АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ТАРА

Полезная модель относится к устройствам для хранения и транспортировки легковоспламеняющихся жидкостей, например, горючего, масел, растворителей, а также взрывчатых веществ 1 класса опасности подгруппы 1.3, в частности пироксилиновых порохов.
При наполнении, транспортировке и хранении легковоспламеняющихся жидкостей и взрывчатых веществ в силу разных физико-химических процессов высока вероятность образования статического электрического заряда. Опасность его возникновения проявляется в возможности образования электрической искры, которая может служить причиной воспламенения горючих или взрывоопасных веществ, обладающих высокими диэлектрическими свойствами и чувствительностью к электрической искре. Для того, чтобы противодействовать возможной опасности взрыва, тара для хранения и транспортировки легковоспламеняющихся жидкостей и взрывчатых веществ должна иметь антистатические свойства. Пластмассовая тара имеет в этом отношении недостаток, нежели металлическая, поскольку пластмасса сама по себе является диэлектриком, то есть не проводит электрический ток и не может отводить возникающие на поверхности материала электрические заряды. Металлическая тара обладает антистатическими свойствами, благодаря электропроводности металлов. Однако, применение для изготовления тары с целью исключения эффекта накопления статического заряда металла может повлечь коррозию стенок тары, вызванную химической агрессивностью ее содержимого. Применение же в качестве материала коррозионно-стойких сплавов в разы увеличивает стоимость тары.
Из существующего уровня техники известна антистатическая тара для транспортировки и хранения легковоспламеняющихся жидкостей, представляющая собой пластмассовый внутренний резервуар имеющий антистатический наружный слой и помещенный в металлический контейнер, служащий в качестве электрического заземления для предотвращения накопления электростатического заряда на внешней поверхности пластмассового внутреннего резервуара (см., напр., DE 19605890 А1, 21.08.1997). Однако, такая конструкция решает лишь вопрос отвода статического электричества с внешней поверхности пластмассового внутреннего резервуара. Благодаря наружному заземлению не могут отводиться электрические заряды, которые возникают при заполнении и опорожнении внутреннего резервуара и при перемешиваниях жидкостей во внутреннем резервуаре, например при смешивании посредством жидкостного трения на внутренней поверхности резервуара и в жидкости. Это обстоятельство делает опасным использование тары.
С другой стороны пластмассовая тара имеет преимущества она более дешевая, не подвержена коррозии, имеет продолжительный срок службы. Для придания ей антистатических свойств в используемый материал вводят проводящие добавки - углеродное волокно, порошок технического углерода или графита, металлическое волокно. Однако эти добавки не способны обеспечить равномерную и постоянную проводимость, поскольку действуют только в сочетании с влагой на поверхностях пластмассовых стенок, в ее отсутствие они скрывают в себе опасность перехода путем диффузии в основной материал и его загрязнения, не обеспечивая в этот момент антистатические свойства. Кроме того, указанные проводящие добавки плохо влияют на прочность и внешний вид изделий.
Из существующего уровня техники известна антистатическая тара для взрывоопасных веществ, включающая корпус и съемную крышку, изготовленные методом ротационного формования из термопласта линейного полиэтилена с добавлением одностенных углеродных нанотрубок (см., напр., https://ria.ru/20170705/1497884873.html, https://anion-msk.ru/catalog/vertikal-nye-emkosti-dlya-khim-produktov-220/). Известная антистатическая тара обладает однородными и стабильными антистатическими характеристиками за счет выбора в качестве проводящей добавки одностенных углеродных нанотрубок и ротационного формования в качестве способа изготовления. При этом сохраняются физико-механические свойства основного материала. Однако, одним из основных требований к производству тары для легковоспламеняющихся жидкостей и взрывчатых веществ для обеспечения ее безопасного использования является герметичность, которую очень сложно получить при изготовлении корпуса и крышки методом ротационного формования ввиду того, что данная технология плохо приспособлена к изготовлению точностных пластмассовых деталей.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является антистатическая тара, включающая корпус с горловиной и съемную крышку, изготовленные методом ротационного формования из термопластичного полимера с добавлением одностенных углеродных нанотрубок, крышка и горловина корпуса выполнены с кольцевыми фигурными отбортовками, каждая из которых имеет горизонтальный и наклонный участки, на горизонтальных участках отбортовок крышки и горловины выполнены ответные друг другу кольцевые канавки с размещенным между ними наружным кольцом фигурного уплотнителя, соединенным перемычкой с его внутренним кольцом, размещенным в кольцевой канавке, выполненной в зоне сопряжения горизонтального участка отбортовки горловины и ее верхней части, на которую установлена крышка посредством размещения верхней части горловины в выполненной в крышке кольцевой выемке, снабженной кольцевым уплотнителем, выполненным с обеспечением охвата внешней и внутренней поверхностей верхней части горловины, при этом крышка зафиксирована на горловине с помощью стяжного хомута, имеющего в поперечном сечении боковые части, ориентированные в радиальном направлении внутрь под углом, равным углу наклонных участков отбортовок крышки и горловины (см., напр., RU 202326, опубл. 11.02.2021 г.). Известная антистатическая тара недостаточно безопасна при хранении и транспортировке легковоспламеняющихся жидкостей и взрывчатых веществ в условиях с непостоянной температурой окружающей среды.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание безопасной в использовании антистатической тары с улучшенными антистатическими свойствами.
