CN116022057A - 一种运油车 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种运油车，包括罐体，具有最大液位；反应件，设置在罐体内；隔离膜；其中，反应件设置在最大液位以上，反应件内开设有空腔并与罐体内部相连通，反应件内壁上设置有薄弱部，空腔内填充灭火材料，灭火材料受热瞬间膨胀并冲破薄弱部进入罐体内；隔离膜设置在反应件内并隔开空腔与罐体内部；罐体内发生火情导致温度急剧升高时，高温会使灭火材料膨胀，同时罐体内气体体积剧增破坏隔离膜并压迫灭火材料破坏薄弱部喷出，灭火材料覆盖在油品液面上实现阻燃的效果，反应及时且速度快。
Description
技术领域
本发明涉及专用车辆技术领域，尤其涉及一种运油车。
背景技术
运油车一种用于运输和储藏石油衍生品(包括汽油、柴油、原油、润滑油及煤焦油等油品)的专用车辆。
由于运油车运输介质的特殊性，容易发生爆燃或者爆炸的风险，其原因在于油罐在进行装油的过程中，罐体内存在油蒸汽，装油会使空气进入油罐内并使空气与油蒸汽形成易燃易爆混合气体，一旦油罐内由于静电积蓄造成放电打火，就会瞬间点燃混合气体造成燃爆甚至爆炸。因此，对于如何对于油罐进行阻燃防爆一直是运油车的防护重点。
中国专利CN102861397B公开了一种运油车干粉灭火抑爆系统，通过火灾探测器监测油罐内部情况，一旦监测到风险预兆，就通过干粉喷洒装置从油罐顶部喷入油罐内进行阻燃灭火。但上述主动灭火手段普遍存在两个问题：其一，从监测发现风险到干粉喷粉作业需要反应时间，然而油气燃爆的速度是极快的，因此主动灭火装置可能难以及时反应实施；其二，火灾探测器可能会发生损坏的情况，导致人员无法有效的监测到火情风险，影响主动灭火的时机。
中国专利CN111846676A则公开了采用被动手段进行灭火防爆的运油车防爆安全装置，其将油罐设计为内外套设的两个罐体，并在内外罐体夹层内填充惰性气体来帮助灭火。而其他的被动防爆灭火手段包括提高运油车的静电消除性能或者对油罐本身进行加固等。但上述被动手段都存在释放时间长，反应速度慢等缺陷，无法从根本上解决运油车阻燃防爆的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种运油车，用于解决目前的主动灭火手段需要反应时间及监测装置损坏影响灭火效率的问题，以及解决目前的被动灭火手段反应速度慢且释放时间长的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种运油车，包括罐体，具有最大液位；反应件，设置在罐体内；隔离膜；其中，反应件设置在最大液位以上，反应件内开设有空腔并与罐体内部相连通，反应件内壁上设置有薄弱部，空腔内填充灭火材料，灭火材料受热瞬间膨胀并冲破薄弱部进入罐体内；隔离膜设置在反应件内并隔开空腔与罐体内部。
在以上技术方案的基础上，优选的，隔离膜将空腔分隔为第一腔体与第二腔体；反应件上开设有通孔，通孔连通在第一腔体与罐体内部之间，通孔的径向断面面积小于隔离膜与第一腔体的接触面积；第二腔体内填满灭火材料；薄弱部设置在第二腔体内。
更进一步优选的，罐体顶部设置有出口，通孔抵近出口，薄弱部位于最大液位以上并抵近最大液位。
在以上技术方案的基础上，优选的，隔离膜的最大承受压强不小于1bar且不大于3.3bar。
在以上技术方案的基础上，优选的，反应件外表面设置有凸出部，凸出部接触最大液位。
更进一步优选的，薄弱部设置在凸出部的部分内。
更进一步优选的，薄弱部沿第二腔体到罐体内部方向的最大承受压强不大于3.3Bar。
更进一步优选的，凸出部两端沿罐体径向断面的外轮廓延伸，凸出部其中一端延伸至最大液位以下。
更进一步优选的，若干凸出部沿罐体轴向均匀布设。
更进一步优选的，两列凸出部分别设置在罐体轴向两侧，两列中相邻两个凸出部错位设置。
