ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу и касается цистерн для транспортировки застывающих и кристаллизующихся продуктов, в частности, для перевозки карбамидоформальдегидной смолы, карбамидоформальдегидного концентрата.
Известна железнодорожная цистерна преимущественно для застывающих или кристаллизирующихся грузов, включающая котел с подогревательным кожухом, расположенным в нижней части котла, патрубок для слива конденсата и приспособление для подпора пара, дополнительные патрубки слива конденсата и дополнительные приспособления для подпора пара, основной и дополнительные патрубки для слива конденсата укреплены в верхней части подогреваемого кожуха так, что выходной участок каждого патрубка направлен вниз, а каждое приспособление для подпора пара установлено на выходном участке патрубка для слива конденсата, при этом подогревательных кожух теплоизолирован. [1]
Очевидно, что такие вагон-цистерны имеют сравнительно малую поверхность нагрева и низкую эффективность слива продукта из-за значительных потерь тепла в окружающую среду, также известные конструкции не обеспечивают в полной мере сохранность и качество перевозимого продукта из-за отсутствия теневой защиты.
Известна железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей, которая содержит котел с герметически закрытыми торцевыми днищами, сливное устройство, электронагреватели в виде ленточных или проволочных элементов сопротивления, заключенных в
защитные трубы. Защитные трубы герметично соединены с торцевыми днищами котла цистерны и расположены внутри котла цистерны параллельно друг другу в один или несколько рядов с расстоянием между защитными трубами, равным 2-10 наружных диаметров защитной трубы. Расположенные вдоль оси котла цистерны защитные трубы имеют длину, не превышающую расстояния от днищ котла цистерны до сливного устройства, а расположенные сбоку от сливного устройства имеют длину, равную 0,5-1,0 внутренней дины котла цистерны. Защитные трубы нижнего ряда закреплены на ложементах. Защитные трубы верхних рядов закреплены к защитным трубам соответствующего нижележащего ряда с помощью косынок. [2]
Недостатком данной конструкции цистерны является трудоемкость изготовления и сложность конструктивного исполнения, как теплообменника, так и конструкции цистерны в целом и высокая металлоемкость.
Наиболее близким техническим решением к предложенной модели является железнодорожная цистерна для вязких грузов и предназначена для перевозки жидких химических грузов, в состав которой входят типовая четырехосная платформа и подогревательное устройство для разогрева груза перед сливом. Котел четырехосной цистерны имеет цилиндрическую обечайку с двумя эллиптическими днищами. Продукт наливают сверху через люк, закрываемый крышкой. В нем размещены устройство для определения предельного уровня заполнения котла и привод затвора сливного прибора. Рядом с люком устанавливают предохранительно-впускной клапан. Слив нижний, расположен в середине котла. Для обеспечения полного слива нижний лист имеет уклон к середине. Разогрев продукта производится подогревательным кожухом и охватывает нижнюю часть котла. Пар подается в пространство между кожухом и котлом через штуцер на корпусе сливного
прибора, а выходит (пар или конденсат) через два патрубка, расположенных по концам кожуха котла в нижней его части. [3]
Одним из основных недостатков известной конструкции является не возможность транспортировки карбамидоформальдегидной смолы, карбамидоформальдегидного концентрата, так как конструкция известной цистерны не позволяет обеспечивать сохранность качества указанных грузов при транспортировке в летний период.
К недостаткам известной конструкции можно отнести также и не достаточную скорость слива загустевающих грузов, соответственно, необходимость длительного разогрева продукта перед сливом и, как следствие, потребность в больших затратах тепловой энергии, расходуемой на разогрев перевозимого продукта.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача по расширению функциональных возможностей путем создания цистерны для перевозки карбамидоформальдегидной смолы, карбамидоформальдегидного концентрата с учетом максимального использования допустимой осевой нагрузки, повышению эффективности слива при перевозке загустевающей жидкости, сокращению времени нахождения цистерны под разгрузкой и существенной экономии энергоносителей за счет рационального разогрева, а также сохранению свойств и качества указанного груза, обеспечению экологической безопасности при транспортировке и улучшению условий эксплуатации.
