JPS5929512B2 - Liquid level fluctuation prevention device for liquid storage tanks - Google Patents
Liquid level fluctuation prevention device for liquid storage tanksInfo
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- JPS5929512B2 JPS5929512B2 JP55039899A JP3989980A JPS5929512B2 JP S5929512 B2 JPS5929512 B2 JP S5929512B2 JP 55039899 A JP55039899 A JP 55039899A JP 3989980 A JP3989980 A JP 3989980A JP S5929512 B2 JPS5929512 B2 JP S5929512B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な重油等液体貯蔵用タンクの液面動揺防止
装置に係わり、特に地震時に発生する液面動揺に基づく
いわゆるスロツシング現象を確実に防止してタンクの安
全性を可及的に向上させ得るようにした液体貯蔵用タン
クの液面動揺防止装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel device for preventing liquid level fluctuations in tanks for storing liquids such as heavy oil, and in particular, it reliably prevents the so-called sloshing phenomenon caused by liquid level fluctuations that occur during earthquakes, thereby improving the safety of the tank. The present invention relates to a liquid level fluctuation prevention device for a liquid storage tank that is capable of improving as much as possible.
重油等液体貯蔵の分野において、地震時の他動に含まれ
る長周期大変位振幅の成分によつて、殊に大形の液体貯
蔵タンクに激しい液面動揺、すなわちスロツシングが起
ることは広く知られている。In the field of liquid storage such as heavy oil, it is widely known that large liquid storage tanks, in particular, experience severe liquid level fluctuations, or sloshing, due to long-period large displacement amplitude components included in passive movements during earthquakes. It is being
この種のタンクにスロツシングが起ると、貯液がタンク
屋根に衝突して屋根を突き破つたり、貯液がタンク側板
を越して溢れ出したり、また、動揺による局部的な液圧
増加によつてタンク側板が過大な力を受けることがある
ので、非常に危険な状態を招く虞れがある。従つて、こ
のようなスロツシングが起ろうとするときに、これを効
果的に抑える手段が要望されている。本出願人は上記要
望に応えるべく、地震時のスロツシングを確実に制圧し
てそのスロツシングに起因するタンク破壊等が生じるこ
とのない構成とした液体貯蔵用タンクの液面動揺防止装
置(特願昭53−145799)を創案して先に出願し
た。If sloshing occurs in this type of tank, the stored liquid may collide with the tank roof and break through the roof, the stored liquid may overflow over the tank side plate, or the localized liquid pressure may increase due to agitation. As a result, the tank side plate may be subjected to excessive force, which may lead to a very dangerous situation. Therefore, there is a need for a means to effectively suppress such sloshing when it is about to occur. In order to meet the above-mentioned needs, the present applicant has developed a liquid level fluctuation prevention device for a liquid storage tank (patent application), which has a structure that reliably suppresses sloshing during an earthquake and prevents the tank from being destroyed due to the sloshing. 53-145799) and filed the application earlier.
この液面動揺防止装置(以下、先願装置という)では、
第1図に示すごとくタンクT内の貯液面上に浮設した浮
覆体4上の周縁部に対し第2図で明らかなごとく隣合つ
て並行する滑車5、6および5a、6aを、5と5aお
よび6と6aが互いに向い合つて対となるよう軸支して
いる。また、タンクTにおける側板1の内壁面には、滑
車5および6aのそれぞれの垂直上方にロープ上端係止
具8およびBaを設け、これらの係止具に一対のワイヤ
ロープTおよび7aの各上端部を個々に係止している。
そして、一方のワイヤロープTを滑車5に下掛けしたの
ち、これと対の滑車5aに上掛けして垂下させ、その垂
下ロープ下端部を上記側板1の内壁面に設けられたロー
プ下端係止具9に係合し、同様にして他方のワイヤロー
プTaもその系統の滑車6aから6に順次掛け渡してロ
ープ下端係止具9aに係止している。以上のごとくロー
プ・滑車機構を有する構成とした上記先願装置によると
、浮覆体4は水平姿勢を維持しつつタンクT内の貯液量
増減による液面の上下変位移動に対して何ら支障なく円
滑に追従移動し、その際ワイヤロープ7,7aには何ら
の附加的な引張荷重も作用しない。In this liquid level oscillation prevention device (hereinafter referred to as the device of the prior application),
As shown in FIG. 2, pulleys 5, 6 and 5a, 6a are arranged adjacent to and parallel to the peripheral edge of the floating body 4 floating on the liquid storage surface in the tank T as shown in FIG. 5 and 5a and 6 and 6a are pivoted so as to face each other and form a pair. Further, on the inner wall surface of the side plate 1 of the tank T, rope upper end locking devices 8 and Ba are provided vertically above each of the pulleys 5 and 6a, and each of the upper ends of the pair of wire ropes T and 7a is attached to these locking devices. The parts are locked individually.
Then, one wire rope T is hung under the pulley 5, and then hung over the pair of pulleys 5a and suspended, and the lower end of the hanging rope is fixed to the lower end of the rope provided on the inner wall surface of the side plate 1. In the same way, the other wire rope Ta is also successively passed through the pulleys 6a to 6 of that system and is locked to the rope lower end locking device 9a. According to the device of the prior application having the structure having the rope/pulley mechanism as described above, the floating body 4 maintains a horizontal attitude and does not pose any hindrance to vertical displacement of the liquid level due to increase or decrease in the amount of liquid stored in the tank T. The wire ropes 7, 7a are smoothly followed and moved without any additional tensile load acting on the wire ropes 7, 7a.
