Наполнитель для взрывобезопасного резервуара

 

Изобретение относится к области хранения и транспортировки жидких горючих веществ и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации резервуаров, заполненных горючей жидкостью. Наполнитель состоит из объемных однотипных тел для взрывобезопасного резервуара. Удельная поверхность наполнителя составляет 40-400 м²/кг. Суммарная контактная поверхность между объемными телами составляет 10-90% от общей поверхности объемных тел. Любое объемное тело наполнителя может быть выполнено в сечении с переменным линейным размером. Любое тело наполнителя может содержать, по крайней мере, одну открытую полость. Любое тело наполнителя выполнено из материала, стойкого в жидкости, заполняющей резервуар, и обладающего значениями теплопроводности от 40 до 400 Вт/(м•К) и теплоемкости от 10 до 80 Дж/(моль•К), определяемыми условиями предотвращения взрыва и воспламенения вещества, находящегося в резервуаре. Любое объемное тело наполнителя выполнено из металла или сплава. Любое объемное тело наполнителя выполнено из сплава на основе алюминия. Любое объемное тело наполнителя выполнено из фольги или из просечной металлической растянутой сетки. Любое объемное тело имеет вес на единицу занимаемого им объема в диапазоне от 0,02 до 0,1 г/см³. Насыпной вес наполнителя составляет от 15 до 50 г/л. Любое объемное тело наполнителя имеет средний линейный размер в сечении в диапазоне от 5 до 50 мм. Наполнитель имеет объем полостей, свободный для заполнения жидкостью от 85 до 95 об. %, занимаемого наполнителем. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и повышает взрывобезопасность резервуара. 11 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области хранения и транспортировки жидких горючих веществ и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации резервуаров, заполненных горючей жидкостью.

Известен наполнитель для взрывобезопасного резервуара. В качестве наполнителя используется пористая матрица, которая связывает залитую в резервуар жидкость, предотвращая ее выливание при разрыве резервуара и возможность возгорания и взрыва (Патент РФ 2125959, B 65 D 88/12, 02.10.99).

Недостатком указанного наполнителя для резервуара является сложность полного удаления жидкости из пор наполнителя при необходимости опорожнении резервуара, а также трудоемкость изготовления резервуара, связанная с необходимостью изготовления корпуса резервуара вокруг предварительно изготовленной пористой матрицы.

Из известных наполнителей для взрывобезопасных резервуаров наиболее близким по совокупности существенных признаков является наполнитель из объемных однотипных тел для взрывобезопасного резервуара. При этом объемные тела наполнителя выполнены из металлического сплава, преимущественно из алюминиевого сплава (EP 0256239, A 62 C 3/12, 24.02.88).

Недостаток указанного наполнителя для резервуара заключается в том, что перечень материалов, пригодных для использования, ограничивается только металлическими сплавами. Кроме того, форма используемых объемных тел наполнителя не обеспечивает хорошего теплового контакта между телами при заполнении объема резервуара, т. к. контакт между телами в зависимости от используемой формы осуществляется либо в точке (сфера), либо по линии (конус). Наличие хорошего теплового контакта необходимо для обеспечения отвода тепла из опасной зоны с целью предотвращения возгорания и взрыва хранимой в резервуаре жидкости.

Задачей изобретения является создание наполнителя из объемных однотипных тел (НООТ), выполненных из широко доступных материалов и обладающих формой, которые при заполнении любого имеющегося в эксплуатации резервуара обеспечивают его взрывобезопасность. Использование заявляемого наполнителя упрощает конструкцию взрывобезопасной емкости, поскольку практически любую емкость при необходимости можно превратить в взрывобезопасную, заполнив ее заявляемым наполнителем, и не требуется разработки специальной емкости.

Указанный технический результат достигается тем, что НООТ для заполнения внутреннего объема взрывобезопасного резервуара имеет удельную поверхность в диапазоне 40-400 м²/кг, а суммарная контактная поверхность между объемными телами составляет 10-90% от общей поверхности объемных тел наполнителя. Указанные диапазоны параметров объемных тел наполнителя позволяет обеспечить более плотное заполнение внутреннего объема резервуара и более надежный тепловой контакт между телами, что способствует отводу тепла из опасной для возгорания жидкости зоны. При этом паразитные объем и вес, занимаемый наполнителем в резервуаре, 5-15%.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ было выполнено в сечении с переменным линейным размером. Под термином "линейный размер" следует понимать длину линии, проходящей через центр симметрии объемного тела и ограниченную внешней границей сечения объемного тела. Такое выполнение объемных тел НООТ позволяет оптимально заполнять внутренний объем резервуара и обеспечить требуемый тепловой контакт между телами НООТ.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ содержало, по крайней мере, одну открытую полость. Наличие полости в объемных телах увеличивает полезный объем резервуара за счет уменьшения объема, занятого материалом объемных тел.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ было выполнено из материала, стойкого в жидкости, заполняющей резервуар, и обладающего заданными значениями теплопроводности от 40 до 400 Вт/(м•К) и теплоемкости от 10 до 80 Дж/(моль•К). Указанные диапазоны теплопроводности и теплоемкости определяются условиями предотвращения взрыва и воспламенения жидкости, заполняющей резервуар, и выбором доступного материала НООТ негорючего при температуре воспламенения жидкости. Такой выбор материала тел НООТ предотвращает их коррозию, обеспечивает необходимый теплоотвод из опасной зоны для предотвращения взрыва и не поддерживает горения при возникновении аварийной ситуации с возгоранием жидкости.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ было выполнено из металла или его сплава. Металл или его сплав является технологичным материалом, позволяющим изготовить НООТ с требуемыми формой и размером тел, а также с требуемыми теплофизическими свойствами (теплоемкость, теплопроводность).

