КОТЕЛ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, а именно к конструкциям котлов железнодорожных цистерн горизонтального расположения для перевозки жидких грузов.
Известен котел цистерны, выполненный в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ, закрепленных на торцах обечайки, сливно-наливной арматуры, установленной на обечайке котла, при этом нижний и боковые листы выполнены броневыми, а нижний броневой лист выполнен с выдавленным уклоном к середине котла и броневая часть обечайки охватывает до 270° окружности котла. [1]
Основным недостатком известной модели котла железнодорожной цистерны является достаточно большая металлоемкость и, соответственно, высокий коэффициент тары.
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является котел, который используется в известной железнодорожной цистерне для транспортирования жидких грузов, включающая установленный на ходовой части посредством рамы котел в виде горизонтальной емкости, состоящей из двух днищ и цилиндрической обечайки, выполненный из трех царг, из которых концевые соединены с днищами и свободно размещены на раме, а средняя царга посредством фасонных лап жестко закреплена на раме и имеет сливное устройство и люк, при этом царги выполнены одинаковой длины и составлены из листов так, что у крайних царг размер броневого листа не менее чем на 200 мм больше длины броневого листа средней царги, а фасонные лапы прикреплены к котлу, так что расстояние от их концов до кольцевых
швов средней и концевых царг не менее 150 мм, причем царги выполнены равными 3,1 м. [2]
Одним из основных недостатков прототипа является недостаточная прочность котла-цистерны.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача максимально повысить прочность и устойчивость путем оптимального раскроя геометрии построения котла, и, как следствие, улучшение безопасности эксплуатации железнодорожных цистерн, как одного из важных факторов эксплуатации подвижного состава, а также увеличить грузоподъемность при выполнении стандартных условий перевозок.
Решение данной технической задачи достигается тем, что в котле железнодорожной цистерны, выполненном в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ, закрепленных на торцах цилиндрической обечайки, выполненной из средней и двух концевых царг, сливно-наливной арматуры, установленной на обечайке котла, каждый продольный сварной шов между верхним и нижним броневым листами каждой концевой царги выполнен под углом 60°-110° к нижней образующей котла, а сварной шов между нижним броневым и последующим листами средней царги выполнен под углом 35°-55° к нижней образующей котла, при этом соотношение длины обечайки к длине средней царги выполнено в пределах равным 1,7-2,2, при этом продольные швы в средней и в концевых царгах смещены относительно друг друга.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
- фиг.1 - общий вид котла железнодорожной цистерны;
- фиг.2 - разрез А-А концевой царги обечайки котла;
- фиг.3 - разрез Б-Б средней царги обечайки котла;
- фиг.4 - раскрой обечайки котла железнодорожной цистерны.
Котел железнодорожной цистерны, выполненным в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ 1, закрепленных на торцах цилиндрической обечайки 2, выполненной из средней 3 и двух концевых 4 царг.
В верней части расположено наливное устройство 5, а в нижней части сливной прибор 6, расположенный в середине котла. На средней обечайке 3 установлены фасонные лапы 7.
Необходимо отметить, что каждый продольный сварной шов между верхним и нижним броневым листами каждой концевой царги 4 выполнен под углом 60°-110° к нижней образующей котла,
При выполнении продольного сварного шва между верхним и нижним броневым листами в концевой царге 4 под углом меньше 60° к нижней образующей котла не обеспечивается достаточная устойчивость установки котла на опоры.
В случае выполнения продольного сварного шва между верхним и нижним броневым листами в концевой царге 4 под углом больше 110° к нижней образующей котла приводит к необоснованному увеличению металлоемкости и, соответственно, к увеличению коэффициента тары.
В предлагаемой полезной модели котла железнодорожной цистерны сварной шов между нижним броневым и последующим листами средней царги 3 выполнен под углом 35°-55° к нижней образующей котла,
При выполнении сварного шва между нижним броневым и последующим листами в средней царге 3 под углом меньше 35° к нижней образующей котла не обеспечивается необходимая жесткость крепления котла в зоне установки фасонных лап 7.
А при выполнении сварного шва между нижним броневым и последующим листами в средней царге 3 под углом больше 55° к
нижней образующей котла приводит к необоснованному увеличению металлоемкости и, как следствие, к увеличению коэффициента тары.
1
При этом соотношение длины L обечайки 2 к длине L средней царги 3 выполнено в пределах равным 1,7-2,2.
1
Выполнение соотношения длины обечайки 2 к длине средней царги 3, т.е L/L меньше 1,7 приведет к уменьшению прочности котла и, соответственно, к увеличению допустимого напряжения в среднем сечении средней царги 3 обечайки 2 котла.
1
Что касается выполнения соотношения L/L, т.е. длины обечайки 2 к длине средней царги 3, больше 2,2 приведет к необоснованному повышению металлоемкости и, как следствие, к увеличению напряжения в кольцевых швах между средней 3 и концевыми 4 царгами и, соответственно, снижению прочности.
Следует добавить, что продольные швы в средней и концевых царгах 3,4 обечайки 2 смещены относительно друг друга, что также позволяет повысить прочность котла.
Благодаря такому выбранному оптимальному раскрою котла железнодорожной цистерны и диапазону углов обхвата броневых листов в концевых и средней царгах позволяет обеспечить необходимую прочность при соблюдении рационального использования металла.
Предлагаемая конструкция котла железнодорожной цистерны создана с оптимальным соотношением прочности, грузоподъемности и металлоемкости.
Необходимо отметить, что вся совокупность конструктивных решений, использованных в предложенной полезной модели, а, именно выполнение обечайки с оптимально выбранными параметрами и углами обхвата броневых листов в концевых и средней царгах, а также смещение продольных швов во всех царгах относительно друг друга позволило в значительной мере повысить прочность котла и, соответственно,
безопасность подвижного состава при эксплуатации железнодорожных цистерн, увеличить грузоподъемность при выполнении стандартных условий перевозок.
Источники информации
1. Патент РФ на полезную модель №26780 «Котел цистерны (варианты)», Бюллетень №35, 2002 г.
2. Патент РФ на полезную модель №35522 «Железнодорожная цистерна для транспортирования жидких грузов», Бюллетень №2, 2004 г. (прототип).