CN101353103A - 可燃液体地下储罐 - Google Patents

Abstract

一种可燃液体地下储罐的制作方法，包括制作一个圆筒形罐芯。结构上，罐芯封闭了一个腔室并带有一个外表面。此外，罐芯还包括至少一个开口用来监测罐芯底部中心线上腔室的完整性。另外，储罐还包括一个沿底部中心线固定到罐芯外表面上的筛网，覆盖在开口上。箔板还可贴附到筛网和罐芯的外表面上。将聚脲喷涂或应用到箔板上，形成一个无缝夹套，对罐芯实现密封。

Description

可燃液体地下储罐

发明领域

本发明一般涉及地下储罐和制造这类储罐的方法。本发明特别涉及完全容纳液体的多层构造容器，提供了可监测内层裂缝的装置，防止容器腐蚀。本发明特别---但不是唯一---用作可燃液体的夹套双层密封地下储罐。

发明背景

在目前现有的加油站中，许多都是建于20世纪80年代之前。尽管此后，加油站建筑物都可能经过了更新，但用于燃油储存的原有地下储罐却往往还没有更换。这些储罐基本上都是圆筒形，由大约6mm厚的钢板制成，一般都是无保护层的钢质罐体。通常，这些储罐都位于地下，周围用回填物质或者石碴混凝土包围，从而为储罐提供支撑。一般来讲，这些储罐的设计寿命大约30年。此外，业已发现，现存的储罐都遭受了外部腐蚀损坏，特别是点腐蚀损坏。在极其严重情况下，这种腐蚀会穿透储罐钢材，导致液体从储罐泄漏到环境中。这是很危险的，特别是如果泄漏的液体是可燃液体或有毒液体时。另外，也会对附近的地下饮用水源造成威胁。

土壤导电率，或者土中水分或潮气分解的化学物质，可能会造成钢材表面出现局部电化学反应，从而出现钢制储罐的腐蚀。特别是难以解决的点腐蚀问题，这是因为腐蚀区域一般都非常小。结果，在“腐蚀点”内发生的化学和电化学反应会产生腐蚀离子的高度集中和高电流密度，这会加速腐蚀过程。此外，钢对应力腐蚀破裂是很敏感的，在破裂处，腐蚀剂的存在会使得裂缝迅速延伸。

为了避免出现与较老式钢质储罐相关的问题，目前，美国一些州都制定了相关规定，提出了地下储液罐都应使用双壁结构。最近，美国联邦政府制定了一些规定，要求所有州都对位于饮用水源附近的储罐采用双壁结构。双壁结构可以提供双层液体密封，从而解决了环境问题。这种双壁罐结构实际上形成了一个外部双层密封结构件，支持在钢质内主罐的周围。结果，在内壁主密封结构和外壁辅助密封结构之间的界面就形成了一个双层密封(双壁)罐，如果内罐壁出现液体泄漏时，从而可提供液体辅助密封。

为了检测双壁储罐的泄漏情况，通常使用了几个液体感应监视器，布置在与主内储罐和外层辅助密封结构之间双层密封空间(空隙)内的一个或多个较低区域相通的位置处。这种液体感应监视器一般都位于空隙的底部。因此，通过内主罐裂缝向外泄漏到空隙内的液体，或者经由外辅助密封结构裂缝向内泄漏到空隙内的液体，都会因为重力而被引向监视传感器，后者然后向地面的泄漏指示设备提供一个报警信号。

尽管双壁罐的设计很好，但人们还是担心外壳的完整性。特别是，外辅助密封结构件在保护内层壳体和端部不受腐蚀的同时还必须具有高强度和耐用性。为此，决不可以不重视使用一个耐用和可靠的外壳体的重要性。

综上所述，本发明的一个目的是提供一种液体储存罐，在这个储罐中，作为外层辅助密封结构件的聚脲夹套可实现对内主罐的密封。本发明的另一个目的是提供一种储罐，在这个储罐中，夹套是用一种喷涂聚脲形成的。本发明的再一个目的是提供一种储罐制造方法，按照这种方法，聚脲喷涂在一种箔板上，或可成形的薄片材料上，这种材料可以密封内主罐并在固化后形成一种双层密封夹套，对内主罐实现密封。本发明的另一个目的是提供一种可燃液体储罐和制作这种储罐的方法，这种储罐实施简单，经济有效，安装方便，使用寿命长。

