ВАГОН-ЦИСТЕРНА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ЖИДКИХ И ВЯЗКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций вагонов-цистерн, перевозящих жидкие и вязкие пищевые продукты.
Известна конструкция котла вагон-цистерны для перевозки жидких пищевых продуктов [патент РФ на полезную модель №141568, опубликованная 10.06.2014 г.]. Котел цистерны состоит из обечайки и днищ, при этом обечайка имеет цилиндрическую форму. Днища могут иметь эллиптическую форму или форму усеченного конуса. Металлическая внутренняя оболочка выполнена из нержавеющей стали любой марки, например, марки 12Х18Н10Т. Толщина внутренней оболочки может составлять от 1 до 5 мм и, предпочтительно, составляет 4-4,5 мм. Также котел имеет внешнюю оболочку из композитного материала.
Недостатком вышеописанной конструкции является то, что котел не обеспечивает тепловую изоляцию котла. Большое количество жидких пищевых продуктов требуют соблюдения температурного режима. Это важно при значительных низких температурах -20…-50°C окружающего воздуха для продуктов, в состав которых входит вода. Также для вязких продуктов (различных масел) необходимо устройство, позволяющее при низкой температуре подогреть продукт в процессе перевозки или перед его выгрузкой. На котел, состоящий из двух оболочек: внутренней из нержавеющей стали и внешней из композиционного материала, установить теплоизоляцию и обогревательное устройство возможно только при больших трудозатратах. Кроме того, внутренняя оболочка из нержавеющей стали толщиной от 1 до 5 мм не может выполнять функцию несущего элемента котла, к которому возможно приварить кронштейны для закрепления теплоизоляции и обогревательное устройство.
Также известна конструкция железнодорожной цистерны [патент США на изобретение №4664307, опубликованная 12.05.1987 г.], состоящая из рамы, установленной на ходовые части. Железнодорожная цистерна снабжена спирально навитым цилиндрическим резервуаром, с непрерывным сварным швом, распространяющимся по всей длине резервуара. Открытые концы полученной цилиндрической трубы закрыты свариваемыми торцевыми днищами и в трубе предусмотрены соответствующие отверстия для проходов, вентиляционных отверстий, клапанов и т.п. Обогревательный теплообменник может быть установлен внутри или снаружи резервуара, при этом теплообменник снаружи, выполненный из швеллеров, приваривается к спирально намотанному резервуару. Спирально намотанный резервуар с установленным теплообменником, обмотан теплоизоляцией и покрыт внешней оболочкой.
Данная конструкция выбрана в качестве ближайшего аналога для заявляемой полезной модели.
Конструкция железнодорожной цистерны благодаря теплоизоляции позволяет обеспечить сохранение температурного режима жидкого продукта, длительное временя, но использование теплообменника внутри резервуара, который перевозит жидкие пищевые продукты, недопустимо, так как при разогреве продукта может возникнуть разгерметизация теплообменника и перевозимый продукт будет испорчен веществом, поступающим в теплообменник. Кроме того, для обеспечения инертности теплообменника с жидким пищевым продуктом, его необходимо изготовить из нержавеющей стали, что приводит к большим трудозатратам и удорожанию в изготовлении железнодорожной цистерны. Размещение теплообменника из швеллеров снаружи резервуара позволяет исключить попадание разогревающего вещества из теплообменника, но, так как для разогрева продуктов применяют водяной пар, то разогрев жидких пищевых продуктов теплообменником из швеллеров займет значительное время. Водяной пар, поступая в теплообменник, конденсируется в воду, которая стремится вниз к сливному отверстию, перекрывая тем самым проход для поступления пара. Процесс заполнения водяным паром теплообменника сопровождается гидроударами в нем, что сопровождается толчками в теплообменнике, которые передаются, вызывая напряжение в самом резервуаре.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции железнодорожного вагона-цистерны, позволяющей перевозить большую номенклатуру жидких и вязких пищевых продуктов при сохранении в течение длительного времени температуры жидких пищевых продуктов в необходимом для продукта диапазоне и обеспечивающей быстрый разогрев продукта до необходимой температуры и выгрузку его из резервуара, а так же исключающей попадание разогревающего вещества в перевозимый продукт.
Поставленная задача решается за счет того, что обогревательное устройство выполнено в виде парообогревательного кожуха, жестко закрепленного с внешней стороны резервуара, при этом расстояние от наружной поверхности резервуара до внутренней поверхности парообогревательного кожуха не менее 16 мм.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что вагон-цистерна для перевозки жидких и вязких пищевых продуктов содержит раму с автосцепными устройствами и тормозным оборудованием, установленную на ходовые части, на которой посредством опор и лап закреплен котел, состоящий из резервуара, выполненного из легированной нержавеющей стали аустенитного класса с обогревательным устройством, теплоизоляционного покрытия и внешней оболочки, при этом в верхней части котла выполнена наливная горловина, а в нижней части установлено сливное оборудование, также на котле установлены лестницы и помосты. Кроме того, обогревательное устройство выполнено в виде парообогревательного кожуха, жестко прикрепленного к наружной поверхности резервуара, при этом расстояние от наружной поверхности резервуара до внутренней поверхности парообогревательного кожуха не менее 16 мм.
Парообогревательный кожух выполнен из каркаса и обшивки из листового проката или из листового проката, кромки которого подогнуты для обеспечения расстояния между резервуаром и парообогревательным кожухом.
Парообогревательный кожух установлен ниже горизонтальной оси резервуара.
Парообогревательный кожух изготовлен из низколегированной стали, или из легированной нержавеющей стали, или из каркаса, изготовленного из легированной нержавеющей стали, к которому посредством герметизирующего материала и болтовых соединений установлена листовая обшивка из алюминиевого сплава.