本发明的一种运油车相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明在油罐内设置具有空腔的反应件，并在空腔内填充灭火材料，当罐体内发生火情导致温度急剧升高时，高温会使灭火材料膨胀，同时罐体内气体体积剧增破坏隔离膜并压迫灭火材料破坏薄弱部喷出，灭火材料覆盖在油品液面上实现阻燃的效果，反应及时且速度快。
(2)本发明采用隔离膜将空腔分隔为两个腔体，使少量油蒸汽进入第一腔体内，当罐体内发生火情会使第一腔体内的油蒸汽发生燃烧，从而使第二腔体内的灭火材料能够迅速的受热，同时也能够引导油蒸汽进入第一腔体内燃烧并破坏隔离膜以压迫灭火材料喷出。
(3)本发明在反应件外壁设置凸出部，使油品摇晃过程中，使其液面与凸出部发生碰撞，从而在液面上形成多个不规则的波浪，有助于使液面快速平静下来；同时将薄弱部设置在凸出部的位置，凸出部的外表面积更大，薄弱部被破坏后，灭火材料的喷出范围也会更广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的运油车的立体图；
图2为本发明的图1中A处的放大图；
图3为本发明的罐体的正剖图；
图4为本发明的罐体的另一种实施方式的正剖图；
图5为本发明的图4中B处的放大图；
图6为本发明的罐体的侧剖图；
图7为本发明的罐体的另一种实施方式的侧剖图；
图8为本发明的罐体的另一种状态的侧剖图；
图9为本发明的罐体的俯剖图。
图中：1、罐体；11、出口；2、反应件；21、薄弱部；22、凸出部；200、空腔；201、第一腔体；202、第二腔体；203、通孔；3、隔离膜；x、最大液位。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，结合图5，本发明的一种运油车，包括罐体1、反应件2及隔离膜3。
其中，罐体1用于储存运输油瓶，其通常会具有最大液位x，罐体1装油时不应超过该最大液位x。目前的运油车一般采用椭圆形的罐体1，在保证运输储存量的基础上，椭圆形罐体1能够降低油品与罐体1的内壁接触面积，从而降低油品腐蚀罐体1的不良影响。对于本实施例来说，优选应用在椭圆形罐体1上，能够使反应件2具有更大的容纳体积以填充更多的灭火材料。
反应件2设置在罐体1内。反应件2内开设有空腔200并与罐体1内部相连通，实际上反应件2可以与罐体1一体成型，或者说直接在罐体1的内壁内开设空腔200。
反应件2内壁上设置有薄弱部21，薄弱部21可以是壁厚较薄的部分，也可以采用类似于防爆阀的结构，当空腔200内压力剧增时，需要薄弱部21能够快速的破开并释放出空腔200内的物质。因此，为了进行阻燃灭火，空腔200内填充灭火材料，灭火材料受热瞬间膨胀并冲破薄弱部21进入罐体1内；反应件2设置在最大液位x以上，以保证反应件2与罐体1内的油蒸汽充分接触而能够快速的感应油蒸汽温度的变化，同时也保证灭火材料喷出时不会直接进入油液内，而是灭火材料喷出时会喷洒在液面上并覆盖液面，将油品与液面以上的已经发生火情的油蒸汽隔离开，不仅不免油品被点燃，也避免油品在火情高温下继续转变为油蒸汽，从而达到阻燃灭火的目的。灭火材料一般为灭火液体全氟乙酮，能够在高温下汽化的灭火材料；全氟乙酮在30℃时就会缓慢汽化，会在空腔200内产生0.5bar的压力，全氟乙酮在50-60℃时，会产生大约1bar的压力，全氟乙酮在90℃时，会产生3.3bar的压力。
隔离膜3设置在反应件2内并隔开空腔200与罐体1内部。隔离膜3可以采用ePTFE膜材料制成，具有防油透气的功能，厚度为20-100mm，以保证其最大承受压强不小于1bar，避免空腔200内的灭火材料就因为部分汽化产生的压力冲破隔离膜3，并泄露到空腔200外。
需要说明的是，运油车会在夏天等外界环境温度较高的情况下进行运输，但运油车本身就具有主动降温等配套设备，因此填充在空腔200内的灭火材料也不会因为车辆在太阳下长时间运输而意外发生迅速汽化膨胀的情况。
