КОНТЕЙНЕР-ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к емкостям для хранения и транспортирования жидких веществ на автомобильном, железнодорожном и водном транспорте.
Цистерна, оснащенная рамой с грузозахватными элементами, образует контейнер-цистерну, габариты которого определяются рамой и строго регламентированы международными стандартами контейнерных перевозок, что связано с габаритами транспортных средств, устройствами крепления контейнеров, условиями штабелирования при перевозке и хранении. Рама воспринимает нагрузки при подъеме, опускании и штабелировании, при транспортировках с продольным ускорением, например, при аварийных ситуациях, на рамы с закрепленными нижними грузозахватными элементами воздействуют значительные усилия и изгибающие моменты, вызывающие в них высокие напряжения. От выполнения и скрепления рамы с цистерной зависит сложность конструктивного исполнения, эксплуатационные возможности и надежность, а также величина полезного объема контейнера-цистерны.
Известен контейнер-цистерна, который содержит цилиндрический котел, выполненный из согнутых листов, стали класса низкой прочности, с днищами, имеющий продольную ось, две прямоугольные торцевые рамы, через центры которых проходит продольная ось контейнера, не совпадающая с продольной осью котла, имеющие верхние и нижние поперечины, вертикальные стойки с закрепленными по углам грузозахватными элементами, верхние и нижние диагональные распорки, соединяющие вертикальные стойки с поперечинами, переходные обечайки, связанные посредством сварного соединения с днищами и прямоугольными торцевыми
рамами, попарно расположенные с каждой стороны котла четыре опорные балки, закрепленные на нижних углах торцевых рам и котле, охватывающие котел армирующие кольца и контактные элементы. Продольная ось котла расположена ниже. и параллельно продольной оси контейнера, каждая переходная обечайка выполнена в виде усеченного конуса, обращенного меньшим диаметром к днищу, а большим диаметром закрепленного на вертикальных стойках, нижней поперечине и диагональных распорках, причем верхняя и нижняя поперечины и диагональные распорки каждой рамы смещены относительно центров грузозахватных элементов внутрь контейнера до совмещения в одну плоскость с боковым поверхностями вертикальных стоек. При этом в местах контактов диагональных распорок с вертикальными стойками и нижней поперечиной и на длине дуги между местами примыкания конуса к верхним диагональным распоркам на поверхности конуса со стороны наибольшего диаметра выполнены U-образные вырезы. Каждая опорная балка прямоугольного профиля выполнена с цилиндрическим участком сопряжения с поверхностью котла и скреплена этим участком с котлом через перекрывающую указанный участок, прокладку, толщина которой больше толщины стенки опорной балки, а кривизна соответствует кривизне наружной цилиндрической поверхности котла. При этом его армирующие кольца выполнены незамкнутыми и размещены в зонах стандартных мест контактов с охватом котла сверху до упора в контактные элементы, а его опорные балки в одной паре направлены навстречу друг другу и соединены между собой встык, а с котлом через одну прокладку. Верхняя и нижняя поперечины, диагональные распорки его торцевых рам, а также опорные балки выполнены из элементов одинакового профиля, (см. патент РФ N 2072956, опубл. 1997.02.10)
Описанная конструкция имеет на поверхности емкости большое количество деталей, кроме того, она обладает большим весом, что приводит к усложнению конструкции контейнер-цистерны в целом.
Известен контейнер-цистерна, содержащий цилиндрическую цистерну с днищами и контактными элементами, имеющую продольную ось, выполненную из прокатных сталей, две прямоугольные торцевые рамы, через центры которых проходит продольная ось контейнера. Причем продольная ось цилиндра находится под углом к оси контейнера. Торцевые рамы содержат верхние и нижние поперечины, вертикальные стойки с закрепленными по углам грузозахватными элементами и верхние и нижние диагональные распорки, соединяющие вертикальные стойки с поперечинами. Днища цистерны по периметру скреплены с одним из концов обечаек, противоположные концы которых соединены с вертикальными стойками, нижними поперечинами и диагональными распорками. При этом в местах контакта диагональных распорок с вертикальными стойками, нижними поперечинами и на обечайках между местами связи их с верхними диагональными распорками выполнены U- образные вырезы. С нижними углами торцевых рам соединены две пары опорных балок, каждая из которых выполнена с цилиндрическим участком сопряжения с поверхностью котла через перекрывающие указанные участки прокладки с толщиной больше толщины стенки балки и кривизной, соответствующей кривизне наружной цилиндрической поверхности цистерны. При этом верхняя и нижняя поперечины и диагональные распорки каждой торцевой рамы смещены относительно центров грузозахватных элементов внутрь контейнера до совмещения в одну плоскость с боковыми поверхностями вертикальных стоек.