Поставленная задача в предложенном техническом решении решается за счет того, что в антистатической таре, включающей корпус с горловиной и съемную крышку, изготовленные методом ротационного формования из термопластичного полимера с добавлением одностенных углеродных нанотрубок, крышка и горловина корпуса выполнены с кольцевыми фигурными отбортовками, каждая из которых имеет горизонтальный и наклонный участки, на горизонтальных участках отбортовок крышки и горловины выполнены ответные друг другу кольцевые канавки с размещенным между ними наружным кольцом фигурного уплотнителя, соединенным перемычкой с его внутренним кольцом, размещенным в кольцевой канавке, выполненной в зоне сопряжения горизонтального участка отбортовки горловины и ее верхней части, на которую установлена крышка посредством размещения верхней части горловины в выполненной в крышке кольцевой выемке, снабженной кольцевым уплотнителем, выполненным с обеспечением охвата внешней и внутренней поверхностей верхней части горловины, при этом крышка зафиксирована на горловине с помощью стяжного хомута, имеющего в поперечном сечении боковые части, ориентированные в радиальном направлении внутрь под углом, равным углу наклонных участков отбортовок крышки и горловины, согласно техническому решению, крышка снабжена компенсатором давления, включающим компенсационный винт, размещенный через уплотнитель в резьбовой втулке, установленной в теле крышки.
В головке компенсационного винта и в стяжном хомуте выполнены отверстия для размещения пломбировочной проволоки.
На боковых стенках корпуса за одно целое с ним могут быть выполнены ручки в виде формованных углублений.
На нижнем основании корпуса могут быть выполнены вентиляционные желоба.
На боковых стенках корпуса могут быть выполнены поперечные ребра жесткости.
Корпус может иметь форму квадрата или прямоугольника в поперечном сечении.
Горловина корпуса может быть выполнена широкой.
Кольцевой и фигурный уплотнители могут быть выполнены из силиконовой резины.
Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение безопасности использования устройства за счет повышения ее герметичности путем создания трехуровневой уплотнительной системы в зоне соединения корпуса и крышки, обеспечивающей возможность выравнивания давления в процессе использования, а также возможность проверки на герметичность перед заполнением антистатической тары с улучшенными антистатическими свойствами.
Причинно-следственная связь указанных признаков с заявленным техническим результатом раскрывается далее по тексту описания.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами, не охватывающим и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующим материалом частного случая его выполнения, на которых изображены:
на фиг. 1 изображена антистатическая тара, общий вид;
на фиг. 2 изображено соединение крышки с горловиной, продольный разрез;
на фиг. 3 вид А на фиг. 2.
Антистатическая тара включает корпус 1, съемную крышку 2 и стяжной хомут 3. Корпус 1 и съемная крышка 2 изготовлены методом ротационного формования из термопластичного полимера с добавлением одностенных углеродных нанотрубок.