即使少部分的灭火材料因为环境温度逐渐升高而缓慢汽化，也能够通过具有防油透气能力隔离膜3进入罐体1内，从而变相的稀释了罐体1的液面上方混合气体中油蒸汽的浓度，避免其接近爆炸极限。
而罐体1内发生火情造成罐体1内环境温度剧增的情况，也与车辆长时间行驶中罐体1内环境温度逐渐升高的情况不同，因此进一步保证了本实施例的反应敏感性和及时性。
另外，隔离膜3成本低，也易于替换，在完成运输后，方便人员拆卸隔离膜3对空腔200内的灭火材料进行补充。
本实施例虽然也采用的是被动灭火方法，但是相比加厚罐体1壁厚或者在罐体1的夹层内填充惰性气体等方式，灭火材料对于火情的温度变化感应性更好更快，能够快速的受到高温发生膨胀汽化而破坏薄弱部21喷出。
运油车的罐体1内部大部分情况下是发生火情，而不会直接在瞬间发生燃爆，因此本实施例的作用原理是，当罐体1内发生火情时，首先会使是在油品液面与罐体1顶部之间的空间内开始，由于隔离膜3的厚度显然比罐体1的厚度要薄的多，且隔离膜3可能会在燃烧过程中迅速的被烧毁，就会使高温气体迅速提高被破坏后的隔离膜3进入空腔200内并与灭火材料接触；靠近隔离膜3部分的灭火材料会迅速膨胀汽化并从破坏后的隔离膜3处喷入空腔200内进行阻燃灭火，同时由于罐体1内壁导热使空腔200中部的灭火材料也会稍晚一些发生膨胀汽化，空腔200内压力陡然剧增且空腔200内的温度也随燃烧而快速上升，空腔200中部的灭火材料迅速达到90℃并产生3.3bar的压力，被破坏后的隔离膜3较窄造成灭火材料无法全部喷出，而且此时罐体1内由于油蒸汽迅速燃烧而造成内部压力骤降，因此灭火材料会很容易的冲破薄弱部21喷出实现阻燃灭火。
实施例二：
在实施例一的具体实施中，技术人员发现，当罐体1内发生的火情会迅速转变为瞬间燃爆时，油蒸汽发生燃爆会向四周迅速膨胀，这一过程中罐体1内压力会瞬间剧增，这就造成空腔200内的灭火材料在外部压力较大的情况下难以穿过隔离膜3喷出，同时薄弱部21外部压力大于内部压力，也可能阻碍了灭火材料冲破薄弱部21喷出。
在大部分运油车中，罐体1顶部设置有出口用于输入及输出油品。技术人员发现，当罐体1内发生瞬间燃爆时，即使出口密封有盖，罐体1内气体仍然会自然的涌向出口等密封结构的薄弱部位，参阅图4中的虚线箭头a，这就造成罐体1内中部压力加大而两侧的压力减小。基于上述发现，技术人员考虑到，如果隔离膜3直接设置在空腔200与罐体1之间，当发生燃爆时隔离膜3外侧压力远大于内侧压力，不仅会阻碍灭火材料喷出，而且隔离膜3内侧的压力难以快速与外侧压力达到平衡，隔离膜3内侧压力需要随着灭火材料膨胀汽化而增大，这个过程相对较长，即使后续灭火材料冲破薄弱部21喷出，但这一过程的反应时间较长，无法真正起到有效的阻燃作用。而且灭火材料从上方喷出下降到油品液面的时间过长，无法快速起到隔绝液面与油蒸汽接触的目的。
基于解决上述问题的目的，如图1所示，结合图2，隔离膜3将空腔200分隔为第一腔体201与第二腔体202。
其中，第一腔体201与第二腔体202之间间隔设置若干隔板，隔离膜3的ePTFE膜贴装在两个隔板的间隔之间，从而实现防水防油透气的功能，
反应件2外壁上开设有通孔203，通孔203连通在第一腔体201与罐体1内部之间。通孔203抵近出口，避免油液进入第一腔体201内。
第二腔体202内填满灭火材料，薄弱部21设置在第二腔体202内，薄弱部21位于最大液位x以上并抵近最大液位x，薄弱部21被破坏后，灭火材料能够迅速接触液面上并在液面上漫延，从而阻断液面与油蒸汽的接触。
在第二腔体202与罐体1内部空间之间增设第一腔体201的原因有三个：
其一，通孔203的径向断面面积小于隔离膜3与第一腔体201的接触面积，如果未设置第一腔体201，隔离膜3就会贴装在通孔203内，油蒸汽与隔离膜3的接触面积较小，而将隔离膜3设置在第一腔体201与第二腔体202之间，油蒸汽进入第一腔体201后，其与隔离膜3的接触面积相对较大，油蒸汽燃爆时能够更充分的接触灭火材料。
