СЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в качестве сливного устройства в железнодорожных цистернах для перевозки жидких грузов.
Известны сливные устройства железнодорожной цистерны, расположенные в нижней части цистерны и содержащие корпус в кожухе, основной и дополнительный затворы, промежуточный затвор, который установлен в корпусе между основным и дополнительным затворами (см. RU 2267421 С1, опубл. 10.01.2006; RU 2182091 С1, опубл. 10.05.2002). Промежуточный затвор в известных сливных устройствах выполнен в виде разъемного корпуса, внутри которого установлены ограничители хода и клапан со штоком, соединенным с поворотным устройством для открывания промежуточного затвора, либо в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, расположенным в кольцевой вставке корпуса.
Известно также принятое за наиболее близкий аналог сливное устройство железнодорожного вагона-цистерны, содержащее корпус, верхний и нижний затворы и расположенный над нижним затвором промежуточный затвор, выполненный в виде предохранительной пробки, оборудованной уплотнительным кольцом, шаровым краном и страховочным тросиком и вворачиваемой в корпус по профилю упорной резьбы, образованной выступающими концами стержней, которые установлены в отверстиях корпуса (см. RU 110349 U1, опубл. 30.08.2011).
Техническая проблема, не решаемая известными сливными устройствами, состоит в сложности конструкций промежуточных затворов, которые призваны повысить эксплуатационную надежность цистерны за счет улучшения герметичности сливного устройства при различных воздействиях силовых нагрузок, возникающих при транспортировке и сливе жидких грузов. Для этой цели промежуточные затворы оборудованы уплотнителями той или иной конструкции, а также средствами для регулирования положения промежуточных затворов, выполняемого вручную, что усложняет конструкции сливных устройств и процесс их эксплуатации. Так, при эксплуатации сливного устройства по наиболее близкому аналогу требуется дополнительно затрачивать время на вкручивание-выкручивание предохранительной пробки, в виде которой выполнен промежуточный затвор, и на обслуживание шарового крана, которым оснащена предохранительная пробка.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции сливного устройства железнодорожной цистерны в части промежуточного затвора, снижении трудоемкости эксплуатации сливного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что сливное устройство железнодорожной цистерны, содержащее цилиндрический корпус, верхний, нижний затворы и промежуточный затвор, установленный над нижним затвором и выполненный в виде предохранительной пробки, отличается тем, что на внутренней поверхности цилиндрического корпуса выполнен упорный буртик с рабочей поверхностью по кольцевой кромке его нижней части, на предохранительной пробке установлена уплотнительная прокладка, по кольцевой кромке верхней части которой выполнена рабочая поверхность для сопряжения с рабочей поверхностью упорного буртика в закрытом положении сливного устройства, при этом уплотнительная прокладка изготовлена из полимерного материала, а предохранительная пробка установлена на нижнем затворе через упругий элемент.
В частных формах реализации рабочие поверхности упорного буртика и установленной на предохранительной пробке уплотнительной прокладки выполнены горизонтальными или наклонными для их взаимного сопряжения.
В частных формах реализации диаметр установленной на предохранительной пробке уплотнительной прокладки превышает внутренний диаметр корпуса сливного устройства, измеренный по внутренней поверхности упорного буртика, на 2–4 мм.
В частных формах реализации предохранительная пробка изготовлена из полимерного материала или металла.
В частных формах реализации в качестве упругого элемента могут быть использованы пружина сжатия, либо изделие, изготовленное из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра, либо кольца.
В предпочтительной форме реализации упругий элемент выполнен с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное сопряжение рабочих поверхностей упорного буртика и уплотнительной прокладки.
В предпочтительной форме реализации для базирования упругого элемента на контактирующих с упругим элементом поверхностях нижнего затвора и предохранительной пробки выполнены посадочные места, например, кольцевые выемки в виде галтелей.
Предложенная полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены: на фиг. 1 - главный вид сливного устройства железнодорожной цистерны в закрытом положении; на фиг. 2 – местный вид А на фиг. 1 с горизонтальной формой рабочих поверхностей; на фиг. 3 – то же с наклонной формой рабочих поверхностей.
Сливное устройство железнодорожной цистерны установлено в нижней части котла цистерны, содержит корпус 1 и три последовательно расположенные затвора – верхний затвор 2, нижний затвор 3 и промежуточный затвор (фиг. 1). Верхний, основной, затвор 2 размещен внутри котла цистерны и закреплен в сливном отверстии. Нижний затвор 3 расположен на нижнем конце корпуса 1 сливного устройства. Промежуточный затвор размещен над нижним затвором 3.
На внутренней боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 в качестве ограничителя хода промежуточного затвора выполнен кольцевой упорный буртик 1.1, на уровне которого корпус 1 выполнен с внутренним диаметром d, измеряемым по внутренней боковой поверхности упорного буртика 1.1. Кольцевая кромка в нижней части упорного буртика 1.1 является его рабочей поверхностью 1.1.1. Возможны варианты выполнения формы рабочей поверхности 1.1.1. В одном из вариантов рабочая поверхность 1.1.1 выполнена горизонтальной, расположенной по кольцевой кромке непосредственно нижней поверхности упорного буртика 1.1, которая не имеет углового скоса (фаски) (фиг. 2). В другом варианте рабочая поверхность 1.1.1 выполнена наклонной, расположенной по кольцевой кромке на поверхности углового скоса, выполненного в нижней части упорного буртика 1.1 (фиг. 3).