Для достижения указанного технического результата в железнодорожной цистерне преимущественно для застывающих или кристаллизирующихся грузов, установленной на платформе, содержащей котел, выполненный из цилиндрической обечайки и двух торцевых днищ, люк-лаз, предохранительно-впускной клапан, сливное устройство, расположенное в нижней части цилиндрической обечайки, подогревательный
кожух, расположенный в нижней части котла, цилиндрическая обечайка котла снабжена теневой защитой, которая расположена и жестко закреплена по обе стороны от люка-лаза.
Угол охвата теневой защитой цилиндрической обечайки котла составляет 150-160°, а зазор между ними выполнен равным 50-60 мм, при этом теневая защита выполнена съемной.
Внутри к корпусу люка закреплены сегменты предварительного и предельного наполнения цистерны, а вокруг люка-лаза установлены помосты и лестницы по обе стороны котла.
Подогревательный кожух выполнен с учетом повторения геометрии построения формы днища котла, а зазор между подогревательным кожухом и котлом выполнен равным 40-44 мм.
Причем в верхней части подогревательного кожуха выполнены штуцера для выпуска воздуха с целью удаления воздушных карманов и ускорения заполнения подогревательного кожуха паром
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
- фиг.1 - общий вид железнодорожной цистерны;
- фиг.2 - котел цистерны с подогревательным кожухом и теневой защитой, разрез А-А фиг.1;
- фиг.3 - крепление теневой защиты к корпусу котла железнодорожной цистерны, вид Б фиг.2;
- фиг.4 - люк-лаз цистерны в разрезе;
- фиг.5 - разрез В-В фиг.1.
Железнодорожная цистерна (фиг.1), установленная на платформе 1, содержит котел 2, который выполнен из цилиндрической обечайки 3 и двух закрытых торцевых днищ 4, люк-лаз 5, предохранительно-впускной клапан 6, сливное устройство 7, расположенное в нижней части цилиндрической обечайки 3 между торцевыми днищами 4.
Цилиндрическая обечайка 3 котла снабжена теневой защитой 8, которая расположена и жестко закреплена по обе стороны от люка-лаза 5, при этом угол охвата теневой защитой 8 цилиндрической обечайки 3 котла 2 составляет 150°-160° (фиг.2). Необходимо отметить, что при выполнении угла охвата более 160° происходит неоправданное увеличение массы тары, а при выполнении менее 150° не обеспечивается условия защиты от солнечной радиации при транспортировке застывающих и кристаллизующихся продуктов.
Причем зазор между теневой защитой 8 и цилиндрической обечайкой 3 котла 2 выполнен равным 50-60 мм. Угол охвата теневой защитой 8 цилиндрической обечайки 3 и зазор между ними обеспечивает наилучшие условия защиты перевозимого продукта от солнечной радиации и температурный режим транспортировки застывающих и кристаллизующихся продуктов. Следует добавить, что, выходя за минимальные и максимальные пределы выполнения зазора между теневой защитой 8 и цилиндрической обечайкой 3, не обеспечивается сохранность качества перевозки карбамидоформальдегидной смолы, карбамидоформальдегидного концентрата.
Необходимо отметить, что теневая защита 8 выполнена съемной (фиг.3). Это обеспечивается за счет крепления уголков 9 через платик 10 к цилиндрической обечайки 3 и, соответственно, уголков 11 к теневой защите 8 с возможностью их взаимодействия между собой. Уголки 9 и 11 жестко соединяют между собой крепежными элементами 12 (болтами). Крепление осуществляют в шести местах каждой части теневой защиты 8. В случае необходимости или ее ненадобности при эксплуатации теневая зашита 8 может легко быть демонтирована или установлена вновь.
Внутри к корпусу люка-лаза 5 закреплены сегменты предварительного 13 и предельного 14 наполнения цистерны (фиг.4). Данная конструкция позволяет производить визуальный контроль степени заполнения железнодорожной цистерны. Крышка 15 люка-лаза 5 выполнена ригельного
типа на несъемной оси с устройством ее открывания 16. Крышка 15 люка-лаза 5 в местах, контактирующих с горловиной люка-лаза 5, имеет прокладку из резины стойкой к перевозимому грузу. На крышке 15 люка-лаза 5 имеется приспособление 17 для установки запорно-пломбировочного устройства.
