СЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в качестве сливного устройства в железнодорожных цистернах для перевозки жидких грузов.
Известны сливные устройства железнодорожной цистерны, расположенные в нижней части цистерны и содержащие корпус в кожухе, основной и дополнительный затворы, промежуточный затвор, который установлен в корпусе между основным и дополнительным затворами (RU 2267421 С1, опубл. 10.01.2006; RU 2182091 С1, опубл. 10.05.2002). Промежуточный затвор в известных сливных устройствах выполнен в виде разъёмного корпуса, внутри которого установлены ограничители хода и клапан со штоком, соединенным с поворотным устройством для открывания промежуточного затвора, либо в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, расположенным в кольцевой вставке корпуса.
Известно также принятое за наиболее близкий аналог сливное устройство железнодорожного вагона-цистерны, содержащее корпус, верхний и нижний затворы и расположенный над нижним затвором промежуточный затвор, выполненный в виде предохранительной пробки, оборудованной уплотнительным кольцом, шаровым краном и страховочным тросиком и вворачиваемой в корпус по профилю упорной резьбы, образованной выступающими концами стержней, которые установлены в отверстиях корпуса (патент RU 110349 U1, опубл. 30.08.2011).
Техническая проблема, не решаемая при использовании известных технический решений, заключается в сложности конструкций их промежуточных затворов, которые устанавливают с целью повышения эксплуатационной надёжности цистерны, достигаемого за счёт улучшения герметичности сливного устройства при различных воздействиях силовых нагрузок, возникающих при транспортировке и сливе жидких грузов. Для этого промежуточные затворы оборудуют уплотнителями той или иной конструкции, а также средствами для регулирования положения промежуточных затворов, выполняемого вручную, что усложняет конструкции сливных устройств и процесс их эксплуатации.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции сливного устройства железнодорожной цистерны в части промежуточного затвора, в снижении трудоёмкости эксплуатации сливного устройства.
Указанный технический результат достигается при использовании сливного устройства железнодорожной цистерны, содержащего цилиндрический корпус, нижний, верхний затворы и промежуточный затвор, установленный над нижним затвором и выполненный в виде нижней предохранительной пробки, которое, в отличие от наиболее близкого аналога, снабжено промежуточным затвором, установленным под верхним затвором и выполненным в виде верхней предохранительной пробки, при этом над нижней предохранительной пробкой и под верхней предохранительной пробкой размещены соответственно нижняя и верхняя уплотнительные прокладки, изготовленные из полимерного материала, на внутренней поверхности цилиндрического корпуса в нижней и верхней его частях выполнены соответственно нижний и верхний упорные буртики с рабочими поверхностями по кольцевым кромкам для сопряжения в закрытом положении сливного устройства с соответствующими рабочими поверхностями, выполненными по кольцевым кромкам нижней и верхней уплотнительных прокладок, нижняя и верхняя предохранительные пробки установлены над нижним затвором и под верхним затвором через нижний и верхний упругие элементы, соответственно.
В частных формах реализации полезной модели рабочие поверхности нижней и верхней уплотнительных прокладок и рабочие поверхности нижнего и верхнего упорных буртиков выполнены горизонтальными, либо наклонными для их взаимного сопряжения.
В частных формах реализации полезной модели диаметры нижней и верхней уплотнительных прокладок превышают на 2–4 мм внутренний диаметр цилиндрического корпуса сливного устройства на уровне нижнего и верхнего упорных буртиков.
В частных формах реализации полезной модели в качестве упругих элементов могут быть использованы пружины сжатия, либо изделия, изготовленные из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра, либо кольца.
В предпочтительной форме реализации полезной модели упругие элементы выполнены с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное сопряжение рабочих поверхностей уплотнительных прокладок и соответствующих им рабочих поверхностей упорных буртиков.
В частных формах реализации полезной модели крепление нижнего и верхнего упругих элементов к контактирующим с ними поверхностям нижнего и верхнего затворов и нижней и верхней предохранительных пробок может быть выполнено посредством плотной посадки на цилиндрические направляющие, либо скоб и болтового соединения, либо клеевого соединения.
Предложенная полезная модель представлена на чертежах, где показаны
на фиг. 1 - главный вид сливного устройства железнодорожной цистерны в закрытом положении;
на фиг. 2а – местный вид А на фиг. 1 с горизонтальными рабочими поверхностями;
на фиг. 2б – местный вид А’ на фиг. 1 с наклонными рабочими поверхностями;
на фиг. 3а – местный вид Б на фиг. 1 с горизонтальными рабочими поверхностями;
на фиг. 3б – местный вид Б’ с наклонными рабочими поверхностями.