Внешняя оболочка котла выполнена из композитного материала или из листовой стали.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - вагон-цистерна для перевозки жидких и вязких пищевых продуктов (общий вид);
Фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1;
Фиг. 3 - вид Б фиг. 2;
Фиг. 4 - вид Б фиг. 2, вариант исполнения;
Фиг. 5 - вид Б фиг. 2, вариант исполнения.
Вагон-цистерна для перевозки жидких и вязких пищевых продуктов, содержит раму 1 с автосцепными устройствами 2 и тормозным оборудованием 3. Рама 1 установлена на ходовые части 4, при этом посредством опор 5 и лап 6 на раме 1 закреплен котел 7. Котел 7 состоит: из резервуара 8, выполненного из легированной нержавеющей стали аустенитного класса с обогревательным устройством 9, теплоизоляционного покрытия 10, внешней оболочки 11. Вместе с этим, в верхней части котла 7 выполнена наливная горловина 12, а в нижней части котла 7 установлено сливное оборудование 13, также на котле 7 установлены лестницы 14 и помосты 15. Обогревательное устройство 9 выполнено в виде парообогревательного кожуха, приваренного к наружной поверхности 16 резервуара 8, при этом расстояние от наружной поверхности 16 резервуара до внутренней поверхности 17 парообогревательного кожуха 9 не менее 16 мм.
Парообогревательный кожух 9 выполнен из уголкового каркаса 18 и листового проката 19 или из листового проката 20, кромки которого подогнуты для обеспечения расстояния между резервуаром 8 и парообогревательным кожухом 9.
Парообогревательный кожух 9 установлен ниже горизонтальной оси 21 резервуара 8.
Парообогревательный кожух 9 изготовлен из низколегированной стали или из легированной нержавеющей стали, или из каркаса 22, изготовленного из легированной нержавеющей стали, к которому посредством герметизирующего материала 23 и болтовых соединений 24 установлена листовая обшивки 25 из алюминиевого сплава.
Внешняя оболочка выполнена 11 из композитного материала или из листовой стали.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что выполнение обогревательного устройства в виде парообогревательного кожуха, жестко прикрепленного к наружной поверхности резервуара на расстоянии (от наружной поверхности резервуара) до внутренней поверхности парообогревательного кожуха не менее 16 мм, обеспечивает сохранение в течение длительного времени температуры жидких пищевых продуктов в необходимом для продукта диапазоне, исключает попадание разогревающего вещества в перевозимый пищевой продукт, а также обеспечивает быстрый разогрев продукта до необходимой температуры и выгрузки его из резервуара. Также предлагаемое техническое решение вагона-цистерны для перевозки жидких и вязких пищевых продуктов позволяет спроектировать конструкцию вагона-цистерны с максимально возможным размером котла, которую возможно эксплуатировать в габаритах 03-ВМ, 02-ВМ, 0-ВМ, 1-ВМ, 1-Т, Т, Тпр, при этом вагон может перевозить большую номенклатуру жидких и вязких пищевых продуктов, например, растительные масла, соки, патоку, винные изделия, воду.
Парообогревательный кожух создает вокруг резервуара дополнительную пустотелую емкость, которая в процессе перевозки продукта создает дополнительную воздушную оболочку, обладающую теплоизоляционными свойствами, что позволяет уменьшить потери тепловой энергии продукта и тем самым увеличить время остывания продукта. Данная воздушная изоляция, то есть расстояние от наружной поверхности резервуара до внутренней поверхности парообогревательного кожуха, должна быть не менее 16 мм, уменьшение вышеуказанного расстояния снижает эффективность воздушной изоляции. Кроме того, парообогревательный кожух позволяет быстро и эффективно разогреть резервуар. От резервуара тепловая энергия также быстро передается перевозимому продукту, что увеличивает текучесть жидкого или вязкого пищевого продукта и соответственно повышает скорость слива продукта из резервуара. Расстояние от наружной поверхности резервуара до внутренней поверхности парообогревательного кожуха также должно быть не менее 16 мм, данное расстояние позволяет беспрепятственно циркулировать пару в парообогревательном кожухе. Пар поднимается вверх, остывая переходит в воду, которая стекает вниз, то есть обе фазы воды: газовая и жидкая не препятствуют передвижению друг друга, как это происходит в теплообменнике в виде коллектора.
Выполнение парообогревательного кожуха из каркаса и обшивки из листового проката или выполнение парообогревательного кожух из листового проката, кромки которого подогнуты для обеспечения расстояния между резервуаром и парообогревательным кожухом, обеспечивают технологичность сборки резервуара и парообогревательного кожуха.
Установка парообогревательного кожуха ниже горизонтальной оси резервуара обеспечивает выполнение максимально возможного диаметра резервуара (с целью увеличения объема перевозимого продукта), с одновременным выполнением требования прохождения вагоном-цистерной габаритов железнодорожного подвижного состава 03-ВМ, 02-ВМ, 0-ВМ, 1-ВМ, 1-Т, Т, Тпр.
Изготовление парообогревательного кожуха из низколегированной стали позволяет снизить затраты на производство и ремонт вагона-цистерны для перевозки жидких пищевых продуктов.
Изготовление парообогревательного кожуха из легированной нержавеющей стали или выполнение парообогревательного кожуха из каркаса, изготовленного из легированной нержавеющей стали, к которому посредством герметизирующего материала и болтовых соединений установлена листовая обшивки из алюминиевого сплава, позволяет увеличить срок между капитальными ремонтами вагона-цистерны для перевозки жидких и вязких пищевых продуктов.
Выполнение внешней оболочка из композитного материала или из листовой стали, позволяет снизить массу котла, что приводит к уменьшению массы тары вагона-цистерны.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация.