ВЗРЫВОСТОЙКАЯ ТОПЛИВНАЯ ЦИСТЕРНА
BLAST-PROOF FUEL TANK

Область изобретения
Предметом настоящего изобретения является взрывостойкая топливная цистерна, в частности взрывостойкая цистерна для нефтепродуктов или газа, используемая для хранения воспламеняющихся и/или взрывоопасных газообразных и/или жидких химических веществ.
Описание предшествующих прототипов
В настоящее время существует большое количество отечественных топливных цистерн самой различной формы и конфигурации. По режиму давления в топливных цистернах их можно классифицировать на цистерны с атмосферным давлением и цистерны под давлением. В соответствии с местом их установки топливные цистерны могут подразделяться на цистерны наземного типа, подземного типа и цистерны, устанавливаемые на автотранспорте/кораблях. Для обеспечения безопасности топливной цистерны в нее необходимо вводить взрывозащитный материал, чтобы предотвратить возможность возгорания или взрыва вещества, находящегося в цистерне, например воспламеняющихся и/или взрывоопасных химических веществ в жидком или газообразном состоянии, в результате непредсказуемых воздействий, таких как разряд статического электричества, открытый огонь или огнестрельное попадание.
Известный взрывозащитный материал представляет собой своего рода сетчатый слоистый материал, который скручивается в цилиндрическую форму и затем последовательно вставляется в цистерну. Такой тип взрывозащитного материала изложен в патенте ZL 92102437. В результате длительного погружения скрученные материалы, находящиеся в нижней части, подвергаются очень большой нагрузке и взаимному слипанию и вдавливанию собой друг в друга, в результате чего происходит деформирование и разрушение материалов, что сильно влияет на заградительные и взрывозащитные свойства материалов. В результате будет формироваться взрывоопасное пространство в верхней части цистерны, в котором возможно возникновение возгорания и взрыва. К тому же большинство имеющихся взрывозащитных материалов изготавливается из металла, который может разрушаться на излом в результате неравномерного приложения нагрузки на материалы при возникновении всплесков вещества в топливной цистерне, и тем самым в определенной степени влияет на свойства содержимого цистерны.
Кроме того, ввиду небольшого объема топливных цистерн имеющиеся взрывозащитные материалы, введенные в цистерны небольшого объема, обычно характеризуются сферической конструкцией, большой плотностью упаковки и занимают много места.
Несмотря на то что практически осуществимо избежать аварий «со взрывом расширяющихся паров кипящей жидкости (сокращенно ВРПКЖ)» в цистерне со сжиженным попутным газом, вводя в цистерну со сжиженным попутным газом взрывозащитный материал, такой взрывозащитный материал может подвергнуться сплющиванию после длительного использования, что лишает его взрывозащитных свойств.
Практика показала, что имеющиеся взрывозащитные материалы, вводимые в различные типы топливных цистерн, оказались неспособными отвечать предъявляемым им требованиям в плане взрывозащиты.
Суть изобретения
Первый технический аспект настоящего изобретения заключается в предоставлении взрывостойкой топливной цистерны с целью устранения недостатков предшествующего прототипа. С помощью рационального способа введения и структуры заполнения в цистерну вводится модуль взрывозащитного материала с жесткой опорной частью для эффективного предотвращения сплющивания и деформации высокопористого и слоистого материала в цистерне, чтобы этот модуль материала имел адекватную прочность и эластичность и чтобы модуль материала мог эффективно предупреждать непредвиденные взрывоопасные ситуации, которые могут вызываться воздействием открытого огня, статического электричества, сварки, огнестрельного воздействия, столкновений и неправильного обращения, обеспечивая тем самым полную безопасность цистерны.
Второй технический аспект настоящего изобретения заключается в предоставлении взрывостойкой топливной цистерны с целью устранения недостатков предшествующего прототипа. Благодаря тому что модуль взрывозащитного материала покрыт металлической сеткой, эффективно предупреждается вредное воздействие его открошившихся частиц на среду, содержащуюся в цистерне.
Третий аспект настоящего изобретения заключается в предоставлении взрывостойкой топливной цистерны с целью устранения недостатков предшествующего прототипа. С помощью опорной рамы, выполняемой снаружи топливной цистерны, топливную цистерну можно фиксировать в различных монтажных положениях, как, например, наземном, подземном, в контейнере, на автомобиле или корабле, обеспечивая экономию площади, облегчение монтажа и демонтажа и снижение затрат.
Реализация указанных технических аспектов изобретения достигается за счет технических решений, описываемых далее.
Взрывостойкая цистерна содержит корпус, в котором внутренняя камера заполнена взрывозащитным материалом, причем указанный взрывозащитный материал представляет собой многослойный модуль, изготовленный из высокопористого материала, при этом указанный модуль имеет опорную часть, которая предусмотрена для фиксации и поддержки этого модуля, при этом множество модулей упорядоченно вставлены во внутреннюю камеру топливной цистерны.
Указанный модуль изготавливается из высокопористых слоистых материалов. Упомянутая фиксированная опорная часть представляет собой каркас, помещенный в зазор между двумя витками высокопористого слоистого материала, и этот каркас предназначен для фиксации и опирания модуля на него.