发明概述

根据本发明，提供了一种可燃液体的地下储存罐。在结构上，该储罐包括一个钢质罐芯，它封闭了一个腔室并带有一个外表面。另外，罐芯包括一个实际上呈圆筒状的本体，形成有一条轴线和一条底部中心线，底部中心线与轴线平行。此外，罐芯包括两个端部，密封着圆筒体的开口端。对于本发明来讲，圆筒体配有开口，沿底部中心线布置，用来监视腔室的完整性。

除了罐芯外，储罐还包括导管构件，诸如一个铝网。特别是，该筛网可以沿其底部中心线固定到罐芯的外表面上，从而可以覆盖监测开口。对于本发明，所述滤网提供了一个沟通通道，加快液体流向监测开口。此外，储罐还包括一铝箔板，该铝箔板附着在滤网和罐芯的外表面上。铝箔板形成了罐芯的辅助密封区域，为此，起到了一个屏障的作用，防止聚脲粘结到该区域的罐芯上。这样，铝箔就覆盖了罐芯的监测开口。为了封闭罐芯，储罐还配备了一个无缝夹套，所述夹套可以喷涂到或者采用其它方法应用到铝箔上。

采用这种结构，滤网可以防止夹套在底部中心线处收聚到罐芯上，因为此处的系统压缩力最大。另外，滤网加快了液体在底部中心线处流向监测开口。重要的是，滤网既可以具有所有这些特性，同时，也不会增加罐芯和夹套之间空隙附加体积。

从功能上来讲，铝箔起一种屏障的作用，形成了双层密封空间。另外，铝箔向主罐和夹套材料提供了附加密封功能，这是一种在主罐周围形成的蒸汽屏蔽，使得烃蒸气不能渗透，同时，如果外辅助层出现裂缝时，可防止电化学腐蚀钢质主储罐。此外，所形成的铝箔及其在主罐体不规则形状周围保持模压状态可以将空隙的体积降到最小。这样，在重力将液体导向监测开口前，从主罐或外层辅助结构的泄漏就会少。由于铝箔能够紧紧贴到主罐体结构上，铝箔可以使得夹套在结构上与钢质表面起一种复合材料的作用。由于夹套的内表面和储罐的外表面之间没有空间(大多数的空隙尺寸在0到0.002英寸之间)，钢板可以大大增加聚脲的物理特性(即抗弯曲、抗冲击等)。

在制造储罐时，通过制作圆筒体来首先制造罐芯，并将圆筒体的开口端与两个端部封闭。然后，在罐芯的圆筒体内形成监测开口。此后，对罐芯顶部中心线上的开口周围区域进行喷砂处理，直至白金属色泽(nearwhite metal)为止。按照这种方式准备好罐芯后，将滤网沿底部中心线固定到罐芯的外表面上。接着，将铝箔紧紧贴到滤网和罐芯的外表面上，但顶部中心线开口周围喷砂处理过的区域除外。最后，将聚脲喷涂到铝箔上和经过喷砂处理的钢板上，随着聚脲迅速固化，形成无缝夹套，对罐芯实现了密封。聚脲则粘结到开口周围的罐芯的金属面上，这样，就形成了一个封闭空间，而监测开口则成了唯一入口。

附图简要说明

下面结合附图对本发明进行介绍，可以从其结构上和使用上更好地了解本发明的新颖特性以及发明本身，图中相同部件使用相同的参考号，附图如下：

图1是根据本发明的地下储罐的不按比例的透视图；

图2是图1所示地下储罐的不按比例的剖面图，沿图1的2-2线剖开；

图3为图1所示地下储罐的不按比例的剖面图，沿图1的3-3线剖开；

图4为所示储罐罐芯的不按比例的透视图，图示滤网沿底部中心线固定；

图5为图4所示储罐罐芯的不按比例的透视图，图示为安装铝箔薄板时的情况；

图6为图5所示储罐罐芯和薄板的不按比例的透视图，图示为喷涂聚脲夹套时的情况。

最佳实施例说明

首先参看图1，图1示出了可燃液体的一种地下储罐，在文中均用数字1 0来标识。如图所示，储罐10实际上是一种圆形的圆筒状装置，这是地下储罐通常都采用的形状，诸如一般用于烃类燃料，例如汽油和柴油。在图1中，所示储罐10一般都布置在地下，即在其一端，圆柱轴线(axis)12一般都布置成水平的。然而，应该明白的是，本发明同样也适用于储罐采用其它总体布置、方向和位置。如图所示，储罐10包括一个聚脲夹套14，其封闭了储罐10的其它部件。此外，储罐10还包括一个导管配件16，构成了储罐10和其它装置之间的液体联通。另外，管路上还提供了另一个开口18，用于监视储罐的完整性。

