ЕМКОСТЬ ДЛЯ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ

Настоящая полезная модель относится к области упаковки, в частности к емкостям для хранения и транспортировки жидкостей. В настоящее время получили распространение пластмассовые емкости и канистры как наиболее легкие и простые в изготовлении, например, методом выдува (раздувом) или литьем под давлением. Такие емкости или канистры обычно имеет горловину, закрываемую закручивающейся на ней крышкой, и ручку.
Пластмассовые полые изделия для хранения и транспортировки жидких, в том числе нефтесодержащих, веществ известны давно. В частности, в машиностроении пластмассовые полые изделия в виде топливных резервуаров почти полностью вытеснили применяемые ранее резервуары из металлических материалов. Также и переносимые емкости всех типов, например бензиновые канистры, пластмассовые бутылки для горючих жидкостей, опасных и подобных им веществ, изготавливают в настоящее время почти исключительно из полимеров. Особое преимущество полимерных емкостей и резервуаров заключается, прежде всего, в малом соотношении массы и объема, в отсутствии проблем коррозии, а также, в частности в машиностроении, в улучшенной стойкости к ударным нагрузкам.
Пластмассовые полые изделия во многих случаях получают из полиолефинов, большей частью из полиэтилена высокой плотности (ВППЭ) способом формования с раздувом. Недостаток подобного рода полиэтиленовых емкостей заключается, в первую очередь, в их низкой способности выдерживать внутреннее давление, обусловленное тем, что при формовании раздувом происходит размягчение полимерной композиции и ее растягивание по стенкам матрицы. В результате такого растягивания толщина стенок по отдельным участкам емкости (например, по углам, в зоне горловины, в местах образования выступов) имеют неодинаковую толщину. В результате этого несущая способность емкости в целом определяется несущей способностью того участка ее стенки, толщина которой самая маленькая.
Таким образом, емкости, полученные посредством коэкструзионного формования с раздувом, обладают большей частью пониженной механической прочностью. В частности, при ударных нагрузках на холоде
участки уменьшенной толщины стенок емкости более чувствительны к вредным воздействиям.
Чем большей емкости требуется получить канистру из полимерного материала методом коэкструзионного формования с раздувом, тем меньшую нагрузку несет данная канистра и тем больше вероятность ее повреждения в результате внутреннего повышенного давления или внешнего силового воздействия.
Наиболее удобным процессом для производства изделий из термопластичных полимеров с регулируемой толщиной стенок является процесс литья под давлением. В этом процессе дозированное количество расплавленного термопластичного полимера впрыскивается под давлением в сравнительно холодную пресс-форму, где и происходит его затвердевание в виде конечного продукта. Процесс состоит из подачи компаундированного пластического материала в виде гранул, таблеток или порошка из бункера в нагретый горизонтальный цилиндр, где и происходит его размягчение. Гидравлический поршень обеспечивает давление, необходимое для того, чтобы протолкнуть расплавленный материал по цилиндру в форму, расположенную на его конце. При движении полимерной массы вдоль горячей зоны цилиндра устройство, называемое "торпедой", способствует однородному распределению пластического материала по внутренним стенкам горячего цилиндра, обеспечивая, таким образом, равномерное распределение тепла по всему объему. Затем расплавленный пластический материал впрыскивают через литьевое отверстие в гнездо пресс-формы. После заполнения формы расплавленным полимером ее охлаждают циркулирующей холодной водой, а затем открывают для извлечения готового изделия.
Известна емкость для жидкостей, полученная методом литья под давлением и характеризующаяся наличием корпуса с ручкой в верхней части корпуса и цилиндрической горловиной с крышкой в зоне ручки. Корпус выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными узкими сторонами, округлой вершиной и расположенной сбоку низкой горловиной, в виде конусообразного выступа, расположенного с одной стороны корпуса напротив ручки, образованной на противоположной стороне корпуса. При этом на середине больших сторон корпуса выполнены крупные выступы с плоской поверхностью, а на узких боковых сторонах корпуса и на ручке
выполнены узкие продолговатые углубления (RU промышленный образец №51718, МКПО 09-02, опубл. 16.03.2003).