Этот каркас может быть сформирован с помощью переплетения опорной рамки и армирующего кольца. Армирующее кольцо находится в середине опорной рамки и взаимоскреплено с ней, при этом форма каркаса соответствует форме рассматриваемого модуля. Указанный каркас может состоять из продольной стойки и поперечины. Продольная стойка вставляется между витками высокопористого слоистого материала и выступает над верхним и нижним торцами рассматриваемого модуля, а поперечина соединяется с концами продольной стойки, выступающими над верхним и нижним торцами рассматриваемого модуля. Указанный каркас может также состоять из составных рамок, которые выставлены между витками высокопористого слоистого материала рассматриваемого модуля и соединяются между собой по верху и по низу. Указанный каркас может также состоять из двух частей, а именно из верхнего каркаса и нижнего каркаса, которые соответственно включают в себя взаимосоединенные торцевые рамки и вставные рамки. Указанные торцевые рамки соответственно выставляются по верхнему и нижнему торцам рассматриваемого модуля, а упомянутые вставные рамки вставляются и проходят между витками высокопористого слоистого материала рассматриваемого модуля, тем самым фиксируя этот модуль и создавая опору для него.
Указанный рассматриваемый модуль состоит из сердечника и металлической сетки. Упомянутая опорная часть выполнена как стержень из расширяющегося вспененного материала, а снаружи сердечник обмотан металлической сеткой. Металлическая сетка наматывается снаружи на сердечник полностью или на его часть.
Указанный рассматриваемый модуль состоит из корда и расширяющегося вспененного материала. Упомянутая фиксированная опорная часть представляет собой сердечник, выполненный из металлической сетки, а сетка покрыта расширяющимся вспененным материалом.
Для предупреждения того, чтобы частички металла оставались в цистерне и оказывали вредное воздействие на вещество, содержащееся в цистерне, каждый из модулей покрывается защитной металлической сеткой.
Рассматриваемая топливная цистерна представляет собой цистерну атмосферного давления, портативную цистерну объемом в 5-25 литров или автомобильную цистерну объемом 50-200 литров. Во внутренней камере топливной цистерны предусмотрена предварительно собранная рама. Форма и размеры предварительно собранной рамы соответствуют конфигурации внутренней камеры портативной цистерны или автомобильной цистерны. Взрывозащитные модули вставляются в предварительно собранную раму, образуя массив, в котором оставлено место для функционального канала. В функциональном канале предусмотрена гильза с калиброванными сетчатыми отверстиями для обеспечения циркуляции вещества.
Рассматриваемая топливная цистерна представляет собой цистерну атмосферного давления с двойными стенками. Высокопористый слоистый материал вводится в промежуточное пространство, образуемое двойными стенками цистерны. В рассматриваемой цистерне предусмотрен вертикальный колодец, причем верхняя часть колодца совпадает со смотровым лючком в цистерне. Этот вертикальный колодец представляет собой раму, которая проходит по вертикали в радиальном направлении корпуса цистерны. Нижняя часть вертикального колодца соединяется с прочистным каналом, расположенным в основании цистерны. В раме вертикального колодца имеется более одной внутренней камеры, и каждая камера заполнена рассмотренным модулем. Множество модулей заполняют объем топливной цистерны по периметру вертикального колодца, при этом два соседних модуля могут соединяться или не соединяться между собой.
На рассматриваемой топливной цистерне предусмотрена опорная рама на ее наружной поверхности. С помощью опорной рамы топливная цистерна крепится на противоударном фундаменте, в этом случае получают топливную цистерну наземного типа. С помощью опорной рамы топливная цистерна может также соединяться с основанием котлована для подземных цистерн, образуя подземную топливную цистерну. С помощью опорной рамы топливная цистерна может также соединяться с несущей платформой кузова автомобиля или корпуса судна, образуя автомобильную или судовую топливную цистерну. С помощью опорной рамы топливная цистерна может также крепиться на внутренней опорной плите, образуя топливную цистерну контейнерного типа, или же с помощью опорной рамы цистерна может крепиться на транспортном танкере, образуя топливную цистерну танкерного типа.
Рассматриваемая топливная цистерна представляет собой цилиндрическую цистерну атмосферного давления для региона крупномасштабного хранения нефтепродуктов. Внутри топливной цистерны выставлена монтажная опора, а форма и размеры монтажной опоры соответствуют внутренней камере топливной цистерны. Эта монтажная опора состоит из большого количества опорных штоков, образующих собой решетчатую конструкцию. Модули взрывозащитного материала заполняют эту решетчатую конструкцию. Конец опорного штока надежно упирается во внутреннюю стенку цистерны. К решетчатой конструкции монтажной опоры упорядоченно крепится множество рассматриваемых модулей. Во внутренней камере топливной цистерны предусмотрено пространство для функционального канала, в который вставляется гильза, изготовленная из перфорированных пластин. Пространство внутри гильзы используется для размещения таких приспособлений, как технологическая трубка, пробоотборная трубка, соединительный шток датчика-уровнемера, а также трубопроводный канал для поплавка и дыхательного клапана.
Корпус рассматриваемой цистерны атмосферного давления изготовлен из металла или неметаллического материала либо из металлопластикового композитного материала.
3
Рассматриваемая топливная цистерна представляет собой малогабаритную цистерну для работы под давлением с объемом менее 50 м. Внутренняя камера топливной цистерны упорядоченно заполнена множеством модулей взрывозащитного материала по всему объему цистерны.
