Вертикальный стальной резервуар
Владельцы патента RU 2641353:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области строительства, в частности к сооружению стальных вертикальных резервуаров, расположенных в сейсмически опасных районах и районах с повышенными требованиями к защите окружающей среды. Техническим результатом изобретения является увеличение эксплуатационной надежности резервуара, снижение металлоемкости. Вертикальный стальной резервуар включает плоское днище, вантовое покрытие и каннелюрную стенку, состоящую из отдельных криволинейных обечаек, причем кривизна обечаек противоположна направлению усилий, возникающих от гидростатического давления хранимого продукта. Снаружи обечайки соединены между собой сплошным сварным швом, с внутренней стороны - приваренной по всей высоте стенки накладкой. В местах стыка обечаек по верхнему контуру стенки прикреплено висячее вантовое покрытие комбинированного типа с внутренним опорным барабаном, причем такое соединение вантового покрытия с каннелюрной стенкой резервуара представляет собой динамическую саморазгружающуюся систему. 5 ил.
Изобретение относится к резервуаростроению, в частности к сооружению крупных стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, расположенных в сейсмически опасных районах и в районах с повышенными требованиями к защите окружающей среды.
Известны вертикальные стальные резервуары, состоящие из стенки, днища и крыши основного резервуара и стенки защитного резервуара, собранной из отдельных криволинейных обечаек, представляющих собой стальной полый полуцилиндр, привариваемый к основному резервуару и используемый для хранения продукта. Все обечайки защитного резервуара опираются на общее с основным резервуаром днище, а сверху каждая из них имеет индивидуальную стационарную крышу [1]. Недостатками подобного решения являются большой расход металла, а также высокая концентрация напряжений в местах крепления обечаек защитного резервуара к стенке основного резервуара, что снижает межремонтный период и общий срок службы резервуара.
Наиболее близким по техническому решению является вертикальный стальной резервуар, включающий днище, стенку и крышу основного резервуара, днище и стенку защитного резервуара, собранную из отдельных криволинейных обечаек, кривизна которых противоположна кривизне стенки основного резервуара, и центры кривизны обечаек расположены на окружности с центром, совпадающим с центром кривизны стенки основного резервуара. Обечайки герметично соединены между собой с помощью стоек «Ш»-образного поперечного сечения. Стенка защитного резервуара изнутри укреплена стальными полосами из высокопрочной стали, расположенными между каждыми соседними обечайками на трех уровнях по их высоте [2].
Наличие каннелюрной стенки значительно повышает эксплуатационную надежность резервуара. Однако недостатками подобного решения является конструкция защитной стенки, которая не может противостоять значительным нагрузкам, возникающим при разрушении стенки основного резервуара (гидростатический удар хранимого продукта), поэтому она не сможет предотвратить экологически опасной ситуации при отказе основного резервуара, а также то, что образуемое между стенками пространство в данном резервуаре не используется для хранения продукта. Данное техническое решение по патенту (РФ №59673, 2006 г), как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.
Техническим результатом изобретения является увеличение эксплуатационной надежности вертикального стального резервуара, уменьшение риска возникновения экологически опасной ситуации, снижение металлоемкости конструкции, увеличение межремонтного периода и срока службы резервуара.
Технический результат достигается тем, что в вертикальном стальном резервуаре, включающем днище и стенку, состоящую из отдельных криволинейных обечаек, расположенных между вписанным и описывающим цилиндрами, кривизна которых противоположна кривизне этих цилиндров, снаружи обечайки соединены между собой сплошным сварным швом, с внутренней стороны - приваренной по всей высоте стенки накладкой, ширина которой составляет 0,1 длины обечайки, по всему нижнему контуру стенка соединена с плоским днищем сплошным сварным швом, а в местах стыка обечаек по верхнему контуру стенки прикреплено висячее вантовое покрытие комбинированного типа с внутренним опорным барабаном, причем такое соединение вантового покрытия с каннелюрной стенкой резервуара представляет собой динамическую саморазгружающуюся систему.
При заполнении резервуара продуктом обечайки сжимаются от воздействия гидростатического давления, а в ребрах стенки возникают опрокидывающие усилия, которые снижаются за счет натяжения вантового покрытия.
В такой конструкции максимальные напряжения в стенке переместились на середину высоты обечаек, в отличие от цилиндрического резервуара, в котором максимальные напряжения возникают в зоне соединения стенки с днищем (уторный узел), причем сами обечайки работают на сжатие, а кольцо жесткости, установленное на середине высоты панелей, работает на растяжение (Фиг. 4). Кроме того, места максимальных напряжений находятся вне контакта с продуктом (Фиг. 5), что позволит сократить сроки ремонта, увеличить межремонтный период и большую часть ремонтных работ производить без вывода резервуара из эксплуатации.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены фронтальная проекция и вид сверху резервуара, на фиг. 2 - конструкция стенки. На фронтальной проекции показано, что резервуар состоит из днища 1, обечаек 2 и вантового покрытия, включающего опорный барабан 4, стабилизирующие ванты 5 и несущие ванты 6, также показано кольцо жесткости 3. На фиг. 2 показана конструкция каннелюрной стенки резервуара, состоящей из обечаек, соединенных между собой сплошным сварным швом, а с внутренней стороны - приваренной по всей высоте стенки накладкой 7, ширина которой составляет 0,1 длины обечайки.
На фиг. 3 представлена трехмерная модель резервуара.
На фиг. 4 и фиг. 5 показаны напряжения в конструктивных элементах стенки резервуара при максимальном нагружении.
Источники информации
1. Патент РФ №2455439 C1 (E04H 7/06), 2010 г.
2. Патент РФ №59673 U1 (E04H 7/00), 2006 г.
Вертикальный стальной резервуар, включающий днище и стенку, состоящую из отдельных криволинейных обечаек, расположенных между вписанным и описывающим цилиндрами, причем кривизна обечаек противоположна кривизне этих цилиндров, отличающийся тем, что снаружи обечайки соединены между собой сплошным сварным швом, с внутренней стороны - приваренной по всей высоте стенки накладкой, ширина которой составляет 0,1 длины обечайки, по всему нижнему контуру стенка соединена с плоским днищем сплошным сварным швом, а в местах стыка обечаек по верхнему контуру стенки прикреплено висячее вантовое покрытие комбинированного типа с внутренним опорным барабаном, причем такое соединение вантового покрытия с каннелюрной стенкой резервуара представляет собой динамическую саморазгружающуюся систему.
