СЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО КОТЛА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям сливных устройств котлов железнодорожных цистерн.
Сливные приборы железнодорожных вагонов-цистерн являются одними из важных узлов, от них зависит сохранность перевозимых грузов, безопасность движения поездов, своевременный слив, обеспечение взрыво- и пожаробезопасности.
Известна цистерна [пат. РФ №2116919, В61D 5/00, В65D 88/12, опубл. 10.09.98, бюл. №22], содержащая котел, загрузочный люк и сливное устройство. Сливное устройство состоит из корпуса с обогревательным кожухом и основного затвора. Последний включает в себя штангу, верхний конец которой снабжен откидным воротком, а нижний ввинчен в стойку. Внизу штанга соединена с клапаном. Клапан имеет верхние и нижние перья, резиновое кольцо, укрепленное прижимным кольцом и шпильками, и дополнительный затвор. Дополнительный затвор состоит из крышки с резиновым уплотнительным кольцом, прикрепленным к крышке кольцом и болтами. Крышка прикреплена к наконечнику корпуса винтом, а опора для винта выполнена в виде откидной скобы, подвешенной на валиках. Валики закреплены на наконечнике корпуса. Крышка имеет стопорную гайку с рукояткой, а основной затвор сливного устройства снабжен пятой, установленной в сквозном отверстии клапана, и упорным стаканом, жестко присоединенным к штанге.
Описанная конструкция сливного прибора не исключает возможности течи груза, что может привести к крайне опасной ситуации в пожарном отношении при перевозке бензина и других светлых нефтепродуктов, а также сказаться отрицательно в отношении экологической безопасности.
Стремление к обеспечению сохранности перевозимых грузов в железнодорожных вагонах-цистернах, безопасности человека при их эксплуатации, а также безопасности окружающей среды выразилось в требованиях Соглашения о Международном Грузовом Сообщении (СМГС), согласно которым цистерна для перевозки жидких веществ с нижним сливом должна иметь три последовательно установленных, независимых между собой затвора.
Также из уровня техники известно сливное устройство железнодорожной цистерны [пат. РФ №2182091, B61D 5/00, B67D 5/02, опубл. 10.05.2002, бюл. №13], расположенное в ее нижней части и содержащее корпус с основным и дополнительным затворами, между которыми установлен промежуточный затвор. Последний выполнен в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, расположенным в кольцевой вставке корпуса. Ось поворота заслонки перпендикулярна к продольной оси корпуса и поперечно смещена относительно ее. Ось поворота заслонки сопряжена посредством кривошипов с обращенной к дополнительному затвору торцевой поверхностью заслонки.
Недостатком данной конструкции является то, что поворот заслонки происходит выше и ниже оси поворота, что влечет за собой необходимость использования стыковых резиновых уплотнений, не обеспечивающих должную герметичность. Фиксирование заслонки в закрытом положении производится только на рычаге, что при появлении люфтов не обеспечивает должного стопорения и также приводит к утечкам. Конструкция сливного прибора предусматривает установку дополнительного промежуточного затвора только на вновь изготавливаемых котлах вагонов-цистерн, а в случае применения дополнительного промежуточного затвора выше описанной конструкции при модернизации уже эксплуатируемого парка нефтеналивных цистерн потребуются существенные переработка корпуса сливного прибора каждого вагона-цистерны. При эксплуатации вагонов-цистерн, оборудованных дополнительными дисковыми затворами данной конструкции, наблюдается налипание и скапливание остатков перевозимого груза в зоне перекрытия проходного сечения сливного устройства дисковым затвором, что может привести к залипанию дискового затвора или ограничению угла его поворота при открытии и, соответственно, уменьшению проходного сечения при разгрузке, в результате чего увеличивается время на разгрузку вагона-цистерны. Кроме того, перекрытие проходного сечения сливной трубы дисковым затвором исключает возможность разогрева продукта устройством слива-налива с гидромонитором.
В качестве ближайшего аналога выбрана конструкция устройства для слива нефтепродуктов из железнодорожной цистерны, предполагающая установку съемного дополнительного затвора внутри трубы слива-налива [патент на полезную модель BY №3286, B61D 5/00, B65D 47/00, опубл. 28.02.2007].
Устройство для слива с тройным запиранием проходного отверстия содержит корпус, ступенчатую нижнюю наружную крышку, снабженную уплотнительной прокладкой (нижний наружный затвор), запорный клапан, (основной внутренний верхний затвор), поршень, прижимной диск, стяжной специальный болт, направляющие относительного перемещения диска, штифты, расположенные между направляющими стенок (в прорезях) юбки поршня, снабженного щелевым уплотнением, кольцевое уплотнение, эластичное кольцо, предохранительную скобу, промежуточный затвор, откидную скобу, с резьбовой втулкой, прижимным болтом и контргайкой.