Рассматриваемая топливная цистерна представляет собой крупногабаритную сферическую цистерну для работы под давлением, в которой предусмотрена монтажная опора. Форма и размеры монтажной опоры соответствуют внутренней камере топливной цистерны. Монтажная опора формирует сферическую раму. Монтажная опора состоит из множества опорных штоков, каждый из которых надежно упирается во внутреннюю стенку цистерны. С помощью металлической решетки, нанесенной на монтажную опору, множество рассматриваемых модулей упорядоченно крепится на металлической решетке монтажной опоры, формируя сферический кольцевой взрывозащитный слой в комбинации с внутренней стенкой топливной цистерны.
Рассматриваемая топливная цистерна представляет собой одностенную цистерну для работы под давлением, предназначенную для хранения сжиженного попутного газа, которая может выдерживать давление в 1,8 МПа, либо рассматриваемая топливная цистерна представляет собой одностенную цистерну для работы под давлением, предназначенную для хранения природного газа, которая может выдерживать давление в 20-30 МПа.
Суммируя, можно сказать, что преимущества настоящего изобретения состоят в следующем: благодаря рациональному режиму вставки и структуры заполнения модули взрывозащитного материала с фиксированной опорной частью вставляются в цистерну, обеспечивая эффективное предотвращение разрушения и деформирования высокопористого материала, вставленного в цистерну, и для придания этим модулям адекватной прочности и эластичности. Защитная металлическая сетка, покрывающая рассматриваемый модуль снаружи, может эффективно предупреждать попадание обломков, образующихся в процессе использования модуля взрывозащитного материала, внутрь цистерны и блокирование нефте-(газо-)провода и может эффективно предупреждать смывание обломков в трубопроводы нефте-(газо-)заправочной установки и может предупреждать их вредное воздействие. С помощью опорной рамы, выполняемой снаружи топливной цистерны, цистерна может крепиться в различных положениях и тем самым обеспечивать выполнение различных вариантов топливной цистерны, таких как наземная, подземная, контейнерная цистерна или цистерна, смонтированная на автомобиле/корабле, обеспечивая экономиию площади, облегчение монтажа и демонтажа и уменьшение затрат.
Существо технического предложения по настоящему изобретению рассматривается далее по тексту на основании прилагаемых чертежей и вариантов исполнения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1: Общая схема конструкции передвижной топливной цистерны по варианту исполнения согласно настоящему изобретению.
Фиг.2: Общая схема конструкции первого модуля взрывозащитного материала.
Фиг.3: Структурная схема первого каркаса.
Фиг.4: Структурная схема второго каркаса.
Фиг.5: Структурная схема режима установки 1 для второго каркаса.
Фиг.6: Структурная схема режима установки 2 для второго каркаса.
Фиг.7: Структурная схема режима установки 3 для второго каркаса.
Фиг.8: Структурная схема комбинированной установки первого и второго каркаса.
Фиг.9: Структурная схема третьего каркаса.
Фиг.10: Структурная схема четвертого каркаса.
Фиг.11: Структурная схема пятого каркаса.
Фиг.12: Общая структурная схема второго модуля взрывозащитного материала.
Фиг.13: Общая структурная схема третьего модуля взрывозащитного материала.
Фиг.14: Схематическое представление связывания многослойных плоских исходных фольговых материалов.
Фиг.15: Схематическое представление выставления связующих точек на каждом листе плоского и сходного фольгового материала.
Фиг.16 - схема структуры многослойных плоских оригинальных материалов фольги после связывания, а также направление отрезания.
Фиг.17: Структурная схема металлической сетки.
Фиг.18: Общая структурная схема наземной топливной цистерны атмосферного давления с двойными стенками по варианту изобретения.
Фиг.19: Структурная схема модуля по настоящему изобретению, наружная поверхность которого покрыта защитной металлической сеткой.
Фиг.20: Общая структурная схема цилиндрической цистерны для крупномасштабного хранения нефтепродуктов в соответствии с вариантом исполнения 3 по настоящему изобретению.
Фиг.21: Общая структурная схема одностенной топливной цистерны для газа под давлением в соответствии с вариантом исполнения 4 по настоящему изобретению.
Фиг.22: Общая структурная схема крупномасштабной сферической взрывостойкой цистерны для сжиженного попутного газа в соответствии с вариантом исполнения 5 по настоящему изобретению.
Детальное описание предпочтительных вариантов исполнения
Вариант 1
На Фиг.1 представлена общая структурная схема передвижной топливной цистерны в соответствии с вариантом исполнения 1 по настоящему изобретению. Как показано на Фиг.1, в отношении портативной топливной цистерны В, предусматриваемой по настоящему варианту изобретения, в корпус цистерны вставляется предварительно собранная рама (на этом чертеже не показанная). Конфигурация и размеры этой предварительно собранной рамы соответствуют внутренней камере портативной топливной цистерны В. Модули взрывозащитного материала вставляются в предварительно собранную раму, образуя собой массив N. В массиве N оставлено место под функциональный канал N1. Ячеистые сетки N3, открытые в сторону гильзы, могут обеспечивать циркуляцию вещества, а также предупреждать деформирование канала в результате взаимного выдавливания элементов взрывостойкого материала.
