Вагон-цистерна

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу и касается вагонов-цистерн для перевозки сжиженных газов.
Защитный колпак обеспечивает защиту сливоналивной арматуры, которой снабжен котел вагона-цистерны и люк-лаз, расположенный на котле вагона-цистерны. Согласно инструкции по перевозке и требованиям безопасности, защитном колпаке должно быть выполнено отверстие для выпуска утечек газа в атмосферу в случае срабатывания предохранительного клапана сливоналивной арматуры (Инструкция по наливу, сливу и перевозке сжиженных углеводородных газов в железнодорожных вагонах-цистернах М.: «Недра», 1980 г., 32 с.).
Защитный колпак в литературе известен как предохранительный колпак.
Из уровня техники известна железнодорожная цистерна (RU 2587759 С2, опубл. 20.06.2016), содержащая сосуд, включающий днища, обечайку, люк с крышкой, сливоналивную арматуру, расположенную на крышке люка. Люк с крышкой, расположенный над сливоналивной арматурой, закрыт предохранительным колпаком с отверстием для выпуска газа в случае срабатывания предохранительного клапана.
Технической проблемой, присущей данному техническому решению, является то, что для выпуска газа в предохранительном колпаке выполняют отверстие в виде прорези в обечайке предохранительного колпака, через которое происходит попадание атмосферных осадков и загрязнение арматурного отсека.
Из уровня техники известен вагон-цистерна для перевозки сжиженного аммиака модели 15-1201-02 (http://www.moris.ru/~ruzhim/product/cist2/15-1201.htm), включающий установленный на раме котел вагона-цистерны, содержащий обечайку, днища, люк, расположенную на нем сливоналивную арматуру, содержащую предохранительный клапан, которые закрыты предохранительным (защитным) колпаком, выполненным с отверстием для выпуска газа в случае срабатывания предохранительного клапана. Отверстие выполнено в верхней части предохранительного колпака, в котором для препятствия попадания атмосферных осадков внутри предохранительного колпака установлена металлическая решетка, которая закреплена прижимной планкой.
Техническими проблемами, присущими данному техническому решению, являются увеличение габарита защитного колпака в целом по высоте и недостаточная пропускная способность отверстия для выпуска газа в случае закупорки или обледенения металлической сетки.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является предотвращение загрязнения арматурного отсека, обеспечение выпуска газа в неблагоприятных погодных условиях, и уменьшение высоты защитного колпака.
Указанный технический результат достигается тем, что в вагоне-цистерне, включающем установленную на ходовую часть рамную конструкцию, выполненную в виде рамы или полурамы, на которой закреплен котел, содержащий обечайку, днища, сливоналивную арматуру и защитный колпак, установленный на ней, в котором выполнено отверстие для выпуска газа, согласно настоящей полезной модели отверстие для выпуска газа оснащено защитным элементом, выполненным в виде уголка, закрепленного с внутренней стороны обечайки защитного колпака, одна из сторон которого является основанием защитного элемента, а вторая сторона является его стенкой, при этом кромка основания защитного элемента повторяет форму поверхности обечайки защитного колпака. Защитный элемент может быть выполнен с радиусом изгиба R в диапазоне размеров от 2 мм до 7 мм. Основание защитного элемента может быть выполнено шириной в диапазоне размеров от 10 мм до 75 мм. Основание защитного элемента может быть расположено в отверстии для выпуска газа и может выступать из него на 3-10 мм. Стенка защитного элемента может быть выполнена высотой в диапазоне размеров от 20 мм до 50 мм. Стенка защитного элемента может быть выполнена с фигурными вырезами. Стенка защитного элемента может быть выполнена с фигурными вырезами в форме полукруга, радиус которого находится в диапазоне значений от 7 мм до 30 мм. Защитный элемент своей стенкой может быть закреплен к крышке защитного колпака. Каждое дополнительное отверстие для выпуска газа, выполненное в защитном колпаке, может быть оснащено защитным элементом.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что отверстие для выпуска газа оснащено защитным элементом, выполненным в виде уголка, закрепленного с внутренней стороны обечайки защитного колпака, одна из сторон которого является основанием защитного элемента, а вторая сторона является его стенкой, при этом кромка основания защитного элемента повторяет форму поверхности обечайки защитного колпака, также защитный элемент может быть выполнен с радиусом изгиба R в диапазоне размеров от 2 мм до 7 мм, основание защитного элемента может быть выполнено шириной W в диапазоне размеров от 10 мм до 75 мм и может быть расположено в отверстии для выпуска газа и может выступать из него на 3-10 мм, кроме того, стенка защитного элемента может быть высотой Н в диапазоне размеров от 20 мм до 50 мм и может быть выполнена с фигурными вырезами, например вырезами в форме полукруга, радиус которого находится в диапазоне значений от 7 мм до 30 мм, при этом защитный элемент своей стенкой может быть закреплен к крышке защитного колпака, и каждое дополнительное отверстие для выпуска газа, выполненное в защитном колпаке, может быть оснащено защитным элементом. Такое отличие от ближайших аналогов дает основание утверждать о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - вагон-цистерна, общий вид; фиг. 2 - защитный колпак вагона-цистерны, вид сбоку; фиг. 3 - защитный колпак вагона-цистерны, изометрическая проекция; фиг. 4 - защитный элемент, изометрическая проекция; фиг. 5 - защитный элемент, вид сбоку.
Вагон-цистерна, представленный на фиг. 1, содержит котел 1, закрепленный на рамной конструкции, в представленном варианте выполненный в виде рамы 2, установленной на ходовые тележки 3. Котел 1 вагона-цистерны содержит обечайку 4, днища 5, сливоналивную арматуру (не показана на чертеже), которую закрывает защитный колпак 6.