しかし、地震時にはタンク内液面が動揺しようとするこ
とにより浮覆体4も傾動しようとするため、上記一方の
ワイヤロープ7または7aには引張荷重が作用し、それ
によつて浮覆体4の傾動は抑制される。かくして地震時
に生起しようとするスロツシングを未然に防止してタン
クの安全性を確保するに充分な効果を発揮させている。
本発明者等は上記先願装置の効果を確かめるため、上述
のロープ・滑車機構を施した水張り模型タンクを振動台
上で水平振動を与えて実験したところ、下記のごとき新
たな事実が判明した。However, in the event of an earthquake, the floating body 4 also tends to tilt due to the fluctuation of the liquid level in the tank, so a tensile load acts on one of the wire ropes 7 or 7a, which causes the floating body 4 to tilt. Tilting is suppressed. In this way, sloshing, which is likely to occur during an earthquake, is prevented and the tank is sufficiently effective to ensure safety.
In order to confirm the effectiveness of the device of the prior application, the present inventors conducted an experiment by applying horizontal vibration to a water-filled model tank equipped with the above-mentioned rope/pulley mechanism on a vibration table, and discovered the following new facts. .
まず、ロープを張らない場合は、加振振動数が液面動揺
の自由振動数(固有振動数)に一致すると、激しいスロ
ツシングが起つてタンクT内の貯液が浮覆体4周縁のシ
ール部分から噴出して横溢するが、ロープを張つた場合
は、そのスロツシングが略完全に制圧されることを確認
できた。ところが、加振振動数と、液面の重力による復
元力に浮覆体4に対するロープのばね力が加算された場
合の液面動揺の固有振動数とが一致する附近では、新た
にスロツシングが現われることが明らかにされた。この
スロツシングは、ロープ7,7a自身の内部摩擦、ロー
プ7,7aと滑車5,5a,6,6aとの間および滑車
軸受の摩擦等による減衰作用によつて、その振幅は本来
のスロツシングに較べれば桁違い(模型実験で略1/1
0程度)に小さい。しかしそれでも、このスロツシング
によつてロープにはかなり大きな張力が加わるために、
上記先願装置の設計は難しくなる。この影響は、1万K
2級の小型タンクでは殆んど問題にならないが、10′
)5K1級の大型タンクになると、極度に太い、あるい
は多数のワイヤロープを使わねばならなくなつたり、ロ
ープ係止具8,8a,9,9aの付近、特にロープ上端
係止具8,8a付近の側板1の大々的補強および滑車取
付部の浮覆体4の補強等が必要になり、それに伴なつて
コスト高を余儀なくされる。以上のことから明らかなよ
うにロープ掛け滑車構成とした上記先願装置は、本来の
スロツシング防止には非常に有効であるが、ロープのば
ね作用によつて新たに生じるスロツシングに対して充分
な対策を講じておかねばならない。First, when the rope is not tensioned, when the excitation frequency matches the free frequency (natural frequency) of the liquid surface oscillation, severe sloshing will occur and the liquid in the tank T will leak into the sealed area around the periphery of the floating body 4. It was confirmed that the sloshing was almost completely suppressed when the rope was tightened. However, in the vicinity where the excitation frequency matches the natural frequency of the liquid level fluctuation when the spring force of the rope against the floating body 4 is added to the restoring force due to the gravity of the liquid surface, sloshing newly appears. It was revealed that. This sloshing has a damping effect due to the internal friction of the ropes 7, 7a themselves, the friction between the ropes 7, 7a and the pulleys 5, 5a, 6, 6a, and the pulley bearings, and the amplitude of the sloshing is different from that of the original sloshing. An order of magnitude difference (approximately 1/1 in model experiments)
(approximately 0). However, this sloshing still places a considerable amount of tension on the rope, so
The design of the device of the prior application described above becomes difficult. This effect is 10,000K
There is almost no problem with small tanks of the 2nd class, but 10′
) When it comes to a large 5K1 class tank, it becomes necessary to use extremely thick or large numbers of wire ropes, and the area around the rope anchors 8, 8a, 9, 9a, especially the area around the upper rope anchors 8, 8a. This requires extensive reinforcement of the side plate 1 and reinforcement of the floating body 4 at the pulley attachment portion, which inevitably increases costs. As is clear from the above, the device of the prior application having a rope hanging pulley structure is very effective in preventing the original sloshing, but it is not sufficient to prevent sloshing that newly occurs due to the spring action of the rope. must be taken into account.
特に大型タンクの場合、このことが重要な問題になる。
この問題を解決するためには、上記の新たに生じるスロ
ツシングの共振振幅をできるだけ小さくすることが必要
である。その解決手段の一つとして、滑車による摩擦お
よび浮覆体周縁のシールとタンク側板内壁面との摩擦を
大きくして上記の新たなスロツシングの共振振幅を制限
する方法が直ちに考えられるが、この方法は必然的に浮
覆体の自由な上下移動を妨げる結果となるので、実施不
可能である。This becomes an important issue, especially in the case of large tanks.
In order to solve this problem, it is necessary to reduce the resonance amplitude of the newly generated sloshing as much as possible. One possible solution to this problem is to limit the resonance amplitude of the above-mentioned new sloshing by increasing the friction by the pulley and the friction between the seal around the floating body and the inner wall surface of the tank side plate. This is not practicable because it inevitably results in hindering the free vertical movement of the floating body.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その主なる
目的は、上記先願装置において地震時の長周期大変位振
幅成分に起因するタンク内液面浮覆体の揺動を抑制する
ロープの垂下部に簡単な構造の液圧ダンパーを附加する
ことで、上記ロープのばね作用によつて新たに発生する
液面スロツシングを極小に抑止することができ、もつて
スロツシング防止効果を一層確実化し得るようにした液
体貯蔵用タンクの液面動揺防止装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its main purpose is to suppress the swinging of floating bodies on the liquid level in the tank caused by long-period large displacement amplitude components during earthquakes in the device of the prior application. By adding a hydraulic damper with a simple structure to the hanging part of the rope, it is possible to minimize the liquid level sloshing that newly occurs due to the spring action of the rope, thereby further ensuring the sloshing prevention effect. An object of the present invention is to provide a liquid level fluctuation prevention device for a liquid storage tank.
