Сливной прибор железнодорожной цистерны
DRAIN DEVICE OF RAILWAY TANK

Изобретение относится к железнодорожному транспорту для перевозок жидких грузов, в частности к конструкциям сливных устройств железнодорожных цистерн и может быть использовано в резервуарах для хранения жидких сред.
Известно используемое в железнодорожной цистерне (по патенту RU 2116919, B61D 5/00, 10.08.98) сливное устройство, содержащее корпус, окруженный обогревательным кожухом, основной затвор, который включает в себя штангу, верхний конец которой снабжен откидным воротком, а нижний ввинчен в стойку, внизу штанга соединена с клапаном, имеющим верхние и нижние перья, резиновое кольцо, укрепленное прижимным кольцом и шпильками, дополнительный затвор, состоящий из крышки с резиновым уплотнительным кольцом, которое закреплено к крышке кольцом и болтами, при этом крышка прикреплена к наконечнику корпуса винтом, а опора для винта выполнена в виде откидной скобы, подвешенной на валиках, которые закреплены на наконечнике корпуса, крышка снабжена стопорной гайкой с рукояткой, основной затвор снабжен пятой и упорным стаканом, причем в клапане выполнено сквозное отверстие, в которое установлена и жестко закреплена пята, а к штанге жестко присоединен упорный стакан, в который установлена пята и соединена с ним болтами, проходящими через ее кольцевую выточку, дополнительный затвор сливного устройства снабжен скобами, которые жестко соединены с крышкой и через которые пропущена откидная скоба, при этом на пяту и на соприкасающиеся поверхности верхних и нижних перьев основного затвора сливного устройства нанесено защитное покрытие из электропроводящего материала.
В известном сливном устройстве основной затвор, расположенный во внутреннем объеме цистерны, выполнен в виде клапана, который испытывает значительные силовые нагрузки от воздействия перевозимой в цистерне рабочей среды и не гарантирует герметичности сливного устройства. Дополнительный затвор, выполненный в виде фиксируемой винтом задвижки на конце корпуса, не гарантирует надежности герметизации сливного устройства при разгерметизации основного затвора. Значительные силовые усилия со стороны рабочей среды приведут к отжиму задвижки относительно корпуса. Недостаточная герметизация сливного устройства ухудшает технику безопасности, что особенно существенно при транспортировании в цистернах экологически опасных жидкостей. Опасность нарушения герметизации сливного устройства имеет место и при аварийных ситуациях, возникающих при крушениях поездов. В последнем случае наиболее опасной зоной разгерметизации цистерны является вертикально выступающая наружная часть корпуса сливного устройства. При авариях, возникающих при сходе несущей рамы цистерны с ходовых тележек, происходят перевороты цистерны, при которых силовое воздействие приводит к разрушению (срезу, смятию) нижней выступающей части корпуса, оснащенной задвижкой. Происходит разгерметизация сливного устройства. Указанный недостаток по срезу, смятию выступающей части корпуса этого устройства наблюдается и в аварийных ситуациях при сходе несущей рамы цистерны с одной из ходовых тележек, инерционная масса которой создает срезающее усилие на эту часть сливного устройства. Возможность использования в нижней части железнодорожной цистерны силовых защитных элементов или узлов нецелесообразна из-за ограниченности путевого просвета между железнодорожным полотном и несущей рамой цистерны, а также из-за ухудшения условий подсоединения к корпусу сливного устройства сливного трубопровода.
В качестве прототипа принято сливное устройство для железнодорожной цистерны, содержащее последовательно расположенные и независимо управляемые затворы, основной из них размещен во внутреннем объеме котла в зоне выходного окна и кинематически связан с управляющей штангой, продольно ориентированной к наливной горловине, другой затвор, дополнительный, размещен на конце наружной части корпуса сливного устройства, а над дополнительным затвором установлен промежуточный затвор, который выполнен в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, размещенным в корпусе сливного устройства, ось поворота заслонки перпендикулярна продольной оси указанного корпуса, поперечно смещена относительно нее и сопряжена с торцовой поверхностью заслонки, обращенной к дополнительному затвору, посредством кривошипов, расположенных по обе стороны от продольной оси корпуса, один из концов оси поворота заслонки соединен с рукояткой управления, расположенной с наружной стороны корпуса сливного устройства и взаимосвязанной с этим корпусом осевым фиксатором, ось которого перпендикулярна продольной оси корпуса, причем центр радиуса кривизны сферической поверхности заслонки расположен на продольной оси указанного корпуса на уровне или ниже оси ее поворота (RU 2182091, B61D 5/00, 10.05.02).
Введение в сливное устройство третьего независимо управляемого затвора, выполненного в виде поворотной заслонки, позволило повысить надежность сливного устройства и цистерны в целом при транспортировке жидкостей и при возникновении аварийных ситуаций, в том числе за счет повышения ее герметичности в условиях неравномерно действующих силовых нагрузок, возникающих при транспортировании в результате вибраций и ударов цистерны, которые особенно существенны при неполном заполнении ее жидкостью. Кроме того, уменьшена вероятность разгерметизации цистерны при аварийных ситуациях, в том числе за счет размещения промежуточного затвора в зоне, расположенной выше дополнительного затвора.
Однако используемые в прототипе средства не обеспечивают необходимый уровень надежности сливного устройства, особенно, при аварийных ситуациях, возникающих при крушениях поездов. В прототипе, так же как и в аналоге, разгерметизация цистерны при авариях обусловлена разрушением (срезом, смятием и т.п.) вертикально выступающей наружной части корпуса сливного устройства, причем при аварии может быть повреждена любая выступающая часть корпуса, на которой установлены дополнительный и промежуточный затворы. При таком повреждении происходит разгерметизация сливного устройства, поскольку один основной затвор не гарантирует герметичности сливного устройства.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности сливного устройства за счет сохранения его герметичности в условиях воздействия на него внешних сил при возникновении аварийных ситуаций.
