RU2177900C1

RU2177900C1 - Tank-thermos

Info

Publication number: RU2177900C1
Application number: RU2000111778/13A
Authority: RU
Inventors: В.И. Балатюк; И.Ю. Берзон; Я.А. Зуперман; А.Н. Кашицын; М.Н. Королев; В.С. Савинов; В.М. Чередниченко
Original assignee: Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс"
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: invention relates to devices for transportation of liquid products with temperature differing from ambient temperature, viscous products, for instance fuel oil difficult to drain owing to rise of viscosity caused by reduction of temperature, as compared with filling temperature, cooled liquid food products and liquefied gases. Proposed tank-thermos has reservoir 1 made of cold-rolled sheet of stainless steel with polished surface, additional three-layer load-bearing envelope 2 made of glass honeycomb plastic, end face frames 3, connecting frames made of non-metallic material, and multiple layer heat insulation. Heater 5 are arranged in lower part. Filler neck 9 of reservoir 1 is covered by heat shielding hood 10. Multiple layer heat insulation is formed by two layers of heat insulating plates 6, flexible heat insulating material and reflecting coatings. EFFECT: reduced heat losses, improved manufacturability, reliability and ecological safety in service. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а более конкретно к устройствам для транспортирования жидких продуктов с температурой, отличающейся от температуры окружающей среды: вязких жидкостей, например мазута, слив которых сопряжен с трудностями из-за повышения их вязкости при снижении температуры по сравнению с температурой заливки, охлажденных жидких пищевых продуктов, сжиженных газов. The invention relates to the field of transport engineering, and more particularly to a device for transporting liquid products with a temperature different from the ambient temperature: viscous liquids, for example fuel oil, which drain is fraught with difficulties due to the increase of their viscosity with decreasing temperature compared to the pouring temperature chilled liquid foods, liquefied gases.

Известен контейнер-цистерна для затвердевающих жидкостей (патент 2036122, МКИ 5 В 65 D 88/74, прототип), содержащий емкость-котел с теплоизоляцией, защитный кожух, электрические и паровые нагреватели, охватывающие наружную поверхность котла в нижней его части. Корпус котла через стальные шпангоуты и пилоны соединен с передней и задней торцевыми рамами. Known container tank for hardening liquids (patent 2036122, MKI 5 B 65 D 88/74, prototype), containing a boiler tank with thermal insulation, a protective casing, electric and steam heaters covering the outer surface of the boiler in its lower part. The boiler casing is connected to the front and rear end frames via steel frames and pylons.

Одним из недостатков цистерны являются большие тепловые потери как через поверхность теплоизоляции, так и через силовые элементы, связывающие емкость с торцевыми рамами и другими наружными элементами конструкции. One of the drawbacks of the tank is the large heat loss both through the surface of the insulation and through the power elements connecting the tank with the end frames and other external structural elements.

Так, после транспортирования мазута в цистерне в течение 24 часов при температуре окружающей среды минус 40^oС температура мазута опускается от плюс 70^oС при заливке до плюс 35^oС и для того, чтобы осуществить слив, необходимо нагреть мазут до плюс 55^oС, что требует работы электронагревателя в течение 11,5 часов. Лишь при температуре окружающей среды плюс 40^oС транспортирование мазута в цистерне и его слив можно осуществлять в течение 24 часов, не прибегая к использованию нагревателя.So, after transportation of fuel oil in the tank for 24 hours at an ambient temperature of minus 40 ^o C, the temperature of the fuel oil drops from plus 70 ^o C when pouring to plus 35 ^o C and in order to discharge, it is necessary to heat the fuel oil to plus 55 ^o C , which requires an electric heater for 11.5 hours. Only at ambient temperature plus 40 ^o With the transportation of fuel oil in the tank and its discharge can be carried out within 24 hours, without resorting to the use of a heater.

В случае транспортирования охлажденных продуктов из-за теплопередачи происходит приток тепла внутрь цистерны, что приводит к нагреву продуктов и к сокращению допустимого времени их транспортирования. In the case of transporting chilled products due to heat transfer, an influx of heat inside the tank occurs, which leads to heating of the products and to a reduction in the allowable time for their transportation.

Другим недостатком цистерны является использование для изготовления ее емкости толстолистовой нержавеющей стали, получаемой горячей прокаткой, вследствие чего на ее поверхности в состоянии поставки имеются многочисленные дефекты, забоины, риски, раскатные отпечатки, раковины и т. п. Такие дефекты недопустимы для внутренней поверхности емкости, что приводит к необходимости весьма трудоемкой и дорогостоящей механической обработки внутренней поверхности емкости площадью около 50 м².Another disadvantage of the tank is the use of hot-rolled stainless steel plate for the manufacture of its tank, as a result of which there are numerous defects, nicks, risks, rolled prints, sinks, etc. on its surface in the delivery state. Such defects are unacceptable for the inner surface of the tank, which leads to the need for a very laborious and expensive machining of the inner surface of the tank with an area of about 50 m ² .