现在再参看图2，图2示出了储罐10的内部部件。如图所示，储罐10包括一个罐芯20，它在储罐内形成了腔室22。对于本发明来讲，罐芯是刚性的、液体密封的，一般都是用钢或其它金属合金制成的。这样，罐芯20就用作储罐10的液体主密封层。如图所示，罐芯20包括一个圆筒形体部分24，该部分有两个开口端26(如图3中所示)，而这两个开口端由一对端头28(如图3中所示)来封闭。此外，罐芯20还包括一个开口30和一个开口32，用来进行泄漏检测。如图2所示，开口32位于沿罐芯20的底部中心线处。另外，罐芯20还包括一个外表面36。

如图2所示，储罐10提供一个导管配件(即滤网)38，沿底部中心线34固定到罐芯20的外表面36上。尽管导管配件38可以采用多种材料制成，诸如网孔型材料、玻璃纤维垫、非金属纤维、多股玻璃纤维粗纱，或涂布材料，但优选导管配件38是一种铝网。需要注意的是，在聚脲固化过程期间，会释放出大量热量，如果不是采用合适的材料的话，会融化或消耗导管配件38。在某些实施例中，导管配件38是一种标准技术等级的铝网，规格为14X14到20X20筛孔(mesh)，丝的直径在大约0.008到0.020英寸之间。此外，滤网38的最小宽度优选为大约6英寸，最大宽度应覆盖罐芯20的底部一半以内，即R(π)的最大宽度，其中R是罐芯20的外表面的半径。在某些实施例中，铝网38的最佳最大宽度是R(π/n)，其中n是2，3，4，或6。

如图所示，滤网38以底部中心线34为中心。如图3所示，滤网38从圆筒体部分24延伸过端部28。接着，滤网沿端部28自底部中心线34径向向内延伸最小12英寸。重要的是，滤网38的中心是在监测开口32上。

如图2和3所示，储罐10还包括一个中间屏障层40，诸如箔板。如图所示，箔板40贴在罐芯20的外表面和滤网38上。这样，滤网38就被封闭在箔板40和罐芯20之间。采用这种结构，箔板40提供了一个双层密封空间，可以阻挡住自罐芯20泄漏的任何液体。箔板40优选铝箔，因为它比铁箔的电极电位要高，这样可以为钢质罐芯20提供阴极保护。尽管从成本角度考虑优选铝箔，但其它箔板，例如金属涂层材料或其它金属箔也可以形成箔板40。此外，箔板40优选径向延伸厚度为大约1.5密耳。由于箔板40很薄而且可以成形，双层密封层空间因此而达到最小，提高了监视灵敏度。

再参看图2和图3，可以看出，夹套14封闭了罐芯20，形成了基本上刚性的双层密封层。对于本发明来说，夹套14是由固化的喷涂聚脲形成的一种无缝、单一整体构件。聚脲是不可燃的，没有任何危害性空气污染物。夹套14优选应具有如下技术特性：

伸长率(ASTM D 412)：25％

抗拉强度(ASTM D 412)：3800psi

硬度(ASTM D 2240)：70肖氏硬度“D”

模数(ASTM D 790)：65,000psi+/-5000

收缩量(ASTM D 955)：0.007in./in.

冲击(ASTM D 256)：14.5ft/lb

抗撕裂强度(ASTM D 1938)：600psi

低温柔韧性(ASTM D 1737)：在-20F时通过了1/2”芯模(mandrel)

耐干燥温度(持续)：200°F

耐干燥温度(间断)：250°F

美国安全检测实验室公司第1746号标准，第3版

如图2和图3所示，监视接头42伸过开口18和开口30并进行密封。从图中还可以看到，空隙监视接头42也是伸过开口18和开口30并进行密封。此外，储罐10提供一个管子44，后者结合到接头42上并穿过腔室22。如图所示，管路44结合到罐芯20上，在底部中心线34处对开口32进行封闭。另外，储罐10一般都装有一个监视传感器46，后者通过一根电缆48经由管路44向下，到底部中心线34附近。在检测泄漏时，电缆48接到地面的电子报警和指示设备(图中未示)。