Вокруг люка-лаза 5 установлены помосты 18 и наружная лестница 19 по обе стороны котла 2. Лестница наружная 19 с помостами 18 предназначена для обеспечения удобства обслуживания цистерны в процессе эксплуатации. Внутренняя лестница 20 обеспечивает доступ обслуживающего персонала во внутрь котла 2 при проведении внутреннего осмотра и ремонта.
Ниже продольной оси котла 2 установлен подогревательный (парообогревательный) кожух 21, который представляет собой каркас из уголков, приваренных к котлу. Подогревательный кожух 21 закрывает нижнюю часть наружной поверхности котла 2 и дополнительно разогревает продукт при сливе. Пар через штуцер 22 на кожухе сливного устройства 7 подается в пространство между кожухом 21 и котлом 2 и через два патрубка 23 и 24, расположенных в нижней части по концам подогревательного кожуха 21, выходит наружу. Кроме того, в верхней части подогревательного кожуха 21 выполнены штуцера 25 для выпуска воздуха с целью удаления воздушных карманов и ускорения заполнения подогревательного кожуха 21 паром.
Геометрия построения подогревательного кожуха 21 в области днищ 4 котла 2 выполнена с учетом максимального приближенного повторения эллиптической формы днища 4 котла 2 (фиг.5), причем зазор между подогревательным кожухом 21 и котлом 2 выполнен равным 40-44 мм. Подобранный экспериментально-расчетным путем зазор между котлом 2 и подогревательным кожухом 21 позволяет обеспечивать наилучшие условия обогрева котла, соответственно, и скорость слива перевозимого продукта, без увеличения металлоемкости при сохранении габаритов цистерны.
Благодаря выбранному диапазону углов обхвата теневой защитой 8 цилиндрической обечайки 3 и оптимального зазора между цилиндрической обечайкой 3 и теневой защитой 8 позволяет создать условия для обеспечения сохранения качества перевозимого продукта, а также и рационального использования металла при раскрое теневой защиты с учетом оптимальной защиты от солнечной радиации.
Выходя за минимальные и максимальные пределы выполнения зазоров между теневой защитой 8 и цилиндрической обечайкой 3 и углов обхвата теневой защитой 8 цилиндрической обечайки 3 ухудшаются технико-экономические показатели, в части сохранения качества перевозимого продукта, а, именно, при транспортировке карбамидоформальдегидной смолы, карбамидоформальдегидного концентрата.
Предлагаемая конструкция котла железнодорожной цистерны создана с оптимальным соотношением прочности, грузоподъемности с учетом максимального использования допустимой осевой нагрузки.
Таким образом, предложенная полезная модель цистерны для затвердевающих продуктов обеспечивает значительное улучшение условий эксплуатации и сохранения качества груза при транспортировке.
Предлагаемая конструкция цистерны с теневой защитой и подогревательным кожухом позволяет более эффективно использовать подвижной состав, сокращая время простоев при разгрузке цистерны и, соответственно, обеспечивает экономию тепло и энергоносителей за счет уменьшения времени разогрева перевозимых грузов, и одним из важных моментов является сохранение качества груза при транспортировке в летний период.
Предложенная конструкция железнодорожной цистерны позволила решить основные проблемы, связанные с транспортировкой карбамидоформальдегидной смолы, карбамидоформальдегидного концентрата и сохранением их качества.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1565776 «Железнодорожная цистерна», МПК В 65 D 88/74, Бюл. №19, 1990 г.
2. Авторское свидетельство СССР №1808780 «Железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающей жидкости», МПК В 65 D 88/74, Бюл. №14, 1993 г.
3. Цистерны. (Устройство, эксплуатация, ремонт): Справочное пособие/ В.К.Губенко, А.П.Никодимов, Г.К.Жилин и др., - М.: Транспорт, 1990, с.34-36) (прототип)