CN86106506A - 带有液体防晃装置的液体运输罐 - Google Patents

Abstract

在现有液体运输罐内装上液体防晃挡板装置，可以减少液体运输罐在没有装满液体的情况下运输时所产生的液体晃动力。

这种液体防晃挡板(17)通常由带材弯成Ω形而成，其Ω形开口的两侧固定在具有十字形断面的梁(14)上，梁构件(14)及液体防晃挡板(17)的尺寸应恰当，以便能从运输罐外壁上的入孔(13)装进去。

Description

本发明涉及一种用于运输液体的运输罐，其罐壁上开有人孔，内部装有液体防晃挡板。这种运输罐可以是独立的液体运输容器，也可以是油罐车的一部分。

目前存在着建造大型运输罐的趋势，对于20英尺的容器来说，当前最大容量约为27米³，按ISO国际标准，其长度约为6米。另一方面，这种运输罐所允许的总重量略大于300千牛。当一个大型运输罐内装入重质液体时，在未装满的情况下，就达到了这一重量极限，因为在减速或拐弯时，这种运输罐的重心会发生严重的偏离，所以国际标准要求运送液体的运输罐，当其所装载的液体少于运输罐容量的80%时，罐中必须装有防止液体晃动的挡板，运输罐横截面积的70%，应当受到防晃保护，但是该数值并没有经过经验验证或计算上的充分证实。

在“机械市场-欧洲工业评论”这本杂志的1970年第三期第20-22页中，格哈特-克劳斯（Gerhard    Krause）在他的论文中论及一种运输危险货物的油罐车，并在文章中介绍了一种运输罐，罐内装有横向和纵向的液体防晃挡板，这些挡板是在制造运输罐时焊在罐内的。由于液柱不规则地对纵向和横向挡板的两侧施加作用力，挡板本身及其在内壁上的固定处都必须坚固而且耐疲劳。由于是冲击和振动产生液体晃动力，所以必须有很长的双角焊缝，该焊缝布及罐周围的全部或大部。另一方面，为了排气和把罐中的液体完全放空，在液体防晃挡板的顶部和底部都必须开有开口，为了减少发生在开口末端的峰值应力，必须装上昂贵的加强板。况且，并不是运输罐每一个被液体防晃挡板所隔开的隔段都开有人孔，因此为了对运输罐进行检查和清理，就必须开一个较大的通道口，所以，制造这种带有固定焊接挡板结构的运输罐是十分昂贵的，而且这种结构型式的运输罐清理困难，毛重较大，并且有出现疲劳和引起泄漏的危险。除上述各点以外，这种内装固定式防晃挡板的运输罐，只能在可以预测其经常在不满载的情况下工作时，才有实际意义。

本发明的目的在于：提供一种装有液体防晃挡板装置的液体运输罐，该液体防晃挡板装置对于纵向、横向及垂直方向产生的液体晃动力具有高效的阻尼作用，它不要求在罐内有固定的零件，罐子易于清理，并且这种装置还可以装在类似的运输罐内，特别那些大容量的运输罐，它可以使运输罐在运输轻质液体时不增加毛重，而在运输重质液体时，不至于产生重心偏离过大的危险。

与本发明目的相适应的解决方案为：液体防晃挡板在支承装置上的安装是可拆卸的，挡板的尺寸应保证它能装入人孔，支承装置同样也应能通过人孔，并支撑在运输罐的内部。因此，在本液体运输罐的方案中，液体防晃挡板既可在需要时装配到已经制成的运输罐中，也可以把它从罐中取出来。液体防晃挡板及其支承装置的尺寸应该设计合适，以便使它们能借助弹性变形或不需要弹性变形就可通过人孔送入罐内，并且可以在罐内进行装配。这种装置在罐内既没有固定件，也不需要焊接，因此没有峰值应力传递到罐的外壁上。

如图3、图4所示，运输罐内固定支承装置的几项有利的改进办法是：支承装置由能支撑在运输罐两个罐底（11）的弓形顶部之间或凸缘（12）上的梁结构（14、14a、14b、20）所组成;支承装置包括一个结构件（18），它可插入人孔（13），并作为梁结构（14a、14b、20）的支承件（图3、图4），这种改进措施能把支承装置安全地固定在罐内某一位置，而对已经涂有涂层或已抛光的运输罐的内壁不发生任何损伤;所述的梁结构可由一个肘杆接头连接的两个零件（14a、14b）所组成（图4），这种改进措施或者作为一个替代措施，或者作为附加措施，支撑到罐内三个位置上。在这两种情况下，都是利用可控的楔紧作用来固定的，这种楔紧作用是由于罐底部的曲率半径（或相应凸缘处的曲率半径）小于梁结构件（或相应梁元件）长度的二分之一引起的。