Недостатком данной емкости является то, что при сохранении ее формы, но увеличении объема внутренней полости, пространственная жесткость такой емкости недостаточна для сдерживания внутреннего давления, стенки емкости распираются, приобретают выпуклость, а при повышении температуры стенки приобретают и пластичность. Естественно, что данные деформационные процессы могут быть уменьшены за счет увеличения толщины стенок, но при этом такая емкость приобретает вес, который может быть соизмерим с весом металлической емкости. В этом случае теряются все преимущества использования полимера как материала.
Технической задачей полезной модели является создание пластмассового резервуара литьевого формования под давлением с конструкцией основания, боковых стенок, горловины и ручки, обеспечивающей резервуару хорошую устойчивость и надежное формоудержание даже тогда, когда резервуар подвергается воздействию внутреннего давления от повышенной температуры жидкости (например, в результате нагрева от солнца или отопления или в результате происходящих в жидкости химических реакций).
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных свойств емкости за счет исключения изменения ее формы вследствие повышения внутреннего давления.
Указанный технический результат достигается тем, что в емкости для нефтесодержащих жидких продуктов, изготовленной литьевым формованием под давлением и содержащей корпус в виде уплощенного прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами смежно сопрягаемых боковых сторон, вершиной и расположенной на вершине сбоку горловиной в виде конусообразного выступа, расположенного напротив ручки, образованной на противоположной стороне корпуса и имеющей отверстия для руки пользователя, а также поперечно расположенные выступы в виде ребер жесткости, выполненные на противоположных друг другу боковых стенках корпуса со стороны горловины и со стороны ручки, на других боковых стенках корпуса выполнены дополнительные ребра жесткости, представляющие собой первый выполненный под горловиной прямолинейный выступ с
плоской вершиной и наклонными стенками, расходящимися под углом друг к другу в направлении от горловины к ручке, второй прямолинейный выступ, выполненный под первым выступом и имеющий плоскую вершину и наклонные стенки, расходящиеся под углом друг к другу в направлении от дна корпуса со стороны горловины к середине боковой стенки со стороны ручки, и третий прямолинейный выступ, расположенный между указанными первым и вторым выступами и выполненный с плоской прямоугольной в плане формы вершиной и наклонными стенками, при этом поверхность вершины третьего выступа выполнена заодно с поверхностями вершин первого и второго выступов, а сам третий выступ расположен под ручкой вдоль отверстия в ручке для руки пользователя.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения указанного технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 - вид сбоку на емкость для жидких продуктов;
фиг.2 - вид со стороны ручки на емкость по фиг.1;
фиг.3 - вид сзади на емкость по фиг.1.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается емкость для нефтесодержащих жидких продуктов, изготовленная литьевым формованием под давлением.
Емкость, содержащая корпус в виде уплощенного прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами смежно сопрягаемых боковых сторон, вершиной и расположенной на вершине сбоку горловиной 1 в виде конусообразного выступа, расположенного напротив ручки 2, образованной на противоположной стороне корпуса и имеющей отверстие 3 для руки пользователя.
На узких боковых сторонах 4 корпуса выполнены поперечно расположенные выступы 5 в виде ребер жесткости, выполненные на противоположных друг другу боковых стенках корпуса со стороны горловины и со стороны ручки.
На других боковых стенках 6 корпуса, имеющих развитую поверхность, выполнены дополнительные ребра жесткости, представляющие собой первый выполненный под горловиной прямолинейный выступ 7 с плоской вершиной и наклонными стенками 8, расходящимися под углом друг к другу в направлении от горловины к ручке, второй прямолинейный выступ 9, выполненный под первым выступом и имеющий плоскую вершину и наклонные стенки 10, расходящиеся под углом друг к другу в направлении от дна корпуса со стороны горловины к середине боковой стенки со стороны ручки, и третий прямолинейный выступ 11 с наклонными стенками 12, расположенный между указанными первым 7 и вторым 9 выступами в направлении поперек направления этих выступов и с примыканием к ним.