图4给出了罐芯20的进一步特性。如图4所示，罐芯20是用圆筒体部分24和端部28制成。此外，在圆筒体部分24内，沿底部中心线34形成了一个开口32(在图4中，罐芯20围绕轴线12转动，这样可以看到底部中心线34)。如图4所示，在储罐10制造期间，罐芯20安装到两个短轴(stub axies)50上。另外，短轴50连接到一个传动装置52，带动罐芯20围绕轴线12转动。在图4中，可以看出，一个滤网条54固定到罐芯20上。如图所示，滤网54的中心在底部中心线34上，并在方位上延伸到两个彼此相对的边缘56和58处，延伸宽度大约6英寸。同样，开口32被滤网54完全覆盖。此外，滤网54沿端部28从底部中心线34伸向轴线12，延伸范围至少12英寸。在图4中，还可以进一步看到，滤网54的边缘56和58通过铝箔胶带60固定到罐芯20上。重要的是，滤网54必须在罐芯20内的任何监视开口上处于中心位置，铝箔胶带60不可以位于任何开口上。

将图4和图5图6相互参照，可以了解储罐10的制造方法。值得注意的是，在滤网54固定到罐芯20上之前，应将罐芯20上所有看得见的油、油脂、氧化皮(mill scale)以及飞溅焊熔金属清除干净，所有配件都必须符合SSPC-SP1的规范。另外，接头罐芯20周围的区域采用研磨剂金属喷砂处理，达到SSPC-SP10规定的近乎出白的标准(Near White Blast)。

在滤网54固定到罐芯20上后，就可以安装铝箔板40了。如图5所示，箔板40覆盖了罐芯20的端部28和圆筒体部分24。为了将箔板40包裹在罐芯20的圆筒体部分24的周围，传动装置52带动罐芯20围绕轴线12转动。这样，最初安装在卷盘62上的箔板40就缠绕在了罐芯20上。在图5中，所示的箔板40带有边缘64。重要的是，当应用到罐芯20上时，边缘64重叠，从而使得箔板40能够提供密封。此外，一种铝箔胶带60被用来将箔板40的边缘64固定到罐芯20或固定到箔板40的下层上。箔板40就在喷砂处理区域上与顶部中心开口不接触，从而在开口周围提供了一个足够的聚脲密封区域。

如图6所示，夹套14是在罐芯20上的箔板40上形成的。对于本发明来讲，夹套14是采用喷涂聚脲66来形成的。正如典型情况下一样，聚脲66是由两种类型的成分构成：“A”和“B”型。对于本发明来讲，“A”成分是一种预聚合物，是一种低到中粘度的不溶解树脂。此外，“A”成分也可以是一种芳族或脂肪族异氰酸酯预聚物(isocyanate prepolymer)。在图6中，“A”成分装在源装置68内。

按照本发明的一个实施例，聚脲66的“B”成分是一种聚醚胺或者端氨基多元醇(amine terminated polyol)，反应性很大，是一种自催化的材料(也就是说，它不需要使用催化剂)。反应性一般在3-15秒范围内。由于反应性速度高，聚脲66不会受到湿度或潮湿表面的影响(“A”和“B”成分反应如此快，以致于“A”成分没有机会与水反应)。在图6中，“B”部件是储存在源装置70内。

如图6所示，源装置68和70是通过管子74和76接到泵72上。而后，泵72又接到喷嘴78上。由于成分“A”和“B”的反应性，它们在喷涂之前不用混合。如图6所示，储罐10的大约三分之二都已经用聚脲66进行了喷涂，界面在80处。在箔板40用聚脲66覆盖后，聚脲66就可以固化(聚脲66可以在大约3到15秒内成为凝胶状)。在夹套14完全成形密封了箔板40和罐芯20后，储罐10就形成了，如图1所示。

根据本发明，人们会注意到，聚脲66可以在温度20-30°F的环境温度下使用，该温度低于典型的聚氨酯类材料(polyurethanes)。另外，聚脲66是不溶解的，是粘的，在如上所述的很宽的温度范围内呈现出极好的抗冲击性。重要的是，聚脲66具有良好的抗酸性，水吸收性低。此外，聚脲66具有抗蠕动和渗透，抗热变形和裂化。聚脲66的某些特性包括：固体体积含量：99％+/-1；零挥发有机化合物；按1密耳，理论覆盖为1604平方英尺/加仑，(按1毫米，3.8平方米/加仑)；建议DFT(多通道内应用)为50-250密耳(1.3-6.4毫米)；混合比(按体积)：1“A”∶1“B”；闪点(PMCC)为275°F(135℃)。