如图7、图8、图9所示，上述梁结构由具有十字剖面的单梁（14、14a、14b）组成;并且，至少在两个相互垂直横剖面方向之中的一个方向上，梁结构（14）的横剖面上有两块腹板（25、26、27、28），故本发明实施例有以下优点：它给出了一种把防晃挡板固定在支承装置上的简单而又可靠的可行方案;当使用带有两个横向腹板的十字剖面时，这两块腹板在装配状态时，应一上一下排列，以便使梁结构获得最大的抗弯刚度，也可使侧向伸展的防晃挡板的固定具有最大的稳定性。

如图10所示，梁结构包括许多可以装入人孔（13）的单梁（39），它们在运输罐内部相互平行地连接，这种改进措施给出了在罐内由两根以上具有足够刚度的抗纵弯曲的单梁组成一种梁构件的可行方案，这些单梁可以相互连接成梯形或格构形，这样就形成总横截面尺寸大于人孔直径的梁构件，这种结构具有较高的刚性，同时也进一步减少了梁在运输罐两底部之间的装配位置上发生弯曲的危险性。在图10中，梁结构由用于固定液体防晃挡板（17）的三根单梁（39）组成，液体防晃挡板（17）可在运输罐内向下和向斜上方伸展。这种改进措施对液体晃动十分敏感的罐上部降低液体晃动作用尤其有效。

在图1至图10的实施例中，液体防晃挡板（17）可以由柔性带材组成，带材件通常以Ω形固定在支承装置（14）上，它的末端开有槽（30）或切口（33）、（38），以便固定到梁构件的至少一块腹板（23-28）上。它的末端还可以弹性地支承在支承装置（14）上，这些实施例在制造、装入罐内以及在罐内装配等方面都特别有利，此处带材的宽度可以大于人孔的最大直径，安装时可以把带材沿纵轴做弹性弯曲后装入罐内，这种结构可以在罐内形成最大的液体晃动抑制“帆”的面积。Ω形结构不但从装配观点看是有利的，而且它提供了另一个优点，即可获得间隔一定距离的一前一后的两块挡板，这种结构可以对液体的流动产生有效的扰动，使液体晃动的能量消耗增加一倍，并且它本身也能利用弹性吸收晃动能量。

本发明的另一最佳实施是带材件的长度应有一定限制，以保证该件在装配后不至与运输罐的内壁相接触，由于运输罐内的液体在防晃挡板的周围流动而形成紊流，这种情况一方面增加了液体晃动能量的消耗，另一方面又避免了液体防晃挡板对于运输罐内壁的损伤。在本发明的另一种实施例中，液体防晃挡板（17）能够在运输罐的几个不同横剖面内安装，并且从罐的轴向看去，这些防晃挡板的安装位置是错开的。这种安装方式代表了另外一种能在整个运输罐内部十分有效地减小液体晃动力的装置。

关于现有技术，还应指出下列出版物：

US-PS2，860，859：在这里，为了防止峰值应力传递到罐壁，相对于运输罐纵轴横向延伸的防晃挡板，通过弹性悬挂装置与罐壁相连接，但总的来说，该防晃挡板是固定安装的。

US-PS3，374，916：在这里，防晃零件也是固定安装的，但面积较小，而且这些防晃挡板是沿着运输罐轴向相互偏移放置的，以产生对液体流动的扰动。

NL-OS6，802，847：此处的防晃叶片没有固定连接在罐壁上，但它们是从运输罐底部的开口插入的。这种结构通常不可能用于已加工好的运输罐。同时，这种叶片对运输罐内防止液体晃动最重要的方向-纵向效果并不好。

US-PS3，349，953：此处，用穿孔的空心件作为液体防晃件，它基本上填满了容器的内部，这种空心件使运输罐很难排空液体，在实际使用时，需要花费大量的劳动才能把它们排出，所以这种运输罐实际上是不能清理的。

下面结合参考图对本发明的几个最佳实施例作详细说明：

图1为内部带有液体防晃挡板装置的液体运输罐的纵向剖面图;

图2为图1所示的液体运输罐沿Ⅱ-Ⅱ线的横剖面图;

图3和图4分别为另外两种内部带有液体防晃挡板装置的液体运输罐纵向剖面图;

图5为图4所示的运输罐沿Ⅴ-Ⅴ线的横剖面图;

图6为图1所示的液面防晃挡板的形状及其在支承装置上的安装详图;

