Система антивзрывной защиты и антивзрывное тело

Техническое решение, такое как наполнитель, для предотвращения детонации резервуаров, относится к области хранения, транспортировки или применения жидких, газообразных взрывоопасных или потенциально взрывоопасных веществ. Антивзрывное тело представляет собой оболочку, предпочтительно, обтекаемой формы, выполненную, преимущественно, из двух частей, неразъемно дискретно соединенных одна с другой по их контактным периметрам, причем в каждой из частей выполнены отверстия правильной и/или неправильной формы, по крайней мере, частично с заостренными, преимущественно, внутрь оболочки кромками, причем, по меньшей мере, часть внешней поверхности тела выполнена микрорельефной. Система антивзрывной защиты, размещенная в емкости для взрывоопасной жидкой среды, заполнена множеством дискретных трехмерных антивзрывных тел, выполненных из моно- или композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, причем, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов или сплавов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят меньше критического, исключающего опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем. Использование заявленной емкости обеспечивает достижение технического результата заключающегося в эффективной защите от взрыва легковоспламеняющегося вещества, заполняющего эту емкость, за счет использования антивзрывной системы из простых в изготовлении, устойчивых к изменению давления и температур заявленных относительно легких тел, с улучшенными антистатическими свойствами, обеспечивающих за счет преодоления сил поверхностного натяжения жидкости и обеспечения ее свободного протекания внутри системы локализацию объемов паров, меньших критического объема, и тем самым исключающих опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а также между ними. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Группа изобретений относится к области хранения, транспортировки или применения жидких, газообразных взрывоопасных или потенциально взрывоопасных веществ.

Из предшествующего уровня техники известен наполнитель для предотвращения детонации резервуаров, наполненных, предпочтительно, бензином, выполненный в виде полых шаров из металла, причем шары выполнены из алюминиевой фольги, имеющей прорези, растянутые в поперечном направлении, при этом края прорезей на поверхности шаров сжаты и образуют гладкую поверхность, а внутри расходятся с образованием шероховатой поверхности (SU 1449031 A, H05F 3/00, 30.12.1988).

Также из уровня техники известен наполнитель для взрывоопасного резервуара, состоящий из объемных тел, при этом удельная поверхность наполнителя составляет величину от 0,01 до 40 м² (RU 31569 U1, B65D 90/22, 20.08.2003).

Известен и наполнитель, сформированный из фрагментов сетки, изготовленной из алюминия или алюминиевого сплава (ЕР 0256239 А1, F17C 13/12, 10.06.1987).

Кроме того, из уровня техники известна система для резервуара в виде матрицы, связывающей залитую в резервуар жидкость, предотвращая ее выливание, а также возможность возгорания или взрыва (RU 2125959 C1, B65D 88/12, 02.10.1999).

Также из уровня техники известна антивзрывная система для контейнера, состоящая из фрагментов просеченной и растянутой фольги, свернутой в различные объемные геометрические тела (GB 2028129 A, А62С 3/12, 05.03.1980).

Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является обеспечение комплексной защиты емкостей с потенциально взрывоопасным содержимым, таких как бензобаки транспортных средств, цистерны, системы для хранения и транспортировки энергоносителей, а также в других областях техники.

Поставленная задача за счет того, что согласно техническому решению антивзрывное тело представляет собой оболочку, предпочтительно, обтекаемой формы, выполненную, преимущественно, из двух частей, неразъемно дискретно соединенных одна с другой по их контактным периметрам, причем в каждой из частей выполнены отверстия правильной и/или неправильной формы, по крайней мере, частично с заостренными, преимущественно, внутрь оболочки кромками, причем, по меньшей мере, часть внешней поверхности тела выполнена микрорельефной.

Антивзрывное тело может быть выполнено из титана или из сплава, включающего титан и другие, предпочтительно, легкие металлы.

Антивзрывное тело может быть выполнено из материала типа химически стойкого пластика без наполнителя или с наполнителями, преимущественно, неорганическими в виде порошков из измельченных кремнийсодержащих пород, металлического порошка или измельченной стружки, либо из их сочетаний.

Суммарная площадь отверстий в плоскости, касательной к поверхности тела в зоне соответствующего отверстия, может составлять больше половины общей геометрической площади внешней поверхности тела, образованной сплошными участками оболочки и выполненными в ней отверстиями.

Антивзрывное тело может быть выполнено приплюснутым или вписанным в условный сфероид не менее чем двумя наиболее удаленными одна от другой вершинами или точками, а его высота меньше его ширины.

