PL215321B1 - Stelaż kontenerowy zbiorników cylindrycznych, zwłaszcza dużej intermodalnej cysterny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja stelaża kontenerowego zbiorników cylindrycznych, zapewniająca przenoszenie dodatkowych obciążeń wzdłużnych i poprzecznych powstających podczas transportu przewożonego ładunku. Rozwiązanie znajduje szczególne zastosowanie w ponadgabarytowych kontenerach podczas transportu dużych intermodalnych cystern przewożących takie produkty jak gazy i chemikalia magazynowane w nich ciśnieniowo lub próżniowo.

Najlepiej do transportu płynnych chemikaliów lub cieczy nadają się kontenery-cysterny umożliwiające transport bez przeładunku zarówno pojazdami samochodowymi, koleją i drogą morską, określane jako intermodalne jednostki transportowe UTI (akronim - Unites de Transport Intermodal). Zbiornik z całym oprzyrządowaniem umieszczany jest tradycyjnie w stelażu uniwersalnego kontenera 20 stopowego o pojemności ok. 20,000 litrów. Ilość załadowanego do zbiornika towaru zależy od jego ciężaru właściwego, rezerwy ekspansyjnej zbiornika, tary kontenera, a także przepisów drogowych. Maksymalna ładowność kontenera zazwyczaj nie przekracza 28 ton.

Znormalizowane przez ISO (akronim - International Standardization Organization) wymiary ₃ standardowego kontenera wynoszą 20x8x8,5 stopy, czyli 6,10x2,44x2,59 metra (około 39 m³), ale mogą też być kontenery większe o długości 30, 40 lub 45 stóp. Duże cylindryczne cysterny o zróżnicowanych kształtach przekrojów porzecznych, kołowym, owalnym lub innym kształcie, mają rozmiary zbliżone lub nieco większe od rozmiarów poprzecznych, wysokości lub szerokości standardowych kontenerów. Aby kontener cysterna mógł być wykorzystywany w wyżej wymienionych rodzajach transportu musi spełniać szereg wymagań, w tym między innymi musi być wytrzymały na zwiększone przyspieszenia we wszystkich kierunkach, jakie występują w transporcie, pochodzące od przyspieszania czy hamowania pojazdu.

Powoduje to szczególne trudności w zbudowaniu odpowiedniego systemu zabezpieczeń dla zbiornika, jakim jest stelaż kontenera i konstrukcja podpór zbiornika. Dennice cystern należą do wrażliwych elementów na działanie dodatkowych obciążeń zwłaszcza wzdłużnych. Dla odciążenia dennicy i równomiernego przenoszenia sił wzdłużnych przez cały obwód zbiornika, są one wyposażane w wewnętrzne lub zewnętrzne pierścienie wzmacniające zwane wręgami usztywniającymi osadzanymi na obwodzie walczaka zbiornika zwykle w miejscu, które odpowiada minimalizacji momentu gnącego zbiornika. Znana jest z południowoafrykańskiego zgłoszenia WO0140080 (Int.Cl.⁷ B65D88/12) dennica w kształcie wklęsłej kopuły skracająca długość zbiornika, która pozwala na efektywny wzrost objętości zbiornika montowanego w kontenerach ISO. Typowe konstrukcje stelaży kontenerowych dla cystern wielowręgowych mają postać prętowego prostopadłościanu o ścianach kratowych z zastrzałami. Ściany czołowe mają zastrzały w postaci belek krzyżulcowych wpawanych po przekątnej ściany, bądź belek półkrzyżulcowych wpawanych w naroża ścian ukośnie pod kątem 45°, zwykle ze środkowego odcinka boku ściany. Natomiast istnieje ogromna różnorodność usztywniania ścian wzdłużnych stelaża - bocznych i poziomych tj. podłogowej i sufitowej - dla przeniesienia sił wzdłużnych i sił porzecznych generowanych w zbiorniku podczas transportu.

Znana jest konstrukcja stelaża zbiornika ciśnieniowego ujawniona w koreańskim opisie patentowym KR100657544 (Int.Cl.^{2006 01} F17C1/02), którego ściana czołowa wzmocniona jest półkrzyżulcami. Ściany boczne w części przydennej mają dodatkowe belki poziome i pionowe w różnej odległości od końca stelaża. Utworzone przez te belki kraty przydenne wzmocnione są krzyżulcem na ścianie bocznej i półkrzyżulcami na ścianie sufitowej wychodzącymi ze środka belki poziomej, ustawionymi w kształcie litery V.

