плавающая крыша стального резервуара

Формула изобретения

1. Плавающая крыша стального резервуара, содержащая центральную мембрану с кольцевым понтоном, систему водоотвода, горизонтальные ограничители, расположенные в диаметрально противоположных направлениях, и гермооболочку, герметично закрепленную нижним концом по всему периметру кольцевого понтона, а верхним концом герметично закрепленную по всему периметру верхнего кольца жесткости стенки резервуара, отличающаяся тем, что гермооболочка выполнена из жестких кольцевых элементов, рабочие диаметры которых уменьшаются по мере приближения их к кольцевому понтону, и гибких нерастяжимых линейных элементов, расположенных между соседними жесткими кольцевыми элементами во взаимно перекрестных направлениях под углом 45° к вертикали и соединяющих жесткие кольцевые элементы между собой, при этом для создания полной герметичности гермооболочки между жесткими кольцевыми элементами расположены воздухонепроницаемые гибкие кольцевые вставки, выполненные из эластичного материала и герметично соединенные с нижним и верхним краями соседних жестких кольцевых элементов.

2. Плавающая крыша стального резервуара по п.1, отличающаяся тем, что содержит пневматическую систему преднапряжения жестких кольцевых элементов гермооболочки, которая состоит из воздухонепроницаемой оболочки, герметично закрепленной с внутренней стороны жестких кольцевых элементов с разделением последней по высоте на несколько кольцевых отсеков с заполнением их воздухом под заданным давлением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям нефтеналивных резервуаров с плавающей крышей.

Известны вертикальные цилиндрические резервуары с плавающей крышей, состоящей из кольцевого понтона, мембранной диафрагмы, системы водоотвода и уплотняющего затвора либо в мягком, либо в жестком исполнении [1]. Недостатками указанных плавающих крыш являются:

невозможность полной герметизации зазора между плавающей крышей и стенкой резервуара;

низкая плавучесть и остойчивость плавающей крыши;

невысокая износоустойчивость конструкции мягкого затвора;

наличие возможности заклинивания плавающей крыши при использовании традиционной конструкции затвора;

необходимость использования дополнительных стоек, предотвращающих возможность поворота плавающей крыши вокруг вертикальной оси.

Наиболее близким техническим решением является плавающая крыша нефтеналивного резервуара, включающая центральную мембрану с кольцевым понтоном, систему водоотвода и горизонтальные ограничители, расположенные в диаметрально противоположных направлениях, абсолютно гибкую в вертикальном и горизонтальном направлениях цилиндрическую гермооболочку, герметично закрепленную нижним концом по всему периметру кольцевого понтона плавающей крыши, а верхним концом герметично закрепленную по всему периметру верхнего кольца жесткости вертикальной стенки резервуара. Гермооболочка имеет гиперболическую поверхность за счет оснащения ее в средней части по кольцу горизонтальной плоскостью, оснащенной кольцевым пружинящим элементом, позволяющим оболочке складываться в горизонтальном направлении. Оболочка по всей поверхности армирована под углом 45° к вертикали нерастяжимыми и абсолютно гибкими стекловолоконными нитями, расположенными во взаимно перекрестных линейных направлениях [2].

Недостатками данного решения является следующее. При складывании гермооболочки в ходе заполнения резервуара нефтепродуктом будет возникать значительное увеличение свободного объема в зоне между вертикальной стенкой и гермооболочкой, что может привести к нежелательному скоплению испарений хранимого нефтепродукта из зазора между стенкой и кольцевым понтоном. Кроме того, наличие в средней части гермооболочки кольцевого пружинящего элемента, способствующего складыванию указанной гермооболочки при заполнении резервуара, может приводить к интенсивному истиранию гермооболочки с последующим повреждением и нарушением ее герметичности.

Задача изобретения - обеспечение абсолютной герметичности плавающей крыши относительно вертикальной стенки резервуара, максимальное снижение возможного испарения хранимого нефтепродукта и повышение плавучести, остойчивости и общей эксплуатационной надежности плавающей крыши.

Поставленная задача достигается тем, что плавающая крыша стального резервуара содержит центральную мембрану с кольцевым понтоном, систему водоотвода, горизонтальные ограничители, расположенные в диаметрально противоположных направлениях, и гермооболочку, герметично закрепленную нижним концом по всему периметру кольцевого понтона, а верхним концом герметично закрепленную по всему периметру верхнего кольца жесткости стенки резервуара, при этом гермооболочка выполнена из жестких кольцевых элементов, рабочие диаметры которых уменьшаются по мере приближения их к кольцевому понтону, и гибких нерастяжимых линейных элементов, расположенных между соседними жесткими кольцевыми элементами во взаимно перекрестных направлениях под углом 45° к вертикали и соединяющих жесткие кольцевые элементы между собой, при этом для создания полной герметичности гермооболочки между жесткими кольцевыми элементами расположены воздухонепроницаемые гибкие кольцевые вставки, выполненные из эластичного материала и герметично соединенные с нижним и верхним краями соседних жестких кольцевых элементов.