Описание процесса изготовления портативной топливной цистерны В следующее. В первую очередь изготавливается предварительно собираемая рама, по конфигурации и размерам соответствующая внутренней камере портативной топливной цистерны В. Введение модулей взрывозащитного материала в предварительно собранную раму с формированием массива N. Резервирование пространства под функциональный канал N1 в теле наполнителя N. Установка гильзы N2 в функциональный канал N1, затем вставление массива N в соответствующую топливную цистерну В. В завершение уплотнение нижней поверхности топливной цистерны с формированием полностью укомплектованной передвижной топливной цистерны В.
Основные технические характеристики указанных модулей взрывозащитного материала были изложены детально в предшествующей заявке РСТ «Взрывозащитный материал и способ его изготовления» (номер заявки РСТ/CN2007/002299). На Фиг.2 показана общая структурная схема первого модуля взрывозащитного материала. Как показано на Фиг.2, модуль 1 взрывозащитного материала содержит высокопористый слоистый материал 11. Используя одну сторону 12 материала 11 в качестве центральной оси, выполнено скручивание в многослойный модуль взрывозащитного материала 1 вдоль направления, перпендикулярного этой боковой стороне. В модуль 1 вставлена жесткая опорная часть. Более конкретно, эта жесткая опорная часть представляет собой каркас 13, вставленный в зазор между двумя слоями высокопористого слоистого материала 11 модуля 1, так что модуль 1 приобретает адекватную прочность и эластичность.
Как показано на Фиг.3 и 4, в соответствии с различными требованиями каркас 13 может быть выполнен в различных структурных формах. Например, каркас 13 может состоять из переплетающихся опорной рамы 131 и армирующего кольца 132. Армирующее кольцо 132 пронизывает опорную раму 131 в ее средней части и прикреплено к ней, при этом форма каркаса 13 соответствует форме модуля 1. Опорная рама 131 может быть выполнена как волнистая или прямоугольная рама. Для обеспечения того, чтобы каркас 13 выполнял предпочтительные поддержку и фиксацию модуля 1 взрывозащитного материала, для изготовления каркаса 13 рекомендуется использовать эластичный материал. Кроме того, каркас 13 может также изготавливаться из металла, неметаллического материала, композитных материалов или материалов, получаемых по технологии нанесения покрытий на металлические/неметаллические материалы, или из комбинации перечисленных материалов.
В соответствии с различными требованиями к прочности используемого модуля установка каркаса может выполняться различными способами. Как показано на Фиг.5-8, каркас 13 может быть выполнен как цельный узел, устанавливаемый в модуле как одинарный слой и в конкретном положении. Каркас 13 может быть также выполнен из нескольких элементов, устанавливаемых в модуль раздельно в отдельном слое. Каркас 13 может быть также выполнен как цельный узел, вставляемый в модуль между несколькими слоями в конкретное положение. Или же можно использовать два вида каркасов в комбинации, выставляемых в различных местах модуля в качестве отдельного слоя. Независимо значения от того, как устанавливается каркас, он всегда располагается в зазоре между любыми двумя слоями высокопористого слоистого материала 11 модуля.
Как показано на Фиг.9, для удобства пользования каркас 13 может также состоять из продольной стойки 133 и поперечины 134. Продольная стойка 133 проходит между витками высокопористого слоистого материала 11 модуля и выступает над верхним и нижним торцами элемента, причем поперечина 134 и продольная стойка 133 скреплены в единый блок.
Как показано на Фиг.10, каркас 13 может также состоять из множества рамок 135. Каждая из рамок 135 вставляется между витками высокопористого слоистого материала 11, а множество рамок 135 соединяются между собой в их верхней и нижней частях.
В дополнение к этому на Фиг.11 показана структурная схема пятого каркаса. Как показано на Фиг.11, каркас 13 может также состоять из двух частей, а именно из верхней и нижней частей каркаса 136. Верхняя и нижняя часть каркаса включают соответственно взаимосоединенные торцевые рамки 1361 и вставную рамку 1362. Торцевые рамки 1361 выставлены соответственно по верхнему и нижнему торцам модуля. Вставная рамка 1362 вставляется в зазор и проходит между двумя витками высокопористого слоистого материала 11 модуля, так что элемент приобретает требуемую прочность и эластичность.
В соответствии с различными требованиями к положениям, в которых модуль взрывозащитного материала вставляется в цистерну, форма модуля 1 взрывозащитного материала может быть кубовидной, кубической или в виде многогранной колонны. В то же время высокопористый слоистый материал может быть изготовлен из металла, сплава или материалов, получаемых нанесением металлических/неметаллических покрытий, или из комбинации перечисленных материалов.
В дополнение к показанному на Фиг.2 модулю 1 взрывозащитного материала на Фиг.12 представлена общая структурная схема второго модуля взрывозащитного материала. Как показано на Фиг.12, модуль взрывозащитного материала может включать в себя сердечник 300, который представляет собой твердый ячеистый каркас, сформированный из сетчатого гибкого материала на основе вспененного полиуретана и являющийся жесткой опорной частью. Модуль взрывозащитного материала представляет собой элемент в форме цилиндра, который образован в результате намотки металлической сетки 200, растянутой с помощью натяжной машины, вокруг сердечника 300 с последующей намоткой и наложением многослойных сетчатых материалов. Кроме того, также возможно помещение модуля в форму, в которой полиуретановый материал будет вспениваться, и наполнить модуль полиуретаном для получения покровного слоя 100. Как правило, сердечник может изготавливаться из расширяющегося вспененного материала, а металлическая сетка 200 наматывается на весь модуль или на его часть. Или же сердечник 300 модуля взрывозащитного материала изготавливается из металлической сетки и является жесткой опорной частью. Снаружи сердечник 300 покрывается расширяющимся вспененным материалом. Упомянутым расширяемым вспененным материалом может быть полиэфир, поликарбоксилат или полиуретан.