Z kolei z chińskiego wzoru użytkowego CN201105876 (Int.Cl.^{2006 01} B65D88/12, B65D90/02, B65D90/20, B65D88/54) znany jest kontener zbiornikowy umożliwiający zabudowę zbiornika dużych rozmiarach, tj. o max. objętości, w kontenerze ISO o standardowych wymiarach. Zbiornik taki wzmocniony jest na obwodzie półwręgami, dolnymi i górnymi, zakończonymi specjalnymi końcówkami noskowymi przyłączonymi do zbiornika. Stelaż kontenera natomiast usztywniony jest jedynie zastrzałami skośnymi w jego dolnych narożach.

Celem rozwiązania jest opracowanie lekkiego stelaża dla osadzenia w nim zbiornika o dużej objętości, pewnie przenoszącego siły wzdłużne i porzeczne od zamontowanego w nim zbiornika bez narażenia dennicy na te obciążenia, oraz zapewnienie odpowiedniej przestrzeni do instalacji aparatury za i wyładunkowej.

PL 215 321 B1

Istota rozwiązania charakteryzuje się tym, że stelaż posiada co najmniej dwie ramki podporowe o wymiarach równych wymiarom ściany czołowej, usytuowane w płaszczyznach przydennicowych wręg zbiornika, z co najmniej jedną przeponą połączoną z wręgą zbiornika.

Każda ramka podporowa osadzona jest w stelażu na obustronnej strukturze zastrzałowej, zbiegającej się na każdym boku ramki podporowej w dwóch węzłach usztywniających usytuowanych w jednakowej odległości od naroży ramki podporowej, korzystnie w jednej czwartej długości jej boku.

Na ścianach wzdłużnych, pomiędzy ścianą czołową a przydennicową ramką podporową, stelaż posiada dookolny pas kratownicowy o kracie półkrzyżowej, bezsłupkowej, którego struktura zastrzałowa na każdej ścianie wzdłużnej ma kształt litery W.

Korzystnie, węzeł usztywniający przydennicowych ramek podporowych posiada z jednej strony dwa belkowe zastrzały, narożny i dośrodkowy, rozstawione w kształcie zbliżonym do litery V, połączone ze ścianą czołową w narożu stelaża i styku jej półkrzyżulca, a z drugiej strony belkowym zastrzał skośny o kącie nachylenia co najwyżej 35° połączony jest z belką wzdłużną w punkcie oddalonym od ramki podporowej na stały wymiar.

Korzystnie, w węźle tym na ścianach bocznych stelaża litera V utworzona przez zastrzały, narożny i dośrodkowy jest niesymetryczna, a zastrzał skośny stanowi zasadniczo przedłużenie zastrzału dośrodkowego, natomiast na ścianach poziomych stelaża litera V jest symetryczna, a zastrzał skośny jest pochylony i dociągnięty do punktu ustalonego na belce wzdłużnej.

Korzystnie węzeł usztywniający środkowe ramki podporowe posiada dwa belkowe zastrzały skośne o kącie nachylenia co najwyżej 35°, połączone obustronnie z belką wzdłużną w punktach jednakowo oddalonych od tej ramki na stały wymiar.

Korzystne rozwiązanie ramki podporowej przeznaczonej dla zbiornika o średnicy równej szerokości kontenera ISO posiada cztery przepołowione, pionowe belki boczne połączone krzyżakiem.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest podparcie zbiornika za pomocą ramek podporowych z przeponami oraz wzmocnienie ich odpowiednim układem zastrzałów kratownicowych. Struktura zastrzałowa w kształcie litery W pozwala na równomierne przenoszenie sił od zbiornika na ramę stelaża. Ramka podporowa przejmuje część sił wzdłużnych i pionowych oraz bocznych, działających od sił hamowania lub przyspieszania pojazdu. Konstrukcja umożliwia zabudowę dużych zbiorników w stelażu, zarówno co do średnicy jak i długości. Zbiornik może wchodzić w obrys stelaża, przez co może być o większej średnicy, a sam stelaż w tym przypadku ma odpowiednie wzmocnienie w najwęższym miejscu na boku ramki podporowej poprzez specjalny krzyżak.