Кроме того, цилиндрическая часть цистерны выполнена в виде обечайки из спирально сваренных стальных полос со сплошным сварным швом, при этом цистерна дополнительно оборудована арматурным блоком, расположенным в нижнем секторе цистерны, и дренажным устройством. (см. патент РФ №2143992. опубл. 2000.01.10)
Для повышения прочности в известных конструкциях используют более массивный профиль для балок, более толстые подкладные элементы и
увеличивают толщину стенки цистерны. Кроме того, направленные под острым углом к поверхности цистерны опорные балки нетехнологичны, так как их практически невозможно приварить к цистерне по внутренней линии их контакта с цистерной.
Все это увеличивает трудоемкость и материалоемкость конструкции, снижает ее эффективность, как в процессе производства, так и при эксплуатации.
Известен контейнер-цистерна, содержащий цистерну, имеющую продольную ось и длину, большую ее диаметра, состоящую из цилиндрической части, имеющей горизонтальную ось симметрии, и выпуклых торцевых днищ, две торцевые прямоугольные рамы, состоящие каждая из стоек и поперечин, соединенных угловыми фитингами, служащими для фиксации контейнера на транспортных средствах и его подъема при погрузочных и разгрузочных операциях, а по пролетам -диагональными распорками, и систему крепления цистерны к торцевым рамам, включающую, по меньшей мере, нижние опорные балки, расположенные попарно с каждой стороны цистерны, закрепленные одними концами на соответствующих угловых фитингах, другими - через подкладные элементы на цилиндрической части цистерны ниже ее, горизонтальной оси в пределах выбранной зоны, зона закрепления конца каждой нижней опорной балки на цилиндрической части цистерны выбрана с учетом минимизации силовых воздействий на цистерну, нижние опорные балки и угловые фитинги, вызванных внешними нагрузками на контейнер, расположена между двумя образующими цилиндрической поверхности указанной части цистерны, соответствующими углам в 30° и 60° к горизонтальной оси симметрии цистерны, и ограничена в осевом направлении дугами двух окружностей, проходящих по цилиндрической поверхности цистерны и отстоящих от соответствующего углового фитинга на расстояние, измеренное вдоль продольной оси цистерны, равное,
соответственно, 0,8 R и 1,2 R, где R - наружный радиус цистерны, (см. патент РФ №2207310, опубл. 2003.06.27)
Известен котел контейнер-цистерны, содержащий корпус и сливное устройство, включающее сливной клапан, седло сливного клапана и разгрузочный патрубок, сориентированный вдоль корпуса котла и частично утопленный в нижней его части, на входе разгрузочного патрубка выполнен продольно-поперечный срез, на продольной части которого установлено седло сливного клапана, а поперечные части среза разгрузочного патрубка над седлом сливного клапана и под ним закрыты стенками, (см. патент РФ №2247690, опубл. 2005.03.10.)
В известном котле контейнер-цистерны расположение и конструкция сливного устройства не обеспечивает полного слива перевозимого продукта.
