IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

 

Methods of construction: Welded silos are available in aluminum, stainless steel, and mild steel construction and are fabricated at the manufacturer's plant. The shell, deck, and hopper sections are all welded together into one structure and, on the mild steel tanks, both interior epoxy coating and exterior finish are applied before shipment. The epoxy coating provides a smooth corrosion- and abrasion-resistant lining for the tank interior surfaces which come in contact with the resin. Brackets are welded to the tank prior to finishing to allow attachment of various accessory items such as ladders, guardrails, fill lines, etc.

Welded silos are fabricated in both fully skirted and structural leg types. In the fully skirted silo, the tank side wall extends down to the foundation and provides the support for the structure. This enclosed area is extremely useful for locating items such as railcar unloader pumps, dehumidifiers and control panels, car unloading accessories, and flex hose.

An alternate method of construction is the structural leg silo where the side wall terminates at the hopper with the tank being supported by four I-beam legs welded to the tank.

Bolted steel silos are made up of a series of curved steel panels which are assembled in the field. Each panel is formed at the manufacturer's plant, at which time both the interior epoxy coating and exterior fin­ish are applied. The tank panels (staves) are approximately 8 ft high, so bolted tanks are available in 8-ft increments. Depending on the tank diameter, silo height starts at 16 ft and progresses in 8-ft incre­ments, that is, 24, 32, 40 ft, etc. The thickness of the staves varies from top to bottom, with the heavier staves being used on the bottom to sup­port the weight of the tank and material above. Bolted tanks are almost always supplied in the fully skirted configuration. If a special application requires a leg type of installation, then the structure must be engineered and installed by a local contractor, as the tank manu­facturer will make no design recommendations on this item.

Because of their structural integrity and ease of installation, weld­ed tanks have become the preferred construction. The use of bolted tanks is limited to the following situations: Installing additional tanks alongside existing ones. Storage volume requirement is greater than can be provided by welded tanks. Poor site access for welded silo delivery and erection.

An important consideration when specifying a bulk storage silo is the seismic zone in which it will be installed. These zones vary from zone 1, where there is no earthquake activity, to zone 4 in southern California where there is a serious threat. In zones 3 and 4, tank con­struction, foundation, and anchor bolt requirements are designed to resist the higher loads.

Methods of shipment: Welded steel silos are shipped by the manufacturer on specially designed trucks of their own. In almost all cases, these trucks are capable of unloading the tanks without a crane or lift truck. The only thing required is a clean, firm area as close to the silo foundation as possible. The truck rig is actually driven out from under the tank to accomplish unloading, so there must be a clear area at one end of the tank, slightly longer than the tank itself, to allow the truck to perform this maneuver. The accessories, such as ladders, guardrails, and crossovers, are shipped loose.

Bolted silos are shipped from the manufacturer's plant as a series of prefabricated steel panels. The curved shell panels are contained in special shipping racks, each of which holds 15 to 18 staves. The weight of one of these loaded racks can be well in excess of 3000 lb. The pie- shaped segments for the deck and hopper are shipped on skids with the accessories, along with the nuts, bolts, and hardware. The ship­ments are delivered either on truck or trailer and can be unloaded in several different ways. A small crane can be used to lift the racks from a flat-bed truck, while a heavy-duty fork lift can be used to unload the racks from either truck or boxcar.

Note: When liftin Note: When lifting the racks with either a crane or fork lift, a spacer bar and top-lift connection should be used rather than sling straps below the load.

It is possible to disassemble the racks and unload the panels one at a time, but this does take considerably more time.

Methods of installation: Welded tanks require a clear site access for tank delivery and instal­lation. The process is relatively simple, with the crane lifting the tank and setting it in place in the proper orientation. Ladders are usually installed prior to tank erection, while guardrails, crossovers, level switches, and other accessories are installed after erection in order to prevent their damage. A single welded steel silo can be erected, have its accessories attached, and be ready for filling in as little as 4 to 6 h.

Bolted steel silos require highly specialized installation techniques, which are best performed by experienced tank erectors.

In the most common method of fabricating, the staves are stacked in the center of the anchor bolt circle with the staves for the bottom ring being on top of the pile. The bottom ring is formed and the staves for the second ring are lifted one at a time until the second ring is formed. This procedure is repeated until the entire tank shell is complete. The roof brace, deck, and finally the hopper are set in place, after which time the accessories are attached. The seams between adjacent staves are sealed with neoprene gaskets. Proper alignment, gasketing, and tightening are necessary if a watertight tank is to result. In an average size bolted silo which is 12 ft in diameter X 40 ft high, there are nearly 5000 bolted connections, so the need for experienced installers is obvious.

