КРЫШКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ГОРЛОВИНЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к запорным устройствам, в частности к крышкам горловины железнодорожных цистерн, и может быть использована на емкостях работающих под давлением, автотранспортных цистернах и других емкостях внутреннюю поверхность которых необходимо отмывать от различного рода загрязнений.
Известно запорное устройство для напорного резервуара (Патент РФ №2022186) Сущность изобретения: напорный резервуар имеет фланец, надеваемую на него крышку и средства для блокировки крышки в закрытом положении. Крышка приводится из открытого положения в закрытое путем поворачивания вокруг средней оси фланца. Средства для блокировки крышки содержат уплотнительный орган и выступающую внутрь фланца часть с уплотнительным ребром и фиксаторными органами. На внутренней поверхности фланца выполнены фиксаторные углубления, входящие в зацепление с фиксаторными органами. Уплотнительное ребро прилегает с предварительным напряжением к внутренней стороне фланца. Пространство между фланцем и фланцевой частью уплотнительного органа соединено с атмосферой. На крышке выполнены углубления. Круглый головной элемент уплотнительного органа снабжен одним или несколькими фиксаторными выступами. Выступы входят в зацепление с углублениями на крышке. Диаметр головного элемента меньше диаметра фланца напорного резервуара. На крышке выполнена периферийная канавка, с которой входят в зацепление фиксаторные выступы. Углубления в крышке по размеру и расположению соответствуют фиксаторным выступам головного элемента уплотнительного органа. Фланцевая часть уплотнительного органа выполнена в виде боковой поверхности цилиндра, жестко скреплена одним концом с головным элементом уплотнительного органа, а на другом конце снабжена кольцевым уплотнительным ребром. Этот конец выполнен коническим, уменьшающимся к свободному торцу фланцевой части. Фиксаторный орган состоит из множества распределенных по периферии параллельных средней оси фланца ребер на внешней стороне фланцевой части, а фиксаторные углубления состоят из проходящих параллельно оси канавок, выполненных на внутренней периферийной поверхности фланца. Ширина канавок больше ширины ребер. Ребра и канавки равномерно распределены по окружности. Количество канавок равно целочисленному кратному количества ребер на фланцевой части. На переходе фланцевой части к головному элементу выполнен кольцевой надрез. Участок, радиально выполненный внутри фланцевой части на головном элементе, имеет горшкообразную форму. Основание этой части расположено приблизительно на высоте нижнего края фланцевой части.
Основным недостатком известного устройства является сложность конструкции, вызывающая жесткие требования к обслуживанию, а также возможность использования для напорных сосудов относительно небольшого габарита.
Известна крышка, которая содержит корпус в виде колпака 1, внутри которого установлен поршень 2, во фланце которого размещена кольцевая герметизирующая прокладка 3 по торцу уплотнение 4. Поршень подпружинен пружиной 5, создающей предварительное поджатие по месту герметизации. В корпусе крышки установлены ручка 6, предохранительный клапан 7 и упорное кольцо 8. Поршень имеет сквозное отверстие 9 на своем торце.
В каждом поршне с внутренней стороны установлены предохранительные клапаны 7. Заглушки 12 и 13 могут быть установлены с предохранительными клапанами на соответствующее давление. Причем предохранительные клапаны при необходимости имеют фиксированное состояние в положении "Открыто". Крышка устанавливается на емкость, диаметр по месту герметизации которого не превышает диаметра уплотнения 4. Нажимая на крышку сверху, дают предварительное усилие герметизации и запорными элементами 15 закрепляют ее на емкости.
При диаметре по месту герметизации меньше, чем диаметр поршня 10, снимают заглушку 12, а с поршня 11 заглушку 13, т.е. тем самым уменьшают усилие по месту герметизации. При повышении давления, при котором усилие необходимо уменьшить, открывается клапан на заглушке 12, а позже и на заглушке 13, при условии, что диаметр емкости по месту герметизации меньше диаметра уплотнения 16 поршня 10, но больше поршня 11, то должен срабатывать клапан только заглушки 12, а в заглушке 13 не должен, так как в противном случае сосуд разгерметизируется.
Винтовые зажимы 15 обеспечивают установку крышки на емкость с любым диаметром не больше внешнего диаметра уплотнения 4, но и не меньше его внутреннего диаметра. Эти зажимы могут быть выполнены и на крышке (Патент РФ №2044943).
