ВАГОН-ЦИСТЕРНА ДЛЯ ЗАТВЕРДЕВАЮЩИХ ПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к железнодорожным цистернам для перевозки затвердевающих продуктов и может быть использована в стационарных емкостях, автоцистернах, контейнерах.
Известна железнодорожная цистерна для затвердевающих жидкостей (RU №2063916, B65D 88/74, 20.07.1996), в которой система нагрева перевозимого продукта, затвердевающего во время перевозки, выполнена в виде размещенных в котле труб, выведенных открытыми концами наружу через днища, в которых установлены трубчатые электронагреватели (ТЭН). Трубы с нагревателями выполнены в виде отдельных блоков по три тубы в блоке. При разогреве ТЭНы подключаются к стационарному источнику питания.
Недостатками описанной конструкции являются:
1) размещение внутри котла системы нагрева уменьшает полезный объем котла;
2) сложность конструкции установки труб с необходимостью предусмотрения компенсации термического удлинения труб;
3) размещенные внутри котла трубы с элементами их крепления загромождают пространство котла, что мешает при осмотре и очистке его поверхности.
Известна цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей, содержащая котел с тепловой изоляцией. Между котлом и изоляцией выполнена воздушная прослойка, охватывающая всю поверхность котла, за исключением зон соединения котла с рамой и люка с размещением в нем устройств слива и налива (SU №706271, B61D 5/04, 31.12.1979 - принято за прототип).
Недостатками такого решения являются:
1) неэффективность использования тепла для разогрева продукта в верхней части котла, в зоне воздушной подушки, т.к. теплопередача к продукту осуществляется через воздушную подушку, имеющую более низкий коэффициент теплопередачи, чем теплопередача через стенку котла в зонах, где продукт непосредственно контактирует с оболочкой котла;
2) увеличенный расход металла для образования воздушного пространства системы обогрева в верхней части котла, где неэффективно используется теплопередача;
3) уменьшение слоя теплоизоляции в верхней части котла, в которой существует максимальный тепловой напор, а, следовательно, и максимальные теплопотери с единичной площади.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение теплотехнических свойств цистерны и увеличение эффективности использования металла.
Поставленная задача достигается тем, что вагон-цистерна для перевозки затвердевающих продуктов, включающий изолированный котел, между наружной поверхностью которого и изоляцией образована обогреваемая полость, имеющая площадь, не превышающую площадь, контактируемую с перевозимым продуктом при стационарном режиме цистерны, при этом толщина изоляции на площади, с которой не контактирует продукт при стационарном режиме цистерны, больше толщины изоляции на площади поверхности котла, которая охвачена обогреваемой полостью.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется изображениями, где, на фиг. 1 показан вагон-цистерна в сборе; на фиг. 2 - поперечное сечение "А-А" на фиг. 1; на фиг. 3 - выносной элемент "Б" на фиг. 1.
Вагон-цистерна включает теплоизолированный котел 1, установленный на платформе 2, содержащей автотормозное и автосцепное оборудования, ходовые тележки. Между оболочкой 3 котла и теплоизоляцией 4 образована обогреваемая полость 5, в нижней части которой расположены ТЭНы 6. В верхней части обогреваемая полость ограничена на уровне плоскости продукта в котле при стационарном режиме цистерны. В верхней части котла, на поверхности которой отсутствует обогреваемая полость, изоляция котла имеет толщину больше, чем изоляция на поверхности обогреваемой полости. Внутренней поверхностью обогреваемой полости является оболочка котла, а наружной - специально предусмотренный кожух 8, который в верхней части соединен с оболочкой котла, в нижней - с элементами рамы. Между внутренней и наружной оболочками предусмотрены кронштейны 9, снаружи изоляция защищена кожухом 10.
Вагон-цистерна функционирует следующим образом.
После подключения ТЭНов к внешнему источнику электроэнергии, нагреваемый ими воздух начинает циркулировать в замкнутом пространстве обогревающей полости, которая охватывает только поверхность котла с эффективным теплопередающим эффектом, что повышает коэффициент полезного действия обогреваемой системы.
Исключение поверхности котла с малоэффективной теплопередающей воздушной подушкой позволяет снизить расход металла и сократить теплопотери за счет увеличения толщины изоляции в верхней части котла, где тепловой напор максимальный, и, следовательно, более высокие теплопотери с единицы площади по сравнению с боковыми и нижними поверхностями.
Например, предлагаемое решение применительно к вагону-цистерне для перевозки серы позволит уменьшить расход дорогостоящего нержавеющего металла более чем на 150 кг, тогда как увеличение расхода изоляционного волокнистого материала, за счет увеличения толщины изоляции в верхней части котла, составляет не более 40 кг. При этом необходимо учитывать, что стоимость одного килограмма нержавеющей стали значительно дороже одного килограмма изоляционного волокнистого материала.
Внедрение предлагаемого решения в производстве вагонов-цистерн не требует освоения новых материалов, разработки новых технологических способов изготовления, а также приобретения уникального оборудования.