КОРПУС КОТЛА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, а именно к конструкциям котлов вагонов-цистерн, а так же к конструкциям емкостей, предназначенных для транспортировки и хранения жидких продуктов.
Из области техники известен бессекционный котел цистерны модели 15-1547, который состоит из цилиндрической части и двух днищ. Цилиндрическая часть котла составлена из пяти продольно расположенных листов различной толщины. Днища привариваются к цилиндрической части котла стыковыми швами. Таким же способом соединены между собой листы цилиндрической части котла [Каталог - справочник «Грузовые вагоны промышленного транспорта», «ПРОМТРАНСНИИПРОЕКТ», М., 2000, стр.30].
К недостаткам такой конструкции можно отнести низкую технологичность изготовления котла, вызванную различной шириной листового металла, кромки которого необходимо подвергать механической обработке перед сваркой в единую конструкцию, из-за чего будет значительно увеличено время для переналадки оборудования с одной ширины обработки на другую, Вместе с этим, при установке данного котла на ложементы платформы, стыки между нижним броневым листом и боковыми листами попадают в зону ложементов, в результате чего при эксплуатации не исключено продавливание стыка брусками ложемента, что может повлечь за собой повреждение шва. Также выдавленный уклон на броневом листе для обеспечения полного слива груза является концентратором напряжений в котле, снижающим эксплуатационную надежность.
Эти недостатки устранены в конструкции котла железнодорожной цистерны [Патент РФ №36322 B61D 5/00, опубл. 2004.03.10] выполненного в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ и цилиндрической обечайки выполненной из не менее чем из трех, но не более пяти царг, концевые из
которых соединены с днищами. Каждая царга выполнена из листа одинаковой толщины и ширины.
Данная конструкция котла обладает повышенной массой тары из-за того, что все царги выполнены из листов одинаковой толщины, и как следствие снижение грузоподъемности вагона-цистерны в целом. Кроме того, такая конструкция обечайки исключает полный слив перевозимого продукта при разгрузке цистерны.
1
3
Также из области техники известен вагон-цистерна модели 15-5103 [«РЖД*Партнер» №7, 2003, стр.55,], котел которой выполнен в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ, закрепленных на торцах обечайки. Обечайка собирается из пяти горизонтально расположенных царг. Каждая из царг состоит из двух листов, нижние из которых (увеличенной толщины) являются броневыми. Верхние толщиной 10 мм и нижние толщиной 12 мм листы каждой царги равны по ширине и длине соответственно. Броневые листы охватывают не менее / части корпуса котла и выходят за ложементы платформы, на которые устанавливается котел. Центральная царга корпуса котла в продольном сечении имеет форму равнобочной трапеции, обеспечивая этим полноту слива перевозимого груза.
Эта конструкция выбрана в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Обозначенная конструкция котла цистерны отвечает требованиям прочности для установки на платформы и условиям технологичности изготовления, однако, применение в конструкции всех царг броневых листов толщиной 12 мм неоправданно по условиям увеличения массы тары и как следствие снижение грузоподъемности вагона - цистерны в целом, особенно для котлов диаметром 3200 мм. Броневые листы царг, соединяющих центральную царгу с крайними царгами менее нагружены, чем броневые листы последних.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции корпуса котла цистерны, в первую очередь для царговых котлов диаметром 3200 мм, обладающей меньшей материалоемкостью
и большей грузоподъемностью, с обеспечением требований к прочности конструкции с последующим использованием в серийном производстве.
