СЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в качестве сливного устройства в железнодорожных цистернах для перевозки жидких грузов.
Известны сливные устройства железнодорожной цистерны, расположенные в нижней части цистерны и содержащие корпус в кожухе, основной и дополнительный затворы, промежуточный затвор, который установлен в корпусе между основным и дополнительным затворами (см. RU 2267421 С1, опубл. 10.01.2006; RU 2182091 С1, опубл. 10.05.2002). Промежуточный затвор в известных сливных устройствах выполнен в виде разъёмного корпуса, внутри которого установлены ограничители хода и клапан со штоком, соединенным с поворотным устройством для открывания промежуточного затвора, либо в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, расположенным в кольцевой вставке корпуса.
Известно также принятое за наиболее близкий аналог сливное устройство железнодорожного вагона-цистерны, содержащее корпус, верхний и нижний затворы и расположенный над нижним затвором промежуточный затвор, выполненный в виде предохранительной пробки, оборудованной уплотнительным кольцом, шаровым краном и страховочным тросиком и вворачиваемой в корпус по профилю упорной резьбы, образованной выступающими концами стержней, которые установлены в отверстиях корпуса (патент RU 110349 U1, опубл. 30.08.2011).
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в сложности конструкций известных промежуточных затворов, которые устанавливают с целью повышения эксплуатационной надёжности цистерны за счёт улучшения герметичности сливного устройства при различных воздействиях силовых нагрузок, возникающих при транспортировке и сливе жидких грузов. Для этого промежуточные затворы оборудуют уплотнителями той или иной конструкции, а также средствами для регулирования положения промежуточных затворов, выполняемого вручную, что усложняет конструкции сливных устройств и процесс их эксплуатации.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции сливного устройства железнодорожной цистерны в части промежуточного затвора, снижении трудоёмкости эксплуатации сливного устройства.
Указанный технический результат достигается при использовании сливного устройства железнодорожной цистерны, содержащего цилиндрический корпус, нижний, верхний затворы и промежуточный затвор, выполненный в виде предохранительной пробки и установленный над нижним затвором, которое, в отличие от наиболее близкого аналога, снабжено промежуточным затвором, выполненным в виде предохранительной пробки и установленным под верхним затвором, при этом обе предохранительные пробки изготовлены из полимерного материала и установлены над нижним затвором и под верхним затвором через упругие элементы, а на внутренней поверхности цилиндрического корпуса в нижней и верхней его частях выполнены, соответственно, нижний и верхний упорные буртики с рабочими поверхностями по кольцевым кромкам со стороны соответствующих предохранительных пробок, выполненных, в свою очередь, также с рабочими поверхностями по кольцевым кромкам для сопряжения с рабочими поверхностями соответствующих упорных буртиков в закрытом положении сливного устройства.
В частных формах реализации полезной модели рабочие поверхности предохранительных пробок и нижнего и верхнего упорных буртиков выполнены горизонтальными или наклонными для их взаимного сопряжения.
В частных формах реализации полезной модели диаметры предохранительных пробок превышают внутренний диаметр цилиндрического корпуса сливного устройства, измеренный по внутренним поверхностям нижнего и верхнего упорных буртиков, на (2 – 4) мм.
В частных формах реализации полезной модели в качестве упругих элементов могут быть использованы пружины сжатия, либо изделия, изготовленные из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра, либо кольца.
В предпочтительной форме реализации полезной модели упругие элементы выполнены с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное сопряжение рабочих поверхностей предохранительных пробок и соответствующих им упорных буртиков.
В частных формах реализации полезной модели крепление упругих элементов к контактирующим с ними поверхностям нижнего и верхнего затворов и предохранительных пробок может быть выполнено при помощи плотной посадки на цилиндрические направляющие, либо скоб и болтового соединения, либо клеевого соединения.
Предложенная полезная модель представлена на чертежах, где:
на фиг. 1 – главный вид сливного устройства железнодорожной цистерны в закрытом положении;
на фиг. 2а – местный вид А на фиг. 1 с горизонтальными рабочими поверхностями;
на фиг. 2б – местный вид А’ на фиг. 1 с наклонными рабочими поверхностями;
на фиг. 3а – местный вид Б на фиг. 1 с горизонтальными рабочими поверхностями;
на фиг. 3б – местный вид Б’ с наклонными рабочими поверхностями.