Общим недостатком цистерн, в которых перевозятся пожароопасные и экологически вредные продукты, является повышенный риск для населения и окружающей среды в случае дорожно-транспортных происшествий с разрушением емкости и вытеканием продукта. A common drawback of tanks in which fire hazardous and environmentally harmful products are transported is the increased risk to the public and the environment in the event of traffic accidents with the destruction of the tank and leakage of the product.

Технический результат изобретения заключается в снижении тепловых потерь цистерны, повышении технологичности изготовления емкости путем существенного уменьшения объема механической обработки ее поверхности, повышении надежности и экологической безопасности при эксплуатации. The technical result of the invention is to reduce the heat loss of the tank, increase the manufacturability of the manufacture of the tank by significantly reducing the amount of machining of its surface, increasing the reliability and environmental safety during operation.

Указанный технический результат достигается тем, что емкость охвачена дополнительной трехслойной силовой оболочкой, например, из стеклосотопласта, связанной с торцевыми рамами, элементы крепления которой к емкости выполнены из неметаллического материала, например из стеклопластика, при этом в полости, образованной между емкостью и дополнительной трехслойной силовой оболочкой, размещены элементы тепловой изоляции, например, в виде двух слоев теплоизоляционных плиток, например, заключенных в тонкую герметичную оболочку, и отвакуумированных плиток, один слой из которых жестко закреплен на наружной поверхности емкости, а в зоне размещения нагревателей - над наружной поверхностью нагревателей, другой слой жестко закреплен на внутренней поверхности дополнительной трехслойной силовой оболочки, при этом теплоизоляционные плитки закреплены со смещением стыков относительно стыков теплоизоляционных плиток в другом слое, а полость с теплоизоляционными плитками заполнена эластичным теплоизоляционным материалом, например стекловолокнистым теплоизоляционным материалом, на внутренних поверхностях стенок полости нанесены отражающие покрытия, например, в виде фольги с заданными оптическими характеристиками поверхности, заправочная горловина герметичной емкости закрыта теплоизоляционным кожухом. The specified technical result is achieved by the fact that the tank is covered by an additional three-layer power shell, for example, of fiberglass reinforced plastic bonded to the end frames, the elements of which are attached to the tank are made of non-metallic material, for example fiberglass, while in the cavity formed between the tank and the additional three-layer power shell, elements of thermal insulation are placed, for example, in the form of two layers of heat-insulating tiles, for example, enclosed in a thin sealed shell, and evacuated tiles, one layer of which is rigidly fixed on the outer surface of the tank, and in the zone of the heaters - above the outer surface of the heaters, the other layer is rigidly fixed on the inner surface of the additional three-layer power shell, while the heat-insulating tiles are fixed with offset joints relative to the joints of the heat-insulating tiles in another layer, and the cavity with heat-insulating tiles is filled with an elastic heat-insulating material, for example, fiberglass heat-insulating material, n and on the inner surfaces of the cavity walls, reflective coatings are applied, for example, in the form of a foil with predetermined optical surface characteristics, the filling neck of the sealed container is closed by a heat-insulating casing.

На фиг. 1,2 изображен общий вид цистерны-термоса;
на фиг. 3 изображена цистерна-термос в сечении А-А;
на фиг. 4 изображена многослойная теплоизоляция цистерны-термоса.In FIG. 1.2 shows a General view of the thermos tank;
in FIG. 3 shows a thermos tank in section AA;
in FIG. 4 shows a multilayer thermal insulation of a thermos tank.

Цистерна-термос состоит из емкости 1, например, из нержавеющей стали, дополнительной трехслойной силовой оболочки 2, например, из стеклосотопласта, торцевых рам 3, соединительных шпангоутов 4 из неметаллического материала, например из стеклопластика, нагревателей 5 и многослойной теплоизоляции, состоящей из двух слоев теплоизоляционных плиток, например, заключенных в тонкую герметичную оболочку и отвакуумированных плиток 6, эластичного теплоизоляционного материала 7, например стекловолокнистого, и отражающих покрытий 8, например, из фольги. Заправочная горловина 9 емкости 1 закрыта теплозащитным кожухом 10. The thermos tank consists of a tank 1, for example, stainless steel, an additional three-layer power shell 2, for example, fiberglass plastic, end frames 3, connecting frames 4 of non-metallic material, for example fiberglass, heaters 5 and multilayer thermal insulation, consisting of two layers heat-insulating tiles, for example, enclosed in a thin sealed shell and evacuated tiles 6, elastic heat-insulating material 7, for example fiberglass, and reflective coatings 8, for example, of foil and. The filler neck 9 of the container 1 is closed by a heat shield 10.

Цистерна-термос эксплуатируется по известной технологии. Специальная многослойная теплоизоляция позволяет существенно снизить теплообмен между продуктом, находящимся в емкости, и внешней средой, что позволяет сохранять в допустимых пределах температуру как нагретых, так и охлажденных продуктов более длительное время и тем самым повысить эксплуатационные качества цистерны. The thermos tank is operated according to well-known technology. Special multilayer thermal insulation allows to significantly reduce heat transfer between the product in the tank and the external environment, which allows keeping the temperature of both heated and chilled products within acceptable limits for a longer time and thereby improving the performance of the tank.

