CN102514856A - 浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，包括浮箱、传力柱和抗晃荡隔板，所述传力柱上端与所述浮箱固定连接，所述传力柱下端与所述抗晃荡隔板固定连接。使用时，将本装置配置在储油罐等大、中型立式储液罐内，通过装置自身惯性阻抗和浮力动态自平衡，从而起到缓解储液罐内液体的晃荡作用。本发明具有制作简单，安装方便，直接针对罐液体中对流质量的晃荡产生有效阻抗作用，措施高效、直接和显著等优点。

Description

浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置

技术领域

本发明涉及一种储液罐抗罐液晃荡装置，具体地说是一种浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置。

背景技术

目前，在石油化工及交通储备工程领域中，为了减小大、中型立式储液罐罐液在地震作用下产生的晃荡，主要通过从储液罐外部入手，在立式储液罐与地基之间设立隔振柱或铅芯橡胶隔震支座，通过隔振柱或铅芯橡胶隔震支座减小地震波激励作用，进而减小储罐底部输入进储液罐体-罐液体系的地震波激励作用。虽然可以一定程度较小地震波激励幅度，但储液罐中罐体和罐液之间无约束耦合，效果间接。并且在设置隔振柱和橡胶支座时需要架空储罐，由于罐底有局部应力集中，这样对罐底材料强度及罐体容积均有局限性。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置。本发明主要利用浮力-重力动态自平衡原理并结合流-固耦合动力学原理，从而起到对储液罐内罐液抗晃荡的作用。本发明采用的技术手段如下：

一种浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，包括浮箱、传力柱和抗晃荡隔板，所述传力柱上端与所述浮箱固定连接，所述传力柱下端与所述抗晃荡隔板固定连接。

作为优选，所述浮箱外侧套置有浮箱套板，所述浮箱套板由至少两个上束板和与上束板对应的下束板构成，所述上束板交叉设置形成可以容纳所述浮箱的容纳空间，将浮箱置于容纳空间内，再将下束板与上束板固定；所述传力柱上端设有固定盘，所述传力柱通过其上端的固定盘同套置在浮箱外侧的浮箱套板固定连接。

作为优选，所述传力柱的高度满足：

H＝M-P

其中H为传力柱的高度，P为浮箱排水高度，M为罐液晃荡质量质心高度。

作为优选，所述抗晃荡隔板中部设有通孔，边缘套有起缓冲和防隔板大幅倾斜的隔板柔性外缘，所述抗晃荡隔板下端设有至少两个用于支撑抗罐液晃荡装置和调节抗罐液晃荡装置整体质量的支座柱。

作为优选，所述隔板柔性外缘的厚度应大于所述抗晃荡隔板外缘与储液罐内径之间的间隙。

本发明具有以下优点：

1、与现有隔振柱和隔振支座等抗晃荡技术相比，本装置制作简单，安装方便，不受罐底材料强度及罐体容积的限制；

2、与储液罐的安装和罐体的施工相独立，不受储液罐场地条件限制；

3、通过装置自身惯性阻抗和浮力动态自平衡，直接针对储罐内液体中对流质量的晃荡产生有效阻抗作用，措施高效、直接和显著。

基于上述理由该本发明可在石油化工及交通储备工程等领域广泛推广，作为储油罐等大、中型立式储液罐抗地震晃荡效应的有效装置。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明立体组装图。

图2是本发明立体组装分解图。

图3是本发明剖面图。

图4是本发明注液(油)前状态。

图5是本发明注液(油)后静力平衡状态。

图6是本发明中心区罐液上涌瞬态工作状态。

图7是本发明中心区罐液下沉瞬态工作状态。

具体实施方式

如图1，图3所示，一种浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，由浮箱1、传力柱3和抗晃荡隔板4组成。所述浮箱1的材质为钢材、耐油橡胶和塑料中的一种，在本实施方式中浮箱1的材质为钢材，浮箱1起到为整个装置提供浮力动态平衡的作用；在浮箱1外侧套置有浮箱套板2，所述浮箱套板2由两个上束板201和与上束板201对应的下束板202构成(如图2所示)，将上束板201十字交叉设置形成一个可以容纳浮箱1的容纳空间，将浮箱1置于容纳空间内，再将下束板202与上束板201固定，所述浮箱套板2的材质为钢材，浮箱套板2起到固定浮箱、连接浮箱与传力柱的作用；在本实施方式中，所述传力柱3的材质为钢管，数量为四根，传力柱3上端设有固定盘，其高度应满足：