Сливное устройство железнодорожной цистерны установлено в нижней части котла цистерны и содержит цилиндрический корпус 1 с тремя последовательно расположенными внутри него затворами – нижним затвором 2, верхним затвором 3 и двумя промежуточными затворами 4 и 5 (фиг. 1). Нижний затвор 2 расположен на нижнем конце корпуса 1 сливного устройства. Верхний затвор 3 размещен внутри котла цистерны и закреплён в сливном отверстии. Над нижним затвором 2 размещён промежуточный затвор 4, под верхним затвором 3 – промежуточный затвор 5. Выполнены промежуточные затворы 4 и 5 в виде цилиндрических предохранительных пробок 4 и 5 с диаметрами D, изготовленными из полимерного материала, например, из резины, полиуретана и т.д.
На внутренней боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 в качестве ограничителей хода предохранительных пробок 4 и 5 выполнены кольцевые упорные буртики – нижний 1.1 и верхний 1.2. Кольцевая кромка в верхней части нижнего упорного буртика 1.1 является его рабочей поверхностью 1.1.1 и может быть выполнена горизонтальной или наклонной (фиг. 2). При выполнении рабочей поверхности 1.1.1 горизонтальной (фиг. 2а) она расположена на горизонтальной поверхности нижнего упорного буртика 1.1, выполненной без углового скоса (фаски). При выполнении рабочей поверхности 1.1.1 наклонной (фиг. 2б) она расположена на верхней поверхности углового скоса, выполненного вдоль верхней кромки нижнего упорного буртика 1.1. Аналогично, кольцевая кромка в нижней части верхнего упорного буртика 1.2 является его рабочей поверхностью 1.2.1 и может быть выполнена горизонтальной или наклонной (фиг. 3). При выполнении рабочей поверхности 1.2.1 горизонтальной (фиг. 3а) она расположена на горизонтальной поверхности верхнего упорного буртика 1.2, выполненной без углового скоса (фаски). При выполнении рабочей поверхности 1.2.1 наклонной (фиг. 3б) она расположена на нижней поверхности углового скоса, выполненного вдоль нижней кромки верхнего упорного буртика 1.2. На уровне нижнего 1.1 и верхнего 1.2 упорных буртиков, на которые опираются соответствующие предохранительные пробки 4 и 5 с диаметрами D, цилиндрический корпус 1 имеет внутренний диаметр d.
Кольцевая кромка в верхней части предохранительной пробки 4 и кольцевая кромка в нижней части предохранительной пробки 5 являются рабочими поверхностями 4.1 и 5.1 предохранительных пробок 4 и 5 и могут быть выполнены горизонтальными или наклонными (фиг. 2 и 3). При выполнении рабочих поверхностей 4.1 и 5.1 горизонтальными (фиг. 2а и 3а) они расположены на горизонтальных поверхностях предохранительных пробок 4 и 5, не имеющих углового скоса (фаски). Горизонтальные рабочие поверхности 4.1 являются ответными для сопряжения с горизонтальными рабочими поверхностями 1.1.1 и 1.2.1 упорных буртиков 1.1 и 1.2. При выполнении рабочих поверхностей 4.1 и 5.1 наклонными (фиг. 2б и 3б) они расположены на поверхностях угловых скосов, выполненных вдоль, соответственно, верхней и нижней кромок предохранительных пробок 4 и 5. Наклонные рабочие поверхности 4.1 и 5.1 являются ответными для сопряжения с наклонными рабочими поверхностями 1.1.1 и 1.2.1 упорных буртиков 1.2.
Кольцевые области сопряжения рабочих поверхностей 4.1, 5.1 с рабочими поверхностями 1.1.1, 1.2.1 ограничены по ширине значениями диаметров D и d. При этом должны соблюдаться следующие требования: ширина указанной кольцевой области должна обеспечивать в закрытом положении сливного устройства достаточно широкую область сопряжения и перекрытия в радиальном направлении предохранительных пробок 4, 5 и упорных буртиков 1.1, 1.2; при этом упорные буртики 1.1, 1.2 должны иметь минимальное значение выступания во внутреннюю полость корпуса 1 сливного устройства с целью обеспечения максимально возможного просвета сливного патрубка. Данным требованиям отвечает превышение значения диаметра D над значением диаметра d на величину от 2 до 4 мм.