Выбор в качестве материала изготовления крышки и корпуса термопластичного полимера обусловлен общими свойствами материалов этой группы, отвечающими требованиям производства упаковок для легковоспламеняющихся жидкостей и порохов. Они обладают достаточной удельной прочностью, химической устойчивостью и высокой ударной вязкостью, что позволяет получить готовое изделие с высокими прочностными характеристиками, обладающее стойкостью к щелочам и кислотам, а также гигроскопичностью, что является необходимыми качествами для обеспечения безопасности использования антистатической тары для хранения веществ 1 класса опасности. С точки зрения вторичного использования эти материалы способны многократно нагреваться до плавления с последующим затвердеванием при охлаждении, то есть подвергаться повторному формованию, не теряя при этом своих свойств, и могут повторно перерабатываться. Примерами термопластичного полимера для производства антистатической тары могут служить полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол. Наиболее предпочтительным является линейный полиэтилен низкой плотности (или линейный полиэтилен высокого давления). Линейный полиэтилен низкой плотности является гибким, прочным, немного упругим материалом, который легко поддается формованию, позволяет достигнуть меньшего коробления и большей стабильности размеров. Он позволяет производить тонкостенные изделия с высокими прочностными характеристиками, обладает химической устойчивостью в большом температурном диапазоне, значительной прочностью при растяжении, высокой устойчивостью к растрескиванию и удлинением при разрыве, выдерживает температуру в пределах -45-100°С, не подвержен воздействию ультрафиолетовых лучей, коррозии, не портится в экстремальных погодных условиях, практически не абсорбирует воду.
Термопластичный полимер является диэлектриком. Для придания улучшенных антистатических свойств, влияющих на безопасность использования тары, в техническом решении использованы одностенные углеродные нанотрубки (или графеновые нанотруки). В отличие от других проводящих агентов, одностенные углеродные нанотрубки представляют собой универсальную проводящую добавку, которая обеспечивает высокие рабочие характеристики улучшаемого материала, придавая стабильность антистатических характеристик изделию, не оказывая влияния на основной материал. Ключевое преимущество одностенных углеродных нанотрубок - чрезвычайно низкая рабочая концентрация в общей массе материала. В отличие от широко применяемых на сегодняшний день проводящих добавок таких, как углеродное волокно, порошок технического углерода или графита, металлическое волокно, предлагаемые одностенные углеродные нанотрубки не влияют на возможность окрашивания материала в широкую цветовую палитру, сохраняют физико-механические и реологические свойства термопластичного полимера и, что является более существенным из всего перечисленного, обеспечивают изделию стабильные антистатические свойства, не зависящие от внешних проявлений окружающей среды, равномерную и постоянную проводимость, стабильность сопротивления даже после истирания поверхности, что существенно повышает безопасность использования антистатической тары.
Для достижения эффекта равномерного сопротивления на всей поверхности антистатической тары и исключения «слепых зон» необходимо равномерное распределение проводящей добавки в виде одностенных углеродных нанотрубок по всем объему основного материала производства антистатической тары. С этой целью антистатическую тару производят методом ротационного формования, при котором технологически предусмотрено перемешивание основного материала с проводящей добавкой, позволяющее добиться однородности получаемой массы непосредственно в процессе изготовления изделия.
Обеспечение стойких, не зависящих от внешних условий, антистатических свойств тары для хранения веществ повышенной опасности является важным преимуществом по отношению к известным изделиям того же назначения. Для обеспечения безопасности использования антистатической тары одновременно с антистатическими свойствами должно соблюдаться требование ее герметичности. При ротационном формовании достигнуть герметичности очень сложно ввиду того, что данная технология не позволяет получать изделия с минимальными допусками, которые необходимы для получения герметичных соединений без использования дополнительных элементов изготовленных из иных материалов иными способами.
Для обеспечения герметичности заявляемая антистатическая тара характеризуется следующим выполнением. Корпус 1 состоит из нижнего и верхнего оснований 4, 5 и боковых стенок 6. На верхнем основании 5 выполнена горловина 7, которая выполнена с кольцевой фигурной отбортовкой 8. Кольцевая фигурная отбортовка 8 горловины 7 условно делит ее верхнюю часть 9 и нижнюю часть 10 и имеет горизонтальный участок 11 и наклонный участок 12. Крышка 2 выполнена с кольцевой фигурной отбортовкой 13, конгруэнтной по форме отбортовке 8 горловины 7, и имеет горизонтальный участок 14 и наклонный участок 15. Отбортовки 8, 13 соприкасаются друг с другом своими горизонтальными участками 11 и 14, на которых выполнены ответные друг другу кольцевые канавки 16. В зоне сопряжения горизонтального участка 11 отбортовки 8 и верхней части 9 горловины 7 выполнена кольцевая канавка 17.
