ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА ДЛЯ ЗАТВЕРДЕВАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к емкостям для транспортирования затвердевающих жидкостей и может быть использовано в железнодорожных цистернах для перевозки, например, битума, расплавленной серы, и др. продуктов.
Известна цистерна для транспортирования затвердевающих жидкостей, содержащая котел с тепловой изоляцией, в нижней части которой в двух последовательно расположенных и отделенных друг от друга воздушным зазором камерах установлены секции трубчатых электрических нагревателей (секции ТЭН), при этом активная часть ТЭН находится в камерах под котлом, а выводы ТЭН в сопрягаемых "холодных" камерах, размещенных непосредственно в тепловой изоляции котла с определенными интервалами по длине цистерны, причем электрооборудование по управлению разогревом цистерны размещено в отдельных камерах (см. Авторское свидетельство N 706271).
Недостатками таких цистерн являются: значительное поглощение тепла самой изоляцией, необходимость применения сравнительно большого количества ТЭН малой единичной мощности и соответственно необходимость в установке на цистерне большого количества камер для секций этих нагревателей, потребность в применении сравнительно больших количества и длины силовых электропроводов, невозможность установки длинномерных ТЭН большой единичной мощности.
Известна железнодорожная цистерна для затвердевающих жидкостей, включающая теплоизолированный котел с камерами для активной части трубчатых электронагревателей, жестко закрепленными на днищах и ориентированными внутри котла вдоль его продольной оси, камеры для выводов электронагревателей и камеры для электрооборудования по управлению разогревом цистерны, камеры для активной части электронагревателей расположены с образованием промежутка между собой в средней части котла, при этом камеры для выводов электронагревателей совмещены с камерами для электрооборудования по управлению разогревом цистерны. Камеры для активной части электронагревателей разделены по длине с обеспечением промежутка между ними в средней части котла, объединены в компактные группы, включающие, по меньшей мере, три камеры в группу, жестко соединены между собой в группах посредством планок в виде ферм, при этом фермы по длине устойчивы и установлены на опорах, а камеры для выводов электронагревателей совмещены с камерами для электрооборудования по управлению разогревом цистерны, (см. патент РФ №2063916, МПК B65D 88/74)
Известна железнодорожная цистерна с наружной подогревательной рубашкой, (см. кн. Вагоны. Изд. 2-е, перараб и доп. Под ред. Л.А.Шадура. М., «Транспорт», 1973 г., с.367) Перевозка мазутов, смазочных масел и других высоковязких грузов в цистернах общего назначения связана со значительными трудностями их выгрузки из котлов. Для облегчения слива таких грузов используют наружную подогревательную рубашку. Рубашка расположена в нижней части котла, которая образуется стенками котла и наружным листом, связанными между собой каркасом из углового проката. Для подогрева груза пар в рубашку подается через штуцер кожуха сливного прибора, а выход пара или конденсата происходит через два патрубка, расположенных по концам котла.
К недостаткам известной конструкции можно отнести увеличение тары (на 1 т), вызванное устройством рубашки, используемой только при сливе высоковязких грузов. Для перевозки битума применяются цистерны с мощной наружной изоляцией котла и расположенными внутри него змеевиками для разогрева застывшего битума. Однако частые повреждения этих змеевиков вызывают большие трудности при выгрузке битума.
По конструктивным признакам наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является железнодорожная цистерна для затвердевающих жидкостей, содержащая котел, термоизоляцию котла, систему разогрева, наружную лестницу, котел включает в себя цилиндрическую обечайку и эллиптические днища, в верхней части котла расположен люк, сливное устройство, термоизоляция котла включает кожух, между котлом и кожухом расположен теплоизоляционный материал, каркас кожуха состоит из приваренных к котлу кронштейнов, на который закреплены четыре опорных пояса и торцевые пояса, цистерна снаружи закрыта кожухом, который состоит из отдельных листов, стянутых с двух сторон с уголками каркаса, на горловине котла установлена крышка с термоизоляцией, к торцевым поясам каркаса жестко закреплены днища кожуха, выполненные из стеклопластика, а радиальные стыки днищ и листов кожуха закрыты хомутами, при этом форма днищ кожуха выполнены эллиптической формы и геометрически повторяют форму днищ котла цистерны, а теплоизоляционный материал, расположенный между кожухом и котлом, закреплен на скобах, которые установлены и закреплены на внешней стороне котла по его периметру, система разогрева состоит из профильного проката, например уголков, который жестко закреплен к котлу с двух сторон ниже осевой линии, и объединен коллекторами.(см. патент РФ №80159 «Железнодорожная цистерна для затвердевающих жидкостей», опубл. 27.01.2009 г. БИ №3)
Одним из основных недостатков известной системы разогрева в железнодорожной цистерне является не эффективность разогрева из-за конструктивно параллельного соединения регистров, которые выполнены из уголков. Необходимо отметить, что параллельное соединение регистров исключает из обогрева котла часть параллельно соединенных регистров. В известной конструкции системы подогрева образуются застойные зоны и воздушные пробки, происходит неравномерная подача насыщенного пара, что в целом приводит к увеличению время разогрева перевозимого продукта, со значительными энергозатратами при разгрузке. При этом также мала площадь соприкосновения теплоносителя (пара) со стенкой котла.