图7和图8为图6所示结构沿Ⅶ-Ⅶ和Ⅷ-Ⅷ线的横剖面图;

图9与图8相似，表示了支承装置中梁构件的另一种横剖面形状;

图10是液体运输罐另一实施例中的横剖面图。

图1和图2所示的液体运输罐由一个园柱形外壁（10）及焊在外壁两端的近似弓形的罐底（11）所组成，罐底（11）的主要部分为球面，它通过强度较高的曲面凸缘（12）与外壁（10）焊接在一起。

在运输罐外壁（10）纵向长度中间位置的顶部开有一个带盖的人孔（13），工人在进行装配或检查时，可通过人孔（13）进入运输罐内部。

梁（14）沿运输罐中心轴线方向伸展，它具有如图2所示的简单的十字断面，该梁由两段组成，它们通过连接器（15）连成一个刚性的整体。根据运输罐长度与直径的比值，也可能必须把梁（14）分成三段，用两个连接器将其连成一体，这样每段的长度就可以做得足够短，以便它能够通过人孔（13）进入运输罐内部。如图1所示，梁（14）的两个最外端各装有一个环形套筒或支脚，它们分别靠一个弹性O型圈或唇形件（16）支承在运输罐两底部的中心部分，O形圈（16）可象Ω形挡板那样，在某一点开口，这样它就可以大于人孔直径。

在图1所示的实施例中，共有10块液面防晃挡板（17）装在梁（14）上，它们都是由弯成Ω形的钢带制成，如图1所示，液体防晃挡板中，有6块沿水平方向伸展，有4块沿垂直方向伸展，也就是说：有三块从纸面向后伸展，有三块从纸面向前伸展，（其中中间的一块图中没有示出），有两块向上伸展，有两块向下伸展。带材的宽度应比人孔（13）的直径略小一点。液体防晃挡板17可以用刚性较大的材料制造，并在预成形状态通过人孔（13）将它放进运输罐内部;也可以使用柔性材料制造，此时它的宽度可以超过人孔（13）的直径，在这种情况下，只要把柔性材料绕其纵向轴线弯曲，就可以将它装入人孔（13），然后再在运输罐内部弯曲成Ω形并把它固定在梁（14）上。这样液体防晃挡板的面积就得到相应的增加。每块带材的尺寸应保证装配好的液体防晃挡板不至于与运输罐的内壁相接触，以避免损伤内壁的涂层或抛光。另一方面，液体防晃挡板应该尽可能地外伸。以便提供最大的面积来阻碍液体的流动。如图1所示，液体防晃挡板（17）在运输罐的宽度和高度方向上的安装方式是：挡板（17）成对地固定在梁（14）的两侧，而在运输罐纵轴方向上的安装方式是：挡板（17）以水平安装和垂直安装两种方式交替配置，以便对液体流动产生尽可能大的扰动，形成很强的防晃效果。

每个Ω形液体防晃挡板（17），在具有十字断面的梁（14）上具体固定方式将结合图6～9在下面详细说明：

图3所示的实施例与图1不同之处在于：它用两根单独的梁（14a、14b）来支承液体防晃挡板（17），每根梁倾斜插在运输罐内，各梁的下端支撑在运输罐的凸缘部分（12）上，而它的上端则固定在诸如人孔管座（18）、框架或环形件这样的结构件上，这些框架或环形件，或插入到人孔（13）中，或环绕在人孔的周围，或紧靠在人孔的下面并且被固定在人孔（13）上。为了避免损伤运输罐的内壁，梁（14a、14b）的下端装有弹性支脚（19），它的形状与凸缘部分（12）的表面相配。与图1实施例相比的另一个不同点是：固定在梁（14a、14b）的垂直方向的Ω形液体防晃挡板（17）并不是成对地连接在（14a、14b）上面，而是不对称地配置着尺寸不同的挡板，这样可使液体防晃挡板对运输罐内部的分割最有效。前已说明：图3中的每个液体防晃挡板可能都具有不同的尺寸，这样它们就可以在各自的可利用空间中，建立最大的防止液体晃动的范围。虽然不希望液体防晃挡板与运输罐内壁有任何的接触，但从加固的观点看，相邻防晃挡板间相互支撑却是合适的。

图4、图5所示的实施例与图3中的实施例不同，梁（14a、14b）的内端与杆（20）的下端相固定，杆（20）通常呈V形。同图1所示实施例相类似，梁（14a、14b）的外端也分别支承在运输罐的两底（11）的中心部位。杆（20）的上端固定在装入人孔（13）中的管座（18）的两个对称点上，杆（20）也可以焊在管座（18）上，并与管座（18）以组合件形式装入人孔（13）中。此外，杆（20）的V形区内部可以装一块三角形板（21），在外侧和底边可以装板（22）。板（21）和（22）组合后都处于运输罐的横剖面内，从而又形成了一块或两块液体防晃挡板。