Известен контейнер-цистерна, содержащий цилиндрическую цистерну с днищами, две прямоугольные торцовые рамы, через центры которых проходит продольная ось контейнера, не совпадающая с продольной осью цистерны, имеющие верхние и нижние поперечины, вертикальные стойки с закрепленными по углам грузозахватными элементами и верхние и нижние диагональные распорки, соединяющие вертикальные стойки с поперечинами, переходные обечайки, связанные посредством сварного соединения с днищами и прямоугольными торцовыми рамами, попарно расположенные с каждой стороны цистерны четыре опорные балки, закрепленные на нижних углах торцовых рам и цистерне, одна из переходных обечаек выполнена цельной, а другая - составной, при этом наружный диаметр цельной переходной обечайки и внутренний диаметр части составной переходной обечайки совпадают с внутренним диаметром цилиндрической обечайки цистерны, верхняя и нижняя поперечины, диагональные распорки и вертикальные стойки каждой торцовой рамы смещены относительной центров грузозахватных элементов внутрь контейнера до совмещения в одну
плоскость с боковыми поверхностями грузозахватных элементов, обращенных к цистерне, (см. патент РФ №2215677, опубл. 2003.11.10)
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является контейнер-цистерна, который содержит цилиндрический котел с днищами, имеющий продольную ось, две прямоугольные торцевые рамы, через центры которых проходит продольная ось контейнера, не совпадающая с продольной осью котла. Торцевые рамы имеют верхние и нижние поперечины, вертикальные стойки с закрепленными по углам грузозахватными элементами (фитингами), верхние и нижние диагональные распорки, которые соединяют вертикальные стойки с поперечинами. Переходные обечайки связаны посредством сварного соединения с днищами и прямоугольными торцевыми рамами, попарно расположенными с каждой стороны котла. Опорные верхние, нижние балки закреплены, соответственно, в углах торцевых рам. Цилиндрический котел размещен так, что его продольная ось расположена ниже и параллельно продольной оси контейнера. Верхняя и нижняя поперечины и диагональные распорки каждой торцевой рамы смещены относительно центров грузозахватных элементов внутрь контейнера до совмещения в одну плоскость с боковыми поверхностями вертикальных стоек. Четыре упорных устройства прикреплены к обечайке котла, при этом верхние опорные балки жестко прикреплены с одной стороны к упорным устройствам, а с другой - к верхним грузозахватным элементам рамы, а нижние опорные балки жестко присоединены к контактным элементам и, соответственно, к нижним грузозахватным элементам. Переходная обечайка выполнена в виде цилиндра, который с одной стороны контейнера жестко присоединен к раме через опорную обечайку. В одном арматурном отсеке установлены блоки уровнемернодренажного устройство и запорной арматуры, и который расположен в нижней части котла, (см. патент РФ №2194660, опубл. 2002.12.20)
Вышеуказанные известные конструкции контейнер-цистерн не обладают необходимой прочностью и надежностью при транспортировке жидкости со значительными осевыми перегрузками, не обеспечивают равномерное распределение инерционных нагрузок, достаточной жесткостью крепления при штабелировании, не обеспечивают полного слива перевозимого продукта, а также не достаточно удобны в процессе эксплуатации.
Технической задачей полезной модели является разработка контейнер-цистерны, которая была бы оптимальной с точки зрения прочности и ее устойчивости, технологичной в изготовлении, а главное надежной и удобной в процессе эксплуатации.
Техническая задача решается за счет создания конструкции контейнер-цистерны, в которой инерционные нагрузки от котла цистерны на торцевые рамы и грузозахватные элементы передаются, как посредством переходных обечаек между днищами котла и торцевыми рамами, так и при помощи восьми опорных балок от обечайки котла - к грузозахватным элементам. Таким образом, инерционные нагрузки от котла цистерны воспринимаются торцевыми рамами по всему периметру котла, а не в локальных участках, что позволяет существенно снизить влияние местных концентраторов напряжений в местах приварки опорных балок к грузозахватным элементам и котлу, а, следовательно, повысить усталостную прочность и надежность изделия за. счет внесения изменения в конструкцию торцевых рам. Обеспечение полного слива продукта, благодаря расположению котла цистерны с уклоном к отверстию слива, выполненного в его днище, а также удобства обслуживания путем установки арматурного отсека, обслуживающей площадки, а также улучшения защиты котла от воздействия перевозимой жидкости.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение прочности конструкции, технологичности изготовления, надежности и удобства обслуживания контейнер-цистерны в процессе эксплуатации.
