201393. lajstromszámú szabadalom • Tartány, főleg cseppfolyósított gáz mobil tárolására
1 HU 201393 B A találmány olyan nyomástartó edényre vonatkozik, amelynek önsúly-térfogat aránya mintegy 0,5, így megegyező biztonság mellett a nagynyomású, sok esetben tűz- és robbanásveszélyes gázok olcsóbban tárolhatók. A találmány szerinti tartány felhasználható az iparban, a mezőgazdaságban, a közlekedésben. A nagynyomású gázokat általában hengeres alakú acélpalackokban tárolják. A hengeres palackokat általában varratnélküli kivitelben mélyhúzással vagy csőből fenékbehúzással készítik. Ilyen ismert tartánykonstrukció pl. a DIN 4664 számú szabványban van részletesen ismertetve. Az ilyen előírásoknak megfelelő palackokat gyárt pl. a Csepeli Csőgyár Magyarországon, vagy az olasz NUOVO Pignone, a német FABER, vagy a francia DALMINE nevű cég. Ismeretes, hogy a hengeres alak szilárdsági szempontból nem a legkedvezőbb, ezért az ismert palackok falvastagsága viszonylag nagy. A gyártástechnológia miatt - mivel mélyhúzáskor a kiinduló lemezanyagoknak nagyon nagy deformációt kell elszenvednie - a hengeres alakú tartányokat nem lehet nagyszilárdságú acélból készíteni, ez pedig szintén a falvastagság növelésével ellensúlyozható. E két tényező miatt az ismert tartányok saját tömege a tárolt nagynyomású gáz térfogatához képest meglehetősen magas. Ez az arány az ismert konstrukcióknál 0,9 és 1,6 között található. Kísérleti célból különleges karbonszál-acél kombinációjú szerkezeti anyagból készült már 200 bar üzemi nyomású hengeres tartány, amelynél a saját tömeg-térfogat arányt sikerült 0,55-re levinni. Ez a tartány azonban a bonyolult gyártástechnológia és a drága szerkezeti anyag miatt igen költséges, gyakorlati elterjedése nem valószínű. A találmányunk elé kitűzött cél tehát az volt, hogy olyan tartány-konstrukciót hozzunk létre, amelynek saját tömegtérfogat aránya 0.5 körüli, ugyanakkor nem igényel különleges szerkezeti anyagot, egyszerűen gyártható és gyakorlati alkalmazhatósága nem rosszabb az ismerteknél. A kitűzött cél eléréséhez az az egyszerű szilárdságtani ismeret felhasználása vezetett el bennünket, hogy a gömb alak szilárdsági szempontból a legelőnyösebb. Egy gömbből álló tartány viszont szállítás, helykihasználás, manipulálás szempontjából igen kedvezőtlen, ezért nem is gyártottak ilyet. Kísérleteink során rájöttünk arra. hogy ha több kisebb gömböt egymáshoz kapcsolunk, akkor készíthetünk olyan tartányt, amely valamennyi célkitűzésünknek megfelel. A találmányunk elé kitűzött feladatot tehát úgy oldottuk meg. hogy olyan tartányt készítettünk, főleg cseppfolyósított gáz mobil tárolására, amelynek szabványos csatlakozóelemei, és tárolótere van. A tartányra az jellemző, hogy a tárolótér legalább két. egymáshoz kapcsolt gömbből van kiképezve. Előnyös a tartány olyan kivitele, amikor a gömbök középpontjai egy egyenesen vannak. Célszerű a tartány olyan kivitele, amikor a tárolóteret alkotó gömböket hengeres burkolat határolja kívülről. Célszerű a tartány olyan kialakítása, amikor a gömbsor és a hengeres burkolat között habszerű anyag van. 5 A továbbiakban a találmány szerinti tartány előnyös tulajdonságait összehasonlító mérezetési példán mutatjuk be, amelyből látható, hogy azonos tároló térfogat mellett - bár a gömbsor felülete nagyobb a hengerénél - a találmány szerinti tartány tömege a hengeres tar- 10 tányhoz képest mintegy 30-50 %-kal kisebb. A hengeres tartány tömege közelítőleg az alábbi összefüggéssel határozható meg: 15 Dp mh = Dü x-------x R 2 x — Z V D 20 25 Sh D2n 4 '~iíT x p A gömbsorból kialakított tartány tömege közelítőleg: nig = D2n x Do 4 x R D3n 6 ng x p 30 35 40 ahol: D jellemző átmérő (mm) p számítási nyomás (MPa) R jellemző méretezési feszültség (MPa) Z biztonsági tényező V térfogat (mm3) p az acél sűrűsége (kg/mm3) Sh henger elméleti falvastagsága (mm) Sg gömb elméleti falvastagsága (mm) lh henger hossza (mm) ng a gömbsorban lévő gömbök száma. Ha azonos a kétféle tartány esetében a nyomás, a jellemző méretezési feszültség és a biztonsági tényező, akkor a tömegek aránya egyszerűsítés után: 45 mh mg 2V + D3n 4 1,5 V 1,33 + D3n 6 V 50 A tömegarányból látszik, hogy a találmány szerinti tartány tömege elméleti esetben is 33 %-kal kisebb a hagyományos, hengeres tartányénál. A részletes mérezetési számításokat elvégezve táblázatban foglaltuk össze a találmány szerint készült tar- 55 tány és néhány ismert hengeres tartány típus konkrét adatait. V = 50 1 V = 100 1 D 1 m m/V D 1 m m/V (mm) (mm) (kg) (kg/1) (mm) (mm) (kg) (kg/1) DIN 4664 229 1550 62-77 1.24-1.54-Dalmine 226 1061 51-61 1.03-1.23 273 1907 86,8 0,91 273