また、本発明の他の目的は、タンク内貯液をそのまま作
動油とする液圧ダンパー構成として保守の不要化を図つ
た液体貯蔵用タンクの液面動揺防止装置を提供するにあ
る。Another object of the present invention is to provide a liquid level fluctuation prevention device for a liquid storage tank that is constructed as a hydraulic damper that directly uses the liquid stored in the tank as hydraulic oil, thereby eliminating the need for maintenance.
以下に、本発明の一実施例を第3図〜第7図に基づいて
詳述する。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 3 to 7.
第3図に示す重油等液体貯蔵用のタンクTは、タンク底
板3上にタンク側板1を円筒状に形成し且つタンク内貯
液面上に浮覆体4を浮屋根として浮設したいわゆる浮屋
根式円筒タンク構造になつている。上記浮覆体4は、そ
の周縁部とタンク側板1内周壁面との間の環状シール部
材Sを有してタンク内貯液面を覆つている。また、浮覆
体4の周縁部上面には、第1図および第2図に示す先願
装置の場合と同じ配列構成にした複数対の滑車5,5a
および6,6aが、第3図に示すごとく、それぞれの滑
車軸受5′および6′を介して軸支されている。すなわ
ち、上記滑車5,5aおよび6,6aは、第4図に示す
ごとく、それらのうちの5と6および5aと6aとが互
いに隣合つて並行し、且つ5と5aおよび6と6aとが
浮覆体4の中心線に対して、互いに向い合つて対となる
配列構成になつている。一方、タンク側板1の内壁面に
は、滑車5および6aの垂直上方にロープ上端係止具8
,8aが、且つ他の滑車5aおよび6の垂直下方にダン
パー係止具9,9aがそれぞれ設けてある。The tank T shown in FIG. 3 for storing liquids such as heavy oil has a tank side plate 1 formed in a cylindrical shape on a tank bottom plate 3, and a floating body 4 as a floating roof above the liquid storage surface in the tank. It has a roof-type cylindrical tank structure. The floating body 4 has an annular seal member S between its peripheral edge and the inner circumferential wall surface of the tank side plate 1, and covers the liquid storage surface in the tank. Further, on the upper surface of the peripheral edge of the floating body 4, there are a plurality of pairs of pulleys 5, 5a arranged in the same arrangement as in the device of the prior application shown in FIGS. 1 and 2.
and 6, 6a are pivotally supported via respective pulley bearings 5' and 6', as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, the pulleys 5, 5a and 6, 6a are such that 5 and 6 and 5a and 6a are adjacent to each other in parallel, and 5 and 5a and 6 and 6a are parallel to each other. They are arranged in pairs facing each other with respect to the center line of the floating body 4. On the other hand, a rope upper end stopper 8 is provided on the inner wall surface of the tank side plate 1 vertically above the pulleys 5 and 6a.
, 8a, and vertically below the other pulleys 5a and 6 are damper locking devices 9, 9a, respectively.
上記ロープ上端係止具8,8aに一対のワイヤロープ7
,7aの上端部が係止される。これらのワイヤロープ7
,7aにおいて、一方のワイヤロープ7は、その上端係
止具8からの垂下線上にある滑車5に下掛けしたのち、
この滑車5と対向する滑車5aに上掛けされて垂下し、
その垂下ロープ下端部が液圧ダンパー10を介してダン
パー係止具9に連けいされている。同様にして他方のワ
イヤロープ7aも、その上端係止具8aからの垂下線上
にある滑車6aに下掛けしてこれと対向する滑車6に上
掛けすることにより垂下させたロープ下端部が液圧ダン
パー10aを介してダンパー係止具9aに連けいさせて
ある。上記液圧ダンパー10,10aは図示例の場合、
第5図に拡大示したごときシリンダ構成がとられており
、その具体構成例は以下の通りである。A pair of wire ropes 7 are attached to the rope upper end locking devices 8, 8a.
, 7a are locked. These wire ropes 7
, 7a, one of the wire ropes 7 is hooked onto the pulley 5 on the line of descent from the upper end stopper 8, and then
It hangs over a pulley 5a facing this pulley 5 and hangs down,
The lower end of the hanging rope is connected to a damper locking device 9 via a hydraulic damper 10. In the same way, the other wire rope 7a is hung on a pulley 6a located on the line of descent from the upper end stopper 8a, and then hung on the opposite pulley 6, so that the lower end of the rope is suspended under hydraulic pressure. It is connected to a damper locking device 9a via a damper 10a. In the illustrated example, the hydraulic dampers 10 and 10a are as follows:
The cylinder configuration is as shown in an enlarged view in FIG. 5, and a specific example of the configuration is as follows.
すなわち、同図に示すごとくダンパー本体となるシリン
ダ11は、その内部がピストン12によつて頭部側の圧
力室R,と底部側の導液室R2とに仕切形成され、この
導液室R2は底板に設けた複数個の液出入孔14によつ
てタンク内部と連通している。ピストン12は、上記圧
力室R1内に設けた戻しばね16によつて導液室R2を
縮める方向の付勢力を受けている。また、ピストン12
には導液室R2と圧力室R1とを連通するポート17、
および18が設けられ、これらのポートはそれぞれ逆止
弁19および液圧応動弁20で開閉されるようになつて
いる。これらの逆止弁19および液圧応動弁20は、一
般の油圧系に普通に用いられる型式のものでよいから、
構造上特別の説明は必要ないが、第5図にはそれらの作
用を理解するための原理的な構造を示してある。That is, as shown in the figure, the inside of the cylinder 11 serving as the damper body is partitioned by the piston 12 into a pressure chamber R on the head side and a liquid guide chamber R2 on the bottom side. communicates with the inside of the tank through a plurality of liquid inlet/outlet holes 14 provided in the bottom plate. The piston 12 receives a biasing force in the direction of contracting the liquid guide chamber R2 by a return spring 16 provided in the pressure chamber R1. In addition, the piston 12
a port 17 that communicates the liquid guide chamber R2 and the pressure chamber R1;
and 18 are provided, and these ports are opened and closed by a check valve 19 and a hydraulic pressure responsive valve 20, respectively. These check valves 19 and hydraulic response valves 20 may be of a type commonly used in general hydraulic systems;
Although no special explanation is necessary for the structure, FIG. 5 shows the basic structure for understanding their functions.