其二，隔离膜3是由较为脆弱的防油透气膜构成，因此将隔离膜3设置在反应件2内使隔离膜3与罐体1内环境隔开，能够避免向罐体1进行输油或者对罐体1进行清洗时，可能对隔离膜3上的防油透气膜造成损伤而导致空腔200内的灭火材料泄露的问题。
其二，尽管第一腔体201通过通孔203与罐体1内部相连通，但通孔203较小，因此第一腔体201可以视作一个独立的空间。在正常状态下，罐体1内少量的油蒸汽能够通过通孔203进入第一腔体201内，当罐体1内发生火情并迅速燃爆时，第一腔体201内的少部分油蒸汽也会受到影响而随之发生燃爆，参阅图5中虚线箭头b，此时燃爆产生的巨大冲击力会向两个方向施加，一个是通过通孔203喷向罐体1内，另一个则是破坏隔离膜3上较为脆弱的隔膜并与灭火材料发生接触。此时第二腔体202内的灭火材料不仅自身膨胀汽化产生压力，同时灭火材料还受到第一腔体201内发生燃爆而产生的冲击推力。由于使薄弱部21远离第一腔体201，当第二腔体202的灭火材料从第一腔体201的方向受到压迫时，自然会向远离第一腔体201的薄弱部21施加压力，从而破坏薄弱部21喷出，使灭火材料能够迅速受热膨胀汽化并破坏薄弱部21喷出至罐体1内，大幅缩短了反应时间。
实施例三：
在运油车的运输过程中，当运油车转弯或者刹车时，由于车辆速度发生变化，会造成罐体1内的油品发生晃动并在液面上反复形成波浪，会加快罐体1内的油蒸汽的流动性而增大发生爆燃的风险。
通常情况下，运油车会在罐体1内安装若干分区隔板，将罐体1内环境分隔为若干区块，从而缩小单个区块内油品的活动范围，但单个区块内油品的晃动程度以及其造成的液面波浪情况并没有获得较好的改善。因此，现在很多的运油车也会在罐体1内安装防波装置以使液面的波浪尽快平息，其原理是通过主动搅动油品使液面产生另外的波浪，该波浪与油品自然晃动产生的波浪相互抵消从而使液面波浪迅速平息。但技术人员发现，主动搅动油品产生波浪的方式在理论上确实能够有效平息波浪，但在实际实施中，主动搅动装置的各部件会在运行过程中产生摩擦静电，反而加剧了罐体1内发生燃爆的风险。
因而技术人员想到采用被动方式来使油品液面产生波浪，如图1所示，结合图3，反应件2外表面设置有凸出部22，凸出部22接触最大液位x。在本实施例中，凸出部22为半球形。
参阅图9，从罐体1的俯剖面看，罐体1的内壁上设置凸出部22，使罐体1的横向宽度在凸出部22的部分发生缩小的情况，会使油品在晃动的过程中与凸出部22表面反复发生碰撞，从而在液面上形成以凸出部22为圆心逐渐向外扩散的波浪d，而油品自然晃动会在液面上形成沿罐体1长度方向的波浪c，两种波浪碰撞到一起相互抵消，就能能够使液面迅速平息。
实施例四：
在实施例三的基础上，薄弱部21设置在凸出部22的部分内，由于凸出部22外表面与油品液面接触的面积更大，薄弱部21被破坏后，灭火材料的喷出范围也会更广。
同时，由于凸出部22呈半圆形外凸形状，位于其内的薄弱部21的外侧抗压强度也相比内侧要高，这就避免了罐体1内发生燃爆时，燃爆冲击力可能从外侧破坏薄弱部21的问题。
另外，由于燃爆时罐体1内环境温度会迅速上升到90℃，而灭火材料在90℃的情况下会产生3.3bar的压力，因此薄弱部21沿第二腔体201到罐体1内部方向的最大承受压强不大于3.3Bar，即薄弱部21的内侧最大承受压强不大于3.3Bar，而其外侧内侧最大承受压强则高于3.3Bar。
实施例五：
基于实施例三，技术人员发现，当油品发生晃动时，液面一端高而另一端低，当凸出部22是半球形时，会造成液面较高的部分淹过凸出部22，而液面较低的部分则脱离凸出部22，这就无法有效的在液面上形成以凸出部22为圆心逐渐向外扩散的波浪，也就无法与油品自然晃动在液面上形成的波浪相抵消。
