Межсекционное соединение криогенных систем локомотива (варианты)
LOCOMOTIVE CRYOGENIC SYSTEMS INTERSECTIONAL JOINT (VERSIONS)

Изобретение относится к сцепке специального назначения транспортных средств, в частности к соединениям криогенных трубопроводов между секциями локомотивов, работающих на криогенном топливе (газотурбовозов, газотепловозов).
Известен гибкий трубопровод для криогенных жидкостей, состоящий из наружной гофрированной трубы - оболочки, заключенной в металлическую сетку, и внутренней гофрированной трубы - оболочки, покрытой многослойной теплоизоляцией, между которыми создано вакуумированное пространство. На внутренней гофрированной трубе при помощи керамических вкладышей и стяжек крепятся волнисто изогнутые элементы, которые фиксируют положение внутренней гофрированной трубы относительно наружной гофрированной трубы, не препятствуя их взаимному продольному смещению (Авторское свидетельство СССР №530144, МПК F16L 11/12, 1976 г.).
Недостатком гибкого трубопровода является неравномерное распределение деформаций гофрированных труб по длине гибкого трубопровода, возникающих вследствие взаимных перемещений концевых фланцев трубопровода при движении секций локомотива, связанных гибким трубопроводом, а также вследствие вибрационных воздействий на гибкий трубопровод, приводящее к повышенным местным напряжениям в стенках гофрированных труб и сокращению срока их службы.
Известно межсекционное соединение криогенных систем газотурбовоза, принятое за прототип изобретения, состоящее из двух прямолинейных гибких двустенных гофрированных трубопроводов из хладостойкой стали, расположенных под углом 85-95° друг к другу. Одним концом гофрированные трубопроводы соединены с криогенными трубопроводами, жестко закрепленными на торцах соответствующих секций локомотива, а другими концами - с кронштейнами, снабженными каналами для протока газа и присоединенными к концам жесткого дугообразного трубопровода, причем к кронштейнам прикреплены концы стержней-торсионов, вторые концы которых жестко закреплены соответственно на торцах смежных секций локомотива. Межтрубное пространство двустенных трубопроводов вакуумировано (RU патент №2487032 C1, МПК B61G 5/06, В61С 17/02, 2013 г.).
Недостатком данного межсекционного соединения криогенных систем является снижение его надежности и долговечности, связанное с увеличением числа соединений в трубопроводе, наличием жесткого дугообразного трубопровода и деформаций гибких двустенных гофрированных трубопроводов, возникающих при движении локомотива.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы межсекционного соединения криогенных систем локомотива.
Указанный технический результат достигается в первом варианте изобретения тем, что межсекционное соединение криогенных систем локомотива, содержащее гибкий двустенный гофрированный трубопровод, состоящий из двух гофрированных труб из хладостойкой стали, которые размещены одна в другой, разделены упругими вставками и снабжены концевыми переходными фланцами, закрепленными на торцевых стенках смежных секций локомотива, межсекционное соединение снабжено упругим прутком, который соединен с гибким двустенным гофрированным трубопроводом подвесками, а упругий пруток и гибкий двустенный гофрированный трубопровод выполнены в форме пространственных спиралей, концы упругого прутка закреплены в переходных фланцах.
Указанный технический результат достигается во втором варианте изобретения тем, что межсекционное соединение криогенных систем локомотива, содержащее гибкий двустенный гофрированный трубопровод, состоящий из двух гофрированных труб из хладостойкой стали, которые размещены одна в другой, разделены упругими вставками и снабжены концевыми переходными фланцами, закрепленными на торцевых стенках смежных секций локомотива, межсекционное соединение снабжено упругим прутком, который размещен во внутренней полости внутренней гофрированной трубы гибкого двустенного гофрированного трубопровода и центрирован относительно внутренней гофрированной трубы трубопровода центрирующими упругими вставками, гибкий двустенный гофрированный трубопровод и упругий пруток выполнены в форме пространственных спиралей, концы упругого прутка закреплены в переходных фланцах.
На фиг. 1 показано межсекционное соединение криогенных систем локомотива (первый вариант изобретения)
На фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 показано межсекционное соединение криогенных систем локомотива (второй вариант изобретения)
На фиг. 4 показано сечение Б-Б на фиг. 3.