すなわち、これらの弁19,20はピストン12にポー
ト17,18と連通させて取付けられ且つ圧力室R1内
に突出して有蓋筒状をなす弁箱21と、この弁箱内に設
けた弁体22と、同じく弁箱21内に設けて弁体22を
常時閉弁方向に付勢するスプリング23とからなり、上
記弁箱21は天蓋部に逆止弁19には流入孔15、液圧
応動弁20にはオリフイス24を有している。ただし、
ポート17側の逆止弁19とポート18側の液圧応動弁
20とでは、それぞれの弁体22の閉弁方向が逆向きに
してある。すなわち、ポート17側の逆止弁19はその
ポート17を弁孔として同ポートを閉じる方向に弁体2
2がスプリング23で付勢され、他方ポート18側の液
圧応動弁20は、逆に自己の弁箱21天蓋部のオリフイ
ス24を弁孔としてそのオリフイスを閉じる方向に弁体
22がスプリング23で付勢されている。従つて、ポー
ト17側の逆止弁19は戻しばね16の作用により導液
室R2からの液圧で押し開かれ、他方のポート18側の
液圧応動弁20は圧力室R,からの液圧で押し開かれる
ようになつている0なお、第5図中の符号13はピスト
ンロツド、13aはピストンロツド13の先端部に形成
したロープ結合用の眼環部、25はシリンダヘツドのピ
ストンロツド貫通部に設けたシールパツキン、26はシ
リンダ11の底板に一体突設した取付片である。以上の
ごとく構成された液圧ダンパー10,10aは、それぞ
れのシリンダ底部の取付片26をタンク側板1のダンパ
ー係止具9,9aにピン結合することで取付けられてい
る。That is, these valves 19 and 20 are attached to the piston 12 so as to communicate with the ports 17 and 18, and include a valve box 21 that is shaped like a cylinder with a lid and that projects into the pressure chamber R1, and a valve body 22 that is provided inside the valve box. and a spring 23 which is also provided in the valve box 21 and always biases the valve body 22 in the valve closing direction. 20 has an orifice 24. however,
The valve bodies 22 of the check valve 19 on the port 17 side and the hydraulic pressure responsive valve 20 on the port 18 side are closed in opposite directions. That is, the check valve 19 on the port 17 side uses the port 17 as the valve hole and the valve body 2 in the direction of closing the port.
2 is biased by a spring 23, and the hydraulic pressure responsive valve 20 on the other side of the port 18 is biased by the spring 23 so that the valve body 22 closes the orifice by using the orifice 24 in the canopy of its own valve box 21 as a valve hole. energized. Therefore, the check valve 19 on the port 17 side is pushed open by the hydraulic pressure from the liquid guide chamber R2 due to the action of the return spring 16, and the hydraulic response valve 20 on the other port 18 side is forced open by the liquid from the pressure chamber R. 0 In addition, in FIG. 5, reference numeral 13 is a piston rod, 13a is an eye ring for connecting a rope formed at the tip of the piston rod 13, and 25 is a piston rod penetrating portion of the cylinder head. The provided seal packing 26 is a mounting piece integrally provided on the bottom plate of the cylinder 11. The hydraulic dampers 10, 10a configured as described above are attached by pin-coupling the mounting pieces 26 at the bottom of each cylinder to the damper locking tools 9, 9a on the tank side plate 1.
そして、取付けられた各液圧ダンパー10,10aのピ
ストンロツド13の先端眼環部13aに、滑車5aおよ
び6から垂下させたワイヤロープ7および7aの垂下端
部をけい止している。従つて、上記各液圧ダンパー10
,10aはワイヤロープ7,7aのばね力作用方向に対
して直列に取付けられた状態となる。つぎに、上記実施
例の作用を説明する。The hanging ends of the wire ropes 7 and 7a hanging down from the pulleys 5a and 6 are stopped at the distal eye ring part 13a of the piston rod 13 of each of the attached hydraulic dampers 10 and 10a. Therefore, each of the above hydraulic dampers 10
, 10a are attached in series with respect to the spring force acting direction of the wire ropes 7, 7a. Next, the operation of the above embodiment will be explained.
