elementele unui rezervor cilindric

10
CURS NR.7 Elementele unui rezervor cilindricorizontal Un rezervor cilindric orizontal este format din corpul cilindric, din două funduri şi un număr de inele de rigidizare. Corpul rezervorului poate fi executat în două alternative: 1. Format din mai multe virole, fiecare virolă fiind obţinută din îndoirea în lungime a unei table. Lăţimea tablei reprezintă deci înălţimea virolei. Închiderea virolei se execută printr-un cordon de sudură în capete, iar îmbinarea virolelor una cu alta se execută prin suprapunere (figura 1.49). 2. Format dintr-o singură virolă, la care tablele sunt aşezate în lungime şi sunt îmbinate prin cusături sudate cap la cap. Această soluţie constructivă se recomandă în special atunci când pentru executarea cordoanelor se foloseşte metoda automată de sudare sub fondant. În figura 1.50, este arătată schema unui astfel de rezervor. Fig 1.49 Rezervor cilindric orizontal format din mai multe virole Fundul rezervorului poate fi executat: conic, cilindric, sferic, dintr-o jumătate de elipsoid sau plan ( fig 1.51 ) . Fundurile cu dublă curbură se obţin din matriţare la

Upload: pirici-adrian

Post on 19-Jan-2016

110 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

Elementele unui rezervor cilindric- Scurta descriere a componentei unui rezervor cilindric, sudarea acestora si metode de dimensionare

TRANSCRIPT

Page 1: Elementele unui rezervor cilindric

CURS NR.7

Elementele unui rezervor cilindricorizontal

Un rezervor cilindric orizontal este format din corpul cilindric, din două funduri şi un

număr de inele de rigidizare.

Corpul rezervorului poate fi executat în două alternative:

1. Format din mai multe virole, fiecare virolă fiind obţinută din îndoirea în lungime a

unei table. Lăţimea tablei reprezintă deci înălţimea virolei. Închiderea virolei se

execută printr-un cordon de sudură în capete, iar îmbinarea virolelor una cu alta se

execută prin suprapunere (figura 1.49).

2. Format dintr-o singură virolă, la care tablele sunt aşezate în lungime şi sunt îmbinate

prin cusături sudate cap la cap. Această soluţie constructivă se recomandă în special

atunci când pentru executarea cordoanelor se foloseşte metoda automată de sudare sub

fondant. În figura 1.50, este arătată schema unui astfel de rezervor.

Fig 1.49 Rezervor cilindric

orizontal format din mai multe

virole

Fundul rezervorului poate fi executat:

conic, cilindric, sferic, dintr-o

jumătate de elipsoid sau plan ( fig

1.51 ) . Fundurile cu dublă curbură se

obţin din matriţare la rece sau la cald dintr-o tablă care poate să fie executată dintr-o singură

Fig 1.50 Rezervor cilindric orizontal format dintr-o singură virola

bucată sau din două bucăţi asamblate înainte de matriţare printr-o cusătură sudată cap la cap.

Fundurile cilindrice se obţin prin îndoire la rece, iar cele conice prin îndoire sau matriţare.

Page 2: Elementele unui rezervor cilindric

Fig 1.51 Forma fundurilor rezervoarelor cilindrice orizontale

Din aceste sisteme fundurile plate se caracterizează printr-o importantă simplificare a

fabricaţiei.

Calculul şi detalii constructive

Rezervoarele cilindrice orizontale, staţionare de obicei nu se dimensionează, grosimile de

tablă rezultând din condiţiile de rigiditate minimă..

Pentru simplificare, lucrând cu o presiune constantă p (figura 1.52) se obţine:

Efortul unitar inelar :

1.81

După generatoare: 1.82

La x1 se mai adaugă efortul specific unitar din încovoierea rezervorului sub greutatea

proprie şi încărcarea cu lichid.

1.83

unde l reprezintă distanţa între punctele de reazem, iar q greutatea proprie şi a lichidului pe

metru liniar de rezervor.

Page 3: Elementele unui rezervor cilindric

Fig 1.52 Schema de calcul a unui rezervor cilindric orizontal

Reazemele se plasează la extremităţi în cazul rezervoarelor de capacitate redusă ( de

obicei sub 25 m3 ) şi la o anumită distanţă de funduri la rezervoarele de capacitate mai mare.

Suprafaţa de rezemare a suportului se execută cilindrică, cu o rază egală cu cea exterioară a

rezervorului şi cu un unghi de încercuire a corpului rezervorului de cel puţin 90.

Stadiul de membrană este tulburat în regiunea prinderii fundului. Influenţa momentelor de

încovoiere este cu atât mai redusă cu cât trecerea de la fund la corpul cilindric este mai lină.

De exemplu, în cazul executării fundului dintr-o jumătate de elipsoid, tensiunile însumate din

forţele n şi momentele m nu depăşesc cu mai mult de 10 % pe cele calculate în stadiul de

membrană, pe când în cazul executării fundului dintr-o calotă sferică majorarea solicitărilor în

stadiul de încovoiere este de 400 – 500 % faţă de stadiul de membrană.

Din acest motiv, în cazul întrebuinţării fundului dintr-o calotă sferică, rezervorul trebuie

rigidizat printr-un inel aşezat în secţiunea de prindere a fundului de corpul cilindric, sau

trecerea de la sferă la cilindru se alungeşte prin introducerea unui tor. ( fig 1.53 )

Îmbinarea dintre fund şi partea cilindrică se poate face prin cusături sudate cap la cap sau

prin suprapunere. Se recomandă ca aceste cusături să se afle la o distanţă la care influenţa

tulburării marginale devine neglijabilă ( distanţa mai mare de 0,6 ) raza r şi grosimea

de tabla s se referă la mantaua cilindrică.