Фигурный уплотнитель 18 представляет собой концентрически расположенные внутреннее кольцо 19 и наружное кольцо 20, соединенные между собой сплошной перемычкой 21. Наружное кольцо 20 фигурного уплотнителя размещено между кольцевыми канавками 16 горизонтальных участков 11 и 14 отбортовок 8 и 13. Внутреннее кольцо 19 размещено в кольцевой канавке 17.
На верхнюю часть 9 горловины 7 установлена крышка 2. Для этого в крышке 2 выполнена кольцевая выемка 22, в которой размещен кольцевой уплотнитель 23. Он выполнен охватывающим верхнюю часть 9 горловины 7 по ее внешней и внутренней поверхностям. В зависимости от формы кольцевой выемки 22 кольцевой уплотнитель 23 может иметь в поперечном сечении П-образную или П-образную форму.
Крышка 2 зафиксирована на горловине с помощью стяжного хомута 3. В поперечном разрезе стяжной хомут 3 имеет основание и боковые части 24, ориентированные в радиальном направлении внутрь под углом, равным углу наклонных участков 12,15 отбортовок 8,13 крышки 2 и горловины 7. В предпочтительном варианте выполнения стяжной хомут 3 представляет собой разъемное кольцо со стягивающим зажимом, а кольцевой и фигурный уплотнители 18, 23 выполнены из силиконовой резины. Крышка 2 снабжена компенсатором давления, включающим компенсационный винт 25, размещенный через уплотнитель 26 в резьбовой втулке 27, установленной в теле крышки 2.
Герметизация проводится следующим образом.
Крышку 2 устанавливают на верхнюю часть горловины, размещая ее в кольцевой выемке 22. Кольцевой уплотнитель 23, которым снабжена кольцевая выемка 22, охватывает верхнюю часть 9 горловины 7 с внешней и с внутренней стороны, прижимаясь к ее поверхностям и перекрывая пространство, ограниченное выемкой 22. Стяжной хомут 3 охватывает отбортовки 8, 13 крышки 2 и горловины 7 таким образом, что его боковые части 24 полностью прилегают к их наклонным участкам 12, 15 соответственно благодаря равенству углов наклона этих участков и боковых частей 24 стяжного хомута 3. При фиксации стяжного хомута 3, например, стягивающим зажимом, происходит уменьшение его радиуса, влекущее за собой обжатие поверхностей горловины 7 и крышки 2 таким образом, что боковые части 24 скользят по наклонным участкам 12, 15 отбортовок 8, 13, заставляя горизонтальные участки отбортовок максимально прижаться друг к другу. При этом фигурный уплотнитель 18 производит герметизацию одновременно двух областей - между горизонтальными участками с помощью наружного кольца 20 и зазор между внешней поверхностью горловины 7 и внутренней поверхностью крышки 2 в области перехода горизонтальных участков 11, 14 отбортовок 8, 13 в сопряженные с ними соответствующие участки указанных элементов посредством внутреннего кольца 19 и сплошной перемычки 21. После фиксации стяжного хомута под действием сжатия поверхностей уплотнители проявляют свое уплотняющее свойство, происходит трехступенчатая герметизация в области верхней части горловины 7, между горизонтальными участками отбортовок и в области перехода указанных областей одна в другую.
Во время хранения легковоспламеняющихся жидкостей, а также жидких взрывчатых веществ в антистатической таре высока вероятность воздействия на антистатическую тару давлением, вызванным перепадами температур окружающей среды. При увеличении температуры окружающей среды возможно образование избыточного давления паров внутри герметично закрытой антистатической тары, при вскрытии которой возрастает риск резкого выброса легковоспламеняющихся, либо агрессивных паров, что может нанести вред здоровью или жизни людей, находящихся рядом с тарой. При понижении температуры окружающей среды, в результате конденсирования паров жидкости, происходит падение давления внутри герметичной антистатической тары, что в свою очередь создаст разряжение внутри нее и затруднит открытие крышки. Изменение давления внутри антистатической тары может привести к потере корпусом его целостности, за счет чего нарушится герметичность антистатической тары, что существенно увеличивает риск возникновения взрыва и/или пожара. Резкие перепады температур еще больше повышают риск разгерметизации. Для предотвращения возникновения описанных ситуаций служит компенсатор давления крышки 2, предназначенный для выравнивания давления в антистатической таре. С этой целью компенсационный винт 25 выкручивают из резьбовой втулки 27, при этом давление внутри тары уравнивается до давления окружающей среды, после чего компенсационный винт 25 обратно закручивается в резьбовую втулку 27. Уплотнитель 26 обеспечивает герметичность соединения компенсационного винта 25 с резьбовой втулкой 27.