Сливное устройство железнодорожной цистерны установлено в нижней части котла цистерны и содержит цилиндрический корпус 1 с последовательно расположенными внутри него затворами – нижним затвором 2, нижним промежуточным затвором 3, верхним промежуточным затвором 4 и верхним затвором 5 (фиг. 1). Нижний затвор 2 расположен на нижнем конце корпуса 1 сливного устройства; нижний промежуточный затвор 3 расположен над нижним затвором 2, верхний промежуточный затвор 4 расположен под верхним затвором 5; верхний затвор 5 расположен внутри котла цистерны и закреплён в его сливном отверстии.
На внутренней боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 в качестве ограничителей хода нижнего 3 и верхнего 4 промежуточных затворов выполнены кольцевые упорные буртики – нижний 1.1 (фиг. 2) и верхний 1.2 (фиг. 3). На уровне нижнего 1.1 и верхнего 1.2 упорных буртиков цилиндрический корпус 1 выполнен с внутренним диаметром d. Кольцевая кромка в нижней части нижнего упорного буртика 1.1 является его рабочей поверхностью 1.1.1 и может быть выполнена горизонтальной (фиг. 2а) или наклонной (фиг. 2б). При выполнении рабочей поверхности 1.1.1 горизонтальной она расположена на горизонтальной поверхности нижнего упорного буртика 1.1, выполненной без углового скоса (фаски); при выполнении рабочей поверхности 1.1.1 наклонной она расположена на поверхности углового скоса, выполненного вдоль нижней кромки нижнего упорного буртика 1.1. Аналогично, кольцевая кромка в верхней части верхнего упорного буртика 1.2 является его рабочей поверхностью 1.2.1 и может быть выполнена горизонтальной (фиг. 3а) или наклонной (фиг. 3б). При выполнении рабочей поверхности 1.2.1 горизонтальной она расположена на горизонтальной поверхности верхнего упорного буртика 1.2, выполненной без углового скоса (фаски). При выполнении рабочей поверхности 1.2.1 наклонной она расположена на поверхности углового скоса, выполненного вдоль нижней кромки верхнего упорного буртика 1.2.
Нижний промежуточный затвор 3 (фиг. 2) выполнен в виде цилиндрической предохранительной пробки. К верхней поверхности нижней предохранительной пробки 3 при помощи, например, клеевого соединения, прикреплена нижняя уплотнительная прокладка 6, которая выполнена с диаметром D и изготовлена из полимерного материала, например, из резины, полиуретана и т.д. Кольцевая кромка в верхней части уплотнительной прокладки 6 является её рабочей поверхностью 6.1 и может быть выполнена горизонтальной (фиг. 2а) с расположением её на горизонтальной поверхности уплотнительной прокладки 6, не имеющей углового скоса (фаски), либо наклонной (фиг. 2б) с расположением её на поверхности углового скоса, выполненного вдоль верхней кромки уплотнительной прокладки 6. Диаметр нижней предохранительной пробки 3 может быть равным, либо меньшим диаметра D нижней уплотнительной прокладки 6. Аналогично, верхний промежуточный затвор 4 (фиг. 3) выполнен в виде цилиндрической предохранительной пробки. К нижней поверхности верхней предохранительной пробки 4 при помощи, например, клеевого соединения, прикреплена верхняя уплотнительная прокладка 7, которая выполнена с диаметром D и изготовлена из полимерного материала, например, из резины, полиуретана и т.д. Кольцевая кромка в нижней части уплотнительной прокладки 7 является её рабочей поверхностью 7.1 и может быть выполнена горизонтальной (фиг. 3а) с расположением её на горизонтальной поверхности уплотнительной прокладки 7, не имеющей углового скоса (фаски), либо наклонной (фиг. 3б) с расположением её на поверхности углового скоса, выполненного вдоль нижней кромки уплотнительной прокладки 7. Диаметр верхней предохранительной пробки 4 может быть равным, либо меньшим диаметра D уплотнительной прокладки 7.
Горизонтальные рабочие поверхности 6.1 и 7.1 уплотнительных прокладок 6 и 7 являются ответными поверхностями для сопряжения с горизонтальными рабочими поверхностями 1.1.1 и 1.2.1 упорных буртиков 1.1 и 1.2, соответственно. Аналогично, наклонные рабочие поверхности 6.1 и 7.1 уплотнительных прокладок 6 и 7 являются ответными поверхностями для сопряжения с наклонными рабочими поверхностями 1.1.1 и 1.2.1 упорных буртиков 1.1 и 1.2, соответственно.
Кольцевые области, образуемые при сопряжении рабочих поверхностей 6.1, 7.1 с рабочими поверхностями 1.1.1, 1.2.1, ограничены по ширине значениями диаметров D и d. При этом должны соблюдаться следующие требования: ширина указанных кольцевых областей должна обеспечивать в закрытом положении сливного устройства достаточно широкую область сопряжения и перекрытия в радиальном направлении уплотнительных прокладок 6, 7 и упорных буртиков 1.1, 1.2; при этом упорные буртики 1.1, 1.2 должны иметь минимальное значение выступания во внутреннюю полость корпуса 1 сливного устройства с целью обеспечения максимально возможного просвета сливного патрубка. Данным требованиям отвечает превышение значения диаметра D над значением диаметра d на величину от 2 до 4 мм.