Антивзрывное тело может быть выполнено из двух, предпочтительно, куполообразных частей, преимущественно, симметричных или равных по площади.

В области вершин куполообразных частей антивзрывного тела может быть выполнено, по меньшей мере, одно отверстие предпочтительно правильной формы, площадь которого меньше площади любого из отверстий неправильной формы.

Антивзрывное тело может быть выполнено в виде эллипсоида или сплюснутого эллипсоида.

Антивзрывное тело может быть выполнено в виде сферы, или сфероида, или овоида.

Выемки и/или выступы микрорельефа антивзрывного тела выполнены округлыми.

Поставленная задача в части системы антивзрывной защиты, размещенной в емкости для взрывоопасной жидкостной среды, согласно изобретению решается за счет того, что система включает множество тел, выполненных любым вышеописанным образом из моно- или композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, при этом, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов или сплавов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром каждого упомянутого тела, принят меньше критического, исключающего опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.

Взрывоопасная среда может представлять собой продукт нефтепереработки.

Или взрывоопасная среда может представлять собой бензин или керосин.

Или взрывоопасная среда может представлять собой дизельное топливо или газотурбинное топливо.

Взрывоопасная среда может представлять собой газолин.

Взрывоопасная среда может представлять собой спирт.

Взрывоопасная среда может представлять собой газ или сжиженный газ.

Часть антивзрывных тел системы может быть выполнена из металлопласта, по меньшей мере, с внешним металлосодержащим слоем, нанесенным напылением металлов или сплавов на пластиковую основу, анодированием, либо плакированием, либо наклеиванием фрагментов металлических, металлосодержащих оболочек, в том числе полосок, либо дискретных кусочков фольги или жести, металлических нитей и их сочетаний.

Кроме того, система также может содержать антивзрывные тела, выполненные пористыми, преимущественно, из неорганических материалов типа вспененной керамики, вспененных оплавленных стекол, шлаковых стекол, либо вспененных металлов, сплавов, например пеноаллюминия.

Критический взрывобезопасный внутренний диаметр произвольной формы, либо определяющий линейный размер полости между телами может быть принят, предпочтительно, не превышающим 12 мм.

Технический результат, достигаемый предлагаемой группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в создании эффективной защиты от взрыва легковоспламеняющегося вещества, заполняющего емкость, за счет использования антивзрывной системы из простых в изготовлении, устойчивых к изменению давления и температур заявленных относительно легких тел, с улучшенными антистатическими свойствами, определенной толщины и пространственной конфигурации, обеспечивающих за счет преодоления сил поверхностного натяжения жидкости и обеспечения ее свободного протекания внутри системы локализацию объемов паров, меньших критического объема, и тем самым исключающих опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а также между ними.

Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 изометрическое изображение антивзрывного тела;

на фиг.2 антивзрывное тело вид сверху;

на фиг.3 микрорельеф на внешней поверхности тела;

на фиг.4-7 варианты мобильных и стационарных емкостей с размещенной в них системой антивзрывной защиты.

Антивзрывное тело 1 представляет собой оболочку 2, предпочтительно, обтекаемой формы, выполненную, преимущественно, из двух симметричных частей 3 и 4, неразъемно дискретно соединенных одна с другой по их контактным периметрам, предпочтительно, с помощью сварных соединений 5. Причем в каждой из частей 3, 4 выполнены отверстия 6 и 7 правильной и/или неправильной формы, по крайней мере, частично с заостренными, преимущественно, внутрь оболочки кромками 8, причем, по меньшей мере, часть внешней поверхности выполнена с микрорельефом 9.

Дискретное соединение частей 3, 4 между собой обеспечивает возможность использования точечной сварки, а также образование дополнительных отверстий 10 между соединяемыми частями.

Каждое тело, предпочтительно, должно обладать небольшим весом при достаточной прочности, обеспечивающей отсутствие деформаций под действием возможных перепадов давления взрывоопасной среды в защищаемой емкости 11, для чего тело, преимущественно, изготавливают из титана или из сплава, включающего титан и другие, предпочтительно, легкие металлы.

Возможны различные варианты выполнения антивзрывных тел 1, например из материала типа химически стойкого пластика без наполнителя или с наполнителями, преимущественно, неорганическими в виде порошков из измельченных кремнийсодержащих пород, металлического порошка или измельченной стружки, либо из их сочетаний.