Кроме того, с целью обеспечения безопасности в процессе использования в устройстве предусмотрена возможность проверки герметичности антистатической тары перед ее заполнением путем нагнетания избыточного давления сжатым воздухом через резьбовую втулку 27. Для этого при закрытой крышке 2 выкручивают компенсационный винт 25 и подсоединяют к резьбовой втулке 27 устройство нагнетания сжатого воздуха, подают сжатый воздух внутрь антистатической тары и определяют ее герметичность, например, с помощью манометра. После проверки герметичности 27 устройство нагнетания сжатого воздуха отсоединяют, вкручивают компенсационный винт 25 в резьбовую втулку 27 через уплотнитель 26 и наполняют антистатическую тару легковоспламеняющейся жидкостью или взрывчатым веществом, размещают крышку 2 на горловине 7 корпуса 1 и производят герметизацию указанным выше образом.
Дополнительная безопасность использования антистатической тары может быть обеспечена тем, что в головке компенсационного винта 25 и в стяжном хомуте 3 выполнены отверстия для размещения пломбировочной проволоки. Пломбирование закрытой тары создает препятствие для несанкционированного ее вскрытия, гарантирует целостность продукции и ответственность за сохранность продукции на различных этапах доставки и хранения.
В предпочтительном варианте выполнения на боковых стенках 6 корпуса 1 за одно целое с ним выполнены ручки 28 в виде формованных углублений. Наличие ручек способствует обеспечению безопасности при использовании тары в момент выливания/высыпания находящегося в таре продукта вручную. Выполнение ручек 28 в виде формованных углублений позволяет их выполнить в одном технологическом цикле изготовления корпуса 1, обеспечивает возможность перемещения антистатической тары с помощью автоматических механизмов, минимизирует пространство при складировании.
Для повышения безопасности использования антистатической тары на нижнем основании 4 корпуса 1 выполнены вентиляционные желоба 29, обеспечивающие между опорной поверхностью и нижним основанием 4 вентиляцию, необходимую для исключения вероятности образования конденсата при перепадах температур внешней среды, а также обеспечивающие жесткость дна антистатической тары, препятствующие деформации основания 4 корпуса 1 под воздействием массы загруженного в тару материала или разницы внутреннего и внешнего давления, ведущей за собой потерю устойчивости тары и/или ее разгерметизацию в по причине утраты целостности основания 4.
Кроме того, безопасность использования антистатической тары возможно повысить за счет предоставления дополнительного удобства захвата тары за нижнее основание 4 при ее опрокидывании для удаления продукта.
Безопасность использования антистатической тары повышает выполнение широкой горловины 7, что позволяет более доступно без проливов/просыпания заполнять тару продуктом и удалять продукт из нее, а также использовать для удаления из тары продукта малые сосуды в качестве черпаков. При этом широкая крышка 2 может обеспечить устойчивость верхнего ряда изделий, например, при штабелировании пустой тары.
Для повышения жесткости антистатической тары на боковых стенках 6 корпуса 1 выполнены поперечные ребра жесткости 30, имеющие полукруглую форму, обеспечивающие сохранение формы изделия при эксплуатации, что также повышает безопасность ее использования.
С целью обеспечения экономической выгоды антистатическую тару целесообразно выполнять в форме квадрата или прямоугольника в поперечном сечении для максимальной минимизации пространства при складировании и перевозке, более полного его заполнения.
Предлагаемое техническое решение позволяет создать безопасную в использовании антистатическую тару с трехступенчатой герметизацией, однородными, постоянными и не исчезающими со временем антистатическими свойствами, не подверженную коррозии, обладающую возможностью ее окрашивания в широком диапазоне цветовой гаммы, исключающую обслуживание в процессе срока эксплуатации и соответствующую требованиям, предъявляемым к тарам для хранения и транспортировки легковоспламеняющихся жидкостей и взрывчатых веществ.