Tank finishing: Welded tanks may be finish painted at the factory with almost any desired color. All that is required in the way of field finishing is minor touch-up of scratches which may occur during erection.

Bolted tanks are supplied with either a prime painted exterior or a baked-on acrylic enamel (white) or light shades of green, blue, gray, or brown. If other colors are desired, then field painting after erection is required.

There are several choices available for tank interior coatings. Plants making food containers or medical items should consider Food and Drug Administration (FDA) approved coatings while standard coat­ings are appropriate for most other applications. Extremely abrasive materials may require special coatings to reduce wear.

Foundation: Because of the weight and wind loading involved with storage silos, heavy concrete slab foundations are required. A typical pad for a sin­gle silo contains the anchor bolts, which attach to stirrups or holddown rings on the tank, and two layers of steel reinforcing bar for added strength. The pad must extend far enough below grade so that it will not be affected by frost heave during cold weather. Soil tests should be conducted at the site to verify adequate conditions.

Note: Foundation designs should always be approved by a local architect or engineer familiar with local codes, site soil conditions, and seismic zone requirements.

Silo application guidelines. Both bolted and welded silos are available in a large number of sizes. Bolted tanks are available in 9-, 12-, 15-, and 18-ft diameters, with heights in 8-ft increments beginning with 24 ft. Welded silos are available in 9-, 10-, 12-, 13-, and even 14-ft diame­ters, with heights in roughly 6-ft increments.

Note: One limitation on welded tanks is the size which can be shipped over the road.

The size a customer selects will depend on whether the material will be shipped by truck or in railcar. Trucks contain their own unloading equipment and hold approximately 40,000 lb of resin. Railcars hold up to 225,000 lb of resin and require separate unload­ing equipment to transfer resin to the silo.

All volumes shown take into account a 30° angle of repose common to most plastic material.

In any application, you must allow for a tank capacity equivalent to the volume of the carrier plus as large a safety margin as practical.

Another factor which must be taken into consideration when sizing tanks is local zoning ordinances, which may restrict the overall height.

If such a limitation exists, it may require going to a shorter tank of the next larger diameter.

At this point, the material flow characteristics must be taken into account. If the resin is a free-flowing pellet, a standard 45° hopper bot­tom is adequate. If the resin has poorer flow characteristics, such as polyvinyl chloride (PVC) dry blend, then a 60° hopper bottom should be specified. If the material is extremely difficult, a specially engi­neered hopper with air pads or other flow-inducing devices may be required.

References:

1. K. T. O'Brien, Computer Modeling for Extrusion and Other Continuous Polymer Processes, Hanser, New York, 1992.

2. A. Garcia-Rejon, Advances in Blow Moulding Process Optimization, Rapra Review Reports, vol. 7, no. 10, Rapra Technology Ltd., 1995.

3. C. L. Tucker, Computer Modeling for Polymer Processing, Hanser, New York, 1989.

4. J. N. Reddy, An Introduction to the Finite Element Method, McGraw-Hill, New York, 1993.

5. M. J. Crochet, A Multi-Purpose Finite Element Program for Continuous Polymer Flow, in K. T. O'Brien, Computer Modeling for Extrusion and Other Continuous Polymer Processes, Hanser, New York, 1992.

6. W. A. Gifford, A Three-Dimensional Analysis of the Effect of Die Body Deflection in the Design of Extrusion Dies, Polymer Engineering Science, vol. 38, 1998, pp. 1729-1739.

7. J. M. Andre, Numerical Modelling of the Film Blowing Process, in J. Huetink and F. P. T. Baaijens, Simulation of Materials Processing: Theory, Methods and Applications, A. A. Balkema, Rotterdam, 1998.

8. A. Isayev, Modeling of Polymer Processing, Hanser, Munich, 1991.

Методы конструирования: сварные бункеры бывают из алюминия, нержавеющей стали и мягкой стальной конструкции, изготавливаются на заводе - изготовителе. Корпуса, палубы и загрузочные секции все соединены вместе в одну структуру, и в резервуарах, сделанных из мягкой стали перед отгрузкой покрывают эпоксидным клеем внутреннею и внешнюю поверхность. Эпоксидные покрытия защищает от коррозии и износостойкости облицовки внутренней поверхности бака, контактирующую со смолой. Кронштейны, приваренные к резервуару, позволяют закреплять различные вспомогательные элементы, такие как лестницы, поручни, линии и т.д.

