ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к цистернам для перевозки опасных грузов.
Известны железнодорожные цистерны для перевозки опасных грузов (хлор, аммиак и др.), состоящие из котла, укрепленного на платформе, колпака для сливоналивной арматуры, ходовой части, автосцепного и тормозного оборудования. [1]
Известна железнодорожная цистерна, состоящая из котла, закрепленного на раме, ходовой части. Котел состоит из обечайки и днищ. Напротив днищ к раме жестко закреплены предохранительные щиты. Щиты могут располагаться вертикально или с наклоном. Прочность и жесткость щитов увеличивается за счет усиления их вертикальными и горизонтальными ребрами, жестко прикрепленными к каждому щиту со стороны днища. Предохранительные щиты предназначены для предотвращения повреждения котла при воздействии на них нерасчетных продольных нагрузок, возникающих при аварийных ситуациях. Слив и налив груза в цистерну обеспечивается с помощью сливоналивной арматуры, расположенной в верхней части котла в колпаке. Предотвращение повреждения сливоналивной арматуры обеспечивается за счет предохранительных дуг, которые располагаются по обе стороны колпака перпендикулярно оси котла. Концы дуг закреплены на котле с помощью переходных пластин, приваренных к котлу. Высота предохранительных дуг превышает высоту колпака, при этом каждая дуга усилена продольным и поперечным раскосами. [2]
Наиболее близким техническим решением к предложенной модели относится железнодорожная 4-осная цистерна для аммиака, модель 15-1201, которая содержит укрепленный на раме котел, внутренний диаметр которого составляет 2600 мм, ходовую часть, предохранительные щиты, жестко закрепленные на раме напротив днища котла с зазором между днищем и щитом, в верхней части котла выполнен люк-лаз, к корпусу которого закреплен фланец. На крышке люка-лаза установлена сливоналивная и предохранительно-контрольная арматура, при этом крышка люка-лаза жестко закреплена к упомянутому фланцу корпуса люка-лаза. Сливоналивная и предохранительно-контрольная арматура закрывается защитным колпаком. Две предохранительные дуги установлены сверху на котле перед защитным колпаком, и их высота превышает его высоту. Отношение радиуса обечайки котла к расстоянию от центра оси обечайки до верхней точки габарита цистерны составляет 0,59. Каждая предохранительная дуга выполнена с продольным, вертикальным и наклонными раскосами. Сливоналивная и предохранительно-контрольная арматура закрывается защитным колпаком. [3]
Одним из основных недостатков известных конструкций является недостаточная грузоподъемность, за счет того, что геометрия построения котла цистерны не использует возможного пространства вписывания ее в габарит 02-ВМ, необходимо отметить, что крепление внутри котла сливоналивной и предохранительно-контрольной арматуры не обеспечивает достаточной прочности.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача по увеличению грузоподъемности железнодорожной цистерны за счет повышения объема котла путем максимально возможного использования габарита 02-ВМ, а также повышение прочности крепления сливоналивной и предохранительно-контрольной арматуры внутри котла.
Для достижения указанного технического результата в железнодорожной цистерне, включающей укрепленный на раме котел, состоящий из обечайки и днищ, предохранительные щиты, жестко закрепленные на раме напротив днища котла, ходовую часть, в верхней части котла выполнен люк-лаз, на крышке которого установлена сливоналивная и предохранительно-контрольная арматура с защитным колпаком, при этом две предохранительные дуги установлены сверху на котле перед защитным колпаком, отношение радиуса обечайки котла к расстоянию от центра оси обечайки до верхней точки габарита цистерны выполнено в пределах, равном 0,7-0,8.
При этом наружный диаметр люка-лаза выполнен равным диаметру крышки люка-лаза, а толщина корпуса люка-лаза выполнена с учетом возможности крепления крышки непосредственно в корпус люка-лаза посредством шпилек, установленных в глухие отверстия, выполненных в его корпусе.