Предпочтительно, суммарная площадь отверстий 6, 7 и 10 в плоскости, касательной к поверхности тела в зоне соответствующего отверстия, составляет больше половины общей геометрической площади внешней поверхности тела, образованной сплошными участками оболочки и выполненными в ней отверстиями, что, во-первых, обеспечивает экономию используемого материала, а во-вторых, облегчает прохождение взрывоопасного вещества сквозь массив из множества шариков.

Множество антивзрывных тел 1, помещенных внутрь защищаемой емкости 11 (цистерны, баллона или бака), совместно образуют антивзрывную систему, предотвращающую возможность детонации или взрыва горючего или взрывоопасной среды внутри емкости.

Наличие микрорельефа 9 на внешней поверхности 12 каждого тела, обеспечивает зацепление с аналогичными отверстиями 6, 7 и 10 соседних тел, что не позволяет телам свободно колебаться или перемещаться, совершая поступательные и/или вращательные движения, вращаться при перемещениях или сотрясениях емкости, заполненной телами.

Возникновение таких перемещений и колебаний крайне нежелательно, так как может приводить к накоплению избыточного статического заряда, который повышает взрывоопасность системы в целом.

При этом выступы 13 микрорельефа 9, предпочтительно, выполнены минимальной высоты и скругленными для того, чтобы избежать деформативного взаимодействия тел как между собой, так и со стенками 14 емкости, в которую они помещены, а также обеспечить свободное прохождение нескольких шариков одновременно в горловину 15 емкости без его закупорки.

Каждое антивзрывное тело 1 из множества тел в объеме емкости 11, например баллона и бака, содержащей взрывоопасное или потенциально взрывоопасное вещество, выполнено, предпочтительно, из титана или из сплава, включающего титан и другие, предпочтительно, легкие металлы, обладающие необходимой прочностью и обеспечивающие устойчивость формы при относительно малой толщине оболочки и ее малом весе под воздействием веса вышерасположенных шариков, а также давлении врзывоопасного вещества, при использовании в качестве такового, например, газа, сжиженного под давлением.

Антивзрывное тело 1, предпочтительно, выполнено приплюснутым или вписанным в условный сфероид не менее чем двумя наиболее удаленными одна от другой вершинами или точками, а его высота меньше его ширины. Приплюснутая форма предпочтительна при выборе формы антивзрывного тела, так как является более устойчивой по сравнению с изначальной, из которой она образована (неприплюснутая форма).

Антивзрывное тело 1 может быть выполнено из двух, предпочтительно, куполообразных частей 3 и 4, преимущественно, симметричных или равных по площади, что обусловлено удобством изготовления и соединения между собой этих частей, а также устойчивостью к воздействию давлений.

В области вершин куполообразных частей может быть выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 16, предпочтительно, правильной формы, площадь которого может быть в несколько раз меньше площади любого из отверстий неправильной формы.

Это обусловлено тем, что за счет своей приплюснутой формы большая часть антивзрывных шариков расположены таким образом, что их оси симметрии 17, проходящие через вершины куполообразных частей, совпадают или ненамного отклонены от вектора силы тяжести, что позволяет в области этих вершин выполнять более простые отверстия правильной, предпочтительно, круглой формы меньшего размера, по сравнению с боковыми, т.к. преодолению сил поверхностного натяжения при перемещении врывоопасной среды в этой области также способствует напряженность поля силы тяжести.

Испытания показали также целесообразность использования следующих форм антивзрывных тел, таких как эллипсоиды или овоиды, сплюснутые эллипсоиды или овоиды, сферы и сфероиды различных конфигураций.

Множество тел, заключенных в объеме защищаемой емкости, наполненной взрывоопасной жидкостной или газообразной средой, образуют систему антивзрывной защиты.

Каждое тело из множества тел выполнено вышеописанной конструкции из моно- или композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок.

При этом, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов или сплавов, а локальный объем, ограниченный условным контуром каждого упомянутого тела, принят меньше критического, исключающего опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды.

Степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.

Система может быть применена для предотвращения взрывов емкостей или резервуаров, заполненных различными видами взрывоопасных сред, таких как спирт, газ, преимущественно, сжиженный, или, например, продукты нефтепереработки - бензин, керосин, дизельное топливо, газолин или спирт, газотурбинное топливо (углеводородные газы или жидкое нефтяное топливо).

По меньшей мере, часть антивзрывных тел системы может быть выполнена из металлопласта, по меньшей мере, с внешним металлосодержащим слоем, нанесенным напылением металлов или сплавов на пластиковую основу, анодированием, либо плакированием, либо наклеиванием фрагментов металлических, металлосодержащих оболочек, в том числе полосок, либо дискретных кусочков фольги или жести, металлических нитей и их сочетаний.