Межсекционное соединение криогенных систем локомотива в первом варианте изобретения (фиг. 1, 2) содержит гибкий двустенный гофрированный трубопровод 1, состоящий из двух гофрированных труб - наружной трубы 3 и внутренней трубы 4 из хладостойкой стали, которые размещены одна в другой, разделены упругими вставками 5 и снабжены концевыми переходными фланцами 6 и 7. Концевые переходные фланцы 6 и 7 закреплены на торцевых стенках 8 и 9 смежных секций локомотива. Переходные фланцы 6 и 7, присоединенные к концам гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1, соединяют полость 10 криогенного газа (фиг. 2) гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1 с каналами 11 и 12 криогенного газа в торцевых стенках 8 и 9 смежных секций локомотива.
Межсекционное соединение снабжено упругим прутком 13, который соединен с гибким двустенным гофрированным трубопроводом 1 подвесками 14, а упругий пруток 13 и гибкий двустенный гофрированный трубопровод 1 выполнены в форме пространственных спиралей, концы упругого прутка 13 закреплены в переходных фланцах 6 и 7. Подвески 14 (фиг. 2) охватывают участки упруго прутка 13 и ближайшие к ним участки гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1 и скрепляются болтовыми соединениями 15 и 16.
Кольцевой канал 17 между внутренней гофрированной трубой 4 и наружной гофрированной трубой 3 вакуумирован или заполнен теплоизолирующим веществом или инертным газом. Упругие вставки 5 выполнены из нетеплопроводного материала. Наружная поверхность гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1 снабжена слоем теплоизоляции 18.
Межсекционное соединение криогенных систем локомотива во втором варианте изобретения (фиг. 3, 4) содержит гибкий двустенный гофрированный трубопровод 1, состоящий из двух гофрированных труб - наружной трубы 3 и внутренней трубы 4 из хладостойкой стали, которые размещены одна в другой, разделены упругими вставками 5 и снабжены концевыми переходными фланцами 6 и 7. Концевые переходные фланцы 6 и 7 закреплены на торцевых стенках 8 и 9 смежных секций локомотива. Переходные фланцы 6 и 7, присоединенные к концам гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1, соединяют полость 10 криогенного газа гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1 с каналами 11 и 12 криогенного газа в торцевых стенках 8 и 9 смежных секций локомотива.
Межсекционное соединение снабжено упругим прутком 13, который размещен во внутренней полости внутренней гофрированной трубы 4 гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1, центрирован относительно внутренней гофрированной трубы 4 трубопровода 1 центрирующими упругими вставками 19. Упругий пруток 13 и гибкий двустенный гофрированный трубопровод 1 выполнены в форме пространственных спиралей. Концы упругого прутка 13 закреплены в переходных фланцах 6 и 7.
Кольцевой канал 17 между внутренней гофрированной трубой 4 и наружной гофрированной трубой 3 вакуумирован или заполнен теплоизолирующим веществом или инертным газом. Упругие вставки 5 выполнены из нетеплопроводного материала. Наружная поверхность гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1 снабжена слоем теплоизоляции 18.
Межсекционное соединение криогенных систем локомотива работает следующим образом.
При работе локомотива криогенное топливо проходит из одной секции локомотива через канал 11 в торцовой стенке 8 по гибкому двустенному гофрированному трубопроводу 1 в канал 12 торцевой стенки 9.
При движении локомотива по рельсовому пути (первый вариант) спиральная форма упругого прутка 13 обеспечивает равномерное распределение по его длине деформаций, вызываемых взаимными перемещениями торцевых стенок 8 и 9 секций локомотива. Так как участки упругого прутка 13 и гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1 соединены подвесками 14, уменьшается провисание гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1, вызываемых взаимными пространственными перемещениями смежных секций локомотива при движении.
В результате использования предлагаемой конструкции достигается повышение надежности и увеличение срока службы межсекционного криогенного трубопровода локомотива.
При движении локомотива по рельсовому пути (вариант второй) спиральная форма упругого прутка 13 обеспечивает равномерное распределение по его длине деформаций, вызываемых взаимными перемещениями секций локомотива. Равномерно распределенные по длине и уменьшенные по величине деформации упругого прутка 13 передаются через упругие вставки 19 внутренней гофрированной трубе 4 и далее через вставки 5 - наружной трубе 3 гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1. Уменьшаются деформации участков гибкого двустенного гофрированного трубопровода 1, вызываемых взаимными пространственными перемещениями смежных секций локомотива при движении.
В результате достигается повышение надежности и увеличение срока службы межсекционного соединения криогенных систем локомотива.