上述のごとく取付けられた各液圧ダンパー10,10a
は、タンクT内に貯蔵された重油等の液体中に浸漬され
ることとなる。これら各液圧ダンパー10,10aは予
め内部の圧力室R1と導液室R2とに上記のタンク内液
と同じ液体を充満させておく。このような状態において
、まず、タンク内液面が平静であると、液圧ダンパー1
0,10aの圧力室R1内の戻しばね16は、ワイヤロ
ープ7,7aの初期張力に釣合うまで圧縮されてその張
力との平衡状態を維持する。このときの圧力室R1内の
液圧は、導液室R2とともにタンクT内の液圧と等しく
なつている〇このような状態から地震によつてタンク内
液の液面動揺が起ると、これにより浮覆体4は中央部を
中心にして例えば第3図中の矢印A,Bで示す方向に傾
動しようとするが、この傾動は、液面上昇側(矢印B側
)から垂下したワイヤロープ7を引上げようとする。Each hydraulic damper 10, 10a installed as described above
will be immersed in a liquid such as heavy oil stored in the tank T. In each of these hydraulic dampers 10, 10a, an internal pressure chamber R1 and a liquid guide chamber R2 are filled in advance with the same liquid as the liquid in the tank. In such a state, first, if the liquid level in the tank is calm, the hydraulic damper 1
The return spring 16 in the pressure chamber R1 of 0, 10a is compressed until it balances the initial tension of the wire ropes 7, 7a and maintains a state of equilibrium with that tension. At this time, the liquid pressure in the pressure chamber R1 and the liquid guide chamber R2 are equal to the liquid pressure in the tank T. If an earthquake causes a fluctuation in the liquid level in the tank from this state, As a result, the floating body 4 tends to tilt around the center in the directions indicated by arrows A and B in FIG. Attempt to pull up rope 7.
従つてそのワイヤロープ7の垂下端に連けいされた液圧
ダンパー10のピストン12が戻しばね16に抗してピ
ストンロツド13と共に上昇する。そのピストン上昇で
圧力室R1内の液体が圧縮されることにより、この液体
は圧力応動弁20の弁体22を押し開き、そのオリフイ
ス24および弁箱21内を順に通つてポート18から導
液室R2内に流出する。その際、圧力室R1内に圧力が
生じ、この圧力はピストン12に作用してワイヤロープ
7が引き上げられるのに抵抗する。この力が液圧ダンパ
ー10の減衰力となるのであつて、その減衰力は、圧力
応動弁20内のスプリング23のばね力とオリフイス2
4の形状によつてピストン12の速度に比例させるか、
または必要に応じ任意の函数形に自由に調整することが
できる。なお上述の過程で逆止弁19側のポート17は
閉じていることは言うまでもない。一方、上記ワイヤロ
ープ7と並行するワイヤロープ7aは、浮覆体4の矢印
A,B方向の動きによつて弛むことになるので、そのワ
イヤロープ7aの垂下端と連けいした液圧ダンパー10
aは、上記液圧ダンパー10の場合と逆に戻しばね16
が働いてピストン12が押し下げられる。Therefore, the piston 12 of the hydraulic damper 10 connected to the hanging end of the wire rope 7 rises together with the piston rod 13 against the return spring 16. As the liquid in the pressure chamber R1 is compressed by the rising of the piston, this liquid pushes open the valve body 22 of the pressure-responsive valve 20, passes through the orifice 24 and the valve body 21 in order, and passes from the port 18 to the liquid guiding chamber. It flows out into R2. At this time, a pressure is generated in the pressure chamber R1, which acts on the piston 12 and resists the wire rope 7 from being pulled up. This force becomes the damping force of the hydraulic damper 10, and the damping force is composed of the spring force of the spring 23 in the pressure-responsive valve 20 and the orifice 2.
Depending on the shape of 4, it can be made proportional to the speed of the piston 12, or
Or it can be freely adjusted to any functional form as needed. It goes without saying that the port 17 on the check valve 19 side is closed during the above process. On the other hand, a wire rope 7a running parallel to the wire rope 7 is loosened by the movement of the floating body 4 in the directions of arrows A and B, so a hydraulic damper 10 connected to the hanging end of the wire rope 7a is
a is a return spring 16, contrary to the case of the hydraulic damper 10 described above.
acts to push down the piston 12.
このとき、そのピストン12に設けられた逆止弁19の
弁体22が導液室R2からの液圧で押し上げられてポー
ト17が開くため、この導液室内の液体は殆んど抵抗な
く圧力室R,内に流入する。もつて、圧力室R1内の液
圧は導液室R2内と同じくタンクT内の液圧に戻る。ス
ロツシングによるタンクT内液面の上昇側および下降側
が上述の場合と逆になると、上述の場合に弛み側であつ
たワイヤロープ7aに引張力が作用し、緊張側であつた
ワイヤロープ7が弛み側となる。At this time, the valve body 22 of the check valve 19 provided on the piston 12 is pushed up by the liquid pressure from the liquid guide chamber R2 and the port 17 opens, so the liquid in this liquid guide chamber is pushed up with almost no resistance. Flows into chamber R. Eventually, the hydraulic pressure in the pressure chamber R1 returns to the hydraulic pressure in the tank T as well as in the liquid guide chamber R2. When the rising and falling sides of the liquid level in the tank T due to sloshing are reversed to the above case, a tensile force acts on the wire rope 7a, which was on the slack side in the above case, and the wire rope 7, which was on the tension side, becomes slack. Become a side.
このため、それらのロープ垂下端部に連けいされた液圧
ダンパー10,10aは、それぞれ上述の場合と逆方向
に作動する。かくして、上記各液圧ダンパー10,10
aは、それらに連けいされたワイヤロープ7,7aが引
つ張られるときにのみ働くが、両者交互に連続して働く
ので、スロツシングによるタンク内液面の上昇下降の振
動サイクルを通じて上記ワイヤロープ7,7aに交互に
引張力を及ぼし、それが浮覆体4に対してばね力と同時
に減衰力を与える〇以上により、地震時に生起しようと
するスロツシングによる浮覆体4の揺動(傾動)がワイ
ヤロープ7,7aで効果的に抑制されるため、本来のス
ロツシング防止に有効であるのみならず、特にワイヤロ
ープ7,7aに作用する引張力が液圧ダンパー10,1
0aで減衰されることから、ワイヤロープ7,7aのば
ね作用によつて新たに発生する液面スロツシングの共振
振幅を可及的に小さく抑止することができる。For this reason, the hydraulic dampers 10, 10a connected to the hanging ends of these ropes each operate in the opposite direction to that described above. Thus, each of the hydraulic dampers 10, 10
a works only when the wire ropes 7 and 7a connected to them are pulled, but since they work alternately and continuously, the wire ropes 7 and 7a work through the vibration cycle of rising and falling of the liquid level in the tank due to sloshing. , 7a alternately, which gives a spring force and at the same time a damping force to the floating body 4. As a result of the above, the rocking (tilting) of the floating body 4 due to sloshing that is likely to occur during an earthquake is prevented. Since it is effectively suppressed by the wire ropes 7, 7a, it is not only effective in preventing the original sloshing, but also especially the tensile force acting on the wire ropes 7, 7a is suppressed by the hydraulic dampers 10, 1.