Поверхность 13 вершины третьего выступа выполнена заодно с поверхностями вершин первого и второго выступов, а сам третий выступ 11 расположен под ручкой вдоль отверстия в ручке для руки пользователя.
Ширина каждого дополнительного ребра жесткости выполнена больше ширины каждого из ребер жесткости на стенках корпуса со стороны горловины и со стороны ручки. При этом выступы 7 и 9 на каждой боковой стороне 6 корпуса выполнены расширяющимися в направлении к узкой боковой стенке 4, со стороны которой расположена ручка, и на этой узкой стороне соединяются между собой так, что в верхней части корпуса образуется общее для этой части ребро жесткости в виде полукольца, аналогичное ребро жесткости формируется в срединной части корпуса за счет соединения выступов 9 между собой, при этом оба полукольца связаны между собой через стенку ручки.
Настоящие особенности выполнения уплощенного параллелепипедной формы корпуса для жидких продуктов позволяют придать корпусу повышенную жесткость формоудержания, позволяющую использовать данную емкость для достаточно больших объемов жидкости или для таких жидкостей, которые под воздействием температуры или внутренних химических реакций увеличивают свой объем, повышая внутреннее давление в емкости. Сопротивление растягиванию или нагрузке на стенку в тонкостенной конструкции определяется не только толщиной самой стенки, но и ее площадью. Для узких сторон уплощенного параллелепипедной формы корпуса, выполненного из полимерного материала, достаточно
сформировать на них поперечные ребра жесткости в нижней половине стенки с тем, чтобы повысить ее сопротивление деформации. При этом размеры таких ребер подбираются в соответствии с особенностями самого материала, из которого льется стенка корпуса, толщины стенки и размеров самой стенки на этой стороне корпуса. Как правило, в результате оптимизации, такие поперечно расположенные ребра имеют небольшие размеры по ширине, так как узкая стенка корпуса уже обладает некоторой достаточной жесткостью, которую ребрами жесткости увеличивают для получения повышенного сопротивления стенки, так как для уплощенных емкостей такие боковые узкие стенки являются опорными элементами, на которых держится сохранность формы корпуса в целом.
При повышении внутреннего давления или с увеличением емкости по литражу внутренние нагрузки со стороны газа или самой жидкости воспринимаются боковыми широкими стенками, которые, как правило, выполняются плоскими или почти плоскими (слегка выпуклыми). Под нагрузкой от самой жидкости или под действием внутреннего давления боковые стенки раздуваются, так как их сопротивление деформации на развитой площади существенно ниже аналогичного параметра узкой стенки. Для исключения этого раздутия, которое приводит к деформации корпуса и возможной потере несущей способности в целом (самораскрытие по швам или в зонах уменьшенной толщины стенок) предлагается повысить жесткость развитых по площади боковых стенок емкости за счет формирования на них ребер жесткости, направление которых существенно отличается от направления ребер жесткости, выполненных на боковых узких сторонах корпуса емкости. При этом предлагается сформировать эти ребра жесткости переменной ширины и связать их между собой с образованием одного пространственно развитого ребра жесткости. При такой конструкции любая нагрузка, которая может возникнуть в полости корпуса на стенки, воспринимается не отдельно взятой стенкой, а всеми стенками одновременно. Различие в направления расположения ребер жесткости по сути приводит к тому, что любая деформация стенки воспринимается одним или несколькими ребрами, направление которых не совпадает с направлением нагрузки.
Применительно к нагрузкам, создаваемым жидкостью в полости емкости на стенки корпуса, следует указать, что данные нагрузки действуют одинаково на все стенки, но так как жесткость всех стенок в заявленной полезной модели одинакова или примерно одинакова, то корпус начинает воспринимать эти нагрузки исключительно в зоне упругой деформации, при этом в начальной зоне кривой этой деформации (если обратиться к графику изменения упругой деформации материала в зависимости от нагрузки на этот материал). Это указывает на то, что запас прочности такой емкости существенно выше, чем в обычных емкостях в плоскими или почти плоскими большими боковыми стенками.
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть изготовлена с применением известных технологий литься под давлением.