На Фиг.13 показана общая структурная схема третьего модуля взрывозащитного материала. Как показано на Фиг.13, третий модуль выполнен как конструкция, в которой металлическая сетка обматывает сердечник, изготовленный из расширяющегося вспененного материала. Тело сердечника 605 выполнено из вспененного материала, вставляемого между металлическими сетками 604, а сердечник 605 действует как жесткая опорная часть. Эта металлическая сетка 604 может быть сформирована различными технологическими способами. Первый способ изготовления металлической сетки состоит в следующем. С помощью просечек из плоского прокатанного исходного металлического листа 600 изготавливают решетчатый полуфабрикат конечного материала. Обе стороны решетчатого полуфабриката постепенно расширяют кнаружи и вытягивают в ячеистую сетчатую конструкцию с получением в результате высокопористой слоистой металлической сетки 200. Второй способ изготовления металлической сетки изображен на Фиг.14-17. На Фиг.14 показано схематичное представление скрепления исходных листовых фольговых материалов. Как показано на Фиг.14, верхняя и нижняя поверхности двух соседних плоских исходных пленочных материалом 600 попеременно взаимоскреплены в составные слои, на Фиг.15 схематично представлено нанесение связующих точек на каждом листе исходного фольгового материала. Как показано на Фиг.15, связующие точки 601 на каждом листе исходного фольгового материала 600 нанесены на равных расстояниях как в горизонтальном, так и продольном направлении. На Фиг.16 дано схематичное представление многослойного исходного фольгового материалов после связывания, а также направление отрезания. Как показано на Фиг.16, хорошо скрепленный многослойный исходный металлический материал 602 нарезают на полосы в том же самом направлении 603. На Фиг.17 показана структурная схема металлической сетки. Как показано на Фиг.17, многослойный материал растягивают по направлению, перпендикулярному указанному направлению резки, при этом промежуточные участки между связующими точками 601 расширяются в поры, так что образуется высокопористая слоистая металлическая сетка 604. Металлические сетки, полученные двумя описанными способами, имеют незначительные различия в физических свойствах. Металлическая сетка, изготовленная вторым способом, имеет более высокую твердость и прочность и, следовательно, может обеспечивать прочность и эластичность модуля взрывозащитного материала, как показано на Фиг.13.
Необходимо отметить, что массив N по этому варианту исполнения может быть также использован для вставки в автомобильную топливную цистерну объемом 50-200 литров и аналогичным способом обеспечивать эффект взрывостойкости. Портативная топливная цистерна и автомобильная цистерна по этому варианту исполнения относятся к одностенным цистернам для нефтепродуктов, работающим под атмосферным давлением.
В отношении портативной взрывостойкой топливной цистерны или автомобильной цистерны по этому варианту исполнения модули взрывозащитных материалов вставляются в предварительно собранную раму с образованием массива. Жесткая опорная часть, предусмотренная в модуле, может эффективно предупреждать разрушение и деформирование взрывозащитного материала и может придавать модулю требуемую прочность и эластичность. Металлическая защитная сетка, нанесенная снаружи на модуль, может эффективно предупреждать попадание обломков модуля взрывозащитного материала, образующихся в процессе эксплуатации, внутрь корпуса цистерны, тем самым эффективно предупреждая непредвиденные взрывоопасные ситуации, которые могут возникать под воздействием открытого огня, статического электричества, сварки, огнестрельного воздействия, столкновения и неправильного обращения, т.е. можно гарантировать действительную безопасность топливной цистерны для хранения нефтепродуктов.
Вариант 2
На Фиг.18 показана общая структурная схема наземной двухстенной топливной цистерны атмосферного давления по варианту исполнения 2 в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг.18, вариант исполнения 2 в соответствии с настоящим изобретением предлагает наземную топливную цистерну для нефтепродуктов. Эта топливная цистерна С представляет собой цистерну с двойными стенками. Высокопористый слоистый материал 11 вставляется в промежуток между двойными стенками цистерны. В корпусе цистерны предусмотрен вертикальный колодец 20, верхняя часть которого совпадает с крышкой смотрового лючка в корпусе цистерны. Вертикальный колодец 20 представляет собой раму, которая вертикально проходит в радиальном направлении сквозь корпус цистерны, а его нижняя часть соединяется с нижним прочистным каналом 21, предусмотренным в основании корпуса цистерны. В раме вертикального колодца 20 предусмотрено множество внутренних камер (не показанных на чертеже), причем каждая внутренняя камера заполняется модулями взрывозащитного материала. Множество модулей взрывозащитного материала вводится во внутренний объем топливной цистерны послойно по периметру вертикального колодца, пока не будет заполнено внутреннее пространство топливной цистерны С.
Как показано на Фиг.18, снаружи топливной цистерны С предусмотрена опорная рама 400, образующая основание топливной цистерны С. Опорная рама 400 может крепиться в различных положениях, придавая топливной цистерне С различные структурные формы, и может перемещаться с учетом различных требований к выставлению по месту. На практике в собранном виде опорная рама 400 может крепиться к противоударному фундаменту с получением топливной цистерны наземного типа, или соединяться с основанием подземного котлована для цистерн с получением цистерны подземного типа, или же соединяться со стационарной платформой автомобиля или корабля, образуя автомобильную или судовую топливную цистерну, или крепиться к внутренней опорной плите контейнера, образуя топливную цистерну контейнерного типа. Опорная рама может также крепиться на нефтеналивном судне, образуя топливную цистерну танкерного типа.
