КОТЕЛ ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям котлов цистерн для перевозки жидких грузов.
Уровень техники
В соответствии с ГОСТ Р 51659-2000, цистерна состоит из котла с арматурой, крепления котла к платформе, платформы, оборудованной тележками, автосцепными устройствами, автоматическим тормозом, стояночным тормозом и дополнительных приспособлений. Котел цистерны, как правило, представляет собой горизонтально расположенную емкость цилиндрической формы, закрытую с торцов днищами.
В современном производстве емкостного оборудования применяются отбортованные днища различной формы: сферические, торосферические, конические, эллиптические, плоские с цилиндрической отбортовкой. Благодаря отбортовке, сварной шов при присоединении днища к обечайке выносится за пределы опасной зоны и тем самым не нагружается дополнительно на изгиб, что исключает образование застойных зон. Выбор той или иной формы днищ зависит от многих параметров, в частности, от рабочего давления в емкости и физико-химических свойств рабочей среды. В известных днищах размер отбортовки составляет от 30 до 120 мм (см. например, ГОСТ 12619-78 "Днища конические отбортованные с углами при вершине 60 и 90. Основные размеры", ГОСТ 12622-78 "Днища плоские отбортованные. Основные размеры", ГОСТ 6533-78 "Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры"). При использовании днищ с отбортовкой до 120 мм необходимо использовать увеличенные по длине обечайки, в которых присутствуют протяженные продольные сварные швы, уменьшающие прочность котла (сосуда). Это приводит к снижению прочности всей конструкции.
.
Известен котел вагона-цистерны, выполненный в виде емкости, содержащей днища, закрепленные на торцах цилиндрической обечайки, набранной и соединенной сварными швами из пяти продольных листовразличной толщины, см Каталог-справочник «Грузовые вагоны промышленного транспорта», «ПРОМТРАНСНИИПРОЕКТ», М. 2000 г. стр. 30, модель 15-1547.
Известен также котел вагона-цистерны, выполненный в виде емкости, содержащей днища, закрепленные на торцах цилиндрической обечайки, набранной и соединенной сварными швами из продольно расположенных нескольких широких основных листов и одного узкого замыкающего продольного листа (патент РФ на полезную модель №38145, МПК В61D5/00, B65D88/12, опубл. 27. 05.2004), который является наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому решению, и принят за прототип.
Основными недостатками известных технических решений являются небольшой размер отбортовки у днища, наличие большого количества сварных продольных швов обечайки котла большой длины, за счет чего повышается металлоемкость котла и одновременно снижается его прочность.
Раскрытие сущности полезной модели
Таким образом, технической проблемой в рассматриваемой сфере является недостаточная прочность известных конструкций котлов цистерн за счет применения днищ с уменьшенной отбортовкой. Предлагаемое согласно настоящей полезной модели днище котла выполняется с увеличенной отбортовкой, за счет чего обеспечивается возможность выполнения обечайки котла цистерны с меньшей длиной и, соответственно, меньшей протяженностью сварных продольных швов, благодаря чему снижается металлоемкость самого котла и одновременно повышается его прочность.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в уменьшении металлоемкости с одновременным повышением прочности котла вагона-цистерны.
Достигается технический результат тем, что в котле вагона-цистерны, выполненном в виде емкости, содержащей цилиндрическую обечайку и днища, закрепленные на торцах обечайки, согласно полезной модели, днище содержит отбортовку, длина которой находится в диапазоне от более 120 до 1000 мм. При этом отношение длины отбортовки к внутреннему диаметру днища находится в диапазоне от 0,024 до 0,55.
Форма днища может быть сферической, или торосферической, или конической, или эллиптической, или плоской формы.
Краткое описание чертежей
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующим графическим материалом:
фиг.1, на которой представлен общий вид котла цистерны, где 1 - днище, 2 - цилиндрическая обечайка, 3 - продольные швы обечайки; и
фиг.2, на которой представлен поперечный разрез днища, где 1 - днище; 4 - отбортовка днища.
Осуществление полезной модели
Котел вагона-цистерны выполнен в виде емкости, содержащей цилиндрическую обечайку 2, выполненную из соединенных сварными швами 3 листов, и днища 1, закрепленные на торцах цилиндрической обечайки 2. Днище 1 содержит отбортовку 4, длина S которой находится в диапазоне от значения более 120 мм до 1000 мм. Нижний предел указанного диапазона определяется ГОСТом. Верхний предел определяется необходимостью вписаться в габариты вагона.
Отношение длины S отбортовки 4 к внутреннему диаметру D днища 1 находится в диапазоне от 0,024 до 0,55. Указанное соотношение длины S отбортовки 4 к внутреннему диаметру D оптимально для повышения прочности котла и уменьшения металлоемкости. Дальнейшее увеличение длины S отбортовки 4 приведет к существенному увеличению металлоемкости и трудоемкости при изготовлении, но не позволит значительно увеличить прочность днища и самого котла. Уменьшение длины S отбортовки 4 до 120 мм и менее приведет к появлению дополнительных сварных швов, а, следовательно, к снижению прочности днища и самого котла.
При использовании днищ с небольшой (либо отсутствующей) отбортовкой, необходимо использовать увеличенные по длине обечайки, в которых присутствует большое количество продольных сварных швов, из-за чего снижается прочность самого котла.
Таким образом, за счет того, что предлагаемое днище котла выполняется с увеличенной отбортовкой, появляется возможность выполнения обечайки котла цистерны с уменьшенной длиной и протяженностью сварных продольных швов по сравнению с известными решениями, и тем самым снижается металлоемкость самого котла и одновременно повышается прочность котла вагона-цистерны.