图6-8表示，弯成Ω形的金属的或塑料的液体防晃挡板分别装在梁（14、14a、14b）上，但这里的梁采取与图2不同的截面即都是双十字剖面（洛林十字剖面），该剖面由一个向上延伸的上腹板（23），向下延伸的下腹板（24），两块平行向右延伸的腹板（25、26），（一块在上，一块在下）;两块平行向左延伸的下腹板（27、28）（其相互位置也是一块在上，一块在下）以及中央腹板（29）组成。如图7所示，每一个垂直伸展的液体防晃挡板（17）的内弯部分都有中心槽（30），该槽可以分别卡在梁（14）的上腹板（23）或下腹板（24）上。从图6的上部可以看出，Ω形的液体防晃挡板的内弯部分，先向外弯曲，然后再向内弯曲，在向内弯曲的内侧面用螺栓（31）把挡板（17）固定住，每个螺栓都从上腹板（23）上的许多个孔（32）中的一个孔中穿过，挡板（17）用它的最下端支承在梁（14）的水平腹板（25）及（27）的上面。这样就实现了液体防晃挡板的弹性固定。如图7所示，螺栓（31）的长度应与挡板（17）的宽度大致相同。

图6的下部表示了另一种稍有不同的结构实施例，其中近似于Ω形的液体防晃挡板（17）不再向内弯曲，而是与梁（14）的下腹板（26、28）呈大致垂直的接触，此时，通过螺栓（31）的固定也可以实现弹性安装。

图8的右部表示了水平伸展的液体防晃挡板（17）上开有两个平行的槽（30），该槽应位于挡板（17）在梁（14）上的安装处，梁（14）的两个侧向腹板（25、26）卡在槽（30）内，至于侧向的液体防晃挡板（17）的设计和固定方法，和图6的上部和下部所表示的结构是同样的。从图8的左部可以看出，也可以用挡板（17）上的横向切口（33）代替槽（30）的结构，用留下的中心部分（34）嵌入梁（14）的两个侧向腹板（27、28）之间来固定。

当使用图7或图8所示的双十字断面的梁（14）时，梁在运输罐中合适的安装方式为：两块腹板（23）与（24）为垂直伸出，而其它四块腹板（25-28）为水平伸出，这样，用来固定侧向伸展的挡板的螺栓（31）穿过相对的两块腹板上的两个孔，因而，从克服重力的角度来看，改善了侧向防晃挡板的支撑。

从图7和图8可以看出：所有腹板（23-28）的末端都处于一个园上（图中该园用虚线表示），该园的直径要比人孔（13）的直径小，以便使梁（14）能以所需要的倾斜角度插入运输罐中。因为梁（14）的作用不仅是用于安装液体防晃挡板，而且它本身也是防止液体晃动的一个元件，起着减小横向作用于运输罐轴线上的液体晃动力的作用。因此，在可以装入人孔（13）的前提下，梁的剖面应尽可能采用最大尺寸。

在图9上，梁14的横剖面是由四个分立的梁（36）组成的，每个梁的横剖面均呈L形，它们之间用许多连接板（37）相互连接起来，连接时的尺寸设计和排列应保证：所有分立梁的八个外缘应该位于上面已经提到过的园（35）上（在图9中该园也是用虚线表示示），为了把垂直伸展和水平伸展的液体防晃挡板固定住，图9实施例中，两个间隔一定距离的腹板上有穿螺栓（31）的孔。

图9还示出了每个液体防晃挡板内端结构的改进方案，即利用呈U形断面内凹槽（38）的两个平行面来代替图8右部所示的两个槽（30），卡在由分立梁（36）所形成的两块腹板的外表面上。

当现有液体运输罐需要安运液体防晃挡板装置时，也即当该液体运输罐没有装满时，可先把梁（14）的零件通过人孔（13）装入运输罐内，然后按照图1、图3或图4所示的结构把这些零件在罐内组装并固定。在尺寸选择合理的情况下，就可以得到如图3实施例所示的梁（14）与罐壁内侧的固定结构。在图4所示的肘杆结构实施例中，可以在管座（18）固定在人孔（13）内之前，通过调整管座（18）的垂直位置来实现，完成上述步骤之后，再将各种带钢从人孔（13）中放入，按照图6-图9中的结构形式把它们固定在梁上。