Сварные бункеры изготавливаются по окружности: сверху донизу. В окружности резервуара боковая стенка бака опускается до основания и обеспечивает поддержку этой единицы. Эта закрытая зона чрезвычайно полезна для расположения предметов, таких как вагоноразгрузочные помпы, осуши-тели и пульты управления, автомобильные разгрузочные принадлежности, а также гибкий шланг.

Альтернативными способами конструирования является структурная подпорка бункера, где боковая стенка заканчивается у загрузки резервуара при поддержке четырех усиленных бимсов, прикрепленных к этому резервуару. Стальные бочки сделаны из изогнутых стальных панелей, которые монтируются в одном месте. Каждую панель формируют на заводе – изго-товителе, для внутренней и наружной отделки используют эпоксидные покрытия. Панели бака получаются приблизительно 8 футов в высоту, поэтому сварные баки могут увеличиваться в 8 футов. В зависимости от диаметра бака его высота начинается с 16 футов и увеличивается на 8 футов, т.е. 24, 32, 40 футов и т.д. Толщина панели варьируются от верха до низа, более тяжелые па-нели кладут на дно, чтобы выдержать вес бака и материал сверху. Сварные бочки почти всегда поставляются круглой конфигурации. Если специальное приложение требует установки подпорки, то такая конструкция должна быть спроектирована и установлена местным подрядчиком, если производитель бочек не даст никаких рекомендаций по конструированию этого изделия.

Из-за их структурной целостности и простоте монтажа, сварные бочки стали предпочтительной конструкцией. Использование болтовых баков ограни-ченно в следующих ситуациях: установка дополнительных баков, на ряду с существующими. Требования к объемам хранения больше чем по сравнению для сварных баков. Плохая сторона применения сварных баков заключается в поставках и производстве.

Важным фактором при хранении ёмкостей является сейсмическая зона, в которую он будет установлен. Эти зоны отличаются от зоны 1, где нет сейсми-ческой активности, до зоны 4 в Южной Калифорнии, где существует серьезная угроза. В зонах 3,4 требования к ёмкостному конструированию, основанию и анкерному болту предъявляются для того чтобы выдерживать более высокие нагрузки.

Способы отгрузки: сварные стальные бункеры поставляются заводом – изготовителем на специально сконструированных тележках. Почти во всех случаях эти тележки способны разгрузить бочки без крана или автопогрузчика. Единственное, что требуется, – это твердая поверхность, которая находиться очень близко к бункеру. Деррик – кран фактически выезжает из под бочки, чтобы выполнить разгрузку, поэтому здесь должна быть четкая зона с одного конца бочки, чуть больше чем сама бочка, чтобы деррик – кран мог выполнить этот маневр. Принадлежности, такие как лестницы, перила и кроссоверы, поставляются в разобранном виде.

Болтовые бочки поставляются от завода – производителя как серия стальных панелей. Изогнутые панели содержаться в специальных доставочных стеллажах, каждый из которых вмещает от 15 до 18 штук. Вес одного из этих загруженных стеллажей могут быть свыше 3 000 фунтов. Дугообразные сегменты для палубы и бункера отгружаются на рейсах вместе с такими принадлежностями как гайки, болты и скобяные изделия. Разгрузка осущест-вляется либо на тележках, либо на трейлерах и может быть выгружена различ-ными способами. Маленький кран может быть использован для подъема стоек с плоской платформой, в то время как сверхмощный погрузчик с вилами может использоваться для разгрузки полок при помощи любой тележки или крытого товарного вагона. Примечание: при снятии полок краном или вилочным погрузчиком должен использоваться пульт управления чаще, чем канатами до погрузки. Возможно, разбирать полки и разгружать панели по одной, но этой займет значительно больше времени.

Методы монтажа: сварные бочки требуют определенного места, подходящего для доставки и установки резервуаров. Этот процесс является относительно простым, кран поднимает бак и устанавливает его на соответст-вующее место. Лестницы, как правило, устанавливаются до поднятия бака, в то время как перила, кроссоверы, датчики уровня и другие принадлежности устанавливаются после поднятия во избежание их повреждения. Единственный сварной стальной бункер может быть поднят, у которого все принадлежности закреплены, и он может быть готов к заполнению как минимум от 4 до 6 в высоту.

Болтовые стальные ёмкости требуют специально разработанные монтажные технологии, которые рекомендуется выполнять опытными монтажниками.