为了解决这个问题，技术人员想到可以增加凸出部22的长度，使凸出部22在油品晃动过程中也能够与油品保持接触，如图1所示，结合图4，凸出部22两端沿罐体1轴向的垂直方向围绕罐体1轴向进行延伸，凸出部22沿其延伸方向的径向断面形状为半圆形，凸出部22呈一个半圆形的长条，凸出部22其中一端延伸至最大液位x以下。
当油品发生晃动且液面一端高而另一端低时，只要凸出部22的长度够长，液面较高的部分会与凸出部22在最大液面x以上的部分保持接触，而液面较低的部分则会与凸出部22在最大液面x以下的部分保持接触。
实施例六：
在实施例三至五的基础上，如图1所示，结合图6、图7和图8，若干凸出部22沿罐体1轴向均匀布设。
这种设计有两个优点，其一是随着油品与多个凸出部22发生碰撞，从而在液面形成多个以不同的凸出部22为圆心向外扩散的波浪d，这些波浪d不仅与油品自然晃动产生的波浪c相互抵消，同时不同的波浪d之间也会相互抵消，从而提高平息液面波浪的效率；其二，使罐体1轴向两侧的侧壁表面凹凸不平，使罐体1的侧壁也几乎有类似于罐体1分区隔离板所具有的防波效果，使运油车左右晃动时产生的波浪也能够快速平息。
实施例七：
在实施例八的基础上，如图1所示，结合图9，两列凸出部22分别设置在罐体1轴向两侧，两列中相邻两个凸出部22错位设置，使罐体1轴向两侧形成的若干以凸出部22为圆心向外扩散的波浪d能够更好的相互抵消。
实施例八：
在不存在技术冲突的情况下，还包括实施例一至七的任意组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种运油车，其特征在于，包括：
罐体(1)，具有最大液位(x)；
反应件(2)，设置在罐体(1)内；
隔离膜(3)；
其中，所述反应件(2)设置在最大液位(x)以上，所述反应件(2)内开设有空腔(200)并与罐体(1)内部相连通，所述反应件(2)内壁上设置有薄弱部(21)，所述空腔(200)内填充灭火材料，所述灭火材料受热瞬间膨胀并冲破薄弱部(21)进入罐体(1)内；
所述隔离膜(3)设置在反应件(2)内并隔开空腔(200)与罐体(1)内部。
2.根据权利要求1所述的一种运油车，其特征在于：所述隔离膜(3)将空腔(200)分隔为第一腔体(201)与第二腔体(202)；
所述反应件(2)上开设有通孔(203)，所述通孔(203)连通在第一腔体(201)与罐体(1)内部之间，所述通孔(203)的径向断面面积小于隔离膜(3)与第一腔体(201)的接触面积；
所述第二腔体(201)内填满灭火材料；
所述薄弱部(21)设置在第二腔体(202)内。
3.根据权利要求2所述的一种运油车，其特征在于：所述罐体(1)顶部设置有出口(11)，所述通孔(203)抵近出口(11)，所述薄弱部(21)位于最大液位(x)以上并抵近最大液位(x)。
4.根据权利要求1所述的一种运油车，其特征在于：所述隔离膜(3)的最大承受压强不小于1bar且不大于3.3bar。
5.根据权利要求1所述的一种运油车，其特征在于：所述反应件(2)外表面设置有凸出部(22)，所述凸出部(22)接触最大液位(x)。
6.根据权利要求5所述的一种运油车，其特征在于：所述薄弱部(21)设置在凸出部(22)的部分内。
7.根据权利要求6所述的一种运油车，其特征在于：所述薄弱部(21)沿第二腔体(201)到罐体(1)内部方向的最大承受压强不大于3.3Bar。
8.根据权利要求5所述的一种运油车，其特征在于：所述凸出部(22)两端沿罐体(1)径向断面的外轮廓延伸，所述凸出部(22)其中一端延伸至最大液位(x)以下。
9.根据权利要求5所述的一种运油车，其特征在于：若干凸出部(22)沿罐体(1)轴向均匀布设。
10.根据权利要求9所述的一种运油车，其特征在于：两列所述凸出部(22)分别设置在罐体(1)轴向两侧，两列中相邻两个所述凸出部(22)错位设置。
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