Rozwiązanie według wynalazku zobrazowano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok izometryczny stelaża wielopodporowego, fig. 2 - widok izometryczny zbiornika z wieloma ramkami podporowymi, fig. 3 - widok izometryczny stelaża dwupodporowego, fig. 4 - fragment przekroju wzdłużnego pionowego, fig. 5 - widok czołowy stelaża, fig. 6 - przekrój poprzeczny stelaża z dwoma zbiornikami, fig. 7- przekrój poprzeczny ramki podporowej dwuprzeponowej, fig. 8 - przekrój poprzeczny ramki podporowej jednoprzeponowej, fig. 9 - szczegół widoku krzyżaka, fig. 10 - szczegół bocznego węzła usztywniającego przydennicowej ramki podporowej, fig. 11 - szczegół poziomego węzła usztywniającego przydennicowej ramki podporowej, a fig. 12 - szczegół węzła usztywniającego środkowej ramki podporowej.

Stalowy cylindryczny zbiornik 1, wzmocniony zewnętrznymi wręgami 2, osadzony jest w spawanym stelażu kontenerowym ISO mającym postać prostopadłościanu wykonanego z profilowanych belek. Wręgi 2 wzmacniane są ukośnikami 3 rozmieszczonymi równomiernie na obwodzie zbiornika 1. Ściany czołowe 4 usztywnione są półkrzyżulcami 5 tj. belkami wpawanymi w naroża ścian ukośnie pod kątem 45°, zasadniczo ze środkowego punktu szerokości S/2 tej ściany tj. krótszego boku.

W stelażu, w płaszczyźnie wręg 2 zbiornika 1 zamontowane są prostokątne ramki podporowe 6 o standardowych wymiarach SxH ściany czołowej 4, z przeponą 7 podpierającą zbiornik 1.

Prostokątna ramka podporowa 6 utworzona jest przez dwie poziome belki 8, podłogową i sufitową, i dwie pionowe boczne belki 9, oraz płaską, blaszaną przeponę 7 z otworem na zbiornik 1 stanowiącą usztywnienie poprzeczne tego zbiornika.

Dla przeniesienia sił wzdłużnych ramki podporowe 6 osadzone są w stelażu na strukturze zastrzałowej, składającej się z zastrzału narożnego 11, zastrzału dośrodkowego 12 i zastrzału skośnego 13, tworzących na każdym boku ramki podporowej 6 dwa węzły usztywniające stelaż.

Przydennicowe ramki podporowe 6 zbiornika 1 oddalone są od ściany czołowej 4 stelaża o wielkość A, która stanowi optymalne miejsce podparcia zbiornika (zwykle dla dwóch podpór jest to 1/4 długości zbiornika).

PL 215 321 B1

Węzeł usztywniający przydennicowych ramek podporowych 6 z jednej strony połączony jest ze ścianą czołową 4 dwoma belkowymi zastrzałami, narożnym 11, doprowadzanym do naroża stelaża, i dośrodkowym 12, doprowadzanym do punktu styku półkrzyżulca 5 z bokiem tej ściany, rozstawionymi w kształcie zbliżonym do litery V, tworzącymi na każdej ścianie wzdłużnej strukturę zbliżoną do dużej litery W, a z drugiej strony połączony jest z belką wzdłużną 14 belkowym zastrzałem skośnym 13 tworzącym nierównoramienny trójkąt o boku B na tej belce (o kącie nachylenia około 25° - 35°). Pomiędzy ścianą czołową 4 a przydennicową ramką podporową 6 struktura tych zastrzałów tworzy dookolny pas kratownicowy wzmacniający stelaż, o kracie półkrzyżowej bezsłupkowej. Węzeł ten usytuowany jest odmiennie na ścianach wzdłużnych, bocznych i poziomych, co pokazano na fig. 10 i 11.

Na ścianie bocznej stelaża pokazanej na fig. 10 litera V jest niesymetryczna, a zastrzał skośny 13 stanowi przedłużenie zastrzału dośrodkowego 12 na wymiar B o kącie nachylenia co najwyżej 35°. Natomiast na ścianie poziomej, sufitowej i podłogowej, pokazanej na fig. 11 litera V jest symetryczna, a zastrzał skośny 13 jest pochylony i dociągnięty na wymiar B. Węzeł usztywniający środkowych ramek podporowych 6 zbiornika 1 usytuowany jest zasadniczo w punkcie oddalonym od naroża ramki podporowej 6 o wielkość około S/4, i połączony jest obustronnie z belką wzdłużną 14 belkowymi zastrzałami skośnymi 13 tworzącymi nierównoramienne trójkąty o boku B na tej belce (o kącie nachylenia około 25° - 35°).