Трубы сливо-наливной арматуры дополнительно жестко закреплены к крышке люка-лаза шпильками, проходящими через пластину, закрепленную хомутами к трубам и дополнительную пластину, связывающую шпильки между собой.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
- фиг.1 - общий вид железнодорожной цистерны;
- фиг.2 - вид люка-лаза железнодорожной цистерны со сливоналивной и предохранительно-контрольной арматурой в разрезе.
Железнодорожная цистерна, установленная на платформе 1, содержит котел 2, который выполнен из цилиндрической обечайки 3 и двух торцевых
днищ 4, предохранительные щиты 5, жестко закрепленные на раме 6 напротив днища 4 котла 2, ходовую часть 7. В верхней части котла 2 выполнен люк-лаз 8, на крышке 9 которого установлена сливоналивная и предохранительно-контрольная арматура. В состав сливоналивной и предохранительной арматуры входят: сливоналивные угловые вентили 10 для жидкой фазы продукта, связанные со сливоналивными трубами 11, угловой уравнительный вентиль 12, скоростные клапаны 13, вентиль контроля слива 14, вентиль контроля уровня верхнего наполнения котла 15, вентиль контроля предельного уровня наполнения котла 16 и предохранительный клапан 17.
Сливоналивная и предохранительно-контрольная арматура железнодорожной цистерны защищена сверху колпаком 18. При этом две предохранительные дуги 19 установлены сверху на котле 2 перед защитным колпаком 18.
Отношение радиуса R обечайки 3 котла 2 к расстоянию L от центра оси обечайки 3 до верхней точки габарита цистерны, т.е. отношение R/L, выполнено в пределах, равным 0,7-0,8.
Предложенная геометрия построения железнодорожной цистерны была получена расчетным и экспериментальным путем с отношениями R/L, равными 0,7; 0,75; 0,8. Предлагаемое отношение дает максимальную возможность использования габарита 02-ВМ, выходя за пределы указанного отношения, т.е. меньше 0,7 происходит неоправданное уменьшение объема котла, а отношение более 0,8 приведет к невозможности эксплуатации цистерны в габарите 02-ВМ. Именно отношение радиуса R обечайки 3 котла 2 к расстоянию L от центра оси обечайки 3 до верхней точки габарита, выполненное в пределах, равном 0,7-0,8 дало возможным повысить объем котла и, соответственно, грузоподъемность цистерны.
Наружный диаметр корпуса люка-лаза 8 выполнен равным диаметру крышки 9 люка-лаза, а толщина корпуса люка-лаза 8 выполнена с учетом возможности крепления крышки 9 непосредственно к корпусу люка-лаза 8 посредством шпилек 20, установленных в глухие отверстия, выполненных в его корпусе.
Возможность такого решения крепления крышки 9 люка-лаза 8 позволяет значительно уменьшить высоту корпуса люка-лаза 8 и, соответственно, увеличить объем котла 2 цистерны.
Трубы 11 сливоналивной арматуры дополнительно жестко закреплены к крышке 9 люка-лаза 8 шпильками 21, проходящими через пластину 22, закрепленную хомутами 23 к трубам 11 и дополнительную пластину 24, связывающую шпильки 21 между собой.
Предлагаемая конструкция крепления сливоналивной и предохранительно-контрольной арматуры позволяет повысить жесткость ее крепления и повысить надежность эксплуатации.
Благодаря предложенному конструктивному решению объем котла железнодорожной цистерны, соответственно, и грузоподъемность увеличились более чем на 20% по сравнению с прототипом.
Предложенная полезная модель цистерны обеспечивает значительное улучшение коммерческих свойств за счет увеличения грузоподъемности и возможности эксплуатирования предлагаемой полезной модели в габарите 02-ВМ, и позволяет более эффективно использовать подвижной состав.
Источники информации:
1. Грузовые вагоны колеи 1520 мм железных дорог СССР. Альбом. М.: Транспорт, 1982, с.64-77.
2. Патент РФ №2039674, Железнодорожная цистерна, МПК В 61 D 5/00, Бюл. №20, 1985 г.
3. Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм. Альбом-справочник 0024-97 ПКБ ЦБ. Проектно-конструкторское бюро, 1988, с.242. (прототип)