Это устройство более универсально, но также обладает сложной конструкцией, причем. герметизация обеспечивается за счет регулирования пружин, которые подвержены старению, поэтому не позволяют достигнуть надежной герметизации.
Все усилия по прижатию крышки к сосуду осуществляются за счет поршня, расположенного в колпаке, т.е. только сверху, поэтому существует опасность при большом давлении внутри сосуда и неисправности клапана, сброса крышки и полной разгерметизации резервуара.
Известен люк с крышкой, содержащий корпус, крышку, ригель, валик, гайку, опорное кольцо, уплотняющую кольцевую прокладку горловины люка, снабженный кольцевым баллоном, выполненным из упругого бензомаслостойкого материала, соединенным с магистралью
сжатого воздуха, переключающим вентилем и запорным клапаном, установленными в магистрали сжатого воздуха, а крышка снабжена юбкой, выполненной в форме усеченного конуса с малым углом наклона боковой поверхности, при этом кольцевой баллон закреплен на внутренней поверхности корпуса люка, которая выполнена в форме усеченного конуса с малым углом наклона боковой поверхности (Патент РФ №2180887).
При накачивании воздуха в тормозную магистраль сжатый воздух по магистрали заполняет кольцевой баллон, который надувается и плотно охватывает юбку, обеспечивая герметичность люка.
Данное устройство обеспечивает герметизацию за счет надувного баллона, но он помещен между двумя металлическими поверхностями, что может при избытке давления в баллоне привести к выходу его из строя, т. к. обратный клапан препятствует стравливанию воздуха. Сама конструкция крышки не соответствует требованиям противопожарной безопасности и не может применяться для мойки внутренней поверхности цистерны.
Известные крышки для железнодорожных или автоцистерн содержат уплотняющую кольцевую прокладку горловины люка, ограничители уровня налива, огневой предохранитель, выполненный различными способами, либо посредством алюминиевого кольца, размещенного в периферийном канале фланца крышки или изготовления крышки из цветного материала. Крышка содержит приспособления для установки устройства верхнего слива (УВС) и устройства сброса давления. Сама крышка крепится к фланцу горловины с помощью болтового соединения, а между фланцами крышки и горловины размещено уплотнительное кольцо. (Вагоны, Учебник для вузов железнодорожного транспорта. Под. Ред. Л.А.Шадурова, М. «Транспорт», 1980 г., изд. 3-е перераб. и допол.).
При очистке внутренней поверхности цистерны в отверстие крышки для УВС подводится пар. Однако такой метод очистки внутренней поверхности цистерн, в настоящее время является неэкологичным и технологически устарелым.
При отмывке внутренней и наружной поверхностей цистерн применяются экологически чистые замкнутые технологии, осуществляемые с применением технических моющих средств. В связи с этим изменяется и конструкция технологических крышек цистерн, резервуаров и т.п. Некоторые конструкции технологических крышек приведены в брошюре «Отмывка котлов железнодорожных цистерн, пассажирских вагонов, локомотивов и ходовой части подвижного состава», «Чистые технологии», Санкт-Петербург, 2002 г., с.20.
В дополнение к ранее известным элементам, крышка снабжена приспособлением для подвода моющего раствора и спуском, с закрепленными на нем моечными головками. В изобретении «Способ подготовки газовых цистерн к ремонту и/или техническому освидетельствованию и устройство для его реализации» (Патент РФ №2205709), крышка горловины
цистерны выполнена из цветного материала и снабжена, кроме уже известных элементов, также барботером.
Технической задачей полезной модели является создание универсальной конструкции крышки горловины цистерны, обеспечивающей удобство в эксплуатации, надежную герметизацию и широкое применение при отмывке или обработки внутренней поверхности, как железнодорожных цистерн, так и автоцистерн и других резервуаров, работающих под давлением..
Технический результат достигается за счет того, что в известную конструкцию крышки горловины цистерны включающую корпус крышки с фланцем, снабженный устройством для подвода моющего раствора и крепления спуска с моечными головками, во фланце крышки выполнено отверстие для размещения верхнего устройства слива, закрытое заглушкой, приспособление для сброса избыточного давления в цистерне, в боковой поверхности фланца выполнена периферийная канавка для размещения алюминиевого кольца, между фланцами крышки и горловины цистерны размещено уплотнительное кольцо выполненное из резины или другого эластичного материала, внесены дополнительные элементы, а именно:
- добавлены два стяжных механизма, крепящих крышку к нижнему телу горловины цистерны и расположенных симметрично оси крышки;
- к нижней части корпуса крышки прикреплен кожух выполненный из эластичного материала, внутри которого размещена резиновая камера с возможностью ее заполнения воздухом, для чего ниппель выведен на поверхность крышки;
- приспособление для сброса избыточного давления выполнено в виде лабиринта, препятствующего выбросу моющего раствора из цистерны.
