FI93195B

FI93195B - Säiliörakenne

Info

Publication number: FI93195B
Application number: FI905816A
Authority: FI
Inventors: Timo Laurio
Original assignee: Tekninen Toimisto Timo Laurio
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1994-11-30
Also published as: WO1992009507A1; FI905816A; AU8920091A; FI905816A0; FI93195C

Description

93195 Säiliörakenne Tämän keksinnön kohteena on eristämätön säiliörakenne nestemäisten ja jauhemaisten aineiden, erityisesti esi-5 merkiksi myrkyllisten, palovaaraniSten, syövyttävien ja muiden vaarallisten aineiden kuljettamista varten.93195 Tank structure The present invention relates to a non-insulated tank structure for the transport of liquid and powdered substances, in particular toxic, flammable, corrosive and other dangerous substances.

Edellä mainittujen kaltaisten aineiden kuljetussäi-liöille asetetaan korkeat vaatimukset ensinnäkin aineiden ominaisuuksien johdosta ja toisaalta kuljetusturvallisuuden 10 ja -varmuuden johdosta. Tunnetut säiliöt valmistetaan yleensä metallilevystä, esimerkiksi teräksestä, rst-teräk-sestä, haponkestävästä teräksestä tai alumiinista. Säiliön aikaansaaminen metallilevystä edellyttää monta hankalaa työvaihetta, kuten levyjen leikkaaminen, taivuttaminen, 15 mankeloiminen, muokkaaminen, yhteen sovittaminen ja liittäminen, joka yleisimmin tapahtuu hitsaamalla sekä säiliön sisä- että ulkopuolelta. On selvää, että tämä on sekä aikaavievää että työlästä, mikä luonnollisesti nostaa säiliön valmistuskustannuksia. Eräs toinen huomattava epäedullinen 20 tekijä on runsas materiaalihukka.Transport containers for substances such as those mentioned above are subject to high requirements, firstly because of the properties of the substances and, secondly, because of the safety and security of transport. Known containers are generally made of sheet metal, for example steel, stainless steel, acid-resistant steel or aluminum. Providing a container from a metal sheet requires many cumbersome steps, such as cutting, bending, manipulating, shaping, fitting, and joining the sheets, most commonly by welding both inside and outside the container. Obviously, this is both time consuming and laborious, which naturally increases the manufacturing cost of the tank. Another notable disadvantage of 20 is the abundant material loss.

Usein tällaiselta säiliöltä lisäksi edellytetään lämpöä eristäviä ominaisuuksia, jolloin säiliön ympäri on lisäksi sovitettava lämpöeristekerros, joka on päällystettävä ulkoisella kuorirakenteella. Näin ollen työvaiheet ja 25 valmistuskustannukset edelleen kasvavat.Often, such a container is also required to have thermal insulating properties, in which case a thermal insulation layer must also be arranged around the container, which must be covered with an external shell structure. As a result, work steps and manufacturing costs continue to increase.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada säiliö- rakenne, jolla vältytään edellä mainituista epäkohdista ja joka mahdollistaa etenkin materiaalinkäytön ja valmistusvaiheiden kannalta edullisen säiliörakenteen. Tämä tarkoi-30 tus saavutetaan esillä olevan keksinnön mukaisella eristä- mättömällä säiliörakenteella, jolle on tunnusomaista, että säiliörakenne muodostuu muotin ympärille kelaamalla aikaansaadusta komposiittimateriaalikerroksesta, jolloin mainittu kerros on yhtenäinen oleellisesti koko säiliörakenteen 35 alueelta.The object of the present invention is to provide a container structure which avoids the above-mentioned drawbacks and which enables a container structure which is particularly advantageous from the point of view of the use of materials and manufacturing steps. This object is achieved by an uninsulated container structure according to the present invention, characterized in that the container structure consists of a layer of composite material obtained by winding around the mold, said layer being uniform over substantially the entire area of the container structure 35.

2 931952 93195

Keksinnön mukainen säiliörakenne perustuu siihen ajatukseen, että säiliörakenteen materiaali tuotetaan itse säiliörakenteen valmistuksen yhteydessä ja että aikaisemman valmistustekniikan mukaiset lukuisat työvaiheet sulautetaan 5 yhteen. Näin ollen materiaalihukkaa ei esiinny oleellisesti lainkaan, ja valmistus tulee nopeaksi ja yksinkertaiseksi. Käytettävän komposiittimateriaalin pääkomponentteja, eli pääasiassa sideainetta ja kuituainetta, voi vaihdella kulloinkin säiliörakenteelta vaadittavien ominaisuuksien pe-10 rusteella. Toisin sanoen säiliörakenteen käyttötarkoitukseen liittyvät ominaisuudet, kuten esimerkiksi lujuus, keveys ja kemiallinen kestävyys, voidaan täyttää tarpeen mukaan.The tank structure according to the invention is based on the idea that the material of the tank structure is produced in connection with the manufacture of the tank structure itself and that the numerous working steps according to the prior art are merged. Thus, there is essentially no material waste at all, and manufacturing becomes quick and simple. The main components of the composite material used, i.e. mainly the binder and the fibrous material, can vary depending on the properties required of the tank structure in each case. In other words, the properties related to the intended use of the tank structure, such as strength, lightness, and chemical resistance, can be met as needed.