Защитный колпак 6, представленный на фиг. 2 и 3, содержит обечайку 6.1, крышку 6.2 и выполнен с отверстиями для выпуска газа 6.3, которые оснащены защитными элементами 7 (в представленном варианте установлено три защитных элемента), жестко закрепленными с внутренней стороны обечайки 6.1 защитного колпака 6, в представленном варианте, посредством сварных швов.
Защитный элемент 7, представленный на фиг. 4 и фиг. 5, выполнен в виде уголка с радиусом изгиба R, одна из сторон которого является его основанием 7.1 с шириной W, а вторая сторона является его стенкой 7.2 с высотой Н. В представленном варианте защитный элемент 7 выполнен с фигурными вырезами 7.3 в стенке 7.2, выполненными в форме полукруга и равноудаленными друг от друга. Кромка 7.4 основания 7.1 повторяет форму поверхности цилиндрической обечайки 6.1 защитного колпака 6. Также защитный элемент 7 может быть жестко прикреплен верхней кромкой 7.5 стенки 7.2 к крышке 6.2 защитного колпака 6.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в предотвращении загрязнения арматурного отсека, обеспечении выпуска газа в неблагоприятных погодных условиях и уменьшении высоты предохранительного колпака, достигается следующим образом.
Оснащение отверстия для выпуска газа защитным элементом, выполненным в форме уголка и закрепленным с внутренней стороны обечайки защитного колпака, предотвращает загрязнение арматурного отсека, что приводит к увеличению межремонтных интервалов, и обеспечивает выпуск газа в неблагоприятных погодных условиях за счет того, что защитный элемент полностью перекрывает внешний и внутренние пазы отверстия для выпуска газа, тем самым создавая препятствие для попадания грязи во внутреннее пространство защитного колпака - арматурного отсека и сохраняя возможность выпуска газа из арматурного отсека в случае срабатывания предохранительного клапана. Уменьшение высоты защитного колпака обеспечивается за счет выполнения отверстий для выпуска газа в обечайке предохранительного колпака и установки защитных элементов с внутренней стороны обечайки защитного колпака, что не требует установки (размещения) дополнительных элементов на крышке защитного колпака. Защитный элемент закреплен с внутренней стороны обечайки защитного колпака посредством сварных швов по краям соединения. Диапазон значений радиуса изгиба защитного элемента обусловлен толщиной листа, из которого он выполнен.
Защитный элемент, выполненный с шириной основания в диапазоне размеров 10-75 мм и высотой стенки в диапазоне размеров 20-50 мм, обеспечивает минимальную и максимальную пропускную способности отверстия для выпуска газа согласно требованиям безопасности, при этом максимальные значения указанных величин выбраны в соответствии со стандартами выполнения отверстия для выпуска газа в обечайке защитного колпака, в соответствии с проведенными расчетами для повышения прочности крепления защитного элемента к защитному колпаку, наличием элементов сливо-наливной арматуры, размещенной внутри защитного колпака и в соответствии со стандартами выполнения отверстий для выпуска газа в защитных колпаках вагонов-цистерн. В зависимости от формы обечайки защитного колпака ширина основания может быть постоянной или переменной, например, в случае выполнения защитного колпака цилиндрической формы, основание защитного элемента за счет выполнения кромки по форме обечайки защитного колпака будет представлять собой форму сегмента окружности с переменной шириной.
Диапазон значений высоты стенки защитного элемента 20-50 мм. Максимальное значение высоты стенки равное 50 мм обусловлено повышением прочности крепления защитного элемента к защитному колпаку за счет возможности прикрепления защитного элемента своей стенкой к крышке защитного колпака. Минимальное значение высоты - 20 мм обусловлено обеспечением предотвращения загрязнения арматурного отсека - попадания грязи внутрь защитного колпака - и наиболее высокой пропускной способностью отверстия с защитным элементом.
Максимальное значение ширины основания защитного элемента 75 мм обусловлено наличием элементов сливо-наливной арматуры, размещенной внутри защитного колпака, а также выполнением выступа из отверстия для выпуска газа и обеспечением максимальной пропускной способности отверстия с защитным элементом. Минимальное значение - 10 мм обусловлено минимальным значением ширины, при которой обеспечено предотвращение загрязнения арматурного отсека и выпуск газа будет осуществляться в любых погодных условиях.
Выполнение фигурных вырезов в стенке защитного элемента позволяет обеспечить выпуск газа в случае, когда защитный элемент своей стенкой прикреплен к крышке защитного колпака, а также позволяет увеличить пропускную способность отверстия для выпуска газа с защитным элементом, тем самым уменьшая препятствия на пути выхода газа из защитного колпака, но при этом также предотвращая загрязнение арматурного отсека, так как фигурные вырезы также будут перекрыты козырьком в виде стенки обечайки защитного колпака над отверстием.
Расчеты показали, что выполнение фигурных вырезов в форме полукруга обеспечивает сохранение прочности стенки защитного элемента и не образует дополнительных мест концентрации напряжений, как, например, вырезы в прямоугольной форме. Диапазон значений радиуса фигурного выреза в форме полукруга обусловлен высотой стенки защитного элемента.
В защитном колпаке может быть выполнено не одно отверстие для выпуска газа, а несколько и каждое из них может быть оснащено защитным элементом, что обеспечивает более лучший выпуск газа из защитного колпака в случае срабатывания предохранительного клапана сливо-наливной арматуры.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет предотвратить загрязнения арматурного отсека, что приводит к увеличению межремонтных интервалов, обеспечивает выпуск газа в неблагоприятных погодных условиях, и уменьшает высоту защитного колпака.