Since it is attenuated by 0a, the resonance amplitude of the liquid level sloshing newly generated by the spring action of the wire ropes 7, 7a can be suppressed to be as small as possible.
つぎに、上述した本発明装置の作用を、一般的な浮屋根
式円筒タンクの場合および先願装置にそれぞれ対比させ
つつ振動理論上から説明する。Next, the operation of the above-mentioned device of the present invention will be explained from the perspective of vibration theory, in comparison with the case of a general floating roof type cylindrical tank and the device of the prior application.
一般に、浮屋根式円筒タンクの液面動揺の振動系をモデ
ル化して示すと、第6図A,B,Cに示すごとく、単純
な質量・ばね・ダンパー系で表わすことができる。第6
図Aは浮屋根(浮覆体)のみの場合、第6図Bは先願装
置の場合、同図Cは本発明装置の場合の各振動系を示す
。これらの図中において、mはタンク内液および浮覆体
の有効質量をその浮覆体のワイヤロープ着力点に換算し
た等価質量、KOはタンク内液に作用する重力による復
元力をmと同じ点に換算したときの等価ばね定数、k1
はワイヤロープによるばね定数、C1はロープ・滑車系
による減垂係数、C2はロープ垂下端に連けいした液圧
ダンパーの減衰係数をそれぞれ表わす。また、Fは地震
によるタンク基礎の水平加速度によつてmに作用する加
振力、xはmの変位、すなわち液面動揺の変位を表わす
。これらの振動系において、タンク内液の重力による等
価ばね定数K。に付随すべき減衰力は実際上極めて小さ
いので省略してある。また、前述の液圧ダンパーに内蔵
される戻しばね16のばね定数はワイヤロープのばね定
数k1に較べてはるかに小さいので、これも省略してあ
る。これらの振動系で加振力が
F=FOSinC!)t
で与えられるときは、液面動揺の変位
x=asin(ωt+γ)
は簡単な計算で求められる。In general, when the vibration system of liquid level fluctuation in a floating roof type cylindrical tank is modeled, it can be represented by a simple system of mass, spring, and damper, as shown in FIGS. 6A, B, and C. 6th
Figure A shows the vibration system in the case of only a floating roof (floating body), Figure 6B shows the vibration system in the case of the device of the prior application, and Figure C shows the vibration system in the case of the device of the present invention. In these figures, m is the equivalent mass obtained by converting the effective mass of the liquid in the tank and the floating body to the wire rope attachment point of the floating body, and KO is the restoring force due to gravity acting on the liquid in the tank, which is the same as m. Equivalent spring constant when converted to a point, k1
is the spring constant of the wire rope, C1 is the damping coefficient of the rope/pulley system, and C2 is the damping coefficient of the hydraulic damper connected to the hanging end of the rope. Further, F represents the excitation force acting on m due to the horizontal acceleration of the tank foundation due to the earthquake, and x represents the displacement of m, that is, the displacement of the liquid level oscillation. In these vibration systems, the equivalent spring constant K due to the gravity of the liquid in the tank. The damping force that should be associated with is actually extremely small, so it is omitted. Furthermore, since the spring constant of the return spring 16 built into the aforementioned hydraulic damper is much smaller than the spring constant k1 of the wire rope, this is also omitted. In these vibration systems, the excitation force is F=FOSinC! )t, the displacement of liquid level fluctuation x=asin(ωt+γ) can be obtained by simple calculation.
たたし、Foは加振力の振幅、aは液面の振幅、ωは加
振力の円振動数、γはx0Fに対する位相差を表わす。
以上により各振動系の共振曲線を描くと第7図に示すご
とき図となる。Here, Fo is the amplitude of the excitation force, a is the amplitude of the liquid level, ω is the circular frequency of the excitation force, and γ is the phase difference with respect to x0F.
When the resonance curve of each vibration system is drawn as described above, the diagram shown in FIG. 7 is obtained.
この図では液面動揺の振幅aを縦軸に、円振動数ωを横
軸にとつている。すなわち、第6図Aに示す浮覆体のみ
の場合は、第7図中のA曲線のように、本来の液面スロ
ツシング振動数ω。=f玉丁7冨のところで非常に激し
い共振が起る。これに対して、ワイヤロープ・滑車機構
を有する第6図Bの先願装置の場合は、第7図中のB曲
線で明らかなごとく、ωoにおける共振は消滅するが、
新たにω,=f℃=TT=Z了のところで共振が現われ
る。このB曲線の共振振幅は上記A曲線のそれに較べれ
ばはるかに小さいが、それでもB曲線の共振振幅をでき
るだけ小さくすることが得策であることは前述の通りで
ある。ところで、第7図中のA曲線は、第6図Cの振動
系においてC2−0とした場合、すなわち第6図Aの場
合に相当し、B曲線はC2−(1)にした場合、すなわ
ち第6図Bの場合に相当する。このことから推論される
ようにAB両曲線の交点Pは、第6図C系の共振曲線が
C2の値の如何にかかわらず必らず通過する点である。
従つて、C2の値を適切に選べば、この系の共振曲線を
第7図中のC曲線のようにP点で極大になるようにする
ことができる。すなわち、このときに共振振幅は極小に
なるわけである。このことは簡単な振動理論計算によつ
て証明することができる。その計算結果によるC2の最
適値は、で表わされる。In this figure, the vertical axis is the amplitude a of the liquid level fluctuation, and the horizontal axis is the circular frequency ω. That is, in the case of only the floating body shown in FIG. 6A, the original liquid level sloshing frequency ω is as shown by curve A in FIG. = f A very intense resonance occurs at the 7th depth of the ball. On the other hand, in the case of the prior application device shown in FIG. 6B, which has a wire rope/pulley mechanism, the resonance at ωo disappears, as is clear from the B curve in FIG.
