цистерна-термос

Формула изобретения

Цистерна-термос для транспортирования жидких грузов с температурой, отличающейся от температуры окружающей среды, включающая в себя емкость, многослойную теплоизоляцию, нагреватель, расположенный между емкостью и теплоизоляцией, отличающаяся тем, что емкость изготовлена из холоднокатаного листа стали с полированной поверхностью, охвачена дополнительной трехслойной силовой оболочкой, например, из стеклосотопласта, связанной с торцевыми рамами, элементы крепления которой к емкости выполнены из неметаллического материала, при этом в полости, образованной между емкостью и дополнительной трехслойной силовой оболочкой, размещены элементы тепловой изоляции, например, в виде двух слоев теплоизоляционных плиток, например, заключенных в тонкую герметичную оболочку и отвакуумированных, один слой из которых жестко закреплен на наружной поверхности емкости, а в зоне размещения нагревателей - над наружной поверхностью нагревателей, другой слой жестко закреплен на внутренней поверхности дополнительной трехслойной силовой оболочки, при этом теплоизоляционные плитки одного слоя закреплены со смещением стыков относительно стыков теплоизоляционных плиток в другом слое, а полость с теплоизоляционными плитками заполнена эластичным теплоизоляционным материалом, например стекловолокнистым теплоизоляционным материалом, на внутренних поверхностях стенок полости нанесены отражающие покрытия, например, в виде фольги с заданными оптическими характеристиками поверхности, заправочная горловина герметичной емкости закрыта теплоизоляционным кожухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а более конкретно к устройствам для транспортирования жидких продуктов с температурой, отличающейся от температуры окружающей среды: вязких жидкостей, например мазута, слив которых сопряжен с трудностями из-за повышения их вязкости при снижении температуры по сравнению с температурой заливки, охлажденных жидких пищевых продуктов, сжиженных газов.

Известен контейнер-цистерна для затвердевающих жидкостей (патент 2036122, МКИ 5 В 65 D 88/74, прототип), содержащий емкость-котел с теплоизоляцией, защитный кожух, электрические и паровые нагреватели, охватывающие наружную поверхность котла в нижней его части. Корпус котла через стальные шпангоуты и пилоны соединен с передней и задней торцевыми рамами.

Одним из недостатков цистерны являются большие тепловые потери как через поверхность теплоизоляции, так и через силовые элементы, связывающие емкость с торцевыми рамами и другими наружными элементами конструкции.

Так, после транспортирования мазута в цистерне в течение 24 часов при температуре окружающей среды минус 40^oС температура мазута опускается от плюс 70^oС при заливке до плюс 35^oС и для того, чтобы осуществить слив, необходимо нагреть мазут до плюс 55^oС, что требует работы электронагревателя в течение 11,5 часов. Лишь при температуре окружающей среды плюс 40^oС транспортирование мазута в цистерне и его слив можно осуществлять в течение 24 часов, не прибегая к использованию нагревателя.

В случае транспортирования охлажденных продуктов из-за теплопередачи происходит приток тепла внутрь цистерны, что приводит к нагреву продуктов и к сокращению допустимого времени их транспортирования.

Другим недостатком цистерны является использование для изготовления ее емкости толстолистовой нержавеющей стали, получаемой горячей прокаткой, вследствие чего на ее поверхности в состоянии поставки имеются многочисленные дефекты, забоины, риски, раскатные отпечатки, раковины и т. п. Такие дефекты недопустимы для внутренней поверхности емкости, что приводит к необходимости весьма трудоемкой и дорогостоящей механической обработки внутренней поверхности емкости площадью около 50 м².

Общим недостатком цистерн, в которых перевозятся пожароопасные и экологически вредные продукты, является повышенный риск для населения и окружающей среды в случае дорожно-транспортных происшествий с разрушением емкости и вытеканием продукта.

