Запорно-сливное устройство железнодорожной цистерны

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к железнодорожному транспорту и предназначено для использования в вагонах-цистернах, транспортирующих текучие грузы, в том числе высоковязкие и застывающие грузы и оборудованных запорно-сливными устройствами с тройной степенью защиты. Конструктивно тройная степень защиты предусматривает три последовательно установленные на сливном патрубке и независимо управляемые отдельными приводами запорные устройства - верхнее, промежуточное и нижнее. Наличие промежуточного запорного устройства не всегда позволяет при разгрузке вагона-цистерны полностью открыть проходное сечение сливного патрубка в средней его части.
Известны сливные устройства с промежуточным запорным органом, расположенным в средней части сливного патрубка между верхним затворами и нижним затвором (UA 8099, МПК B61D 5/00, опубл. 17.01.2005; RU 2289052, МПК F16K 27/07, F16K 39/02, F16K 31/51, опубл. 10.12.2006; RU 2154217, МПК F16K 27/07, опубл. 10.08.2000). Промежуточные запорные органы данных сливных устройств представляют собой поворотные дисковые затворы или заслонки, которые открывают просвет сливного патрубка, поворачиваясь вокруг своей оси с помощью приводов (органов управления), представляющих собой червячную передачу, либо карданный вал, либо шпиндель с маховиком.
Общим недостатком известных технических решений является то, что сами промежуточные запорные органы и их посадочные места расположены внутри полости сливного патрубка, поэтому они частично перекрывают полезное сечение сливного патрубка в процессе разгрузки цистерны, тем самым увеличивая время выгрузки груза и исключая возможность ввода в сливной патрубок телескопического гидромонитора.
Известно сливное устройство железнодорожной цистерны, состоящее из трех последовательно расположенных затворов с независимым друг от друга управлением: основного, выполненного в виде трехходового шарового запорного крана, состоящего из корпуса, расположенного во внутреннем объеме котла цистерны в зоне выходного окна, входные отверстия которого расположены на одной оси параллельной оси цистерны, подвижных в осевом направлении втулок, герметично установленных во входные отверстия корпуса, подпружиненных тарельчатыми пружинами, имеющими средства регулирования степени поджатия, неметаллических седел с тороидальными уплотнительными поверхностями, установленных в этих втулках, и расположенного между ними шарового запорного органа; дополнительного, представляющего собой откидную заглушку, размещенную на выходном патрубке сливного устройства, состоящую из крышки, имеющей канавку для установки неметаллического уплотнительного кольца с плоской уплотнительной поверхностью, поворотной скобы, на которой расположен нажимной винт с рукояткой; промежуточного, расположенного между корпусом основного затвора и выходного патрубка сливного устройства, выполненного в виде дискового затвора, заслонка которого установлена на шпиндель, являющийся осью поворота заслонки, расположенной перпендикулярно оси выходного патрубка сливного устройства и поперечно смещенной относительно этой оси, и рукоятки, установленной на конце шпинделя. Орган управления основным затвором, расположен снаружи цистерны в нижней ее части в зоне выходного окна. Для управления основным затвором шпиндель с установленным на нем маховиком и шестерня, установленная на шпиндель трехходового шарового запорного крана, кинематически соединены червячной передачей (RU 142675, МПК B61D 5/00, B65D 90/54, опубл. 27.06.2014).
Недостатком известного решения является то, что сливной патрубок при повороте заслонки промежуточного затвора вокруг своей оси в процессе разгрузки цистерны остается частично перегороженным, его проходное сечение заметно сужено заслонкой и шпинделем, на котором заслонка установлена внутри патрубка. Такая конструкция способствует замедлению скорости слива жидкости из цистерны, особенно вязких жидкостей.
Известно также запорно-сливное устройство железнодорожного вагона-цистерны, содержащее сливной патрубок, размещенные на его концах верхнее и нижнее запорные устройства и промежуточный затвор, выполненный в виде установленного на сливном патрубке с возможностью полнопроходного возвратно-поступательного перемещения плоского элемента, управляемого при помощи привода, при этом промежуточный затвор кинематически соединен с приводом управления через редуктор (патент RU 170721 U1, МПК B61D 5/00, B65D 90/54, опубл. 04.05.2017).
Недостатками такого устройства, выбранного за прототип, являются: его габаритные размеры, что затрудняет его монтаж на цистерне; большой вес, что создает дополнительные напряжения от инерционных нагрузок в зоне присоединения сливного патрубка к котлу цистерны при движении вагона; сложность конструкции и ее обслуживания из-за наличия редуктора, а также сложность в обеспечении герметичности выдвижного плоского элемента.
Задачей полезной модели является достижение максимального полного открытия проходного сечения нижнего сливного патрубка без перекрытия его элементами промежуточного запорного устройства, уменьшение габаритных размеров промежуточного запорного устройства, снижение его веса, повышение герметичности и надежности.
Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных свойств конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что клапан промежуточного запорного устройства выполнен в форме шара, имеющего сквозное отверстие по оси сливного патрубка с диаметром, равным диаметру сливного патрубка. При этом перевод промежуточного запорного устройства в положения «закрыто-открыто-закрыто» производится путем поворота клапана по оси, перпендикулярной оси сливного патрубка. Таким образом, обеспечивается надежная герметизация котла, а также беспрепятственная выгрузка цистерны на сливо-наливных эстакадах, оборудованных специальными сливо-наливными устройствами с телескопическими гидромониторами, что учитывает особенности инфраструктуры и расширяет технологические возможности полезной модели.
Предложенная полезная модель иллюстрируется чертежом.
Запорно-сливное устройство железнодорожной цистерны представляет собой нижний сливной патрубок 1 с установленным на нем внутренним запорным устройством 2, содержащим верхний клапан 3, нижним запорным устройством 4, выполненным в виде откидной крышки. В нижний сливной патрубок 1 между поддоном котла и нижним запорным устройством 4 вмонтировано посредством приварки, либо механического закрепления промежуточное запорное устройство 5, в котором клапан 6 выполнен в форме шара. Диаметр клапана 6 равен диаметру нижнего сливного патрубка 1. В клапане 6 имеется сквозное отверстие для слива продукта из котла. Слив продукта происходит при повороте клапана 6 рукояткой 7 по оси, перпендикулярной оси сливного патрубка 1.
Предложенное запорно-сливное устройство работает следующим образом.
Перед разгрузкой цистерны открывают нижнее запорное устройство 4 и промежуточное запорное устройство 5. Присоединяют устройство для приема груза (не показано), при этом конструкция запорно-сливного устройства позволяет подсоединять установку нижнего слива нефти и нефтепродуктов железнодорожных вагонов-цистерн с телескопическим гидромонитором типа УСНГ. Для открытия внутреннего запорного устройства 2 через открытый люк сверху цистерны вращением приводной рукоятки производится подъем клапана верхнего 3, после чего запорно-сливное устройство обеспечивает слив текучего груза из вагона-цистерны.
Закрывают запорно-сливное устройство в обратной последовательности.
Наличие в промежуточном запорном устройстве клапана в форме шара с отверстием с диаметром, равным диаметру нижнего сливного патрубка, позволяет полностью открыть сечение нижнего сливного патрубка.