W przypadku, gdy jeden lub więcej zbiorników 1 ma duży wymiar poprzeczny zbliżony do rozmiaru szerokości kontenera S, ramka podporowa 6 utworzona jest przez dwie poziome belki 8, podłogową i sufitową, i cztery krótsze, przepołowione pionowe boczne belki 9 połączone krzyżakiem 10, oraz blaszane przepony 7 w formie ćwierćprzepon pokazanych na fig. 5 lub półprzepon pokazanych na fig. 6. Rama ściany czołowej 4 okrywająca dennice w przypadku takich zbiorników z oczywistych względów nie jest dzielona, co obrazuje fig. 4. Ramka podporowa 6 może mieć więcej przepon 7, co pokazano na fig. 7. W przeponach 7 mogą być wykonywane otwory przelotowe dla umożliwienia instalacji aparatury za i wyładunkowej lub otwory odciążające.

Claims (6)

1. Stelaż kontenerowy zbiorników cylindrycznych, zwłaszcza dużej intermodalnej cysterny wielowręgowej, mający postać belkowego prostopadłościanu o standardowych wymiarach kontenera ISO, o ścianach kratowych z zastrzałami, posiadający usztywnione ściany czołowe belkami półkrzyżulcowymi wpawanymi w naroża tych ścian ukośnie pod kątem 45°, zasadniczo ze środka boku wyznaczającego szerokość ściany czołowej, znamienny tym, że posiada co najmniej dwie ramki podporowe (6), o wymiarach równych wymiarom ściany czołowej (4), usytuowane w płaszczyznach przydennicowych wręg (2) zbiornika (1), z co najmniej jedną przeponą (7) połączoną z wręgą (2) zbiornika (1), przy czym każda ramka podporowa (6) osadzona jest w stelażu na obustronnej strukturze zastrzałowej, zbiegającej się na każdym boku ramki podporowej (6) w dwóch węzłach usztywniających usytuowanych w jednakowej odległości od naroży ramki podporowej (6), korzystnie w jednej czwartej długości jej boku, natomiast na ścianach wzdłużnych, pomiędzy ścianą czołową (4) a przydennicową ramką podporową (6), stelaż posiada dookolny pas kratownicowy o kracie półkrzyżowej, bezsłupkowej, którego struktura zastrzałowa na każdej ścianie wzdłużnej ma kształt litery W.

2. Stelaż według zastrz. 1, znamienny tym, że węzeł usztywniający przydennicowe ramki podporowe (6) posiada z jednej strony dwa belkowe zastrzały, narożny (11) i dośrodkowy (12), rozstawione w kształcie litery V, połączone ze ścianą czołową (4) w narożu stelaża i styku jej półkrzyżulca (5), a z drugiej strony belkowy zastrzał skośny (13) o kącie nachylenia co najwyżej 35° połączony jest z belką wzdłużną (14) w punkcie oddalonym od ramki podporowej (6) na wymiar (B).

3. Stelaż według zastrz. 2, znamienny tym, że na ścianach bocznych stelaża litera V utworzona przez zastrzały, narożny (11) i dośrodkowy (12), jest niesymetryczna, a zastrzał skośny (13) stanowi zasadniczo przedłużenie zastrzału dośrodkowego (12).

4. Stelaż według zastrz. 2, znamienny tym, że na ścianach poziomych stelaża litera V utworzona przez zastrzały, narożny (11) i dośrodkowy (12), jest symetryczna, a zastrzał skośny (13) jest pochylony i dociągnięty do punktu ustalonego na belce wzdłużnej (14).

PL 215 321 B1

5. Stelaż według zastrz. 1, znamienny tym, że węzeł usztywniający środkowe ramki podporowe (6) posiada dwa belkowe zastrzały skośne (13) o kącie nachylenia co najwyżej 35°, połączone obustronnie z belką wzdłużną (14) w punktach jednakowo oddalonych od tej ramki na wymiar (B).

6. Stelaż według zastrz. 1, znamienny tym, że ramka podporowa (6) dla zbiornika (1) o średnicy równej szerokości (S) kontenera ISO posiada cztery przepołowione, pionowe belki (9) boczne połączone krzyżakiem (10).