Технический результат изобретения заключается в снижении тепловых потерь цистерны, повышении технологичности изготовления емкости путем существенного уменьшения объема механической обработки ее поверхности, повышении надежности и экологической безопасности при эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что емкость охвачена дополнительной трехслойной силовой оболочкой, например, из стеклосотопласта, связанной с торцевыми рамами, элементы крепления которой к емкости выполнены из неметаллического материала, например из стеклопластика, при этом в полости, образованной между емкостью и дополнительной трехслойной силовой оболочкой, размещены элементы тепловой изоляции, например, в виде двух слоев теплоизоляционных плиток, например, заключенных в тонкую герметичную оболочку, и отвакуумированных плиток, один слой из которых жестко закреплен на наружной поверхности емкости, а в зоне размещения нагревателей - над наружной поверхностью нагревателей, другой слой жестко закреплен на внутренней поверхности дополнительной трехслойной силовой оболочки, при этом теплоизоляционные плитки закреплены со смещением стыков относительно стыков теплоизоляционных плиток в другом слое, а полость с теплоизоляционными плитками заполнена эластичным теплоизоляционным материалом, например стекловолокнистым теплоизоляционным материалом, на внутренних поверхностях стенок полости нанесены отражающие покрытия, например, в виде фольги с заданными оптическими характеристиками поверхности, заправочная горловина герметичной емкости закрыта теплоизоляционным кожухом.

На фиг. 1,2 изображен общий вид цистерны-термоса;

на фиг. 3 изображена цистерна-термос в сечении А-А;

на фиг. 4 изображена многослойная теплоизоляция цистерны-термоса.

Цистерна-термос состоит из емкости 1, например, из нержавеющей стали, дополнительной трехслойной силовой оболочки 2, например, из стеклосотопласта, торцевых рам 3, соединительных шпангоутов 4 из неметаллического материала, например из стеклопластика, нагревателей 5 и многослойной теплоизоляции, состоящей из двух слоев теплоизоляционных плиток, например, заключенных в тонкую герметичную оболочку и отвакуумированных плиток 6, эластичного теплоизоляционного материала 7, например стекловолокнистого, и отражающих покрытий 8, например, из фольги. Заправочная горловина 9 емкости 1 закрыта теплозащитным кожухом 10.

Цистерна-термос эксплуатируется по известной технологии. Специальная многослойная теплоизоляция позволяет существенно снизить теплообмен между продуктом, находящимся в емкости, и внешней средой, что позволяет сохранять в допустимых пределах температуру как нагретых, так и охлажденных продуктов более длительное время и тем самым повысить эксплуатационные качества цистерны.

Высокий теплоизолирующий эффект достигается за счет следующих особенностей теплоизоляции:

а) теплоизоляционные плитки в слоях расположены так, чтобы плитки в одном из слоев перекрывали стыки плиток в другом слое, поскольку из-за возможных зазоров зоны стыков плиток обладают повышенной теплопроводностью по сравнению со срединной частью плиток; это мероприятие уменьшает теплообмен и возникновение локальных зон с отличающейся температурой поверхности емкости;

б) зазоры между плитками в слоях, а также зазоры между слоями плиток и поверхностями емкости и дополнительной трехслойной силовой оболочки заполнены эластичным теплоизоляционным материалом; это мероприятие уменьшает конвекционный и лучистый теплообмен;

в)наличие двух отражающих слоев покрытий, охватывающих теплоизоляцию снаружи и изнутри, создает своеобразный тепловой замок и эффективно ограничивает передачу тепла путем излучения.

Дополнительная трехслойная силовая оболочка цистерны-термоса служит снижению нагрузок, ее силовые элементы воспринимают сосредоточенные нагрузки при такелажных работах, при транспортировании и передают их на емкость через соединительные элементы из стеклопластика в виде распределенных усилий с существенным снижением их эффективных величин вследствие демпфирования вибрационных и ударных воздействий. Это позволяет идти на уменьшение толщины стенки емкости по сравнению с прототипом без снижения прочности и надежности конструкции и применять холоднокатаный лист с полированной поверхностью, не требующий сплошной поверхностной механической обработки, что существенно повышает качество и снижает затраты на изготовление.

Наличие дополнительной трехслойной силовой оболочки повышает живучесть и надежность силовой конструкции в ситуациях дорожно-транспортных аварий, поскольку подобная многослойная конструкция способна эффективно поглощать и рассеивать энергию удара и тем самым предохранять от разрушения емкость с продуктом, что особенно важно при транспортировании пожароопасных и экологически вредных жидкостей.

Кроме того, внешняя оболочка из стеклопластика позволяет осуществить самые разнообразные решения в части дизайна, что также немаловажно в условиях рынка.