H＝M-P

其中H为传力柱3的高度，P为浮箱排水高度，M为罐液晃荡质量质心高度(罐液晃荡质量质心高度的确认请参考：Housner G W.Dynamic pressure onaccelerated fluid container[J].Bulletin of seismological society of America，1957，47(1)：15-35.)。传力柱3起到传递协调浮力、重力及激荡力的作用，所述传力柱3通过其上端的固定盘同套置在浮箱1外侧的浮箱套板2固定连接，传力柱3下端与所述抗晃荡隔板4固定连接；所述抗晃荡隔板4中部设有圆形通孔，在本实施方式中，抗晃荡隔板4的材质为钢板，抗晃荡隔板4起到直接阻抗罐液晃荡流动的作用；抗晃荡隔板4的边缘套有隔板柔性外缘5，隔板柔性外缘5的材质为用耐油柔性橡胶，具有良好的韧性和柔性，隔板柔性外缘5沿着挡板外环边缘嵌入式环形包裹抗晃荡隔板4且厚度大于挡板厚度，所述隔板柔性外缘5的厚度还应大于所述抗晃荡隔板4外缘与储液罐内径之间的间隙，隔板柔性外缘5起到缓冲隔板外缘与罐体刚性冲击和防止隔板大幅倾斜的作用；所述抗晃荡隔板4下端设有四个支座柱6，支座柱6的材质为钢管，支座柱6起到储罐罐液注入前装置的稳定安装以及调节装置整体质量的作用。

使用时，注液(油)前(如图4所示)先将浮式动态自平衡储液罐防罐液晃荡装置稳定放置在储液罐最低端。安装完成之后，向储液罐中逐步注入液体，当罐液达到浮箱吃水深度静力平衡排水位置后，浮箱受到罐液的浮力作用，将随着罐液自由面不断上升。注液结束后，最终浮箱高度在静力平衡情况下不宜距离罐顶太近，需留有足够晃荡缓冲空间，作为优选，罐液自由面高度位于浮箱中部，该位置称为静力平衡状态排液高度线(如图5、6和7中符号Hb所示)。

如图6所示，当罐体受地震作用引起罐液晃荡后，若罐液中心区有上涌趋势，在抗晃荡隔板惯性阻抗作用下上涌幅度会有所降低，且由于此时装置重心上移使得浮箱排水深度变小，从而装置所受浮力变小，这样装置所承受的重力大于浮力，也就是说装置浮力和重力合力差向下，与罐液晃荡引起的上涌方向相反，即对罐液上涌有相反的合力阻抗作用。类似地，当抗晃荡隔板在柔性外缘保护下有小幅度倾斜时候，倾斜侧因局部浮力变小，亦产生浮箱倾斜两端的浮力差合力矩来平衡倾斜。

如图7所示，当罐体受地震作用引起罐液晃荡后，若罐液中心区有下降趋势，在抗晃荡隔板惯性阻抗作用下下降幅度会有所降低，且此时装置重心下降使得浮箱排水深度变大，从而装置所受浮力变大，这样装置所承受的重力小于浮力，也就是说装置浮力和重力合力差向上，与罐液晃荡引起的下降方向相反，即对罐液下降有相反的合力阻抗作用。类似地，当抗晃荡隔板在柔性外缘保护下有小幅度倾斜时候，倾斜侧因局部浮力变小，亦产生浮箱倾斜两端的浮力差合力矩来平衡倾斜。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，包括浮箱(1)、传力柱(3)和抗晃荡隔板(4)，其特征在于：所述传力柱(3)上端与所述浮箱(1)固定连接，所述传力柱(3)下端与所述抗晃荡隔板(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，其特征在于：所述浮箱(1)外侧套置有浮箱套板(2)，所述浮箱套板(2)由至少两个上束板(201)和与上束板(201)对应的下束板(202)构成，所述上束板(201)交叉设置形成可以容纳所述浮箱(1)的容纳空间，将浮箱(1)置于容纳空间内，再将下束板(202)与上束板(201)固定；所述传力柱(3)上端设有固定盘，所述传力柱(3)通过其上端的固定盘同套置在浮箱(1)外侧的浮箱套板(2)固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，其特征在于：所述传力柱(3)的高度满足：

H＝M-P

其中H为传力柱(3)的高度，P为浮箱排水高度，M为罐液晃荡质量质心高度。

4.根据权利要求1所述的浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，其特征在于：所述抗晃荡隔板(4)中部设有通孔，边缘套有起缓冲和防隔板大幅倾斜的隔板柔性外缘(5)，所述抗晃荡隔板(4)下端设有至少两个用于支撑抗罐液晃荡装置和调节抗罐液晃荡装置整体质量的支座柱(6)。

5.根据权利要求4所述的浮式动态自平衡储液罐抗罐液晃荡装置，其特征在于：所述隔板柔性外缘(5)的厚度应大于所述抗晃荡隔板(4)外缘与储液罐内径之间的间隙。

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