В самом распространенном способе изготовления полки, располагаясь по окружности в центре анкерного болта снизу доверху. Формируется нижнее кольцо и полки поднимаются на второй круг, пока второй круг еще формируется. Этот процесс повторяется до тех пор, пока вся оболочка бака не заполниться. Крепления на крыше, палубе и бункере устанавливают на место до тех пор, пока все эти единицы не будут закреплены. Швы между соседними полками загерметизированы неопреновыми прокладками. Правильная пригонка, уплотнение и стяжка нужны, если нужно получить герметичный бак. В среднем размер болтовой бочки составляет 12 футов в диаметре, 40 футов в высоту, имеет почти 5 тысяч болтовых соединений, поэтому потребность в опытных монтажникам очевидна.

Резервуарные завершения: сварные бочки могут быть завершены покраской на фабрике в почти любой желаемый цвет. Все, что требуется, в области завершения – это незначительное закрашивание царапин, которые могут возникнуть во время поднятия. Болтовые бочки доставляют либо исходно окрашенные, либо прокаленными акриловой эмалью или светлыми оттенками зеленого и синего, серого или коричневого цвета. Если будет пожелание покрасить в другие цвета, то покраска произойдет после поднятия.

Есть несколько вариантов, доступных для внутреннего покрытия бака. Заводы, производящие пищевые контейнеры или изделия медицинского назначения, должны использовать стандартные покрытия, разрешенные ФДА (администрация по пище и лекарствам). Для чрезвычайно абразивных материалов могут потребоваться специальные износостойкие покрытия.

Основание: из–за веса и ветровой нагрузки, связанные с хранением баков требуются тяжелые бетонные плиты для фундамента. Монтажная площадка для одиночного бакохранилища содержит анкерные болты, которые крепятся к бугелям, поддерживающимися внизу кольцами на баке и двумя пластами стального армированного стержня для дополнительной прочности. Монтажная площадка должна простираться достаточно далеко ниже поверхности, так чтобы на него не влиял сильный мороз в холодную погоду. Испытание грунта следует проводить на месте, чтобы убедиться в адекватных условиях.

Примечание: конструкции фундаментов всегда должны быть утверждены местным архитектором или инженером, знакомым с местными нормами, состояниями почвы и требованиями сейсмической зоны.

Руководство по использованию бочек. Обе болтовые и сварные бочки бывают разнообразными по размеру. Болтовые баки бывают диаметром в 9, 12,15 и 18 футов, высотой от 8 футов увеличиваясь с 24 фута.

Сварные бочки бывают диаметром 9,10,12,13 и даже 14 футов, высотой примерно 6 футов.

Размер, выбираемый клиентом, будет зависеть от того, как будет отправлен материал – на тележке или в вагоне. Тележки имеют собственное разгрузочное оборудование и вмещают приблизительно 40 тысяч фунтов смолы. Товарные вагоны вмещают до 225 000 фунтов смолы и требуют отдельного разгрузочного оборудования для перемещения смолы в бочку. Все указанные объемы учитывают угол естественного откоса – 30 градусов, общего для большинства пластических материалов.

В любом приложении вы должны учитывать эквивалентный объем бака плюс большой запас прочности. Другой фактор, который надо принимать во внимание, когда выбираешь бочки местного производства. Они должны иметь калибровку, выбор происходит в соответствии с зональными распоряжениями, они могут ограничивать сверхдопустимую высоту. Если такое ограничение существует, то можно требовать, чтобы бочка была меньше в диаметре.

На данный момент должны быть учтены характеристики текучести материала. Если смола будет представлять собой гранулы, то бочка со стандартным конусообразным дном в 45 градусов будет считаться нормальной. Если смола будет обладать худшими характеристиками текучести, например, смесь ПВХ, то должен быть изменен угол основания на 60 градусов. Если материал будет крайне сложным, то могут потребоваться специальные обору-дования, например, воздушные колодки, и другие всасывающие устройства.

Questions

1. Why are silos covered with the epoxy coating?

2. Why are the brackets used for ?

3. How are welded silos made?

4. From what are bolted tanks made?

5. What is it necessary for unloading silos?

6. What accessories are shipped loose?

7. What technical means are used for unloaded segments?

8. Where is it necessary to hold the soil tests?

9. Who should approve the foundation construction ?

10. How are ladders installed?

11. What are the seams between adjacent staves sealed with?

12. What is necessary to have a watertight tank?

13. What is required in the way of field finishing?

14. What do letters “FDA” mean?

15. Why are heavy concrete slab foundations?

12

Код для цитирования: Скопировать