Resonance newly appears at ω,=f°C=TT=Z. Although the resonance amplitude of the B curve is much smaller than that of the A curve, it is still advisable to make the resonance amplitude of the B curve as small as possible, as described above. By the way, the A curve in FIG. 7 corresponds to the case where C2-0 is set in the vibration system of FIG. 6 C, that is, the case of FIG. 6 A, and the B curve corresponds to the case where C2-(1) is set, This corresponds to the case in FIG. 6B. As inferred from this, the intersection point P of both curves AB is the point through which the resonance curve of the C system in FIG. 6 necessarily passes, regardless of the value of C2.
Therefore, by appropriately selecting the value of C2, the resonance curve of this system can be made to reach a maximum at point P, as shown by curve C in FIG. That is, at this time, the resonance amplitude becomes minimum. This can be proven by simple vibration theory calculations. The optimum value of C2 based on the calculation result is expressed as follows.
ただし、K=k1/koである。この式を使つて本発明
装置の液圧ダンパーの所要減衰係数C2を求めることが
できる。従つて通常行なわれている方法で上記液圧ダン
パーを選定すればよい。以上の実施例において、作用説
明は地震によるタンク内液面動揺時の場合についてのみ
述べたが、タンク内液面が平静時の貯液量増減に伴なつ
て上下に変位する際、その液面に追従して浮覆体4が何
ら支障なく円滑に上下移動することは勿論である。However, K=k1/ko. Using this equation, the required damping coefficient C2 of the hydraulic damper of the device of the present invention can be determined. Therefore, the above-mentioned hydraulic damper may be selected using a commonly used method. In the above embodiments, the operation was explained only when the liquid level in the tank fluctuated due to an earthquake. It goes without saying that the floating body 4 can smoothly move up and down in accordance with the above without any hindrance.
この際、液圧ダンパ−10,10aは、前で述べた液面
平静時の状態、すなわち戻しばね16がワイヤロープ7
,7aの初期張力に釣合うまで圧縮されてその張力との
平衡状態を維持し、各ワイヤロープ7,7aには初期張
力以上の何らの引つ張り力も作用しない。なお、上記実
施例における液体貯蔵用タンクTは、第1図に示す先願
装置の場合と同様に、上端開口部が屋根2で覆われた密
閉式タンク構成となつているものでも何ら差し支えない
。また、液圧ダンパーの逆止弁および圧力応動弁をピス
トンに設けた場合について図示したが、シリンダーヘツ
ドに設けてもよい。以上、本発明装置によれば、地震時
に発生するタンクの液面動揺に基づく液面上の浮覆体の
揺動を単純なロープ・滑車機構で抑制し、もつてスロツ
シングを略完全に制圧し得るという先願装置の効果に加
えて、次のごとき新しい種々の顕著な効果が得られる。At this time, the hydraulic dampers 10 and 10a are in the state when the liquid level is calm, that is, the return spring 16 is
, 7a, and maintains a state of equilibrium with the initial tension, and no tensile force greater than the initial tension acts on each wire rope 7, 7a. It should be noted that the liquid storage tank T in the above embodiment may have a closed tank configuration in which the upper end opening is covered with the roof 2, as in the case of the device of the prior application shown in FIG. . Furthermore, although the check valve and the pressure responsive valve of the hydraulic damper are shown as being provided on the piston, they may also be provided on the cylinder head. As described above, according to the device of the present invention, the swinging of the floating body on the liquid surface due to the fluctuation of the liquid level in the tank that occurs during an earthquake is suppressed using a simple rope/pulley mechanism, thereby almost completely suppressing sloshing. In addition to the effects of the prior-application device, the following new and remarkable effects can be obtained.
(1)浮覆体の揺動を抑制するロープが引つ張られたと
きにのみ減垂力を発生する液圧ダンパーを上記ロープの
垂下部に新たに介設したので、その液圧ダンパーの減衰
作用で、ロープのばね作用によつて新たに発生するス,
ロツシングの共振振幅を極小に抑止することができる。(1) A hydraulic damper that generates a drooping force only when the rope that suppresses the rocking of the floating object is pulled is newly installed at the hanging part of the rope, so the hydraulic damper Due to the damping effect, new springs generated by the spring action of the rope are
The resonance amplitude of lossing can be suppressed to a minimum.
(2)もつて、地震時のスロツシングでロープに過度の
張力が加わるようなことがなくなるので、ロープ径を極
度に太くしたり、或いは多数のロープを使用したり、ま
た、ロープ上端係止部付近のタンク側板や浮覆体の滑車
取付部の大々的補強等が殆んど不要になる。(2) In order to prevent excessive tension from being applied to the rope due to slotting during an earthquake, it is possible to make the rope diameter extremely thick, or to use a large number of ropes. There is almost no need for extensive reinforcement of the nearby tank side plates or the pulley attachment part of the floating body.
