушителя для экстренных ситуаций. Автоцистерна снабжена самовсасывающим насосом 9 гидросистемы, имеющим привод от двигателя автомобиля посредством гидропередачи, и измерительным устройством топливораздачи.
Большегрузная взрывобезопасная автоцистерна, преимущественно для легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей, работает следующим образом.
Перед началом эксплуатации автоцистерны необходимо произвести обработку внутренней поверхности цистерны 2 через люк-лаз 5 расширительной горловины 7, воспользовавшись лестницей и площадкой 8 обслуживания. С помощью оборудования автоцистерны выполняются следующие операции: наполнение цистерны 2 собственным насосом 9; выдача (слив) топлива собственным насосом; слив топлива самотеком через донный клапан; заправка техники топливом с одновременным измерением выданного объема измерительным устройством; перекачка топлива из одной емкости в другую, минуя цистерну.
2
3
2
3
Автоцистерна АЦ-20 имеет площадь сечения 3,6 м на объеме 20 м при длине 5850 мм. Для сравнения цистерна ОАО «Нефаз» с площадью сечения 2,75 м на объеме 20 м имеет длину 7270 мм, что приводит к перегрузке задней тележки автошасси и к увеличению материалоемкости. Оригинальное крепление опорного основания к раме автошасси, а цистерны к опорному основанию при минимально низком расположении центра масс делает предлагаемую полезную модель устойчивой и маневренной. Автоцистерна большегрузная прошла все испытания и сертифицирована в Ростехрегулировании РФ как транспортная мера полной вместительности.
Для повышения безопасности перевозок она снабжена взрывозащитным устройством с индикатором безопасности (фиг. 2 и 3), которое размещается в расширительной горловине 7 с люком-лазом 5, которая в свою очередь является корпусом защищаемого объекта - автоцистерны.
Взрывозащитное устройство с индикатором безопасности на разрывном элементе устанавливается на корпус 11 (фиг. 2) защищаемого объекта (автоцистерны) и содержит футерованный грузовой затвор, выполненный в виде двух слоев: слоя футеровки 20, перекрывающей отверстие диаметром Dy в корпусе 11 защищаемого объекта, и насыпного грузового слоя 12 в виде щебня, гравия или песка. Корпус клапана 13 выполнен в виде нижней конической и верхней цилиндрической части, в которой размещен теплоизоляционный элемент 14 и герметизирующая мембрана 15, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки 6, шарнирно соединенной с рычагом 18, взаимодействующим с отбойником 17.
Узел 19 крепления разрывного элемента (фиг. 3) в виде проволоки закреплен своей верхней частью на рычаге 18, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса 13 клапана. Узел крепления разрывного элемента состоит из проволоки 26, стопорного болта 21, вилки 22, рычага 23 крышки клапана, гайки 24 и двух барабанов 25, расположенных соответственно в вилке 22 рычага 23 крышки клапана и в вилке верхней цилиндрической части корпуса 13 клапана. Концы проволоки 26 вставляются в отверстия барабанов 25 и затем наматываются на них при их вращении обычным гаечным ключом. После достаточного натяжения проволоки барабаны 25 фиксируются стопорными болтами 21.
На проволоке 26, в ее средней (на чертеже не показано, т.е. как в прототипе), свободной от крепежа части, закреплен индикатор безопасности 27 в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора (тензодатчика), выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем 28, а выход тензоусилителя 28 соединен со входом устройства оповещения 29 об аварийной ситуации.
Возможен вариант выполнения проволоки (фиг. 3) разрывного элемента, на которой закреплен датчик индикатора безопасности, упругой и имеющей несколько витков в части, соединенной с датчиком индикатора безопасности.
Важно заметить, что давление срабатывания клапана зависит только от прочности проволоки 26 и не зависит от силы ее натяжения. Чтобы срабатыванию клапана не предшествовали большие пластические деформации проволоки, ее длина, а следовательно, и зазор h должны быть минимальными. Зазор h должен быть порядка (1,5÷3)d, где d - диаметр проволоки. Чтобы крепление концов проволоки было надежным и не допускало их вытягивания из отверстий в барабане, на него должно быть намотано не менее трех витков. Откидная крышка 16 через рычаг 18 удерживается в закрытом положении при разрывном элементе 19, роль которого выполняет проволока калиброванного сечения. Для полной герметизации клапана используется мембрана 15 из алюминиевой фольги или из полимерного материала. Под действием давления в защищаемом аппарате мембрана прижимается к крышке, и таким образом через рычаг 18 все усилие от давления передается на шарнир рычага и разрывную проволоку 19. Сама же мембрана при этом оказывается практически полностью разгруженной и на давление срабатывания клапана (разрыв проволоки 19) существенного влияния не оказывает. В этом смысле мембрана не является расчетным элементом конструкции взрывного клапана.
Если в защищаемой цистерне происходят процессы при высоких температурах, то для тепловой защиты мембраны 15 и других деталей клапана предусмотрены два уровня теплоизоляции. Первый из них представляет собой грузовой затвор 12, футерованный огнеупорным материалом, а второй - минеральную вату, асбестовую крошку или другой термостойкий пористый материал 14, уложенный в корзину из металлических прутьев или полос. Для получения наибольшей эффективности взврывозащиты производственного оборудования взрывозащитный клапан имеет параметры, которые находятся в следующих оптимальных интервалах величин: c=H/Dy=2,5÷3,0,
где Dy - диаметр верхней цилиндрической части корпуса клапана, равный максимальному размеру отверстия корпуса 1 защищаемого объекта; H - высота клапана в сборе.
Взрывозащитное устройство с индикатором безопасности на разрывном элементе работает следующим образом.
Давление в защищаемой цистерне воздействует на крышку 16, так как затвор 12 перекрывает входное отверстие негерметично и при быстром повышении давления он может приподниматься, а теплоизоляционный слой 14 порист.
При срабатывании клапана крышка 16 отбрасывается до упора в отбойники 17, засыпка 12 и теплоизоляционный элемент 14 потоком газа выбрасываются из полости клапана. При этом срабатывает индикатор безопасности 27 в виде датчика, реагирующего на деформацию разрыва, например тензорезистора, сигнал с которого поступает на усилитель 28 сигнала, а затем на устройство оповещения 29 об аварийной ситуации.
В случае когда повышение давления в объекте незначительное, крышка 16 все равно приподнимается, но уже без выброса потоком газа засыпки 12 и теплоизоляционного элемента 14, т.е. возникает предаварийная ситуация, то индикатор безопасности 27 срабатывает и устройство оповещения 29 сигнализирует обслуживающему персоналу о нарушении технологического процесса и необходимости принятия предупреждающих аварию мер.
После окончания сброса газов затвор и крышка опускаются вниз и закрывают сбросное отверстие клапана. При этом герметичность клапана полностью не восстанавливается, однако интенсивный подсос воздуха из атмосферы в полость защищаемого аппарата, который может вызвать вторичный взрыв в оборудовании, исключается.
После срабатывания клапана и устранения причин, вызвавших взрыв в оборудовании, клапан должен быть восстановлен, т.е. необходимо в корзину уложить теплоизоляционный слой.