УПЛОТНЯЮЩИЙ ЗАТВОР ДЛЯ ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШИ РЕЗЕРВУАРА
SEALING GATE FOR RESERVOIR FLOATING COVER

Изобретение относится к резервуарам с плавающей крышей для хранения легкоиспаряющихся нефтей и нефтепродуктов.
В резервуаре с плавающей крышей зазор между стенкой резервуара и ободом плавающей крыши уплотняется при помощи затвора, который прикрепляется к плавающей крыше и должен сохранять плотный контакт со стенкой резервуара во всем диапазоне движения плавающей крыши, а также при изменении ширины зазора из-за некруглости резервуара или местных неровностей на его стенке. Подвеска затвора воспринимает нагрузки от собственного веса затвора, атмосферных осадков и силы трения. Кроме того, плавающая крыша может поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно стенки резервуара, в результате чего образуется скручивающий момент.
Известны уплотняющие затворы мягкого типа для плавающей крыши [1].
В мире наиболее распространены затворы жесткого типа. Так как они более долговечны, ремонтопригодны, эффективны и более совместимы с различными нефтепродуктами. Типичным представителем затвора жесткого типа является затвор «Виггинс», несущим элементом которого является рычажный механизм в форме пантографа [2]. Недостатком этой конструкции является чрезмерное возвышение рычажной системы над верхом плавающей крыши, что приводит к уменьшению полезной вместимости резервуара, а также увеличивается требуемая высота наружного обода плавающей крыши (на практике не менее 900 мм).
Этого недостатка лишен в какой-то степени затвор, подвесной механизм которого имеет четырехзвенную рычажную систему [3]. Недостатком этого затвора является сложность конструкции подвесного механизма, требующая высокой точности подгонки элементов кривошипно-шарнирного механизма. При ширине зазора между плавающей крышей и стенкой резервуара до 400 мм увеличиваются линейные размеры кривошипов и шатунов, поэтому приходится неоправданно увеличивать высоту наружного обода. В настоящее время, как правило, особенно в больших резервуарах, используются двудечные плавающие крыши, для которых нет необходимости устраивать наружный обод большой высоты (достаточно 400…500 мм). Это позволяет увеличивать полезный объем резервуара.
Известен затвор для плавающей крыши резервуара [4], в котором подвеска включает четырехзвенный шарнирный механизм, состоящий из двухзвенных шарнирных элементов, оси шарниров которых расположены под углом одно к другому. Двухзвенные элементы прикреплены к плавающей крыше с помощью цилиндрических шарниров, оси которых расположены у одной вертикально, у другой горизонтально. Поэтому один двухзвенный шарнирный механизм может складываться (перемещаться) в горизонтальной плоскости, другой элемент - в вертикальной. Механизм, складывающийся (перемещающийся) в горизонтальной плоскости, воспринимает вертикальную нагрузку (собственный вес затвора, сила трения и вес выпавших атмосферных осадков), другой воспринимает только горизонтальные нагрузки при повороте плавающей крыши.
Недостатками этой конструкции являются:
- один из двухзвенных элементов четырехзвенного шарнирного механизма перегружен;
- усложнена конструкция из-за необходимости применения дополнительного объединяющего элемента (перемычка для соединения осей шарниров);
- для элемента, складывающегося в вертикальной плоскости, требуется такое же пространство, что и в затворах, недостаток которых был отмечен выше [2, 3], что ведет к увеличению высоты наружного обода плавающей крыши.
В предлагаемой конструкции затвора эти недостатки устранены за счет расположения двухзвенных механизмов в горизонтальной плоскости и наклона осей шарниров крепления подвесного механизма к наружному ободу плавающей крыши под углом 5…30° к вертикали с возможностью перемещения концов шарнирного механизма со стороны разрезного кольца в направлении радиуса резервуара. Все двухзвенные шарнирные механизмы затвора унифицированы, выполняют одинаковые функции, поэтому взаимозаменяемы, их можно устанавливать попарно, если нагрузка на них большая (фиг.3), а также по одному на каждый скользящий лист в случае незначительной нагрузки (фиг.2). В результате упрощается конструкция и повышается надежность затвора.