1
3
Поставленная задача решается путем изготовления цилиндрической обечайки корпуса котла из пяти царг. Центральная и крайние царги состоят из двух листов, нижние из которых являются броневыми. Верхние листы этих царг выполнены облегченными, при этом броневые листы охватывают / часть корпуса котла. Царги, соединяющие центральную царгу с крайними, выполнены из листа толщиной равной толщине верхнего листа центральной и крайних царг. Учитывая то, что в наиболее нагруженных местах котла (в зоне опирания котла на ложементы платформы и зоне крепления лап котла и размещения сливного устройства вагона-цистерны) размещены более толстые листы, следовательно, при соблюдении условий прочности достигается снижение материалоемкости котла и как результат увеличение грузоподъемности вагона-цистерны. Вместе с этим, повышение грузоподъемности, за счет увеличения внутреннего объема котла, достигается за счет того, что ступенчатый переход, образованный при стыковке верхнего и нижнего броневого листов центральной и концевых царг, выполнен внутри обечайки.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что корпус котла железнодорожной цистерны, выполнен в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ, закрепленных на торцах обечайки, имеющей центральную и крайние опорные царги, состоящие из двух листов верхнего и нижнего броневого с отношением толщин 1:(1,2-1,25). Центральная царга соединена с крайними царгами посредством промежуточных царг, выполненных из листа толщиной равной толщине верхнего листа соединяемых царг, при этом суммарная длина всех броневых листов обечайки соразмерна длине листа промежуточной царги. Кроме того, ступенчатый переход, образованный при стыковке верхнего и нижнего броневого листов центральной и крайних царг, выполнен внутри обечайки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 - общий вид корпуса котла железнодорожной цистерны;
Фиг.2 - сечения центральной царги по линии А-А фиг.1;
Фиг.3 - сечение крайних царг по линии Б-Б фиг.1;
Фиг.4 - сечение промежуточных царг по линии В-В фиг.1;
Фиг.5 - место соединения верхнего и нижнего броневого листов центральной и крайних царг, вид Г фиг.2.
Корпус котла железнодорожной цистерны состоит из днищ 1 и обечайки 2.
1
3
Обечайка 2 корпуса котла выполнена из пяти царг. Центральная 3 и крайние 4 и 5 царги состоят из двух листов 6 и 7, нижние 7 из которых являются броневыми. Верхние листы 6 царг 3, 4 и 5 выполнены облегченными толщиной S=10 мм, а броневые листы 7 выполнены толщиной S=12 мм. Броневые листы 7 центральной 3 и крайних 4 и 5 царг охватывают / часть корпуса котла и выходят за ложементы 10 платформы на которые устанавливается котел. Царги 8, соединяющие центральную царгу 3 с крайними 4 и 5 выполнены из листа 9 толщиной 10 мм. Суммарная длина всех броневых листов 7 обечайки соразмерна длине листа 9 промежуточных царг 8. При стыковке верхнего 6 и нижнего броневого 7 листов центральной 3 и крайних 4 и 5 царг образуется ступенчатый переход 11, который размещен внутри обечайки 2 котла.
Технический результат от использования заявляемой полезной модели заключается в том, что при соблюдении требований к условиям прочности конструкции осуществляется значительное снижение материалоемкости котла, и как следствие повышение грузоподъемности вагона - цистерны в целом. Данную конструкцию корпуса котла, возможно, применять при изготовлении облегченных царговых котлов внутренним диаметром до 3200 мм, например - нефтебензиновых. Кроме того, в случае применения в конструкции котла внутренних шпангоутов возможна замена листов толщиной 10 мм на 8 мм, а листов толщиной 12 на 10 мм, обеспечив соотношение соединяемых листов 1:1,25.
Уменьшение толщины листа промежуточных царг котла и расположение ступенчатого перехода, образованного при стыковке верхнего и нижнего листов центральной и крайних царг, увеличивает внутренний объем котла, тем самым дополнительно увеличивается грузоподъемность вагона-цистерны.
1
2
1
3
3
3
Сокращение номенклатуры применяемого металла при изготовлении обечайки достигается за счет того, что длина всех броневых листов обечайки соразмерна длине листа промежуточной царги. Тем самым для изготовления обечайки достаточно будет наличие одинаковых по ширине и длине листов двух видов, одного с толщиной 10 или 8 мм, а другого 12 или 10. Толстый лист при таком варианте раскраивается на три равные части, идущие на броневые листы центральной и двух крайних царг, а тонкий лист раскраивается в соотношение /+/. При этом, из оставшихся / тонких листов возможно изготовление промежуточных царг.
В настоящее время, по заявляемой полезной модели, разработана конструкторская и технологическая документация, изготовлен опытный образец и проводятся его всесторонние испытания.