Keksinnön erästä esimerkillistä suoritusmuotoa se-15 lostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviomaista periaatekuvaa säiliörakenteen valmistusjärjestelystä, ja kuvio 2 esittää esimerkkiä tavanomaiseen yksinker-20 täiseen säiliörakenteeseen nähden vaihtoehtoisesta säiliö-rakenteesta .An exemplary embodiment of the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows a schematic schematic diagram of a tank structure manufacturing arrangement, and Figure 2 shows an example of an alternative tank structure to a conventional simple tank structure.

Kuviossa 1 esitetty järjestely säiliörakenteen valmistamiseksi muodostuu kelauslaitteesta, joka käsittää päistään tuetun ja pyörivästi sovitetun säiliörakenteen A 25 muotin (ei esitetty) kannattavan akselin 1. Akseli on toi- • < , sesta päästään laakeroitu kantokaraan 2 ja toisesta päästään liitetty akselin pyörimisliikkeen aikaansaavaan veto-karaan 3. Vetokaran voimanlähteenä voidaan esimerkiksi käyttää tavanomaista sähkömoottoria 4. Tämän kelauslaitteen 30 yhteyteen on sovitettu komposiittimateriaalin syöttölaite, joka pääasiassa käsittää kuitukelat 5 ja säiliön 6 juoksevassa muodossa olevaa sideainetta, eli ns. matriisiainetta varten. Kuitumateriaali syötetään mainituilta keloilta sideainesäiliön läpi säiliörakennemateriaalin muodostami-35 seksi, jolloin säiliörakennemateriaali edelleen ajetaan 3 93195 säiliörakenteen A muotin ympärille halutun ajokuvion mukaisesti siten, että säiliörakenne saadaan tasaisesti rakennettua muotin ympärille. Komposiittimateriaalin syöttölaite sovitetaan näin ollen kelauslaitteen suhteen sekä korkeus-5 suunnassa että sivuttaissuunnassa liikkuvaksi. Lisäksi on edullista, että syöttölaite on asetettavissa kulmaan kelauslaitteen akselin suhteen, jolloin muotin erityisiä muotoja helpommin voi seurata kelaamisen aikana.The arrangement for manufacturing a container structure shown in Fig. 1 consists of a winding device comprising a support shaft 1 (not shown) supported by a molded and rotatably arranged container structure A 25 at the ends, the shaft being mounted at one end on a support mandrel 2 and connected at one end 3. For example, a conventional electric motor 4 can be used as the power source of the traction spindle. for matrix material. The fibrous material is fed from said coils through a binder tank to form a tank structure material, wherein the tank structure material is further driven around the mold of the tank structure A according to the desired driving pattern so that the tank structure is evenly built around the mold. The composite material supply device is thus adapted to be movable relative to the winding device in both the height-5 direction and the lateral direction. In addition, it is advantageous that the feeder can be set at an angle to the axis of the winding device, so that the specific shapes of the mold can be more easily followed during winding.

Muotti voi muodostaa osan valmiista säiliörakentees-10 ta A, jolloin se edullisesti on kestomuovia. Toisaalta on myös mahdollista käyttää kokoonpainuvaa muottia, joka paisutetaan haluttuun kokoon säiliörakenteen muodostamiseksi sen ympärille. Muotti painetaan kasaan säiliörakenteen valmistuksen loppuvaiheessa, kun komposiittimateriaali on 15 tarpeeksi kovettunut, ja poistetaan edullisesti säiliöra kenteen toiseen päätyyn kelaamisen yhteydessä jätetystä aukosta 7. Tämä aukko on helposti jälkeenpäin suljettavissa käytetyllä komposiittimateriaalilla. Näin muottikustannukset saadaan mahdollisimman alhaisiksi muotin ollessa käy-20 tettävissä useampia kertoja.The mold may form part of the finished container structure A, in which case it is preferably a thermoplastic. On the other hand, it is also possible to use a collapsible mold which is expanded to the desired size to form a container structure around it. The mold is pressed into the pile at the final stage of the manufacture of the container structure when the composite material has hardened sufficiently, and the container gap is preferably removed from the opening 7 left at the other end of the container during winding. In this way, the mold costs are kept as low as possible when the mold can be used several times.