このため、本発明装置は設計の簡易化が図れてコスト的
にも有利であると共に、既設のタンクにも容易に適用で
きる等実用性が非常に高い。(3) 一方、上記液圧ダ
ンパーは、ピストンで仕切られた圧力室と導液室とを備
え、この導液室にはタンク内貯液中に開口する液出入孔
が設けられて、常時タンク内貯液中に浸されるので、上
記液出入孔から導液室および圧力室に流入出するタンク
内貯液をそのまま作動液としており、このため、空気中
で使用される一般的油圧ダンパーのような油洩れの心配
もなく、それによつてダンパーの保守を不要化できるの
で極めて好都合である。Therefore, the device of the present invention has a simplified design and is advantageous in terms of cost, and is also highly practical as it can be easily applied to existing tanks. (3) On the other hand, the above-mentioned hydraulic damper is equipped with a pressure chamber and a liquid guiding chamber that are partitioned by a piston, and this liquid guiding chamber is provided with a liquid inlet and outlet hole that opens while the liquid is stored in the tank, so that the liquid can be kept in the tank at all times. Since it is immersed in the liquid stored in the tank, the liquid stored in the tank that flows into and out of the liquid guide chamber and pressure chamber from the liquid inlet/output hole is used as the working fluid. This is extremely advantageous because there is no need to worry about oil leakage, which eliminates the need for damper maintenance.
(4)また、上記液圧ダンパーの圧力室内にはピストン
を導液室側に付勢する戻しばねが設けてあることにより
、この戻しばねの作用によつて、ワイヤロープに適切な
初期張力を与えることができ、かつ油温および気温の変
化に基づくロープの弛緩や過度の緊張を確実に防止する
ことができるので、ワイヤロープ滑車系の作動が円滑に
なり、強度的にも安全性が増大する。(4) In addition, a return spring is provided in the pressure chamber of the hydraulic damper to urge the piston toward the liquid guiding chamber, and the action of this return spring provides an appropriate initial tension to the wire rope. This allows the wire rope pulley system to operate smoothly and increases safety in terms of strength and strength. do.
(5)よつて本発明装置では、先願装置によるスロツシ
ング防止効果をより一層確実なものとすることができて
、その信頼性を格段に高めることができる。(5) Therefore, in the device of the present invention, the sloshing prevention effect achieved by the device of the prior application can be made even more reliable, and its reliability can be significantly improved.
第1図は先願装置の断面図、第2図は第1図の−線矢視
図、第3図は本発明の一実施例に係わる液面動揺防止装
置の概略断面図、第4図は第3図の−線矢視図、第5図
は液圧ダンパーの拡大断面図、第6図A,BおよびCは
一般的な浮屋根だけの円筒タンクの場合、先願装置の場
合、および本発明装置の場合をそれぞれ対比して示した
各振動系の説明図、第7図は上記それぞれの場合におけ
る各振動系の共振曲線図である。
図中Tはタンク、1はタンク側板、4は浮覆体、5,5
a,6,6aは滑車、7,7aはロープ、10,10a
は液圧ダンパーである。FIG. 1 is a sectional view of the device of the prior application, FIG. 2 is a view taken along the - line in FIG. is a view taken along the - line in FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged sectional view of the hydraulic damper, and FIGS. 6 A, B, and C are for a general cylindrical tank with only a floating roof, and for the device of the prior application, FIG. 7 is an explanatory diagram of each vibration system comparing the cases of the apparatus of the present invention, and FIG. 7 is a resonance curve diagram of each vibration system in each of the above cases. In the figure, T is the tank, 1 is the tank side plate, 4 is the floating body, 5, 5
a, 6, 6a are pulleys, 7, 7a are ropes, 10, 10a
is a hydraulic damper.
Claims (1)
べく浮設された浮覆体と、該浮覆体の周縁側上部に軸支
され互いに隣り合つて並行する滑車およびそれらの滑車
に向い合つて対となる滑車と、タンク側板上縁近傍の対
向位置に上端部を係止して垂下させつつ上記対となる一
方の滑車から他方の滑車に掛け渡してタンク内側板に沿
つて垂下されたロープと、該ロープの垂下端部に一端が
係止され他端がタンク内側板の下縁側近傍に係止され、
上記ロープの引張力を減衰させるべく作動しタンク内の
貯液を作動流体とする液圧ダンパーとを備えた構成を特
徴とする液体貯蔵用タンクの液面動揺防止装置。1. A floating body floated to cover the liquid storage surface of a tank storing heavy oil, etc., pulleys that are pivoted on the upper part of the peripheral edge of the floating body and run adjacent to each other in parallel, and those pulleys. A pair of pulleys facing each other, and the upper end portions are locked at opposite positions near the upper edge of the tank side plate, and while hanging down, the pulley is stretched from one pulley to the other pulley of the pair, and is passed along the tank inner plate. a hanging rope, one end of which is locked to the hanging end of the rope, and the other end of which is locked near the lower edge of the tank inner plate;
A liquid level oscillation prevention device for a liquid storage tank, characterized by comprising a hydraulic damper that operates to attenuate the tensile force of the rope and uses liquid stored in the tank as working fluid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55039899A JPS5929512B2 (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Liquid level fluctuation prevention device for liquid storage tanks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55039899A JPS5929512B2 (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Liquid level fluctuation prevention device for liquid storage tanks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56142184A JPS56142184A (en) | 1981-11-06 |
JPS5929512B2 true JPS5929512B2 (en) | 1984-07-20 |
Family
ID=12565802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55039899A Expired JPS5929512B2 (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Liquid level fluctuation prevention device for liquid storage tanks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5929512B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0232970Y2 (en) * | 1984-06-27 | 1990-09-06 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR910004933A (en) * | 1989-08-09 | 1991-03-29 | 미다 가쓰시게 | Variable displacement swash plate compressor |
-
1980
- 1980-03-28 JP JP55039899A patent/JPS5929512B2/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0232970Y2 (en) * | 1984-06-27 | 1990-09-06 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56142184A (en) | 1981-11-06 |
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