Стяжной механизм включает центральный стержень, вставленный в гильзу с возможностью вертикального перемещения и предварительной фиксации в ней -с помощью штифта, причем в нижней части стержня вставлен захват, а верхнюю - фиксатор. Зажим захвата к телу цистерны осуществляется путем перемещения гильзы во втулке- гайке.
Конструкция полезной модели представлена на рисунке 1, а на рисунке 2 приведено стяжное устройство.
На рис. 1 показан корпус крышки 1 с фланцем 2, в одно из отверстий которого вставлена заглушка 3, приспособление 4 для подвода моющего раствора, с фланцем 5 для крепления опуска, который на рисунке не показан, лабиринт 6, стяжной механизм 7 с фланцем 8, эластичная манжета 9, которая прикреплена лентой 10с помощью заклепок к корпусу крышки.
1, камера 11 с ниппелем 12, кольцевое уплотнение 13 и алюминиевое кольцо 14, размещенное в периферийной канавке фланца 2.
Кроме того, на рис. 1 показаны некоторые элементы стяжного механизма, в частности, фиксатор 15, маховик 16, центральный стержень 17с захватом 18.
На рис. 2 показаны, кроме уже перечисленных элементов стяжного механизма, гильза 19, втулка - гайка 20, штифт 21
На рис. 1, 2 показаны крепежные детали (болт, винты, шайбы, гайки), которые не пронумерованы.
Устройство работает следующим образом. Перед установкой крышки на горловину цистерны, к фланцу 5 прикрепляется промывочный модуль (опуск) и устанавливается стяжной механизм, если он не был установлен. Затем при помощи грузоподъемного механизма (на крышке имеется три приспособления для крепления тросов), крышка устанавливается на фланец горловины железнодорожной цистерны таким образом, чтобы отверстия для крепления в обоих фланцах совпадали, при этом алюминиевое кольцо 14 предохраняет от искрообразования при возможных ударах крышки о горловину цистерны.
Центральный стержень 17 стяжного устройства устанавливают таким образом, чтобы захват 18 касался тела горловины или был близок к ней и это положение фиксируется штифтом 21. Затем вращением маховика 16 перемещают гильзу 19 в втулке- гайке 20 до тех пор пока захват 18 не прижмется к горловине. Это положение фиксируется фиксатором 15.
К ниппелю 12 подсоединяют велосипедный насос и накачивают камеру 11. Под давлением воздуха эластичная манжета 9 надежно перекроет пространство между корпусом 1 и горловиной, обеспечивая надежную герметизации цистерны. За счет прижатия фланца 2 крышки и кольцевого уплотнения 13 достигается герметизация верхней части горловины.
Цистерна готова к отмывке от остатков нефтепродуктов или других загрязнений. Для осуществления отмывки на штуцер 4 (приспособление для подвода моющего раствора) одевается шланга (напорного рукава), который крепится на штуцере при помощи стяжных хомутов.
Отмывка внутренней поверхности цистерны осуществляется при давлении струи 1,0-1,5 МПа при температуре моющего раствора 40-55°С, то внутри цистерны возникает избыточное давление, под действием которого моющий раствор через отверстие в крышке попадает в лабиринт 6, представляющий вертикальную емкость разделенную по высоте горизонтальными перегородками, расположенными навстречу друг другу. В результате энергия струи гасится, а потери моющего раствора значительно снижаются.
Как правило, слив моющего раствора осуществляется через нижний клапан цистерны, но не исключено, что при его неисправности, удаление моющего раствора необходимо осуществить через верхнее отверстие в крышке. В этом случае удаляется заглушка 3, а на ее место устанавливается устройство верхнего слива.
К преимуществам предлагаемого технического решения следует отнести простоту конструкции, удобство в эксплуатации, универсальность применения и надежную герметизацию горловины цистерны.
Практически аналогичные конструкции крышек могут применяться для горловины автоцистерн или других резервуаров, работающих под давлением.
В настоящее время изготовлено несколько крышек горловины железнодорожных цистерн, которые находятся в промышленной эксплуатации.