Edellä kuvatun mukaisesti valmistetun säiliörakenteen lämpöeristäminen voidaan helposti suorittaa siten, että ensiksi valmistetun ns. sisäsäiliön ympärille ajetaan lämpöeristemateriaalikerros, joka päällystetään uudella 25 komposiittimateriaalikerroksella. Tehokkaan eristyksen lisäksi aikaansaadaan entistä kestävämpi ja tukevampi säiliörakenne.The thermal insulation of the tank structure prepared as described above can easily be carried out by first preparing the so-called a layer of thermal insulation material is run around the inner tank, which is coated with a new layer of composite material. In addition to effective insulation, a more durable and robust tank structure is provided.

Edellä esitetyn mukaisesti valmistettu säiliörakenne saadaan kauttaaltaan tasaiseksi ja yhtenäiseksi, varsinkin 30 myös esimerkiksi varusteliitäntöjen, täyttö- ja tyhjennys-aukkojen, miesaukkojen ja asennus- sekä kiinnityssovitel-mien kohdalta.The tank structure manufactured in accordance with the above is made uniform and uniform throughout, in particular also in the case of, for example, equipment connections, filling and emptying openings, male openings and mounting and fastening arrangements.

Tällainen komposiittimateriaalista valmistettu säiliörakenne on huomattavasti kevyempi kuin tavanomainen me-35 tallisäiliörakenne. Tämä ilmenee valmistusmateriaalien omi- 4 93195 naispainojen vertailusta: teräs noin 8,0 kg/dm3, alumiini noin 2,7 kg/dm3, lasikuitu noin 1,8 kg/dm3 ja hiilikuitu noin 1,0 kg/dm3. Kuitumateriaalina voidaan käyttää myös esimerkiksi ns. KEVLARR-kuitua. Side- eli matriisiaineena 5 käytetään muovia.Such a tank structure made of a composite material is considerably lighter than a conventional metal tank structure. This is apparent from a comparison of the specific weights of the fabrication materials: steel about 8.0 kg / dm 3, aluminum about 2.7 kg / dm 3, glass fiber about 1.8 kg / dm 3 and carbon fiber about 1.0 kg / dm 3. As a fibrous material, for example, the so-called Kevlar fiber. Plastic is used as the binder or matrix material 5.

Kuviossa 2 on esitetty eräs mahdollinen vaihtoehtoinen säiliörakenne, joka on helposti valmistettavissa edellä kuvatun mukaisesti. Tässä säiliörakenteessa on kolme osastoa I, II, III. Tällainen säiliörakenne valmistetaan siten, 10 että ensin valmistetaan osasto I edellä kuvatun mukaisesti, minkä jälkeen valmiiseen osastoon I sovitetaan lisämuotit osastoja II ja III varten. Nämä muodostetaan jatkamalla kelaamista edellä kuvatun mukaisesti kelaamalla osastot II ja III osaston I jatkeiksi. Kuten tästä ilmenee, on keksin-15 nön mukainen säiliörakenne valmistettavissa käytännössä minkälaiseen muotoon tahansa ilman, että valmistus oleellisesti hankaloituu.Figure 2 shows a possible alternative container structure which can be easily manufactured as described above. This tank structure has three compartments I, II, III. Such a container structure is manufactured by first preparing section I as described above, after which additional molds for sections II and III are fitted to the finished section I. These are formed by continuing winding as described above by winding Titles II and III as extensions of Title I. As will be apparent from this, the container structure according to the invention can be manufactured in virtually any shape without substantially complicating manufacture.

Piirustus ja siihen liittyvä selostus on vain tarkoitettu havainnollistamaan keksinnön perusajatusta. Yksi-20 tyiskohdiltaan voi keksinnön mukainen säiliörakenne vaih della patenttivaatimusten puitteissa.The drawing and the related description are only intended to illustrate the basic idea of the invention. In one to 20 details, the container structure according to the invention may vary within the scope of the claims.

• · • · - il• · • · - il

Claims

93195

An uninsulated container structure for transporting liquid and powdery substances, in particular toxic, flammable, corrosive and other dangerous substances, characterized in that the container structure (A) consists of a layer of composite material obtained by winding around the mold, said layer being uniform throughout the container area.

Container structure according to Claim 1, characterized in that the mold consists of a collapsible rubber or metal structure, the mold being removable from the container structure (A), preferably from an opening (7) left at one end during winding.

Container structure according to Claim 1, characterized in that the mold forms part of the container structure (A), the mold preferably being made of thermoplastic.

Container structure according to Claim 1, characterized in that the composite material consists essentially, preferably of a plastic binder and of a fibrous material, for example carbon or glass fiber. 93195