На приведенных фигурах схематично изображен предлагаемый затвор для плавающей крыши.
Фиг.1 - фрагмент затвора в зазоре между стенкой резервуара и плавающей крышей, зеркальное расположение шарнирных механизмов. Фиг.2 - шарнирный механизм затвора при одиночном расположении по периметру резервуара. Фиг.3 - спаренный шарнирный механизм с зеркальным расположением шарнирных механизмов. Фиг.4 - фрагмент затвора с последовательным расположением шарнирных механизмов по периметру резервуара.
Уплотняющий затвор для плавающей крыши резервуара содержит разрезное кольцо 1, состоящее из скользящих листов 2, подвешенных на наружном ободе 3 плавающей крыши 4 при помощи шарнирных двухзвенных механизмов 5, и прижатое к стенке резервуара 6 при помощи пружин 7. Поверхность жидкости 8 покрыта мембраной 9, прикрепленной по одному краю к разрезному кольцу 1, по другому - к ободу 3. К верхнему краю разрезного кольца 1 прикреплены вторичное уплотнение 10 и защитный козырек 11, воспринимающий снеговую нагрузку и защищающий затвор и нефтепродукт от атмосферных осадков. Шарнирный механизм 5 имеет звенья 12 и 13, соединенные шарниром 14, и прикреплен одним концом к ободу 3 при помощи шарнирного кронштейна 15, состоящего из кронштейна 16 и оси 17, другим - к скользящему листу при помощи шарнирной муфты 18, состоящей из вилки 19, оси 20 и основания 21. Оси 17 и 20 и ось шарнира 14 расположены с небольшим наклоном к вертикали. На фиг.1 показан фрагмент затвора в пределах расположения двух шарнирных механизмов 5. За пределами фрагмента - по всему периметру - расположение шарнирных механизмов и пружин чередуется.
Предлагаемый уплотняющий затвор работает следующим образом.
Шарнирный механизм является подвеской и воспринимает все виды нагрузок: вес затвора, снеговая нагрузка, сила трения, скручивающий момент. При движении плавающей крыши 4 вверх и вниз уплотняющий затвор движется вместе с ней. При этом скользящие листы 2 скользят по внутренней поверхности стенки 6 резервуара, прилегая плотно к ней за счет действия пружин 7. Мембрана 9 изолирует поверхность испарения жидкости 8 от газового пространства, благодаря этому достигается сокращение потерь от испарения нефти и нефтепродукта в резервуарах. При изменении ширины зазора между ободом 3 и стенкой 6 происходит уменьшение угла между звеньями 12 и 13 (уменьшение зазора) или увеличение угла (увеличение зазора). Под действием гидродинамической нагрузки плавающая крыша может поворачиваться в горизонтальной плоскости. При этом уплотняющий затвор должен поворачиваться вместе с плавающей крышей, преодолевая скручивающий момент. Для обеспечения синхронного поворота затвора вместе с плавающей крышей оси 17, 20 и ось шарнира 14 установлены наклонно. Величина угла наклона зависит от соотношения величин суммарной вертикальной нагрузки и скручивающего момента. Обоснованный расчетами угол наклона осей составляет в пределах 5…30° от вертикали в зависимости от величины нагрузки. При больших зазорах между ободом и стенкой резервуара увеличиваются вес затвора и снеговая нагрузка, поэтому угол наклона осей шарниров должен быть небольшим. При увеличении величины скручивающего момента (это зависит от мощности работающих винтовых мешалок и от объемной скорости подачи нефтепродукта в резервуар) угол наклона осей может быть увеличен пропорционально. На фиг.1 шарнирные механизмы расположены зеркально. Они могут располагаться также последовательно (фиг.4).
Источники информации
1. А.с. СССР №210746. Открытия и изобретения, №12, 1968. А.с. СССР №508442. Открытия и изобретения. №12, 1976.
2. А.с. СССР №1446053. Бюл. №47, 23.12.1988.
3. А.с. СССР №263466. Бюл. №7, 04.11.1977.
4. А.с. СССР №908664. Бюл. №8, 28.02.82.