在图7-图9的说明中已经提及，梁（14）和（36）剖面的外园应该位于园（35）的园周上，该园直径应小于人孔直径，以便装配好的梁能够通过人孔放入运输罐内部。在另一种情况下，如在图10的实施例中，装有液体防晃挡板（17）的梁由三根单独的梁（39）做成，在装配时，先把各单独梁一一放入运输罐内，并把它们相互平行安放然后利用三角形连接板（40）将其连接成一体，这种连接是可拆卸的。每个单独的梁都有类似十字形的横剖面，其相应的一对腹板相互垂直，并与液体防晃挡板（17）的边缘相平行，图10中三根单独的梁（39）组成一个等边三角形，它的边长略大于液体防晃挡板（17）的宽度，如前所述，防晃挡板的宽度可以比人孔（13）的直径还大。这样，由三根独立梁所组成的这种结构，其总面积是相当大的，提高了梁结构的刚性。而且该梁结构的端部又相应地有较大的支承表面，因此，安装后（比如按图1的结构）梁结构从规定的轴向位置发生位移的危险可进一步减少。

如图10所示，三根单独的梁（39）在运输罐内以下列方式排列：当一排液体防晃挡板（17）垂直向下伸展时，另外两排防晃挡板（17）则在两侧斜向向上伸展，在运输罐未装满液体的情况下，罐的上部特别容易受到液体晃动的影响，利用这种装配结构，就可以在运输罐内的上部得到一个相当大的抑制液体晃动的总面积。

也可以用四根或更多的单梁组成一个组合梁，来代替图10这种改进型结构，用设计成相应的矩形、五角形甚至园形的连接板把这些单梁连接在一起。这些连接板本身也起防止液体晃动的作用。另一方面，就梁结构在运输罐内的最佳固定而言，只用两根平行的单梁，把它们连成梯形结构，或者采用环形的金属板条把它们连结在一起，也是可取的。

Claims (14)

1、一种用于运输液体的运输罐，它的罐壁上开有人孔(13)，内部装有液体防晃挡板(17)，其特征在于：液体防晃挡板(17)在支承装置(14)上的安装是可拆卸的，挡板的尺寸应保证它能装入人孔(13)，支承装置(14)同样也能通过人孔(13)，并支撑在运输罐的内部。

2、根据权利要求1所述的液体运输罐，其特征在于：支承装置由能支撑在运输罐两个罐底（11）的弓形顶部之间或凸缘（12）上的梁结构（14、14a、14b、20）所组成。

3、根据权利要求2所述的液体运输罐，其特征在于：支承装置包括一个结构件（18），它可插入人孔（13），并可以作为梁结构（14a、14b、20）的支承件。

4、根据权利要求2或3所述的液体运输罐，其特征在于梁结构可由一个肘杆接头连接的两个零件（14a、14b）所组成。

5、根据权利要求2至4所述的液体运输罐，其特征在于：梁结构由具有十字剖面的单梁（14、14a、14b）组成。

6、根据权利要求5所述的液体运输罐，其特征在于：至少在两个相互垂直横剖面方向之中的一个方向上，梁结构（14）的横剖面上有两块腹板（25、26、27、28）。

7、根据权利要求2所述的液体运输罐，其特征在于：梁结构包括许多可以装入人孔（13）的单梁（39），它们在运输罐内部相互平行地连接。

8、根据权利要求7所述的液体运输罐，其特征在于：梁结构由用于固定液体防晃挡板（17）的三根单梁（39）组成，液体防晃挡板（17）可在运输罐内向下和斜向上方伸展。

9、根据权利要求1至8所述的液体运输罐，其特征在于：液体防晃挡板（17）可以由柔性带材组成。

10、根据权利要求9所述的液体运输罐，其特征在于：带材件通常以Ω形固定在支承装置（14）上。

11、在权利要求5限定的范围内，根据权利要求10所述的液体运输罐，其特征在于：带材零件的末端开有槽（30）或切口（33、38），以便固定到梁构件的至少一块腹板（23-28）上。

12、根据权利要求10或11所述的液体运输罐，其特征在于：带材零件的末端，可以弹性地支撑在支承装置（14）上。

13、根据权利要求10至12任何一项所述的液体运输罐，其特征在于：带材件的长度应有一定的限制，以保证该零件在装配后不至与运输罐内壁相接触。

14、根据权利要求1至13任何一项所述的液体运输罐，其特征在于：液体防晃挡板（17）能够在运输罐的几个不同的横剖面内安装，从罐的轴向看去，这些液体防晃挡板的安装位置是错开的。

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