Как показано на Фиг.19, модуль 1 может также укрываться защитной металлической сеткой W, которая эффективно предупреждает попадание обломков модуля взрывозащитного материала, возникающих во время его эксплуатации, в корпус цистерны, предотвращая забивание обломками трубопроводной разводки и предупреждая вытекание обломков в трубопроводы нефте-(газо-)заправочной машины и ее повреждение ними. Когда во внутреннюю камеру топливной цистерны С вставляется большое количество модулей 1, два соседних модуля могут соединяться между собой для обеспечения их устойчивости, или могут не соединяться между собой. Соединение между соседними элементами 1 может выполняться с помощью соединения между каркасами или металлическими защитными сетками.
В отношении топливной цистерны С, предлагаемой по настоящему варианту исполнения, со ссылкой на любое конструктивное исполнение, показанное на Фиг.2-17, жесткая опорная часть, предусматриваемая в модуле взрывозащитного материала, может эффективно предупреждать высокопористый, слоистый материал от разрушения и деформирования, так что модуль приобретает нужную прочность и эластичность. Защитная металлическая сетка, расположенная снаружи модуля, может эффективно предупреждать попадание обломков модуля взрывозащитного материала, возникающих во время его эксплуатации, от попадания в корпус цистерны, тем самым эффективно предупреждая непредвиденные взрывоопасные ситуации, которые могут возникать под воздействием открытого огня, статического электричества, сварки, огнестрельного воздействия, ударов и неправильного обращения, обеспечивая тем самым полную безопасность цистерны. Между тем данная взрывостойкая топливная цистерна представляет собой передвижную цистерну. С помощью опорной рамы под топливной цистерной она может крепиться в различных положениях, тем самым экономя полезную площадь, облегчая монтаж/демонтаж и снижая затраты.
Поскольку данная топливная цистерна С выполнена как цистерна с двойными стенками, она позволяет эффективно преодолевать проблемы с протечками и вытеканием нефтепродуктов и/или газа, тем самым предупреждая нанесение серьезного ущерба почве поблизости с топливной цистерной и предупреждая подземные водные ресурсы от уничтожения. Кроме того, данная топливная цистерна С заполнена модулями взрывозащитного материала. Этот взрывозащитный материал может воспрепятствовать улетучиванию попутных нефтяных газов и тем самым эффективно снижать потери нефтепродуктов и загрязнение атмосферы, вызываемое попутными нефтяными газами. В соответствии с расчетами на топливозаправочной станции средних размеров с годовым объемом продаж в 5000 тонн потери нефтепродуктов ежегодно можно уменьшить примерно на 13 тонн, способствуя таким образом получению существенной экономической прибыли. Таким образом, данная топливная цистерна С наземного типа является изделием, обеспечивающим защиту окружающей среды.
Вариант 3
На Фиг.20 показана общая структурная схема цилиндрической топливной цистерны для крупномасштабного хранения нефтепродуктов в соответствии с вариантом исполнения 3 по настоящему изобретению. Как показано на Фиг.20, данный вариант исполнения предусматривает цистерну для крупномасштабного хранения нефтепродуктов. Цистерна для хранения нефтепродуктов представляет собой цилиндрический резервуар D, в которой предусмотрена монтажная опора 500, а конфигурация и размеры монтажной опоры 500 соответствуют внутренней камере резервуара D. Эта монтажная опора 500 представляет собой жесткий каркас, состоящий из большого количества опорных штоков 501, а конец опорного штока 501 упирается во внутреннюю стенку цистерны с помощью распорок 502. В каркас, образованный монтажной опорой 500, упорядоченно вставлено множество модулей взрывозащитного материала 1, а в монтажной опоре предусмотрено место для функционального канала 505. Гильза 504, состоящая из перфорированных пластин, охватывает снаружи функциональный канал 505, и внутреннее пространство в гильзе 504 может использоваться для размещения таких приспособлений, как технологический трубопровод, проботборная трубка, соединительный шток датчика-уровнемера, канал для буя и дыхательного клапана, а также предохранять канал от деформирования, вызываемого взаимным выдавливанием между элементами взрывозащитного материала.
В каркас топливной цистерны для крупномасштабного хранения нефтепродуктов, предусматриваемой по данному варианту исполнения, вставлены модули взрывозащитного материала 1 любой из конструкций по Фиг.2-17. Как показано на Фиг.19, модуль 1 покрывается защитной металлической сеткой W, которая может эффективно предупреждать попадание обломков модуля взрывозащитного материала, возникающих во время его эксплуатации, в объем цистерны. Когда во внутреннюю камеру топливной цистерны D вставляется большое количество модулей 1, соседние модули могут соединяться между собой для обеспечения их устойчивости. Соединение между соседними модулями 1 может выполняться с помощью соединения между каркасами или металлическими защитными сетками.