Плавающая крыша стального резервуара содержит пневматическую систему преднапряжения жестких кольцевых элементов гермооболочки, которая состоит из воздухонепроницаемой оболочки, герметично закрепленной с внутренней стороны жестких кольцевых элементов, с разделением последней по высоте на несколько кольцевых отсеков с заполнением их воздухом под заданным давлением.

На фиг.1 представлена конструктивная схема плавающей крыши в разгруженном резервуаре;

на фиг.2 представлена конструктивная схема плавающей крыши в загруженном резервуаре;

на фиг.3 представлена конструктивная схема пневматической системы преднапряжения жестких кольцевых элементов в гермооболочке.

На чертежах обозначено: 1 - центральная мембрана; 2 - кольцевой понтон; 3 - система водоотвода; 4 - горизонтальные ограничители; 5 - гермооболочка; 6 - кольцо жесткости; 7 - стенка резервуара; 8 - жесткие кольцевые элементы; 9 - гибкие нерастяжимые линейные элементы; 10 - воздухонепроницаемые гибкие кольцевые вставки; 11 - пневматическая система преднапряжения; 12 - воздухонепроницаемая оболочка; 13 - кольцевые отсеки; 14 - кольцевая система креплений.

Плавающая крыша стального резервуара содержит центральную мембрану 1, кольцевой понтон 2, систему водоотвода 3, горизонтальные ограничители 4, гермооболочку 5, герметично закрепленную нижним концом по всему периметру кольцевого понтона 2, а верхним концом герметично закрепленную по всему периметру верхнего кольца жесткости 6 стенки резервуара 7.

Гермооболочка 5 состоит из жестких кольцевых элементов 8, выполненных из листового металла или композита, которые соединяются гибкими нерастяжимыми линейными элементами 9, расположенными во взаимно перекрестных направлениях под углом в 45° к вертикали, что позволяет жестким кольцевым элементам 8 находиться в подвешенном состоянии при разгруженном резервуаре. Для создания полной герметичности гермооболочки 5 между жесткими кольцевыми элементами 8 расположены воздухонепроницаемые гибкие кольцевые вставки 10 и герметично соединены с нижним и верхним краями соседних жестких кольцевых элементов 8. Воздухонепроницаемые гибкие кольцевые вставки 10 могут быть выполнены из эластичного материала - кевлара или масла и бензостойкого резинотканевого материала.

При этом жесткие кольцевые элементы 8 имеют диаметры, уменьшающиеся по мере приближения их к кольцевому понтону 2, а самый нижний жесткий кольцевой элемент 8 герметично закреплен на кольцевом понтоне 2. Такая конструкция гермооболочки 5 позволяет ей синхронно складываться в вертикальном направлении.

Для поддержания строго цилиндрической формы жесткие кольцевые элементы 8 могут быть оснащены пневматической системой преднапряжения 11, состоящей из воздухонепроницаемой оболочки 12, герметично закрепленной с внутренней стороны жестких кольцевых элементов 8, с разделением последней по высоте на несколько кольцевых отсеков 13 специальной кольцевой системой крепления 14 с заполнением указанных кольцевых отсеков 13 сжатым воздухом под заданным давлением (фиг.3).

Плавающая крыша стального резервуара эксплуатируется следующим образом.

При разгружении резервуара от нефтепродуктов (фиг.1) гермооболочка 5 полностью раскрывается по высоте, передавая вес с рабочей поверхности кольцевого понтона 2 на кольцо жесткости 6 стенки резервуара 7 за счет наличия в гермооболочке 5 гибких нерастяжимых линейных элементов 9.

При загружении резервуара нефтепродуктом кольцевой понтон 2 (фиг.2) всплывает в верхнее положение, а гермооболочка 5 синхронно складывается: жесткие кольцевые элементы 8 последовательно устанавливаются на поверхность кольцевого понтона 2, а воздухонепроницаемые гибкие кольцевые вставки 10 и гибкие нерастяжимые линейные элементы 9 располагаются между соседними жесткими кольцевыми элементами 8.

Конструкция трансформируемой гермооболочки 5 предотвращает какой-либо поворот плавающей крыши вокруг вертикальной оси, что позволяет отказаться от направляющих стоек и организовать безаварийную эксплуатацию всех инженерных систем, связывающих плавающую крышу с корпусом вертикального резервуара.

Предлагаемая конструкция плавающей крыши стального резервуара позволит абсолютно полно герметизировать зазор между понтоном и стенкой резервуара, максимально повысить общую плавучесть и остойчивость плавающей крыши с одновременным повышением износоустойчивости всей системы с гарантией полного устранения возможности заклинивания плавающей крыши между несущими и ограждающими конструкциями резервуара, что повысит общую эксплуатационную надежность как плавающей крыши, так и всего стального резервуара.

Источники информации

1. Металлические конструкции. Справочник проектировщика. - М.: Стройиздат, 1980. - С.430-431.

2. Патент РФ №2248315 С2. Плавающая крыша нефтеналивного резервуара, 2005.