КОТЕЛ ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к транспорту, в частности, к железнодорожным вагонам.
Известен котел вагона-цистерны патент (CA 2725064), содержащий обечайку, два днища, люк-лаз с горловиной, расположенный в верхней части котла, предохранительную и/или запорную арматуру и усиливающую накладку, расположенную в месте установки люка-лаза. Накладка имеет форму кольца и приварена по внутреннему диаметру к горловине люка лаза, а по наружному диаметру к обечайке котла.
Недостатком существующего технического решения является наличие напряжений в стенках котла, близких по своему значению к допускаемым по периметру накладки в зоне, удаленной от продольной оси котла, при создании внутреннего давления. Явление наблюдается ввиду резкого изменения жесткости конструкции за счет приваривания накладки к горловине люка-лаза. Данное обстоятельство негативно сказывается на надежности узла установки люка-лаза и безопасности эксплуатации котла, работающего под давлением.
Техническим результатом полезной модели является снижение уровня напряжения корпуса котла в зоне установки усиливающей накладки люка-лаза, и, как следствие, повышение надежности узла установки люка-лаза, и обеспечение безопасной эксплуатации котла, работающего под давлением.
Заявленный технический результат обеспечивается котлом вагона-цистерны, содержащим обечайку котла, люк-лаз с горловиной, закрепленной в обечайке котла, и усиливающую накладку, установленную на наружной поверхности обечайки котла и имеющую отверстие для размещения горловины люка-лаза, при этом усиливающая накладка закреплена на обечайке котла, а диаметр указанного отверстия превышает наружный диаметр горловины люка-лаза по меньшей мере на 80 мм.
Согласно возможному варианту реализации полезной модели отношение толщины обечайки к ее внутреннему диаметру может находиться в диапазоне от 0,002 до 0,004. Кроме того, отношение толщины усиливающей накладки к толщине обечайки может лежать в диапазоне от 0,5 до 1,5, а отношение ширины усиливающей накладки к ее толщине может составлять по меньшей мере 25.
Предлагаемая полезная модель поясняется фигурами, на которых
фиг.1 изображает общий вид вагона-цистерны;
фиг.2 изображает укрупненный вид разреза А-А по фиг.1.
Далее со ссылкой на сопровождающие фигуры детально описано осуществление полезной модели. Вагон-цистерна имеет котел, показанный на фиг.1, который содержит обечайку 1, два днища 2 и люк-лаз 3 с горловиной 4, выполненный на обечайке 1 котла в его верхней части. Кроме того, показанный на фиг.1 котел содержит предохранительную и/или запорную арматуру 5.
На наружной поверхности обечайки 1 размещена усиливающая накладка 6, окружающая горловину 4 люка-лаза. В рассматриваемом варианте реализации усиливающая накладка 6 выполнена кольцевой и имеет отверстие 7 для размещения вокруг горловины 4 люка-лаза, диаметр которого в рассматриваемом варианте выполнения превышает наружный диаметр горловины 4 по меньшей мере на 80 мм. Крепление усиливающей накладки 6 выполнено непосредственно к обечайке 1 по диаметру отверстия 7 посредством сварки. За счет превышения диаметра отверстия усиливающей накладки 6 относительно наружного диаметра горловины 4 по меньшей мере на 80 мм обеспечивается расстояние между сварными швами, достаточное для исключения роста уровня напряжения корпуса котла, связанное с близким расположением зон термического влияния сварных швов, который особенно критичен для тонкостенных обечаек, у которых отношение толщины s стенки обечайки к внутреннему диаметру D обечайки находится в диапазоне от 0,002 до 0,004 (фиг.2).
Использование предложенной конструкции вагона-цистерны позволяет снизить уровень напряжений в стенке котла при создании внутри него избыточного давления, что, в свою очередь, влияет на повышение надежности и безопасности эксплуатации котла.
Отношение толщины s1 усиливающей накладки 6 к толщине s обечайки 1 лежит в диапазоне от 0,5 до 1,5. При этом необходимо отметить, что при толщине усиливающей накладки s1>1,5*s по наружному диаметру усиливающей накладки в стенке котла возникают напряжения, близкие по величине к напряжениям, которые могут возникать в техническом решении, реализованном в прототипе. С другой стороны, толщина усиливающей накладки s1<0,5*s является недостаточной для усиления стенки котла.
Отношение ширины b усиливающей накладки 6 к ее толщине s1 составляет по меньшей мере 25. При выполнении усиливающей накладки с меньшей шириной, она не будет обладать достаточной податливостью и будет выступать в роли концентратора напряжений.