Топливные цистерны для крупномасштабного хранения нефтепродуктов относятся к взрыво- и пожароопасной категории установок. Большая часть пожароопасных ситуаций возникает по таким причинам, как воздействие статического электричества, открытого огня или попадание молнии. В момент заливки нефтепродуктов в топливную цистерну попутный нефтяной газ выбрасывается в атмосферу и это может легко привести к возгоранию и/или взрыву при контакте с открытым огнем. В случае возгорания и/или взрыва топливной цистерны для нефтепродуктов сначала срывается верхняя крышка цистерны и происходит открытое горение в верхней части цистерны, верхний топливогазовый слой возгорается в результате взрыва, слой топлива в цистерне быстро испаряется и образует язык пламени с воздушной конвекцией, тем самым ускоряя активное горение по поверхности топлива внутри цистерны. При ветреной погоде пламя будет распространяться на соседние цистерны с нефтепродуктами и вызывать горение и взрыв группы цистерн на участке храпения нефтепродуктов. Пожарные команды с трудом могут погасить огонь на большой площади, который может переброситься на жилые здания рядом с участком хранения нефтепродуктов и нанести огромный ущерб имуществу и жизни людей и даже вызвать невосполнимые потери. Клубы дыма, возникающие при пожаре, приводят к серьезному загрязнению окружающей среды. Взрывостойкая топливная цистерна для крупномасштабного хранения нефтепродуктов, предусматриваемая по настоящему варианту исполнения, оборудована модулями взрывозащитного материала. Модули взрывозащитного материала вставлены в каждый каркас снизу доверху и заполняют внутреннюю камеру топливной цистерны. Тем самым модули взрывозащитного материала препятствуют улетучиванию попутного нефтяного газа, предотвращая возгорание и взрыв опасных химических веществ, хранящихся в топливной цистерне.
Вариант 4
3
На Фиг.21 показана общая структурная схема одностенной топливной цистерны для хранения газа под давлением в соответствии с вариантом исполнения 4 по настоящему изобретению. Как показано на Фиг.21, одностенная топливная цистерна для хранения газа под давлением в соответствии с этим вариантом исполнения представляет собой цистерну для хранения сжиженного нефтяного газа и относится к топливным цистернам малой емкости с объемом менее 50 м. Это - передвижная топливная цистерна для газа, установливаемая на грунт. В соответствии с требованиями толщина стенок одностенной цистерны должна быть достаточной для противостояния давлению. Как показано на Фиг.2-17, во внутреннюю камеру топливной цистерны Е упорядоченно вставлено большое количество модулей 1 с заполнением внутренней камеры этой топливной цистерны Е. Вставленный взрывозащитный материал состоит из многослойных модулей материала 1, выполненного из высокопористого слоистого материала. В зазор высокопористого слоистого материала элемента 1 вставлена фиксированная опорная часть. Эта фиксированная опорная часть предназначена для фиксации и поддержки модуля 1, а ее структурные характеристики были детально описаны в предшествующем варианте исполнения.
Для облегчения установки топливной цистерны Е в различных рабочих окружениях снаружи топливной цистерны Е предусмотрена опорная рама 400. Опорная рама 400 может крепиться к противоударному фундаменту с получением топливной цистерны наземного типа. Она может также находиться в туннеле с получением цистерны подземного типа. Она может также соединяться со стационарной платформой автомобиля или корпуса корабля, образуя автомобильную или судовую топливную цистерну, или крепиться к внутренней опорной плите контейнера, образуя топливную цистерну контейнерного типа. Таким образом, топливная цистерна, предусматриваемая по данному варианту исполнения, также является передвижной взрывостойкой топливной цистерной.
Ввиду хранения различных веществ в топливной цистерне рассматриваемая одностенная топливная цистерна под давлением характеризуется определенными ограничениями по давлению, воздействующему на стенку топливной цистерны. Например, топливная цистерна для хранения сжиженного нефтяного газа должна выдерживать давление в 1,8 МПа. Топливная цистерна для хранения природного газа должна выдерживать давление в 20-30 МПа. Конструкция цистерны для хранения природного газа примерно аналогична конструкции цистерны для хранения сжиженного нефтяного газа, которая была разъяснена в тексте и на чертежах, и поэтому нет необходимости вдаваться в ее подробное описание.
Вариант 5
3
На Фиг.25 показана общая структурная схема взрывостойкой сферической цистерны для крупномасштабного хранения сжиженного нефтяного газа в соответствии с вариантом исполнения 5 по настоящему изобретению. Как показано на Фиг.22, цистерна F представляет собой сферическую топливную цистерну для работы под давлением, которая может выдерживать давление в 1,8 МПа и имеет диаметр в 6 м при объеме хранения более чем 400 м. В процессе сборки внутрь сферической цистерны F вставляют, как правило, монтажную опору 500. Конфигурация и размеры монтажной опоры 500 соответствуют внутренней камере сферической цистерны F с образованием сферической рамы. Монтажная опора состоит из большого количества опорных штоков 501, выставленных по внутренней стенке сферической цистерны F. Концы опорных штоков 501 упираются во внутреннюю стенку сферической цистерны с помощью распорок 502. Монтажная опора 500 укомплектована металлической решеткой (не показанной на чертеже), и модули 1 взрывозащитного материала закреплены в металлической решетке и заполняют кольцевой взрывозащитный слой 503, образуемый между стенками сферической цистерны F по сферической раме. Толщина заполнения этого взрывозащитного слоя 503 определяется в соответствии с объемом корпуса цистерны, а такой метод заполнения называется как метод монтажного заполнения кольцевого пространства. Модулями 1 взрывозащитного материала, закрепленными в металлической решетке, может быть любая структура по Фиг.2-17. Если отдельный участок сферической цистерны F нагревается открытым огнем, то вследствие теплопроводности взрывозащитного слоя 503 происходит равномерное нагревание сжиженного нефтяного газа внутри корпуса цистерны. В случае расширения жидкости в корпусе цистерны в результате увеличения температуры давление расширения сбрасывается через предохранительный клапан, установленный в корпусе цистерны. Поскольку взрывозащитный материал имеет большую металлическую поверхность и отличные теплопроводные свойства, то часть стенки цистерны после нагревания может быстро передавать тепло на заградительный взрывозащитный материал, а заградительный взрывозащитный материал может, в свою очередь, передавать тепло внутрь цистерны, так что температура стенки цистерны, в особенности температура «сухой стенки», может быстро уменьшаться. Благодаря этому можно исключить возникновение «эффекта взрыва расширяющихся паров кипящей жидкости» и обеспечить безопасность корпуса цистерны. Кроме того, взрывозащитный материал в цистерне может эффективно предупреждать стенку цистерны и внутрисистемные компоненты от коррозии, увеличивать долговечность сферической цистерны и, следовательно, обеспечивать безопасную эксплуатацию сферической цистерны.