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ было выполнено из сплава на основе алюминия. Сплав алюминия обладает малым удельным весом, технологичен в обработке, позволяя изготавливать тонкие фольги и сетки, имеет хорошую теплопроводность и требуемую теплоемкость.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ было выполнено из фольги. Использование фольги позволяет выполнить объемные тела НООТ требуемой формы и с малым собственным весом, что обеспечивает равномерное заполнение резервуара и незначительно увеличивает его вес.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ было выполнено из просечной металлической растянутой сетки. Выполнение объемных тел из просечной сетки позволяет снизить их вес и увеличить пористость, что увеличивает полезный объем резервуара и снижает его вес.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ имело вес на единицу занимаемого им объема в диапазоне от 20 до 100 г/л. Указанные значения параметра выбираются из условия уменьшения веса НООТ и резервуара в целом.

Целесообразно, чтобы любое объемное тело НООТ имело средний линейный размер в сечении в диапазоне от 5 до 50 мм. Указанный диапазон размеров определяется условиями равномерного заполнения внутреннего объема резервуара и возможностью его заполнения через штатные отверстия (горловина, сливной патрубок и т. п. ).

Целесообразно, чтобы объем полостей наполнителя, свободный для заполнения жидкостью, составлял от 85 до 95% объема, занимаемого наполнителем. Указанный диапазон величин определяет полезный объем резервуара.

Целесообразно, чтобы насыпной вес объемных тел НООТ в резервуаре составлял от 15 до 50 г/л. Указанный диапазон значений насыпного веса НООТ определяет плотность и равномерность заполнения резервуара, что влияет на взрывобезопасность резервуара.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием работы одного из возможных вариантов конструктивного выполнения заявленного изобретения.

На фиг. 1 представлен резервуар с частичным разрезом.

На фиг. 2 показан поперечный разрез объемного тела НООТ.

Резервуар включает прочную оболочку 1, внутренний объем 2, заливочную горловину 4 и сливной патрубок 5. Внутренний объем 2 резервуара заполнен наполнителем из множества объемных однотипных тел 3. Объемное тело 3 представляет собой, например, сфероподобное тело, имеющее контактные поверхности 6, 7, 8, которые могут быть плоскими, сферическими, эллиптическими и т. п. Тело имеет открытую полость 9. Линейный размер 11 поперечного сечения объемного тела проходит через центр масс 10. Свободный объем резервуара заполняется огнеопасной жидкостью (бензин, керосин, сжиженный газ и т. п. ), предназначенной для хранения или транспортировки. Наличие внутри резервуара наполнителя НООТ предотвращает возникновение пожара или взрыва за счет большой поверхности наполнителя и требуемой теплоемкости и теплопроводности. Наполнитель охлаждает зону возможного возгорания за счет требуемой теплоемкости и хорошей теплопроводности наполнителя и предотвращает развитие опасной ситуации.

Пример практической реализации.

Из алюминиевой фольги толщиной 20 мкм изготовлена просечная растянутая сетка с размером ячейки 5 мм х 5 мм. Из сетки методом скатывания изготовлены объемные сфероподобные тела со средним размером 15 мм. Вес изготовленных тел на единицу занимаемого объема составлял 21-22 г/л, насыпной вес составлял 16 г/л. Указанные тела были загружены в 20 л канистру через заливочное отверстие. Канистра загружалась полностью с периодическим ее встряхиванием. Наполнитель занял 14% внутреннего объема канистры, 86% объема остались свободными для заполнения бензином. После заправки канистры с бензином к ней подносили горелку с открытым пламенем. Возгорания бензина не происходило. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленные наполнитель для взрывобезопасного резервуара и резервуар с указанным наполнителем могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т. е. они соответствуют критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Наполнитель из объемных однотипных тел для взрывобезопасного резервуара, отличающийся тем, что удельная поверхность наполнителя составляет 40-400 м²/кг, а суммарная контактная поверхность между объемными телами составляет 10-90% от общей поверхности объемных тел.

2. Наполнитель по п. 1, отличающийся тем, что любое объемное тело наполнителя выполнено в сечении с переменным линейным размером.

3. Наполнитель по одному из п. 1 или 2, отличающийся тем, что любое тело наполнителя содержит, по крайней мере, одну открытую полость.

4. Наполнитель по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что любое тело наполнителя выполнено из материала, стойкого в жидкости, заполняющей резервуар, и обладающего значениями теплопроводности от 40 до 400 Вт (м•К) и теплоемкости от 10 до 80 Дж/(моль•К).

5. Наполнитель по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что любое объемное тело наполнителя выполнено из металла или сплава.

6. Наполнитель по п. 5, отличающийся тем, что любое объемное тело наполнителя выполнено из сплава на основе алюминия.

7. Наполнитель по п. 5 или 6, отличающийся тем, что любое объемное тело наполнителя выполнено из фольги.

8. Наполнитель по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что любое объемное тело наполнителя выполнено из просечной металлической растянутой сетки.

9. Наполнитель по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что любое объемное тело имеет вес на единицу занимаемого им объема в диапазоне от 0,02 до 0,1 г/см³.

10. Наполнитель по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что любое объемное тело наполнителя имеет средний линейный размер в сечении в диапазоне от 5 до 50 мм.

11. Наполнитель по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что объем полостей свободный для заполнения жидкостью составляет от 85 до 95% от объема, занимаемого наполнителем.

12. Наполнитель по п. 1, отличающийся тем, что его насыпной вес составляет от 15 до 50 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2