Сливной прибор работает следующим образом. Закрывают клапан и при открытом положении крышки, сдвинутой в сторону от проходного отверстия сливного прибора на откидной скобе, заводят снизу внутрь корпуса в сборе блок промежуточного затвора в свободном состоянии таким образом, чтобы штифты вошли в прорези юбки поршня между направляющими, и поворачивают за скобу блок промежуточного затвора по часовой стрелке до упора. Затем заворачивают болт для обеспечения запирания проходного сечения корпуса за счет упругой деформации эластичного кольца. При такой установке промежуточного затвора при непредвиденном подъеме основного клапана или разрыве скобы в эксплуатации сохраняется двойной затвор сливного прибора. После закрепления уплотнения по месту ставят на торец корпуса крышку, прижимают ее винтом на откидной скобе с резьбовой втулкой и фиксируют в прижатом положении с помощью контргайки. Скоба предназначена для подвешивания на ней извлеченного из сливного прибора наружу блока промежуточного затвора в сборе на хребтовой балке рамы вагона-цистерны. Блок промежуточного затвора связан при помощи гибкого элемента с крышкой. Для слива груза перечисленные операции выполняют в обратном порядке. После отворачивания винта отводят крышку в сторону на скобе, отворачивают частично болт и ослабляют уплотнение, а затем при повороте против часовой стрелки и сдвиге вниз вынимают полностью из корпуса блок промежуточного затвора и закрепляют совместно с крышкой на раме вагона-цистерны. После этого открывают основной запорный клапан и сливают груз.
К недостаткам конструкции дополнительного промежуточного затвора, защищенной патентом № BY 3286, можно отнести сложность изготовления и высокую материалоемкость, что в конечном итоге сказывается на общей массе дополнительного промежуточного затвора, а это существенно усложняет работу обслуживающего в эксплуатации вагоны-цистерны персонала, поскольку данного типа промежуточный затвор должен каждый раз при сливе-наливе устанавливаться или сниматься навесу.
Задачей заявляемой полезной модели является создание конструкции сливного устройства котла железнодорожной цистерны, отвечающей условиям эксплуатации, обладающей надежной схемой закрывания - открывания, позволяющей осуществлять модернизацию существующего парка нефтеналивных вагонов-цистерн путем установки в сливное устройство дополнительного промежуточного затвора, а также позволяющее беспрепятственно осуществлять в эксплуатации разогрев перевозимого продукта устройством слива-налива с гидромонитором.
Поставленная задача решается следующим образом.
В сливном устройстве имеются три последовательно установленных и независимо управляемых затвора, средний из которых выполнен съемным и состоит из диска с уплотнительным кольцом. На диске закреплен стержень, который при вращении приводной гайки с рукоятями перемещается в опоре промежуточного затвора. Опора имеет бобышку с резьбой, на которой вращается гайка с рукоятями. Также опора имеет боковые выступы, которые размещаются при установке дополнительного промежуточного затвора в Г-образных пазах, выполненных в корпусе на внутренней поверхности сливного устройства между верхним и нижним затворами. Над пазами, выполненными в корпусе, также внутри него имеется кольцевой ступенчатый выступ, который при закрывании дополнительного промежуточного затвора ограничивает вертикальный ход диска.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что сливное устройство котла железнодорожной цистерны содержит корпус и последовательно установленные и независимо управляемые затворы: верхний, нижний и съемный дополнительный промежуточный затвор. Нижний затвор сливного устройства размещен на конце наружной части корпуса и состоит из крышки с резиновым уплотнительным кольцом. Крышка поджимается к корпусу винтом, который вращается в закрепленной на корпусе откидной скобе. Верхний затвор сливного устройства размещен на седле корпуса и выполнен в виде запорного клапана, приводимого в действие вращением штанги, закрепленной в заливной горловине котла вагона-цистерны. Между верхним и нижним затворами в корпусе на его внутренней поверхности выполнены пазы Г-образной или спиралеобразной формы. Также в корпусе над пазами Г-образной или спиралеобразной формы имеется кольцевой ступенчатый выступ. Пазы Г-образной или спиралеобразной формы в корпусе между верхним и нижним затворами и ступенчатый выступ как вариант могут выполняться не при изготовлении цельного корпуса, а путем вваривания во внутреннюю полость корпуса заготовки в виде кольца, имеющей предварительно выполненные указанные пазы и кольцевой выступ. Дополнительный промежуточный затвор сливного устройства состоит из диска, который соединен со стержнем. Диск соединен со стержнем таким образом, чтобы обеспечивалось его вращение относительно стержня. Для уплотнения соединения между внутренними поверхностями корпуса сливного устройства и диска последний предусматривает монтаж на нем уплотнительного элемента в виде кольца из резины или уретановых эластомеров. Стержень при вращении приводной гайки перемещается в опоре промежуточного затвора. Опора имеет бобышку с резьбой, на которой вращается приводная гайка. Также опора имеет боковые выступы, которые размещаются при установке дополнительного промежуточного затвора в пазах Г-образной или спиралеобразной формы. Приводная гайка может иметь рукояти для ее вращения или просто предусматривать возможное закрытие дополнительного промежуточного затвора обычными слесарными инструментами.