Между нижним затвором 2 и нижней предохранительной пробкой 3 и между верхним затвором 5 и верхней предохранительной пробкой 4 установлены, соответственно, нижний 8 и верхний 9 упругие элементы, в качестве которых могут быть использованы пружины сжатия, либо изделия, изготовленные из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра, либо кольца. Упругие элементы 8 и 9 выполнены с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание в продольном направлении нижней 6 и верхней 7 уплотнительных прокладок к соответствующим упорным буртикам 1.1 и 1.2. Для базирования и плотной посадки упругих элементов 8 и 9, которые представляют собой пружины сжатия, либо полые цилиндры или кольца из эластомера, на контактирующих с этими элементами поверхностях, а именно, на поверхностях нижнего 2 и верхнего 5 затворов и на поверхностях предохранительных пробок 3 и 4, выполнены направляющие с цилиндрической поверхностью. Крепление упругих элементов 8 и 9 к контактирующим поверхностям может также осуществляться при помощи скоб и болтового соединения. Крепление к контактирующим поверхностям упругих элементов 8 и 9, которые представляют собой изделия из эластомера, может также осуществляться при помощи клеевого соединения.
Предложенное сливное устройство работает следующим образом.
Перед разгрузкой цистерны производят открытие последовательно нижнего затвора 2 и верхнего затвора 5.
В процессе открытия нижнего затвора 2 открытие нижнего промежуточного затвора 3 происходит автоматически. При отведении вниз нижнего затвора 2 нижний упругий элемент 8 (пружина сжатия или изделие из эластомера) разжимается, рабочая поверхность 6.1 нижней уплотнительной прокладки 6 выходит из сопряжения с рабочей поверхностью 1.1.1 упорного буртика 1.1, после чего сборка из нижнего затвора 2, нижнего промежуточного затвора в виде предохранительной пробки 3, нижней уплотнительной прокладки 6 и нижнего упругого элемента 8 вынимается из корпуса 1 сливного устройства.
В процессе открытия верхнего затвора 5 при его отведении вверх верхний упругий элемент 9 (пружина сжатия или изделие из эластомера) разжимается, рабочая поверхность 7.1 верхней уплотнительной прокладки 7 выходит из сопряжения с рабочей поверхностью 1.2.1 упорного буртика 1.2. И далее сборка, состоящая из верхней уплотнительной прокладки 7, верхней предохранительной пробки 4 и верхнего упругого элемента 9, вынимается из корпуса 1 сливного устройства.
Закрытие сливного устройства осуществляют последовательным перекрытием верхнего затвора 5 и нижнего затвора 2.
При закрытии верхнего затвора 5 упругий элемент 9, верхняя предохранительная пробка 4, уплотнительная прокладка 7 перемещаются вниз вдоль корпуса 1 до упора рабочей поверхности 7.1 в рабочую поверхность 1.2.1 упорного буртика 1.2. При закрытии нижнего затвора 2 упругий элемент 8, нижняя предохранительная пробка 3 и уплотнительная прокладка 6 перемещаются вверх вдоль корпуса 1 до упора рабочей поверхности 6.1 в рабочую поверхность 1.1.1 упорного буртика 1.1. В закрытом положении сливного устройства указанные рабочие поверхности плотно сопрягаются, тем самым, обеспечивая герметичность сливного устройства в области промежуточного затвора.
Процессы открытия и закрытия промежуточных затворов предлагаемой конструкции представляют собой несложные, быстрые операции, снижающие трудоёмкость эксплуатации сливного устройства железнодорожной цистерны.
Промежуточные затворы предлагаемой конструкции представляют собой несложные конструкции, состоящие из малого количества элементов. Реализация назначения промежуточных затворов, состоящего в улучшении герметичности сливного устройства железнодорожной цистерны, а также достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции сливного устройства в части промежуточного затвора, обеспечиваются изготовлением уплотнительных прокладок 6 и 7 из полимерного материала, обладающего свойствами эластичности и упругости; выполнением предлагаемого соотношения значений диаметров D и d; выполнением упругих элементов 8 и 9 с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание уплотнительных прокладок 6 и 7 к упорным буртикам 1.1 и 1.2 в продольном направлении. За счёт химической стойкости полимерного материала уплотнительные прокладки 6 и 7 не вступают в контакт с жидким грузом, тем самым обеспечивая долговечность промежуточных затворов. Свойства эластичности материалов уплотнительных прокладок 6, 7 и упругих элементов 8, 9 повышают эксплуатационную надежность сливного устройства цистерны в условиях неравномерно действующих силовых нагрузок при транспортировании жидкого груза и при его сливе.