Высокий теплоизолирующий эффект достигается за счет следующих особенностей теплоизоляции:
а) теплоизоляционные плитки в слоях расположены так, чтобы плитки в одном из слоев перекрывали стыки плиток в другом слое, поскольку из-за возможных зазоров зоны стыков плиток обладают повышенной теплопроводностью по сравнению со срединной частью плиток; это мероприятие уменьшает теплообмен и возникновение локальных зон с отличающейся температурой поверхности емкости;
б) зазоры между плитками в слоях, а также зазоры между слоями плиток и поверхностями емкости и дополнительной трехслойной силовой оболочки заполнены эластичным теплоизоляционным материалом; это мероприятие уменьшает конвекционный и лучистый теплообмен;
в)наличие двух отражающих слоев покрытий, охватывающих теплоизоляцию снаружи и изнутри, создает своеобразный тепловой замок и эффективно ограничивает передачу тепла путем излучения.High heat-insulating effect is achieved due to the following features of thermal insulation:
a) the heat-insulating tiles in the layers are arranged so that the tiles in one of the layers overlap the joints of the tiles in the other layer, because, due to possible gaps, the zones of the joints of the tiles have increased thermal conductivity compared to the middle part of the tiles; this measure reduces heat transfer and the occurrence of local zones with different surface temperatures of the tank;
b) the gaps between the tiles in the layers, as well as the gaps between the tile layers and the surfaces of the container and the additional three-layer power shell are filled with elastic heat-insulating material; this measure reduces convection and radiant heat transfer;
c) the presence of two reflective layers of coatings, covering the insulation from the outside and from the inside, creates a kind of thermal lock and effectively limits the transfer of heat by radiation.

Дополнительная трехслойная силовая оболочка цистерны-термоса служит снижению нагрузок, ее силовые элементы воспринимают сосредоточенные нагрузки при такелажных работах, при транспортировании и передают их на емкость через соединительные элементы из стеклопластика в виде распределенных усилий с существенным снижением их эффективных величин вследствие демпфирования вибрационных и ударных воздействий. Это позволяет идти на уменьшение толщины стенки емкости по сравнению с прототипом без снижения прочности и надежности конструкции и применять холоднокатаный лист с полированной поверхностью, не требующий сплошной поверхностной механической обработки, что существенно повышает качество и снижает затраты на изготовление. An additional three-layer power shell of the thermos tank serves to reduce loads, its power elements absorb concentrated loads during rigging, during transportation and transfer them to the container through fiberglass connecting elements in the form of distributed forces with a significant reduction in their effective values due to damping of vibration and shock effects. This allows you to go to reduce the wall thickness of the tank compared to the prototype without reducing the strength and reliability of the structure and apply a cold-rolled sheet with a polished surface that does not require continuous surface machining, which significantly improves quality and reduces manufacturing costs.

Наличие дополнительной трехслойной силовой оболочки повышает живучесть и надежность силовой конструкции в ситуациях дорожно-транспортных аварий, поскольку подобная многослойная конструкция способна эффективно поглощать и рассеивать энергию удара и тем самым предохранять от разрушения емкость с продуктом, что особенно важно при транспортировании пожароопасных и экологически вредных жидкостей. The presence of an additional three-layer power shell increases the survivability and reliability of the power structure in situations of road traffic accidents, since such a multilayer structure is able to effectively absorb and dissipate impact energy and thereby protect the product container from destruction, which is especially important when transporting fire-hazardous and environmentally harmful liquids.

Кроме того, внешняя оболочка из стеклопластика позволяет осуществить самые разнообразные решения в части дизайна, что также немаловажно в условиях рынка. In addition, the outer shell of fiberglass allows you to implement a variety of solutions in terms of design, which is also important in market conditions.

Claims

Thermos tank for transporting liquid cargo with a temperature different from the ambient temperature, including a tank, multi-layer thermal insulation, a heater located between the tank and thermal insulation, characterized in that the tank is made of a cold-rolled sheet of steel with a polished surface, covered by an additional three-layer power a shell, for example, of fiberglass bonded to end frames, the fastening elements of which to the tank are made of non-metallic material, while in The walls formed between the tank and the additional three-layer power shell contain thermal insulation elements, for example, in the form of two layers of heat-insulating tiles, for example, enclosed in a thin hermetic shell and evacuated, one layer of which is rigidly fixed to the outer surface of the tank, and in the area of placement heaters - above the outer surface of the heaters, another layer is rigidly fixed to the inner surface of an additional three-layer power shell, while the heat-insulating tiles are of one They are fixed with a displacement of the joints relative to the joints of the heat-insulating tiles in another layer, and the cavity with heat-insulating tiles is filled with an elastic heat-insulating material, for example fiberglass heat-insulating material, reflective coatings are applied on the inner surfaces of the walls of the cavity, for example, in the form of a foil with specified optical surface characteristics, a filler neck hermetic container is closed by a heat-insulating casing.