尽管这里所介绍的及其详细披露的特定可燃液体地下储罐是完全可以达到目的并提供上述所有优点，但人们都知道，这里所述的本发明的最佳实施例仅仅只是说明性的，并不是说明本发明除了所附权利要求外就限于此处所述的结构或设计情况。

Claims (20)

1.一种可燃液体地下储罐的制造方法，包括如下步骤：

制作可形成腔室的罐芯，并带有外表面；

在罐芯上形成至少一个开口；

将导管配件沿罐芯的底部中心线固定；

将箔板固定到导管配件和罐芯的外表面上；

在箔板上喷涂聚脲，与聚脲形成一个无缝抗腐蚀夹套双层密封结构，封闭罐芯。

2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：应用步骤包括将聚脲喷涂到箔板上，其中：聚脲固化到夹套双层密封结构上，形成一个单一整体件。

3.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：罐芯形成有一个底部中心线，其中底部中心线穿过罐芯开口，而且，其中：在安装步骤期间，导管配件是沿底部中心线固定到罐芯的外表面上，导管配件覆盖了其上的开口。

4.根据权利要求3所述的一种方法，还包括在安装和贴装步骤之前，对罐芯的选择区域进行喷砂处理至近白金属状况(near white metal)的步骤。

5.根据权利要求3所述的一种方法，其特征在于：导管配件的周围使用了边缘部分，其中，固定步骤包括采用胶带将这些边缘部分粘贴到罐芯的外表面上。

6.根据权利要求5所述的一种方法，其特征在于：导管配件是一种铝筛网，其中胶带也是铝质的。

7.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：罐芯基本上是一种圆筒形，形成有轴线，其中：制造步骤包括：制造一个带有两个开口端的圆筒形体；将两个开口端用端盖封堵。

8.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：罐芯基本上是一种圆筒形，并限定了轴线，其中：聚脲夹套的径向延伸厚度大约为100密耳。

9.根据权利要求8所述的一种方法，其特征在于：箔板的径向延伸厚度约为1.5密耳。

10.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：罐芯是一种金属合金。

11.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：箔板是铝材。

12.一种可燃液体地下储罐，包括：

一种基本上为圆筒形的金属合金罐芯，所述罐芯封闭了一个腔室，带有

一个外表面，所述罐芯形成有一个轴线和一个与轴线平行的底部中心线，所述罐芯包括沿底部中心线的开口；

沿底部中心线固定到罐芯外表面的筛网，覆盖其上的开口；

固定到筛网和罐芯外表面上的铝箔，所述铝箔覆盖了开口；

应用在箔板上的无缝夹套，可封闭罐芯，夹套采用聚脲制成。

13.根据权利要求12所述的地下储罐，其特征在于：聚脲夹套的径向延伸厚度约100密耳。

14.根据权利要求12所述的地下储罐，其特征在于：铝箔的径向延伸厚度约1.5密耳。

15.根据权利要求12所述的地下储罐，其特征在于：筛网的径向延伸宽度约6英寸。

16.一种可燃液体地下储罐的制造方法，包括如下步骤：

制作一个基本上是刚性的主液体密封罐芯，所述罐芯可形成有腔室，并带有外表面；

在罐芯上形成开口，可监测腔室的完整性；

将导管配件沿罐芯的底部中心线固定，来覆盖开口；

将中间屏障层贴附到罐芯的外表面和导管配件上，所述屏障层覆盖了开口；

在屏障层上施加聚脲，聚脲形成一个无缝的基本刚性的双层液体密封夹套，封闭罐芯。

17.根据权利要求16所述的一种方法，其特征在于：应用步骤包括将聚脲喷涂到屏障层上，其中：聚脲固化到夹套上，作为一个单一整体件。

18.根据权利要求17所述的一种方法，其特征在于：聚脲可在应用到屏障层上15秒内固化到夹套上。

19.根据权利要求16所述的一种方法，其特征在于：罐芯形成有一个底部中心线，其中底部中心线穿过罐芯开口，而且，其中：在安装步骤期间，导管配件是沿底部中心线固定到罐芯的外表面上。

20.根据权利要求18所述的一种方法，其特征在于：导管配件的周围处使用了边缘部分，其中：固定步骤包括采用胶带将边缘部分粘贴到罐芯的外表面上。

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