Для решения поставленной задачи в контейнере-цистерне, содержащем цилиндрический котел с днищами, имеющий продольную ось, две прямоугольные торцевые рамы, через центры которых проходит продольная ось контейнера, не совпадающая с продольной осью котла, при этом торцевые рамы имеют верхние и нижние поперечины, вертикальные стойки с закрепленными по углам грузозахватными элементами, верхние и нижние диагональные распорки, соединяющие вертикальные стойки с поперечинами, переходные обечайки связаны посредством сварного соединения с днищами и прямоугольными торцевыми рамами, попарно расположенными с каждой стороны котла, опорные верхние, нижние балки закреплены, соответственно, в углах торцевых рам, цилиндрический котел размещен так, что его продольная ось расположена ниже продольной оси контейнера, верхняя и нижняя поперечины и диагональные распорки каждой торцевой рамы смещены относительно центров грузозахватных элементов внутрь контейнера до совмещения в одну плоскость с боковыми поверхностями вертикальных стоек, четыре упорных устройства закреплены к обечайке котла, при этом верхние опорные балки жестко прикреплены с одной стороны к упорным устройствам, а с другой - к верхним грузозахватным элементам рамы, а нижние опорные балки жестко присоединены к контактным элементам и, соответственно, к нижним грузозахватным элементам, одна из переходных обечаек выполнена в виде цилиндра и жестко присоединена к раме и через опорную обечайку к котлу, арматурный отсек и сливное устройство, обслуживающая площадка, цилиндрический котел установлен с уклоном в сторону сливного устройства за счет выполнения переходных обечаек переменной ширины от верхней к нижней
их частям, при этом переходная обечайка со стороны слива выполнена незамкнутой, а соотношение ширины верхней к нижней ее части выполнено в пределах 0,96-0,98, а с противоположной стороны соотношение ширины верхней к нижней части замкнутой переходной обечайки выполнено в пределах 1,02-1,04, арматурный отсек установлен вверху и совмещен относительно оси симметрии контейнер-цистерны в сторону слива к днищу котла, основание корпуса арматурного отсека выполнен в виде равнобедренной трапеции, в нижней части с обеих сторон в корпусе арматурного отсека выполнены отверстия, которые соединены с дренажными трубками, причем под арматурный отсек установлен укрепляющий лист, а торцевая рама со стороны слива снабжена дополнительными стойками, верхней и нижней перемычками, при этом до диагональных распорок нижняя поперечина торцевой рамы выполнена с выемкой, в которую вставлены дополнительные стойки, связанные с нижней перемычкой, жестко соединенной, в свою очередь, с нижними распорками, а верхняя перемычка жестко соединена с верхней поперечиной и верхними распорками, отверстие для слива в сливном устройстве выполнено в днище котла, которое посредством усеченного патрубка соединено с фланцем, при этом усеченный патрубок имеет форму разомкнутой трубы с вырезом по месту прилегания к внутренней поверхности днища котла, а свободный торец патрубка обрезан под углом для присоединения фланца по месту прилегания, обслуживающая площадка установлена вдоль котла и по двум сторонам арматурного отсека.
На фиг.1 представлен контейнер-цистерна, общий вид; на фиг.2 -контейнер-цистерна, вид сверху; на фиг.3 - контейнер-цистерна, вид сзади;
на фиг.4 - контейнер-цистерна, вид спереди; на фиг.5 - торцевая рама контейнер-цистерны со стороны слива, фиг.6 - днище котла со стороны слива; фиг.7- контейнер-цистерна, вид сверху, расположение арматурного отсека.
Контейнер-цистерна содержит цилиндрический котел 1 с днищами 2, имеющий продольную ось 3, две прямоугольные торцевые рамы 4 и 5, через центры которых проходит продольная ось 6 контейнера, не совпадающая с продольной осью 3 котла 1. Торцевые рамы 4 и 5 имеют верхние 7 и нижние 8 поперечины, вертикальные стойки 9 с закрепленными по углам грузозахватными элементами 10, верхние 11 и нижние 12 диагональные распорки, соединяющие вертикальные стойки 9 с поперечинами 7 и 8. Переходные обечайки 13 связаны посредством сварного соединения с днищами 2 и прямоугольными торцевыми рамами 4 и 5, попарно расположенными с каждой стороны котла 1, опорные верхние 14, нижние 15 балки закреплены, соответственно, в углах торцевых рам 4 и 5. Цилиндрический котел 1 размещен так, что его продольная ось 3 расположена ниже продольной оси 6 контейнера.
Верхняя 7 и нижняя 8 поперечины и диагональные распорки 11 и 12 каждой торцевой рамы 4 и 5 смещены относительно центров грузозахватных элементов 10 внутрь контейнера до совмещения в одну плоскость с боковыми поверхностями вертикальных стоек 9.,
Четыре упорных устройства 16 закреплены к обечайке котла 1, при этом верхние опорные балки 14 жестко прикреплены с одной стороны к упорным устройствам 16, а с другой - к верхним грузозахватным элементам 10 рамы 4 и 5, а нижние опорные балки 15 жестко присоединены к контактным элементам 17 и, соответственно, к нижним грузозахватным элементам 10. Одна из переходных обечаек 13 выполнена в виде цилиндра и жестко присоединена к раме 4 и через опорную обечайку 18 к котлу 1.
Цилиндрический котел 1 установлен с уклоном в сторону сливного устройства 19. Установка цилиндрического котла 1 с уклоном осуществляется за счет выполнения с обеих сторон контейнера переходных обечаек 13 переменной ширины.
