CN108529048A - 高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,包括储油罐筒体和设置在储油罐筒体内的气囊、活塞,以及与气囊连接的充气装置和气囊放空装置,所述气囊通过气囊吊装网架固定在储油罐筒体的顶端内部,四周通过气囊环缝密封装置与储油罐筒体的侧壁密封连接,所述活塞通过橡胶模与储油罐筒体的侧壁密封连接,活塞可在储油罐筒体上下移动,所述油品抽出端与设置在活塞上的深井油泵连接,储油罐筒体的底部设有海水进口、海水出口。本装置可以在水下随时处于悬浮状态,自动沉降,在水下储存油品的同时,也能方便在水下的运输。
Description
技术领域
本发明属于储存设备领域,涉及一种高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐。
背景技术
现有技术关于油品的储存,一般都是设置在陆地上的,除了大型炼油企业的油品库和成品油库之外,还有就是沿海码头的油品库,但是露天的油品储存太显露,不能很好地对油品库进行隐藏,在有必要对储存罐进行隐藏的时候,为了避免储油罐被发现或者受到攻击,需要一种在海水中隐藏的水下储油罐。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,可以在水下随时处于悬浮状态,自动沉降,在水下储存油品的同时,也能方便在水下的运输。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,包括储油罐筒体和设置在储油罐筒体内的气囊、活塞,以及与气囊连接的充气装置和气囊放空装置,所述气囊通过气囊吊装网架固定在储油罐筒体的顶端内部,四周通过气囊环缝密封装置与储油罐筒体的侧壁密封连接,所述活塞通过橡胶模与储油罐筒体的侧壁密封连接,活塞可在储油罐筒体上下移动,将气囊下方的储油罐筒体内腔分隔成下部的海水区域和上部的油品区域;所述储油罐筒体的顶部设有油品抽出端、油品注入端,所述油品抽出端与设置在活塞上的深井油泵连接,储油罐筒体的底部设有海水进口、海水出口。
进一步,所述充气装置包括若干固定在储油罐筒体上的高压气瓶,所述高压气瓶通过连接系统和阀门控制线路与气囊连接。
进一步,所述海水进口内依次设有微生物分隔器、海水进口单向阀、海水进口防护网,所述海水出口内依次设有海水出口单向阀、海水出口防护网。
进一步,所述储油罐还包括阀门控制装置,以及与所述阀门控制装置连接的电源,所述阀门控制装置用于控制高压气瓶充气的阀门、高压气瓶放气的阀门、海水进口单向阀、海水出口单向阀。
进一步,所述高压气瓶环形固定设置在储油罐筒体上端的外圆周上,高压气瓶的外部设有防撞圈。
进一步,所述气囊环缝密封装置包括金属滑板、气囊密封橡胶板、连接杆、重锤加力转换支架和重锤,所述金属滑板平行于储油罐筒体的侧壁设置,所述气囊通过连接杆与金属滑板铰接,并通过气囊密封橡胶板密封,所述重锤加力转换支架通过中心轴与连接杆交叉设置,固定端与气囊铰接,自由端设有重锤。
进一步,还包括设置在储油罐筒体的顶部的油雾分离回收装置。
进一步,在所述储油罐筒体的上端设有杀虫剂添加口,所述杀虫剂添加口连接至杀虫剂注入装置。
进一步,还包括设置在储油罐筒体底部的海底固定锚。
进一步,还包括设置在储油罐筒体内底部的活塞落底支撑架。
本发明的有益效果在于:
1、本发明装置可以用于水下储存油品,可以通过海上运输到安装位置,安装方便,还可以实现在海水中的自动沉降,提升了隐蔽性和安全性。
2、通过设置油雾分离回收装置,将油雾气冷凝后再回到储油罐里,从而不会将油雾散布到空气中,形成油雾花,污染海洋,暴露储油罐的位置。
3、本装置设计的可以上下浮动的活塞,可以使储油罐更加稳定。随着油品使用,储油罐的油品上液位线几乎不变,下部的液位随着海水与油品密度差而形成的浮力将活塞抬起,活塞下部的海水源源不断的涌进,这样,活塞下部的罐内与罐外都是海水,压力就平衡了,而活塞上部的油品部分与罐体外面的压力差只是因为海水与油品的密度差形成很小的外压力,罐顶部分虽然有外压,但与海平面的距离小,外压力很小,不会要求将储罐的顶设计得很强。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
图1为在海水中储油罐满仓情况(浮升状态);
图2为在海水中储油罐满仓情况(沉降状态);
图3为在海水中储油罐半仓情况(浮升状态);
图4为在海水中储油罐半仓情况(沉降状态);
图5为在海水中储油罐空仓情况(浮升状态);
图6为在海水中储油罐空仓情况(沉降状态);
图7为在陆地上的储油罐空仓情况;
图8为在陆地上活塞落底时储油罐橡胶膜的自然状态;
图9为在海水中活塞升起时储油罐橡胶膜的起始状态;