Fig 1.53 Racordarea fundului sferic

Page 4: Elementele unui rezervor cilindric

Fig 1.54 Fund plan: 1. inel de fixare; 2. tabla fundului

Aşa cum s-a spus mai înainte fundurile cu dublă curbură prezintă dezavantaje în fabricatia

rezervoarelor, dezavantaje care pot fi eliminate prin adaptarea fundurilor plane. Fundurile

plane au în plus avantajul unei comportări identice, indiferent de direcţia încărcării, avantaj

care se evidenţiază în cazul rezervoarelor îngropate.

Din punct de vedere static, fundul plat se consideră că o placă elastică, circulară, rezemată

articulat pe contur pe un inel elastic. Inelul este executat dintr-o cornieră de care se sudează

atât corpul cilindric cât şi fundul (figura 1.54 ).

Din experimentările făcute pentru presiuni de 0,4...0,5 atm, atât fundul cât şi inelul au avut

o comportare elastică. La o presiune de 0,7 kgf/cm2 , tensiunile din fund, lângă inelul de

susţinere au atins limita de curgere, din încovoierea locală, fără însă ca să fie epuizată

capacitatea portantă şi numai la o presiune de 1,2 kgf/cm2 au apărut deformaţii plastice ale

inelului şi pierderea locală a stabilităţii. Inelele de rigidizare sunt executate din corniere

sudate de tablă rezervorului cu aripa normală pe tablă ( figura 1.55 b ).

Fig 1.55 Inele de rigidizare a)

în dreptul reazemelor ;b) curent

Prin această dispoziţie,

momentul de inerţie al inelului de

rigidizare este mult mai mare

decît în cazul când aşezarea

cornierelor s-ar face cu o aripă

lipită de mantaua rezervorului.

Page 5: Elementele unui rezervor cilindric

Inelele de rigidizare care se află deasupra reazemelor se completează cu un sistem de

diagonale ( figura 1.55 a ). Acelaşi sistem se aplică la toate inelele atunci cand rezervorul se

îngroapă.

Întrebuinţarea fundurilor plate, în cazul presiunilor mai mari ( peste 0,7 atm ) nu mai este

raţională căci consumul de oţel şi de forţa de muncă creşte, prin introducerea nervurilor de

rigidizare, care devin necesare în acest caz. De exemplu, cisternele de cale ferată, din cauza

şocului pe care-l produce lichidul pe fundurile rezervorului în momentul pornirii sau frânării

trenului, se calculează la o presiune de 6 atm. În aceste cazuri, soluţiile economice sunt

fundurile cu dublă curbură.

O soluţie avantajoasă d.p.d.v. economic o reprezintă rezervoarele cilindrice orizontale cu

funduri semisferice ( figura 1.56 ). Această soluţie permite ridicarea presiunii interioare până

la 0,7 atm şi a vacuumului până la 0,003 atm, fără să fie necesară, pentru un rezervor de 100

m3 majorarea grosimii de tablă peste 4 mm ( grosimea minimă admisă ). În aceste condiţii

pentru un rezervor cu o capacitate de 100 m3 şi un diametru de 3,25 m, avantajele acestei

soluţii faţă de un rezervor cilindric orizontal cu funduri plane constau în: economie de oţel de

cca 10 %, lungimea cusăturilor sudate cu 30 % mai redusă, rigiditatea mai mare a fundurilor

ceea ce influenţează favorabil etanşeitatea, respectarea dimensiunilor geometrice teoretic şi

transportul construcţiei metalice la faţa locului.

Solicitarea maximă de încovoiere apare în cusătura sudată de îmbinare a fundului cilindric

cu mantaua rezervorului şi rezultă din relaţia:

1.84

Pentru o presiune de 0,7 atm , r = 162 cm, s = 0,4 cm si = 0,76 tf/m3 , rezultă

= 1200 kgf/cm2 adică un efort unitar identic cu cel admis într-o cusătură cap la cap

solicitată la încovoiere.

Rezervorul se reazemă prin intermediul a 4 scaune, pe 4 stâlpi de beton armat prefabricaţi,

care sunt plantaţi în fundaţii de asemenea prefabricate ( figura 1.56 ).

Greutăţile acestui tip de rezervor sunt: rezervorul de 75 m3 capacitate are 4 tf, iar

rezervorul de 100 m3 cca 5 tf.

La rezervoarele cilindrice orizontale trebuie verificată stabilitatea mantalei după cele două

direcţii: inelară şi longitudinală. După direcţie inelară stabilitatea corpului cilindric cu inele de

rigidizare aşezate la distanţa a unul de altul rezultă din:

Page 6: Elementele unui rezervor cilindric

1.85

unde pcr se calculează din formula R. Mises simplificată de Papkevici:

iar pv reprezintă vidul în kgf/cm2. După direcţia longitudinală se verifică cu formula:

c =

1.86

unde cr rezultă din formula Donnel:

cr =

1.87

iar c reprezintă rezistenţa de

compresiune maximă după

direcţia longitudinală.

Stabilitatea inelelor de rigidizare

se verifică cu formula:

1.88

unde Ncr rezultă din formula

Levy:

1.89

Page 7: Elementele unui rezervor cilindric

şi

1.90

1.3.Rezervoare de diferite forme, sferic, picături de apă

În acest subcapitol vor fi studiate rezervoarele sferice, rezervoarele sub formă de picături

de apă şi rezervoarele formate

Fig 1.56 Rezervoare cilindrice orizontale cu funduri semisferice

din mai mulţi tori.