Между нижним 2 и верхним 3 затворами и предохранительными пробками 4, 5 установлены упругие элементы 6 и 7, в качестве которых могут быть использованы пружины сжатия, либо изделия, изготовленные из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра, либо кольца. Упругие элементы 6 и 7 выполнены с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание в продольном направлении предохранительных пробок 4 и 5 к соответствующим упорным буртикам 1.1 и 1.2. Для базирования и плотной посадки упругих элементов 6 и 7, которые представляет собой пружины сжатия, либо полые цилиндры или кольца из эластомера, на контактирующих с этими элементами поверхностях, а именно, на поверхностях нижнего 2 и верхнего 3 затворов и на поверхностях предохранительных пробок 4 и 5, выполнены направляющие с цилиндрической поверхностью. Крепление упругих элементов 6 и 7 к контактирующим поверхностям может также осуществляться при помощи скоб и болтового соединения. Крепление к контактирующим поверхностям упругих элементов 6 и 7, которые представляют собой изделия из эластомера, может также осуществляться при помощи клеевого соединения.
Предложенное сливное устройство работает следующим образом.
Перед разгрузкой цистерны производят открытие последовательно нижнего затвора 2 и верхнего затвора 3.
В процессе открытия нижнего затвора 2 открытие промежуточного затвора 4 происходит автоматически. При отведении вниз нижнего затвора 2 упругий элемент 6 (пружина сжатия или изделие из эластомера) разжимается, рабочая поверхность 4.1 предохранительной пробки 4 выходит из сопряжения с рабочей поверхностью 1.1.1 упорного буртика 1.1, и затем сборка из нижнего затвора 2, промежуточного затвора в виде предохранительной пробки 4 и упругого элемента 6 вынимается из корпуса 1 сливного устройства.
В процессе открытия верхнего затвора 3 при его отведении вверх упругий элемент 7 (пружина сжатия или изделие из эластомера) разжимается, рабочая поверхность 5.1 предохранительной пробки 5 выходит из сопряжения с рабочей поверхностью 1.2.1 упорного буртика 1.2. И далее сборка, состоящая из промежуточного затвора в виде предохранительной пробки 5 и упругого элемента 7, вынимается из корпуса 1 сливного устройства.
Закрытие сливного устройства осуществляют последовательным перекрытием верхнего затвора 3 и нижнего затвора 2.
При закрытии верхнего затвора 3 этим затвором с установленным на нём упругим элементом 7 и промежуточным затвором в виде предохранительной пробки 5 запирают сверху корпус 1 сливного устройства. Предохранительная пробка 5 перемещается вниз вдоль корпуса 1 до упора рабочей поверхности 5.1 в рабочую поверхность 1.2.1 упорного буртика 1.2. Упругий элемент 7 поджимается сверху нижней поверхностью верхнего затвора 3. В закрытом положении сливного устройства указанные рабочие поверхности плотно сопрягаются, тем самым, обеспечивая герметичность сливного устройства в области промежуточного затвора.
При закрытии нижнего затвора 2 этим затвором с установленными на нём упругим элементом 6 и промежуточным затвором 4 запирают снизу корпус 1 сливного устройства. При этом предохранительная пробка 4 перемещается вверх вдоль корпуса 1 до упора рабочей поверхности 4.1 в рабочую поверхность 1.1.1 упорного буртика 1.1. Упругий элемент 6 поджимается снизу верхней поверхностью нижнего затвора 2.
Процессы открытия и закрытия промежуточных затворов предлагаемой конструкции представляют собой несложные, быстрые операции, снижающие трудоёмкость эксплуатации сливного устройства железнодорожной цистерны.
Промежуточные затворы предлагаемой конструкции представляют собой несложные конструкции, состоящие из малого количества элементов. Реализация назначения промежуточных затворов, состоящего в улучшении герметичности сливного устройства железнодорожной цистерны, а также достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции сливного устройства в части промежуточного затвора, обеспечиваются изготовлением предохранительных пробок 4 и 5 из полимерного материала, обладающего свойствами эластичности и упругости; выполнением предлагаемого соотношения значений диаметров D и d; выполнением упругих элементов 6 и 7 с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание предохранительных пробок 4 и 5 к упорным буртикам 1.1 и 1.2 в продольном направлении. За счёт химической стойкости полимерного материала предохранительные пробки 4 и 5 не вступают в контакт с жидким грузом, тем самым обеспечивая долговечность промежуточных затворов. Свойства эластичности материалов промежуточных затворов 4, 5 и упругих элементов 6, 7 повышают эксплуатационную надежность сливного устройства цистерны в условиях неравномерно действующих силовых нагрузок при транспортировании жидкого груза и при его сливе.