КОТЕЛ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ И ХРАНЕНИЯ ЖИДКИХ ГРУЗОВ

Полезная модель относится к ёмкостям для хранения и транспортирования жидких грузов, и может быть использована в вагонах-цистернах, контейнерах-цистернах и стационарных ёмкостях.
Известен котел вагона-цистерны, содержащий обечайку, люк с горловиной, закрепленной в обечайке котла, при этом место соединения горловины люка с обечайкой усилено накладкой, установленной на наружной цилиндрической поверхности обечайки и охватывающей горловину люка, усиливающая накладка выполнена в виде центрального участка и концевых участков с промежуточными переходными участками (RU2646709, B61D 5/00, опубл. 06.03.2018).
Технической проблемой, присущей данному устройству, является большая масса и металлоёмкость усиливающей накладки. Выполнение усиливающей накладки с постоянной шириной и длиной не соответствует характеру напряжений при действии внутреннего давления, вызывающее пластические деформации в обечайке котла в зоне люка. Наименьшие напряжения в зоне люка обечайка испытывает по продольным и поперечны осям котла. Соответственно геометрическая форма накладки известного аналога выполнена большой по массе и материалоемкой.
Техническим результатом является снижение массы котла для перевозки и хранения жидких грузов.
Заявляемый технический результат обеспечивается котлом для перевозки и хранения жидких грузов, содержащим обечайку, люк с горловиной, закрепленной в обечайке, при этом место соединения горловины люка с обечайкой усилено накладкой, установленной на наружной поверхности обечайки и охватывающей горловину люка, в котором накладка выполнена переменной ширины и переменой длины, c их плавным уменьшением в направлении продольной и поперечной осей накладки, соответственно, с отношением наибольшей ширины S к наименьшей ширине S1 в поперечном направлении котла выполненым в диапазоне 1,35<S/s, и с отношением наибольшей длины L к наименьшей длине L1 в продольном направлении котла выполненым в диапазоне L/L1<1,6.
max
min
max
max
В качестве развития полезной модели накладка может быть выполнена с внешним контуром и внутренним контуром, образованным отверстием под горловину люка, с наибольшим расстоянием N между внешним контуром и внутренним контуром в зонах с наибольшей концентрацией напряжений, расположенных под углом 45° к продольной оси котла, и с наименьшим значением размера N между внешним контуром и внутренним контуром в зонах с наименьшей концентрацией напряжений, расположенных в направлении продольной и поперечной осей котла; накладка может иметь сквозные вырезы в зонах с наибольшим расстоянием N; накладка прикреплена к обечайке сварным соединением по внутреннему контуру, образованному отверстием под горловину люка, и по контуру сквозных вырезов, выполненных в зонах с наибольшим расстоянием N.
max
min
max
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый котел для перевозки и хранения жидких грузов отличается от прототипа тем, что накладка выполнена переменной ширины и переменой длины, c их плавным уменьшением в направлении продольной и поперечной осей накладки, соответственно, с отношением наибольшей ширины S к наименьшей ширине S1 в поперечном направлении котла выполненым в диапазоне 1,35<S/s, и с отношением наибольшей длины L к наименьшей длине L1 в продольном направлении котла выполненым в диапазоне L/L1<1,6; накладка может быть выполнена с внешним контуром и внутренним контуром, образованным отверстием под горловину люка, с наибольшим расстоянием N между внешним контуром и внутренним контуром в зонах с наибольшей концентрацией напряжений, расположенных под углом 45° к продольной оси котла, и с наименьшим значением размера N между внешним контуром и внутренним контуром в зонах с наименьшей концентрацией напряжений, расположенных в направлении продольной и поперечной осей котла; накладка может иметь сквозные вырезы в зонах с наибольшим расстоянием N. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 показан общий вид котла для перевозки и хранения жидких грузов; на фиг. 2 – местный вид котла в области люка; фиг. 3 – накладка, вид сверху; на фиг. 4 –распределение эквивалентных напряжений в обечайке котла в области люка.
Котёл для перевозки и хранения жидких грузов (фиг. 1) содержит обечайку 1, люк 2 с горловиной 2.1, закрепленной в обечайке 1, при этом место соединения горловины 2.1 люка 2 с обечайкой 1 усилено накладкой 3, установленной на наружной поверхности обечайки 1 и охватывающей горловину 2.1 люка 2.
Технический результат, который заключается в снижении массы котла для перевозки и хранения жидких грузов, обеспечивается следующим образом.
max
min
max
min
max
min
max
min
Накладка 3 (фиг. 2 и фиг. 3) выполнена переменной длины и переменой ширины с их плавным уменьшением в направлении продольной и поперечной осей накладки 3, соответственно, с отношением наибольшей длины L к наименьшей длине L в диапазоне L/L < 1,6 и с отношением наибольшей ширины S к наименьшей ширине S в диапазоне 1,35 < S/S, при этом накладка 3 установлена своей продольной осью вдоль продольной оси котла. Предлагаемое выполнение позволяет снизить массу накладки 3 за счёт выполнения накладки 3 с геометрией, соответствующей характеру напряжений в котле при действии внутреннего давления, обеспечивая препятствие для возникновения пластических деформаций в обечайке 1 в месте люка 2 с горловиной 2.1.
max
min
Конкретным примером реализации полезной модели является выполнение накладка 3 выполнена с внешним контуром 3.1 и внутренним контуром 3.2, образованным отверстием под горловину 2.1 люка 2, с наибольшим расстоянием N между внешним контуром 3.1 и внутренним контуром 3.2 в зонах с наибольшей концентрацией напряжений, расположенных под углом 45° к продольной оси котла, и с наименьшим значением размера N между внешним контуром 3.1 и внутренним контуром 3.2 в зонах с наименьшей концентрацией напряжений, расположенных в направлении продольной и поперечной осей котла. Локализация напряжений в котлах для перевозки и хранения жидких грузов происходит в обечайке 1 в области под углом α±45⁰ к продольной оси котла (фиг. 4), соответственно наименьшие напряжения испытывает в зоне люка 2 с горловиной 2.1 обечайка 1 по продольным и поперечны осям котла.
max.
Накладка 3 имеет сквозные вырезы 3.3 в зонах с наибольшим расстоянием N Наличие сквозных вырезов 3.3 обеспечивает существенное снижение массы накладки 3. Конкретным примером реализации полезной модели является наличие четырёх сквозных вырезов 3.3 в накладке 3.
Накладка 3 прикреплена к обечайке 1 сварным соединением по внутреннему контуру 3.2, образованному отверстием под горловину 2.1 люка 2, и по контуру сквозных вырезов 3.3 накладки 3. Это позволяет исключить сварное соединение по внешнему контуру 3.1, что сокращает длину сварного шва.
Накладку 3 выполняют из листа. Накладку 3 устанавливают на обечайку 1 и фиксируют на обечайке 1 сварным соединением по внутреннему контуру 3.2, образованному отверстием под горловину 2.1 люка 2 и по контуру сквозных вырезов 3.3 накладки 3. Сварное соединение по контуру сквозных вырезов 3.3 накладки 3 может быть, в том числе, электрозаклёпочным.