图10为储油罐浮升气囊环缝密封装置放大图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示,高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,包括储油罐筒体4和设置在储油罐筒体4内的气囊5、活塞33,以及与气囊5连接的充气装置和气囊放空装置12,充气装置包括若干固定在储油罐筒体4上的高压气瓶6,高压气瓶6通过连接系统10和阀门控制线路9与气囊5连接。海水腐蚀作为均匀腐蚀,一般的腐蚀速率达到0.2mm/a~0.3mm/a,这样快的腐蚀速率,通常采用与海水接触的表面,即本发明对储油罐筒体4的外表面进行防腐处理,就是涂装处理,减少了腐蚀的发生。为了让储油罐筒体4更加稳定,就是在锚固出现断裂后,设备也犹如漂浮在水上的水盆一样不会倾翻,这样才能保证油品不会从储油罐中溢出来。可以将储油罐设计成高径比小、直径大的设备。
气囊5通过气囊吊装网架19固定在储油罐筒体4的顶端内部,四周通过气囊环缝密封装置与储油罐筒体4的侧壁密封连接,如图10所示,气囊环缝密封装置包括金属滑板37、气囊密封橡胶板35、连接杆40、重锤加力转换支架38和重锤39,金属滑板37平行于储油罐筒体4的侧壁设置,气囊5通过连接杆40与金属滑板37铰接,并通过气囊密封橡胶板35密封,重锤加力转换支架38通过中心轴与连接杆40交叉设置,固定端与气囊5铰接,自由端设有重锤39。
如图8和9所示,活塞33通过橡胶模34与储油罐筒体4的侧壁密封连接,活塞33可在储油罐筒体4上下移动,将气囊5下方的储油罐筒体4内腔分隔成下部的海水区域28和上部的油品区域22;储油罐筒体4的顶部设有油品抽出端11、油品注入端20,油品抽出端11与设置在活塞33上的深井油泵27连接,储油罐筒体4的底部设有海水进口、海水出口。海水进口内依次设有微生物分隔器1、海水进口单向阀2、海水进口防护网3,海水出口内依次设有海水出口单向阀25、海水出口防护网24。设计可浮动的活塞33,如果只按照图1的形式,在海水中储油罐满仓情况,把活塞底设计成为固定的,那么油品在罐中的上油位线就是变化的,当油品被用完后,储油罐就是空罐,这时罐外面是海水,按照水的压强,10m水深就是0.1MPa,这么大的外部压强,空罐时,设备的浮力相当大,海底的锚固很难拉住空罐子,设置可浮动的活塞即可避免这种情况。随着油品使用,储油罐的油品上液位线几乎不变,下部的液位随着海水与油品密度差而形成的浮力将活塞抬起,活塞下部的海水源源不断的涌进,这样,活塞下部的罐内与罐外都是海水,压力就平衡了,而活塞上部的油品部分与罐体外面的压力差只是因为海水与油品的密度差形成很小的外压力,罐顶部分虽然有外压,但与海平面的距离小,外压力很小,不会要求将储罐的顶设计得很强。
本实施例中,储油罐还包括阀门控制装置14,以及与阀门控制装置14连接的电源13,阀门控制装置14用于控制高压气瓶充气的阀门、高压气瓶放气的阀门、海水进口单向阀2、海水出口单向阀25。高压气瓶环形6固定设置在储油罐筒体4上端的外圆周上,高压气瓶6的外部设有防撞圈8。还包括设置在储油罐筒体4的顶部的油雾分离回收装置16,15为与油雾分离回收装置16连接的大气口。在储油罐筒体4的上端设有杀虫剂添加口17,杀虫剂添加口17连接至杀虫剂注入装置26。在储油罐筒体4的底部设有海底固定锚29。还包括设置在储油罐筒体4内底部的活塞落底支撑架23。其中,7为高压气瓶压缩气体,18为海平面,21为气囊内的气体,31为海岸线,32为大气,36为油气空间。杀虫剂注入装置26,可以采用液氯,或者次氯酸钠,这样的杀虫剂在水处理中是常见的,既可以阻止寄生虫生长,排出到海洋后,对海洋也不会产生污染。
如图1-7所示,图1为在海水中储油罐满仓情况(浮升状态);图2为在海水中储油罐满仓情况(沉降状态);图3为在海水中储油罐半仓情况(浮升状态);图4为在海水中储油罐半仓情况(沉降状态);图5为在海水中储油罐空仓情况(浮升状态);图6为在海水中储油罐空仓情况(沉降状态);图7为在陆地上的储油罐空仓情况。
其中,D—储油罐直径;H4—活塞落地支撑高度;H5—活塞高度;H6—密封角钢到活塞落地支撑上限的高度;H—储油罐筒体高度;H3—储油罐顶部到海平面的距离;H1-0—气囊充满气体后的最大储油高度;H7-0—气囊完全放气后的最大储油高度;H1-x—气囊充满气体后的某一个储油高度;H7-x—气囊完全放气后的某一个储油高度,x为1,2,3…;H1-1—气囊充满气体后的最小储油高度;H7-1—气囊完全放气后的最小储油高度;H2-0—气囊高度;d—一个高压气瓶的直径;h—一个高压气瓶的高度。
力平衡计算:
图1:悬浮状态
(1)储油罐上部空间是气囊空间+高压气瓶的空间,提供设备的浮力F1:
n为高压气瓶数量。
(2)储油罐的储油区域的部分,也存在浮力F2:
这个浮力就是海水对油品的自动顶升力。
(3)金属材料产生的浮力
(4)向下产生的力
A、空设备的重力W设备
B、油产生的重力W油
C、海底固定锚固产生的力F锚固
海水下的储油罐,如果设置到海底去,这样的设备施工难度大,隐蔽性差,本发明就是要求自由悬浮状态,悬浮状态就必须有较大的浮力,为了平衡这个浮力,采取海底固定锚固技术,设置海底固定锚29。这样的措施,如果需要将储油罐运到码头维修,通过这个锚固,可以将设备用船舶拖运到储藏地点,通过蛙人进行海下固定。
(5)力的平衡方程式:
F1+F2+F3=W设备+W油+F锚固
通过这个方程式,可以计算出所需要的气囊空间的容积与气囊高度。F锚固的力可以先按照零计算。
总的原则,F锚固的力不能为负值,也就是说,F锚固的力始终是需要的,否则,设备加油品的重力就超过了浮力,设备将沉入海底了,这样的设备就报废了。
图3和图4,在海水中储油罐半仓情况,图3为悬浮状态,图4为沉降状态。
力的平衡方程式仍然满足:
F1+F2+F3=W设备+W油+F锚固
在海水中储油罐半仓情况,浮力加大了,因为W油减小了。当然,油的浮力也相应减小了一下。
图5和图6,在海水中储油罐空仓情况,图5为悬浮状态,图6为沉降状态。
实际上,空仓也是有一部分油品在活塞33里面的,也不需要将其抽空,抽空了,反而让活塞33被强大的海水压屈服了。
力的平衡方程式仍然满足:
F1+F2+F3=W设备+W油+F锚固
在海水中储油罐空仓情况,浮力最大了,因为W油最小。当然,活塞围栏这部分变成了空气,形成了空气囊。
通过上述的几个方程式可以计算出工艺尺寸。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:包括储油罐筒体和设置在储油罐筒体内的气囊、活塞,以及与气囊连接的充气装置和气囊放空装置,所述气囊通过气囊吊装网架固定在储油罐筒体的顶端内部,四周通过气囊环缝密封装置与储油罐筒体的侧壁密封连接,所述活塞通过橡胶模与储油罐筒体的侧壁密封连接,活塞可在储油罐筒体上下移动,将气囊下方的储油罐筒体内腔分隔成下部的海水区域和上部的油品区域;所述储油罐筒体的顶部设有油品抽出端、油品注入端,所述油品抽出端与设置在活塞上的深井油泵连接,储油罐筒体的底部设有海水进口、海水出口。
2.根据权利要求1所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:所述充气装置包括若干固定在储油罐筒体上的高压气瓶,所述高压气瓶通过连接系统和阀门控制线路与气囊连接。
3.根据权利要求2所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:所述海水进口内依次设有微生物分隔器、海水进口单向阀、海水进口防护网,所述海水出口内依次设有海水出口单向阀、海水出口防护网。
4.根据权利要求3所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:所述储油罐还包括阀门控制装置,以及与所述阀门控制装置连接的电源,所述阀门控制装置用于控制高压气瓶充气的阀门、高压气瓶放气的阀门、海水进口单向阀、海水出口单向阀。
5.根据权利要求2所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:所述高压气瓶环形固定设置在储油罐筒体上端的外圆周上,高压气瓶的外部设有防撞圈。
6.根据权利要求1所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:所述气囊环缝密封装置包括金属滑板、气囊密封橡胶板、连接杆、重锤加力转换支架和重锤,所述金属滑板平行于储油罐筒体的侧壁设置,所述气囊通过连接杆与金属滑板铰接,并通过气囊密封橡胶板密封,所述重锤加力转换支架通过中心轴与连接杆交叉设置,固定端与气囊铰接,自由端设有重锤。
7.根据权利要求1所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:还包括设置在储油罐筒体的顶部的油雾分离回收装置。
8.根据权利要求1所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:在所述储油罐筒体的上端设有杀虫剂添加口,所述杀虫剂添加口连接至杀虫剂注入装置。
9.根据权利要求1所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:还包括设置在储油罐筒体底部的海底固定锚。
10.根据权利要求1所述的高压气瓶充气自动沉降式海水顶升储油罐,其特征在于:还包括设置在储油罐筒体内底部的活塞落底支撑架。
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