CN115247752B - 一种碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，包括圆形钢板、质量块、钢索、缓冲块，在储液罐腔体内上部设有直径小于储液罐的圆形钢板，所述圆形钢板通过若干钢索连接在储液罐顶盖上；沿所述圆形钢板同一径向间隔布置质量块。本发明基于调谐质量阻尼器的原理将钢板通过钢索悬挂在顶盖，同时在钢板上附加质量块，地震作用下钢板连同质量块通过摆动发挥减震的作用，同时通过碰撞进一步消耗地震能量，可以显著减小储液罐自身的地震响应，另一方面，悬挂的钢板可以减小地震作用下液体晃动波高，避免液体冲击顶盖，可以确保顶盖的安全性。集碰撞减震耗能和减晃为一体的新型装置可为储液罐的工程应用提供一种有效的途径。
Description
技术领域
本发明属于储液罐减震技术领域，具体涉及一种碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置。
背景技术
储液罐在石油化工行业具有非常广泛的应用，随着我国对于石油战略储备基地建设的重视，此外，随着世界能源格局的变化，清洁能源天然气受到了越来越高的重视；LNG储罐非常有助于提升城市储气和地方应急储气能力，随着储气基础设施建设的加快发展，市场对于LNG储罐的需求会不断增长。由于壳-液耦合及壳体非线性等问题，地震作用下储液罐处于非常复杂的受力状态，传统抗震储液罐发生地震破坏的案例举不胜举。储液罐破坏直接会影响石油化工企业的生产活动，同时会引起火灾、爆炸和环境污染等次生灾害，更甚者直接威胁人民生命财产安全。确保储液罐的低着安全性，对于物资储备、抢险救灾和灾后重建都具有重要的意义，因此提出储液罐的减震控制装置具有重要的工程应用价值。
目前，虽然国内外研究者和技术人员针对储液罐的减震控制进行了一系列研究，但是仍然存在以下不足之处：
(1)储液罐的减震涉及结构自身和液体晃动两部分，由于结构和液体具有不同的力学行为，采用传统的铅芯橡胶隔震虽然能够控制结构的地震响应，但是其对液体晃动波高的控制效果一般，甚至对于液体晃动波高具有放大效应。
(2)地震作用下液体晃动波高过大，液体冲击会造成浮顶的破坏，需要提出有效的减晃装置避免该类问题的发生。
(3)如何同时减小储液罐自身地震响应和液体晃动波高的一体化减震控制装置存在欠缺。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，用于包括顶盖的储液罐，包括圆形钢板、质量块、钢索、缓冲块，在储液罐腔体内上部设有直径小于储液罐的圆形钢板，圆形钢板水平放置，所述圆形钢板通过若干钢索连接在储液罐顶盖上；沿所述圆形钢板同一径向间隔布置三个质量块，在储液罐内壁与圆形钢板相对的位置设置由粘弹性材料制作的缓冲块；在所述圆形钢板上面设有若干孔洞。
优选地，三个质量块的重力相对圆形钢板中心的弯矩的和为零。
优选地，在圆形钢板上布置9个质量块，相邻径向线的夹角为45°。
优选地，质量块与钢板的重量满足以下公式：
9×m质量块+m钢板＝(0.01～0.05)(m储罐+m液体)
m质量块、m钢板、m储罐、m液体分别是质量块、圆形钢板、储液罐、储液罐内最大容量液体的质量。
优选地，圆形钢板在高度上与储液罐侧壁的顶端相平齐。
优选地，在储液罐顶盖和圆形钢板上竖直对应设有连接环，所述钢索通过连接环分别与储液罐顶盖和圆形钢板相连接。
优选地，在圆形钢板的边缘设有端头，所述端头的高度大于圆形钢板的厚度。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明针对地震作用下对于储液罐自身动力响应和液体晃动波高的有效控制，基于调谐质量阻尼器的原理将钢板通过钢索悬挂在顶盖，同时在钢板上附加质量块，地震作用下钢板连同质量块通过摆动发挥减震的作用，同时通过碰撞进一步消耗地震能量，从而可以显著减小储液罐自身的地震响应，另一方面，悬挂的钢板可以减小地震作用下液体晃动波高，避免液体冲击顶盖，可以确保顶盖的安全性。集碰撞减震耗能和减晃为一体的新型装置可为储液罐的工程应用提供一种有效的途径。
附图说明
图1是本发明碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置的结构示意图。
图2是圆形钢板部位的剖视图。
图3是储液罐部位的剖视图。