Над предохранительной пробкой 4 установлена уплотнительная прокладка 5, выполненная диаметром D. Кольцевая кромка в верхней части уплотнительной прокладки 5 является ее рабочей поверхностью 5.1. Возможны варианты выполнения формы рабочей поверхности 5.1. В одном из вариантов рабочая поверхность 5.1 выполнена горизонтальной, расположенной по кольцевой кромке непосредственно верхней поверхности уплотнительной прокладки 5, не имеющей углового скоса (фаски). Горизонтальная рабочая поверхность 5.1 является ответной для сопряжения с горизонтальной рабочей поверхностью 1.1.1 (фиг. 2). В другом варианте рабочая поверхность 5.1 выполнена наклонной, расположенной по кольцевой кромке на поверхности углового скоса, выполненного в верхней части уплотнительной прокладки 5. Наклонная рабочая поверхность 5.1 является ответной для сопряжения с наклонной рабочей поверхностью 1.1.1 (фиг. 3). Предохранительная пробка 3 выполнена без рабочей поверхности. Диаметр предохранительной пробки 4 при этом может быть равным, либо меньшим диаметра D уплотнительной прокладки 5.
Кольцевая область сопряжения рабочей поверхности 5.1 с рабочей поверхностью 1.1.1 ограничена по ширине диаметрами D и d. С одной стороны, ширина указанной кольцевой области должна обеспечивать в закрытом положении сливного устройства достаточно широкую область сопряжения и перекрытия в радиальном направлении уплотнительной прокладки 5 и упорного буртика 1.1; с другой стороны, упорный буртик 1.1 должен иметь минимальное значение выступания во внутреннюю полость корпуса 1 сливного устройства с целью обеспечения максимально возможного просвета сливного патрубка. Данным требованиям отвечает превышение значения диаметра D над значением диаметра d на величину 2–4 мм.
Уплотнительная прокладка 5 изготовлена из полимерного материала. Предохранительная пробка 4 может быть изготовлена из полимерного материала, либо из металла, например, из стали.
Между нижним затвором 3 и предохранительной пробкой 4 установлен упругий элемент 6, в качестве которого могут быть использованы пружина сжатия, либо изделие, изготовленное из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра, либо кольца. Упругий элемент 6 выполнен с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание в продольном направлении уплотнительной прокладки 5 к упорному буртику 1.1. Для устойчивого базирования упругого элемента 6 на контактирующих с этим элементом поверхностях, а именно, на верхней поверхности нижнего затвора 3 и нижней поверхности предохранительной пробки 4, выполнены посадочные места, например, кольцевые выемки в виде галтелей.
Предложенное сливное устройство работает следующим образом.
Перед разгрузкой цистерны производят открытие последовательно нижнего затвора 3 и верхнего затвора 2. В процессе открытии нижнего затвора 3 происходит автоматическое открытие промежуточного затвора 4. При отведении вниз нижнего затвора 3 упругий элемент 6 (пружина сжатия или изделие из эластомера) разжимается, рабочая поверхность 5.1 уплотнительной прокладки 5 выходит из сопряжения с рабочей поверхностью 1.1.1 упорного буртика 1.1, и затем сборка из нижнего затвора 2 и промежуточного затвора, состоящего из предохранительной пробки 4 с уплотнительной прокладкой 5 и упругого элемента 6, вынимается из корпуса 1 сливного устройства.
Закрытие сливного устройства осуществляют последовательным перекрытием верхнего затвора 2 и нижнего затвора 3. При закрытии нижнего затвора 3 этим затвором с установленным на нем промежуточным затвором запирают снизу корпус 1 сливного устройства. Предохранительная пробка 4 при этом вместе с уплотнительной прокладкой 5 перемещается вверх вдоль корпуса 1 до упора рабочей поверхности 5.1 в рабочую поверхность 1.1.1 упорного буртика 1.1. Упругий элемент 6 поджимается снизу верхней поверхностью нижнего затвора 3. В закрытом положении сливного устройства указанные рабочие поверхности, одна из которых выполнена в изготовленной из полимерных материалов уплотнительной прокладке 5, плотно сопрягаются, тем самым, обеспечивая герметичность сливного устройства в области промежуточного затвора.
Процессы открытия и закрытия промежуточного затвора представляют собой несложные, быстрые операции, снижающие трудоемкость эксплуатации сливного устройства железнодорожной цистерны.
Промежуточный затвор предлагаемой конструкции, выполненный в виде предохранительной пробки 4, которая установлена на нижнем затворе 3 через упругий элемент 6 и в закрытом положении сливного устройства надежно и плотно прилегает снизу к упорному буртику 1.1, выполненному внутри корпуса 1 сливного устройства, представляет собой несложную, малоэлементную конструкцию. Изготовление элемента промежуточного затвора, на котором выполнена рабочая поверхность, из полимерного материала, обладающего свойствами эластичности и упругости, способствует повышению надежности указанного прилегания. Повышение надежности и плотности указанного прилегания достигается также за счет предлагаемого соотношения значений диаметров D и d, а также за счет выполнения упругого элемента 6 с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание предохранительной пробки 4 через уплотнительную прокладку 5 к упорному буртику 1.1 в продольном направлении. За счет химической стойкости полимерного материала предохранительная пробка 4 и уплотнительная прокладка 5 не вступают в контакт с жидким грузом, тем самым обеспечивая долговечность промежуточного затвора. Свойства эластичности уплотнительной прокладки 5 и упругого элемента 6 повышают эксплуатационную надежность сливного устройства цистерны в условиях неравномерно действующих силовых нагрузок при транспортировании жидкого груза и при его сливе.
Таким образом, при осуществлении полезной модели достигается упрощение конструкции сливного устройства железнодорожной цистерны в части его промежуточного затвора, снижение трудоемкости эксплуатации сливного устройства.