3
Необходимо отметить, что в отношении топливных цистерн по указанным вариантам исполнения материал корпуса цистерны может быть металлом, неметаллическим материалом или композитным металлопластиковым материалом. Как правило, металлические топливные цистерны изготавливаются из листовой стали 16 MnR. В связи с различным характером веществ, хранящихся в топливных цистернах, топливные цистерны, грубо говоря, подразделяются на цистерны для хранения нефтепродуктов и цистерны для хранения газов (возможно, сжиженного). Цистерны можно также классифицировать как цистерны атмосферного давления и цистерны для работы под давлением. Большинство топливных цистерн подземного типа для хранения нефтепродуктов, используемых на отечественных заправочных станциях, является цистернами атмосферного давления, которые используются для хранения легких топлив - бензина, керосина, дизельного топлива и т.п. Металлические топливные цистерны, обычно используемые на топливозаправочных станциях, можно классифицировать по объему на 5, 10, 15, 20, 25 и 50 м. Характеристики такого типа атмосферных цистерн следующие: хранение автомобильного топлива в цистерне, за исключением сжиженного нефтяного газа, используемого для автомобилей, возможность соединения на атмосферу с помощью дыхательного клапана.
Металлические топливные цистерны для хранения газа обычно используются для хранения сжиженного нефтяного газа, полученного по технологии быстрого охлаждения до низких температур, или сжатого природного газа, полученного по технологии глубокого обезвоживания. Такой тип топливных цистерн представляет собой цистерну высокого давления, которая используется для хранения сжиженного нефтяного газа при расчетном давлении в 1,8 МПа. Топливные цистерны для природного газа используются для хранения природного газа, полученного сжатием в несколько стадий, и такой природный газ подается в цистерну из автомобильного топливозаправщика через съемный пучок труб. Как правило, давление в цистерне составляет 20-30 МПа. Для такого типа топливных цистерн необходимо, чтобы толщина стенок обеспечивала определенную прочность к воздействию давления.
Неметаллическими топливными цистернами могут быть полностью пластмассовые топливные цистерны или топливные цистерны из композитного металлопластика без сварных швов, т.е. отлитые за один процесс из полиэтилена. Неметаллическая топливная цистерна имеет коррозионно-стойкий корпус, который изготавливается из полиэтилена высокой плотности и полиэтилена низкой плотности по патентованной технологии без использования сварных швов и по технологии ротационной экструзии в форму. Такой тип топливных цистерн используется для хранения различных химических жидкостей, в частности веществ с высокой коррозионной активностью и высокой степенью опасности. Топливные цистерны из композитного металлопластика, объединяющие в себе интегрированную монолитную стальную облицовку, сетку и пластик, изготавливаются следующим образом: стальную сетку (монолитную облицовку) приваривают к стальной поверхности корпуса, и исходное сырье - полиэтилен - за один процесс экструдируется на поверхность стального корпуса по ротационной технологии экструзии пластмасс в форму. Поскольку стальная сетка и полиэтилен объединяются в интегрированную структуру по сравнению с традиционной металлопластиковой облицовкой и стекловолоконной облицовкой, армированной сталью, то такая топливная цистерна из композитного металлопластика обладает отличной коррозионной стойкостью, характеризуется высоким сопротивлением истиранию и имеет большую долговечность без протечек. Цистерна может использоваться для транспортировки коррозирующих продуктов и применяться в качестве автомобильной транспортной цистерны, химического реактора и травильного бака на температурах свыше 100°С. В частности, неметаллические топливные цистерны могут использоваться для хранения воспламеняющихся и взрывоопасных жидких вредных химикатов и иметь большую потребительскую стоимость.
И, наконец, необходимо отметить, что описание упомянутых вариантов исполнения было приведено для иллюстрации общих рамок настоящего изобретения. Несмотря на то, что было приведено детальное описание настоящего изобретения в увязке с предпочтительными вариантами исполнения, специалистам в этой области будет вполне понятно, что в пункты патентной формулы настоящего изобретения заложены любые модификации или равноценные замены положений настоящего изобретения без отклонения от существа и объема настоящего изобретения.