1
2
Переходная обечайка 13 со стороны слива выполнена незамкнутой, в которой соотношение ширины верхней L к нижней L ее части выполнено
1
2
в пределах, равным 0,96-0,98. На фиг.6 показана прорезь незамкнутой переходной обечайки 13, величиной равной G. С противоположной стороны переходная обечайка 13 выполнена с соотношением ширины верхней L к нижней L ее части в пределах, равным 1,02-1,04.
1
2
При выполнении соотношений ширины верхней L к нижней L части незамкнутой переходной обечайки 13 больше 0,98 и с противоположной стороны замкнутой переходной обечайки 13 меньше 1,02, то при таком условии не обеспечивается достаточного уклона котла цистерны для полного слива перевозимого продукта.
1
2
При выполнении соотношений ширины верхней L и нижней L части незамкнутой переходной обечайки 13 меньше 0,96 и с противоположной стороны замкнутой переходной обечайки 13 больше 1,04, то в этом случае могут возникнуть трудности при монтаже цистерны, так как габариты рамы строго регламентированы международными стандартами контейнерных перевозок.
Арматурный отсек 20 установлен вверху и совмещен относительно оси симметрии контейнер-цистерны в сторону слива к днищу 2 котла 1. Основание корпуса арматурного отсека 20 выполнен в виде равнобедренной трапеции, в нижней части с обеих сторон в корпусе арматурного отсека 20 выполнены отверстия 21, которые соединены с дренажными трубками 22, причем под основанием арматурного отсек 20 установлен укрепляющий лист 23. Выполнение основание арматурного отсека 20, дренажные трубки 22 и укрепляющий лист 23 - весь этот предложенный комплекс конструктивных элементов позволил максимально исключить вероятность воздействия перевозимых агрессивных жидкостей на корпус котла 1.
В торцевые рамы 4,5 введены верхние 24 и нижние 25 перемычки, при этом верхние перемычки 24 жестко соединены с верхней поперечиной 7 и верхними распорками 11, а нижняя перемычка 25 у одной из торцевых рам жестко соединена с нижней поперечиной 8 и нижними распорками 12.
Торцевая рама 5 со стороны слива снабжена дополнительными стойками 26. До диагональных распорок 12 нижняя поперечина 8 торцевой рамы 5 выполнена с выемкой 27, в которую вставлены дополнительные стойки 26, связанные с нижней перемычкой 25, жестко соединенной, в свою очередь, с нижними распорками 12, а верхняя перемычка 24 жестко соединена с верхней поперечиной 8 и верхними распорками 11.
Введение верхних 24 и нижних 25 перемычек и дополнительных стоек 26 и конструктивные их соединение в торцевых рамах 4 и 5 позволило существенно снизить влияние местных концентраторов напряжений в местах приварки опорных балок к грузозахватным элементам и котлу, повысить усталостную прочность и надежность изделия в целом.
В сливном устройстве 19 отверстие 28 для слива перевозимого продукта выполнено в днище 2 котла 1. Отверстие 28 посредством усеченного патрубка 29 соединено с фланцем 30.
Усеченный патрубок 29 имеет форму разомкнутой трубы с вырезом по месту прилегания к внутренней поверхности днища 2, при этом свободный торец патрубка 29 обрезан под углом 120° для присоединения фланца 30 по месту прилегания. Расположение усеченного патрубка 29 относительно днища 2 выбрано так, чтобы нижняя образующая внутренней цилиндрической поверхности котла 1 совпадала с образующей внутренней поверхности патрубка 29. В то же время, фланец 30 приварен к срезанному под углом торцу патрубка 29 так, чтобы кромка отверстия фланца 30 в месте приварки не возвышалось над внутренней поверхностью патрубка 29. Предлагаемая конструкция сливного устройства 19 в сочетании с уклоном котла 1 в сторону слива исключает вероятность неполного опорожнения контейнер-цистерны.
Обслуживающая площадка 31 в контейнер-цистерне установлена вдоль котла 1 и по двум сторонам арматурного отсека 21, что позволяет обеспечить удобство обслуживания как при штабилировании, так и при загрузке и выгрузке перевозимых продуктов.
Созданная конструкция контейнер-цистерны позволила существенно снизить влияние местных концентраторов напряжений в местах приварки опорных балок к грузозахватным элементам и котлу, повысить усталостную прочность и надежность изделия, обеспечила полноту слива продукта, а также удобства обслуживания и улучшения защиты котла от воздействия перевозимой жидкости.