图中：1-储液罐，2-圆形钢板，3-碰撞初始间隔，4-质量块，5-储液罐顶盖，6-连接环，7-钢索，8-缓冲块，9-端头，10-孔洞。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1～图3，本发明提供的碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置如下：
(1)设计直径小于储液罐1直径的圆形钢板2，形成碰撞初始间隔3，为了增加悬挂部分的质量，同时为了使得悬挂圆形钢板2的受力均匀，在圆形钢板径向布置三个质量块4，确保正负弯矩的绝对值相等，具体由公式(1)确定，径向线夹角为45°，总共在圆形钢板上布置9个质量块4，质量块4的质量由式(2)确定。
|Mmax|＝|Mmin| (1)
9×m质量块+m钢板＝(0.01～0.05)(m储罐+m液体) (2)
Mmax为质量块相对于圆形钢板的中心的正向弯矩的和，Mmin为质量块相对于圆形钢板的中心的负向弯矩的和。
(2)在储液罐顶盖5和圆形钢板2上预设连接环6，将圆形钢板和质量块通过钢索7悬挂在储液罐顶盖5上，连接环6和钢索7强度要满足能够承载圆形钢板2和质量块4的要求。
(3)地震作用下圆形钢板2和质量块4会发生摆动，通过惯性可以减小储液罐1的地震响应。
(4)在储液罐1和圆形钢板2发生碰撞的位置布置由粘弹性材料制作的缓冲块8，一方面通过缓冲可以减小钢板碰撞对罐壁的不利影响，另一方面可以通过圆形钢板2和缓冲块8的碰撞达到进一步的耗能作用。
(5)为了增大碰撞接触面积，避免应力集中问题，在圆形钢板的边缘设计端头9。
(6)水平方向的圆形钢板2可以减小地震作用下的液体晃动波高，为了使得地震结束后液体能够流回罐中，在水平方向的圆形钢板2上设置孔洞10。
本发明的碰撞减震及防晃减晃相结合的储液罐阻尼器装置，一方面通过碰撞和调谐质量阻尼器原理消耗地震能量，另一方面水平钢板可减小液体的晃动波高，从而为生命线工程储液罐的减震控制提供一种有效的途径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，用于设有储液罐顶盖(5)的储液罐(1)，其特征在于，包括圆形钢板(2)、质量块(4)、钢索(7)、缓冲块(8)，在储液罐(1)腔体内上部设有直径小于储液罐(1)的圆形钢板(2)，圆形钢板(2)水平放置，所述圆形钢板(2)通过若干钢索(7)连接在储液罐顶盖(5)上；沿所述圆形钢板(2)同一径向间隔布置三个质量块(4)，在储液罐(1)内壁与圆形钢板(2)相对的位置设置由粘弹性材料制作的缓冲块(8)；在所述圆形钢板(2)上面设有若干孔洞(10)。
2.根据权利要求1所述的碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，其特征在于，三个质量块(4)的重力相对圆形钢板(2)中心的弯矩的和为零。
3.根据权利要求2所述的碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，其特征在于，在圆形钢板(2)上布置9个质量块(4)，相邻径向线的夹角为45°。
4.根据权利要求3所述的碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，其特征在于，质量块(4)与圆形钢板(2)的重量满足以下公式：
9×m质量块+m钢板＝(0.01～0.05)(m储罐+m液体)
m质量块、m钢板、m储罐、m液体分别是质量块、圆形钢板、储液罐、储液罐内最大容量液体的质量。
5.根据权利要求1-4任一所述的碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，其特征在于，圆形钢板(2)在高度上与储液罐(1)侧壁的顶端相平齐。
6.根据权利要求1所述的碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，其特征在于，在储液罐顶盖(5)和圆形钢板(2)上竖直对应设有连接环(6)，所述钢索(7)通过连接环(6)分别与储液罐顶盖(5)和圆形钢板(2)相连接。
7.根据权利要求1所述的碰撞耗能及防晃减晃相结合的储液罐减震控制装置，其特征在于，在圆形钢板(2)的边缘设有端头(9)，所述端头(9)的高度大于圆形钢板(2)的厚度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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