Сущность поясняется чертежами, где изображены:
фиг. 1 - общий вид сливного устройства котла железнодорожной цистерны;
фиг. 2 - дополнительный промежуточный затвор сливного устройства котла железнодорожной цистерны (в разрезе);
фиг. 3 - аксонометрическая проекция дополнительного промежуточного затвора сливного устройства котла железнодорожной цистерны в разобранном виде с кольцом, ввариваемым в корпус;
фиг. 4 - аксонометрическая проекция дополнительного промежуточного затвора сливного устройства котла железнодорожной цистерны в положении «закрыто» (с сечением по одной из центральных плоскостей).
Сливное устройство котла железнодорожной цистерны содержит корпус 1 и размещенный на конце наружной части корпуса 1 нижний затвор 2. Нижний затвор 2 состоит из крышки 3 с резиновым уплотнительным кольцом. Крышка 3 поджимается к корпусу 1 винтом 4, который вращается в закрепленной на корпусе 1 откидной скобе 5. Верхний затвор 6 сливного устройства размещен на седле корпуса 1 и выполнен в виде запорного клапана 7, приводимого в действие вращением штанги 8, закрепленной в заливной горловине котла вагона-цистерны. Между верхним 6 и нижним затворами 2 в корпусе 1 на его внутренней поверхности 9 выполнены пазы 10 Г-образной или спиралеобразной формы. Также в корпусе 1 над пазами 10 Г-образной или спиралеобразной формы имеется ступенчатый кольцевой ступенчатый выступ 11. Пазы 10 Г-образной или спиралеобразной формы в корпусе 1 между верхним 6 и нижним 2 затворами и ступенчатый выступ 11, как вариант, могут выполняться не при изготовлении цельного корпуса 1, а путем вваривания во внутреннюю полость корпуса 1 заготовки в виде кольца 12, имеющей предварительно выполненные указанные пазы 10 и кольцевой выступ 11. Дополнительный промежуточный затвор 13 сливного устройства состоит из диска 14. Диск 14 соединен со стержнем 15 посредством упорно-тяговой пяты, что обеспечивает самоцентрирование диска 14 внутри корпуса 1 сливного устройства, за счет возможности диска 14 вращаться на 360° относительно центральной продольной оси стержня 15 и поворачиваться относительно стержня 15. Для уплотнения соединения между внутренними поверхностями корпуса 1 сливного устройства и диска 14 последний предусматривает монтаж на нем уплотнительного элемента 16 в виде кольца из резины или уретановых эластомеров. Конструктивно возможна установка уплотнительных элементов 16 в проточках, выполненных во внутренней поверхности корпуса 1. Стержень 15 при вращении приводной гайки 17 перемещается в опоре 18 дополнительного промежуточного затвора 13. Опора 18 имеет бобышку 19 с резьбой, на которой вращается приводная гайка 17. Опора 18 выполнена с боковыми выступами 20, которые размещаются при установке дополнительного промежуточного затвора 13 в пазах 10 Г-образной или спиралеобразной формы. Приводная гайка 17 может иметь рукояти 21 для ее вращения или просто предусматривать возможное закрытие дополнительного промежуточного затвора 13 обычными слесарными инструментами.
Подготовка к работе осуществляется путем установки дополнительного промежуточного затвора 13 в собранном виде внутрь корпуса 1, при этом боковые выступы 20 опоры 18 размещаются в соответствующих пазах 10 Г-образной или спиралеобразной формы, выполненных внутри корпуса 1. Вращением приводной гайки 17 сообщается осевое перемещение вверх стержню 15, который связан с диском 14, при этом обеспечивается герметичное уплотнение диска 14 за счет ступенчатого выступа 11, выполненного в корпусе 1 и уплотнительного элемента 16, закрепленного на диске 14.
Для открывания производятся действия в обратной последовательности описанного процесса закрывания дополнительного промежуточного затвора 13. Далее дополнительный промежуточный затвор 13 с небольшим поворотом снимается с пазов 10 и подвешивается на ручке, которой оборудован корпус 1.
Предлагаемая конструкция сливного устройства котла железнодорожной цистерны с дополнительным промежуточным затвором отвечает требованиям Соглашения о Международном Грузовом Сообщении (СМГС), согласно которым цистерна для перевозки жидких веществ с нижним сливом должна иметь три последовательно установленных, независимых между собой затвора, при этом обеспечивается в эксплуатации разогрев перевозимого продукта устройством слива-налива с гидромонитором.
Выполнение пазов для фиксации элементов дополнительно промежуточного затвора в корпусе и ступенчатого выступа в одном кольце позволит осуществлять модернизацию существующего парка вагонов-цистерн, путем установки в них дополнительно промежуточного затвора заявляемой конструкции.
Кроме того, отсутствие каких-либо фланцевых соединений в корпусе исключает возможность утечки перевозимого продукта через них, а имеющийся в заявляемой конструкции уплотнительный элемент в виде кольца из резины или уретановых эластомеров может легко меняться в эксплуатации в случае износа.
В настоящее время на заявляемую конструкцию сливного устройства котла железнодорожной цистерны с дополнительным промежуточным затвором разработана конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы, проходящие необходимые для дальнейшей эксплуатации испытания.