Система также содержит антивзрывные тела системы, которые также могут быть выполнены пористыми, преимущественно, из неорганических материалов типа вспененной керамики, вспененных оплавленных стекол, шлаковых стекол, либо вспененных металлов, сплавов, например пеноаллюминия.

Критический взрывобезопасный внутренний диаметр произвольной формы либо определяющий линейный размер полости между телами может принят не превышающим 12 мм.

Любая из микрополостей между группой смежных тел из множества, образующих антивзрывную систему, принята не превышающей критический объем, взрывоопасный в состоянии заполнения указанной полости парами или газами среды со взрывоопасными параметрами.

Многообразие форм выполнения позволяет достигнуть заявленного технического результата при использовании различных емкостей и взрывоопасных жидкостей.

Использование приведенного антивзрывного тела в составе системы из множества аналогичных шариков обеспечило полное отсутствие детонации емкостей - бензобаков автомобилей различной наполненности при разрушении их с помощью крупнокалиберных пулеметов, а также других испытаниях.

1. Антивзрывное тело, характеризующееся тем, что оно представляет собой оболочку, предпочтительно, обтекаемой формы, выполненную, преимущественно, из двух частей, неразъемно дискретно соединенных одна с другой по их контактным периметрам, причем в каждой из частей выполнены отверстия правильной и/или неправильной формы, по крайней мере, частично с заостренными, преимущественно, внутрь оболочки кромками, причем, по меньшей мере, часть внешней поверхности тела выполнена микрорельефной.

2. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено из титана или из сплава, включающего титан и другие, предпочтительно легкие, металлы.

3. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено из материала типа химически стойкого пластика без наполнителя или с наполнителями, преимущественно, неорганическими в виде порошков из измельченных кремнийсодержащих пород, металлического порошка или измельченной стружки, либо из их сочетаний.

4. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что суммарная площадь отверстий в плоскости, касательной к поверхности тела в зоне соответствующего отверстия, составляет больше половины общей геометрической площади внешней поверхности тела, образованной сплошными участками оболочки и выполненными в ней отверстиями.

5. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено приплюснутым или вписанным в условный сфероид не менее чем двумя наиболее удаленными одна от другой вершинами или точками, а его высота меньше его ширины.

6. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено из двух, предпочтительно, куполообразных частей, преимущественно симметричных или равных по площади.

7. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что в области вершин куполообразных частей выполнено, по меньшей мере, одно отверстие предпочтительно правильной формы, площадь которого меньше площади любого из отверстий неправильной формы.

8. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде эллипсоида или сплюснутого эллипсоида.

9. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде сферы, или сфероида, или овоида.

10. Антивзрывное тело по п.1, отличающееся тем, что выемки и/или выступы микрорельефа выполнены округлыми.

11. Система антивзрывной защиты, размещенная в емкости для взрывоопасной жидкостной среды, характеризующаяся тем, что она включает множество тел, выполненных по любому из пп.1-10 из моно- или композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, при этом, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов или сплавов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром каждого упомянутого тела, принят меньше критического, исключающего опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что взрывоопасная среда представляет собой продукт нефтепереработки.

13. Система по п.11, отличающаяся тем, что взрывоопасная среда представляет собой бензин или керосин.

14. Система по п.11, отличающаяся тем, что взрывоопасная среда представляет собой дизельное топливо или газотурбинное топливо.

15. Система по п.11, отличающаяся тем, что взрывоопасная среда представляет собой газолин.

16. Система по п.11, отличающаяся тем, что взрывоопасная среда представляет собой спирт.

17. Система по п.11, отличающаяся тем, что взрывоопасная среда представляет собой газ или сжиженный газ.

18. Система по п.11, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть антивзрывных тел системы выполнена из металлопласта, по меньшей мере, с внешним металлосодержащим слоем, нанесенным напылением металлов или сплавов на пластиковую основу, анодированием, либо плакированием, либо наклеиванием фрагментов металлических, металлосодержащих оболочек, в том числе, полосок, либо дискретных кусочков фольги или жести, металлических нитей и их сочетаний.

19. Система по п.11, отличающаяся тем, что система также содержит антивзрывные тела, выполненные пористыми, преимущественно, из неорганических материалов типа вспененной керамики, вспененных оплавленных стекол, шлаковых стекол, либо вспененных металлов, сплавов, например, пеноаллюминия.

20. Система по п.11, отличающаяся тем, что критический взрывобезопасный внутренний диаметр произвольной формы либо определяющий линейный размер полости между телами принят не превышающим 12 мм.