Технической задачей полезной модели является создание железнодорожной цистерны для перевозки затвердевающих жидкостей с улучшенной проходимостью теплоносителя за счет исключения застойных зон в системе разогрева, увеличения площади обогрева в 1,5 раза, уменьшения энергозатрат, повышения эффективности системы разогрева при эксплуатации в различных климатических условиях.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в улучшении эксплуатационных свойств железнодорожной цистерны для перевозки затвердевающих жидкостей за счет усовершенствовании системы разогрева, соответственно, уменьшении энергозатрат, снижении себестоимости перевозок.
Технический результат достигается тем, что в железнодорожной цистерне для затвердевающих жидкостей, содержащей котел, термоизоляцию котла, систему разогрева, котел включает в себя цилиндрическую обечайку и эллиптические днища, в верхней части котла расположен люк, в нижней части - сливное устройство, термоизоляция котла включает кожух, между котлом и кожухом расположен теплоизоляционный материал, на горловине люка котла установлена крышка с термоизоляцией, к торцевым поясам каркаса кожуха жестко закреплены его днища, выполненные из стеклопластика, система разогрева котла состоит из нижних и верхних регистров, выполненных из сегментов труб и жестко соединенных под углом относительно продольной оси котла для полного слива конденсата, при этом верхние и нижние регистры расположены с двух сторон ниже осевой линии котла и соединены между собой последовательно посредством коллекторов в торцах регистров, и в середине посредством центрального коллектора, через который осуществляют подачу теплоносителя, а выход конденсата - через трубку сливного устройства.
Необходимо отметить, что нижние и верхние регистры системы разогрева выполнены из сегментов труб, которые образованы из 1/3-1/4 части окружности труб.
Отличительной особенностью предлагаемой полезной модели является конструктивное выполнение системы разогрева котла железнодорожной цистерны, верхние и нижние регистры которой выполнены из сегментов труб, соединенных между собой последовательно, что дало возможность исключить образование застойных зон и воздушных пробок, а геометрия сегментов труб позволила увеличить площадь поверхности обогрева котла.
Заявителю не известны конструкции железнодорожных цистерн для затвердевающих жидкостей с предлагаемой конструкцией системы разогрева, что говорит о новизне заявляемого объекта.
Предложенная полезная модель железнодорожной цистерны для затвердевающих жидкостей иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 представлена железнодорожная цистерна для затвердевающих жидкостей, общий вид;
на фиг.2 - котел в сборе с системой разогрева;
на фиг.3 - развертка обечайки котла с системой разогрева.
Предлагаемая железнодорожная цистерна для перевозки затвердевающих жидкостей содержит котел 1, систему разогрева 2.
Котел 1 включает в себя цилиндрическую обечайку 3 и эллиптические днища 4, в верхней части котла расположен люк 5 с изоляционной крышкой 6, в нижней части - сливное устройство 7.
Термоизоляция котла содержит кожух 8, а между котлом 1 и кожухом 8 расположен теплоизоляционный материал 9.
При этом днища 10 кожуха 8 выполнены из стеклопластика эллиптической формы и геометрически повторяют форму днищ 4 котла 1 железнодорожной цистерны.
Теплоизоляционный материал 9 расположен между кожухом 8 и котлом 1, закреплен на скобах, которые установлены и закреплены на внешней стороне котла 1 по его периметру.
Система разогрева котла состоит из верхних 11 и нижних 12 регистров, которые выполнены из сегментов труб и жестко соединены под углом относительно продольной оси котла и расположены с двух сторон ниже его осевой линии. Расположение регистров 11 и 12 под углом относительно продольной оси обеспечивает полный слив конденсата.
При этом верхние 11 и нижние 12 регистры соединены между собой последовательно посредством коллекторов 13 в торцах регистров 11 и 12 и в середине за счет центрального коллектора 14. Через центральный коллектор 14 обеспечивают подачу теплоносителя, а выход конденсата осуществляют через трубку сливного устройства 7.
Необходимо отметить, что верхние 11 и нижние 12 регистры системы разогрева 2 выполнены из сегментов труб. Причем каждый сегмент образован из 1/3-1/4 части окружности трубы. Геометрические размеры сегментов труб для регистров системы разогрева определены расчетным и экспериментальным путем с учетом соответствующего увеличения площади поверхности обогрева котла цистерны, но без повышения массы-тары вагона. Данная конструкция обеспечивает увеличение поверхности обогрева котла 1 в 1,5 раза по сравнению с прототипом. Последовательное соединение в системе разогрева верхних 11 и нижних 12 регистров посредством коллекторов 13 и 14 между собой улучшает проходимость теплоносителя за счет исключения образования застойных зон и воздушных пробок.
Предлагаемая конструкция железнодорожной цистерны для затвердевающих жидкостей соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку ее реализация возможна на базе известного оборудования и технологии, существующей в вагоностроении.
Использование предлагаемой конструкции железнодорожной цистерны для затвердевающих жидкостей позволяет повысить эффективность и сократить время обогрева, уменьшить энергозатраты, снизить себестоимость, а в целом улучшить эксплуатационные и коммерческие свойства за счет усовершенствование системы разогрева цистерны.