Технический результат достигается тем, что в сливном приборе железнодорожной цистерны, содержащем цилиндрический корпус, в верхней части которого установлен основной затвор с приводным механизмом, а в нижней части корпуса на поворотной скобе установлен дополнительный затвор в виде крышки с уплотнителем и прижимным винтом, согласно изобретению цилиндрический корпус состоит из двух соединенных частей, между которыми установлено предохранительное кольцо, основной затвор установлен на штанге упорной приводного механизма с возможностью ее свободного вращения в разъемной муфте и состоит из двух последовательно расположенных один под другим клапанов, верхний из которых представляет собой пружинный тарельчатый клапан, предназначенный для перекрытия верхней торцевой части сливного отверстия, а расположенный под ним клапан представляет собой запорный клапан в виде усеченного конуса, предназначенный для перекрытия проходного сечения корпуса.
На чертеже (фиг. 1) представлен общий вид сливного прибора. На фиг. 2 показан вид сверху.
Сливной прибор железнодорожной цистерны содержит цилиндрический корпус, состоящий из двух соединенных частей 1 и 2, между которыми установлено предохранительное кольцо 3, в верхней части 1 корпуса установлен основной затвор 4 с приводным механизмом, а в нижней части 2 корпуса на поворотной скобе 5 установлен дополнительный затвор 6 в виде крышки с уплотнителем 7 и прижимным винтом 8, основной затвор 4 установлен на штанге упорной 10 приводного механизма с возможностью ее свободного вращения в разъемной муфте 9 и состоит из двух последовательно расположенных один под другим клапанов 11 и 12, верхний 11 из которых представляет собой пружинный тарельчатый клапан, предназначенный для перекрытия верхней торцевой части сливного отверстия, а расположенный под ним клапан 12 представляет собой запорный клапан в виде усеченного конуса, предназначенный для перекрытия проходного сечения корпуса.
Сливной прибор железнодорожной цистерны используют следующим образом.
В рабочем состоянии цистерна 13 заполнена жидким грузом. Клапаны 11 и 12 и дополнительный затвор 6 находятся в закрытом состоянии, тем самым, исключая протечку жидкого груза. Для слива жидкого груза отворачивают прижимной винт 8 и отводят в сторону поворотную скобу 5 с установленным на ней дополнительным затвором 6 в виде крышки с уплотнителем 7. Затем подсоединяют сливной трубопровод (на чертеже не показан). Далее открывают крышку входной горловины (на чертеже не показано) для доступа к штанге упорной 10 приводного механизма. После чего вращением штанги упорной 10 приводного механизма осуществляется ее перемещение и подъем пружинного тарельчатого клапана 11 и запорного клапана 12, выполненного в виде усеченного конуса. В результате чего открывается соответственно сливное отверстие в верхней торцевой части корпуса и проходное сечение корпуса и происходит слив груза из цистерны 13. Для приведения цистерны 13 в рабочее состояние закрывают основной затвор 4 и дополнительный затвор 6.
При аварийных ситуациях, возникающих при крущениях поезда и сходе тележек с рельсов, в известных сливных приборах нижняя часть его корпуса сминается или срезается с повреждением дополнительного затвора, при этом возможно повреждение и расположенного выше промежуточного затвора, поскольку его пространственное расположение не позволяет обеспечить требуемую надежную зону его защиты от силового воздействия при аварийных ситуациях. В предлагаемом же решении при аварийных ситуациях повреждается только нижняя часть 2 корпуса, на которой установлен дополнительный затвор 6. Если же при аварии нижняя часть корпуса срезается, то это происходит по предохранительному кольцу 3, специально установленному между двух соединенных между собой частей 1 и 2 корпуса, у которых размер верхней части 1 корпуса (его высота) значительно меньше, размера нижней части 2 корпуса. Реализация основного затвора 4 в виде двух последовательно расположенных один под другим клапанов 11 и 12, один из которых 11 представляет собой пружинный тарельчатый клапан, а расположенный под ним клапан 12 представляет собой запорный клапан в виде усеченного конуса, позволило обеспечить необходимую герметичность основного затвора 4 без использования промежуточного затвора (применяемого в известных сливных приборах) и уменьшить размер верхней части 1 корпуса, при котором нет необходимости в дополнительной защите корпуса, поскольку его габаритные размеры уменьшены настолько, что при возникших аварийных ситуациях возможно только повреждение или срез по предохранительному кольцу 3 нижней части 2 корпуса, а верхняя часть 1 не будет подвержена внешнему силовому воздействию.
На внутренней поверхности соприкосновения верхней части 1 и клапана 12, имеются три выточки, способствующие герметизации сливного устройства за счет эластичности материала из которого изготовлен клапан 12.
Известный сливной прибор имеет ряд литых деталей сложной конфигурации, что усложняет их изготовление. Количество деталей, из которых состоит универсальный сливной прибор, составляет порядка 87 ед. (без учета деталей третьего промежуточного клапана). Масса существующего сливного прибора 131 кг, с учетом комплектации третьего промежуточного клапана составляет от 183 до 240 кг в зависимости от модели третьего промежуточного клапана.
Предлагаемый сливной прибор состоит из 50 деталей, изготовленных в основном из сортовых видов материалов. Расчетная масса сливного прибора составляет порядка 90 кг.