ЗАПОРНО-СЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам для выгрузки жидких и вязких продуктов из железнодорожных цистерн.
В соответствии с отечественными и международными правилами перевозки опасных грузов железнодорожным транспортом условия хранения и транспортировки цистерн строго регламентированы требованиями к надежности и взрывобезопасности. Эти требования обеспечиваются, в том числе, герметичностью и надежностью запорной арматуры, используемой для слива транспортируемой среды из цистерн.
7
7
Известные запорно-сливные устройства для железнодорожных цистерн содержат запорную арматуру с тарельчатыми запорными органами (например, патент RU2161573, МПК B 61 D 5/00, дата публикации - 10.01.2001), цилиндрическими запорными органами (например, патент RU2179680, МПК F 16 K 27/07, дата публикации - 20.02.2002), поворотными дисковыми запорными органами (например, патент ЕР0455289, МПК В 63 В 25/08, F16K13/00, дата публикации - 06.11.1991), шаровыми запорными органами (заявка US2003121554, МПК F 16 K 11/085, дата публикации - 03.07.2003).
Однако наличие в запорно-сливном устройстве одного затвора не обеспечивает достаточной степени герметичности цистерны при хранении и транспортировке в ней горючих и экологически опасных жидких грузов.
Существующими правилами изготовления цистерн для взрывоопасных грузов рекомендуется оборудовать цистерну запорно-сливными устройствами, представляющими собой систему из трех последовательно установленных клапанов: основного внутреннего запорного клапана, управляемого сверху; дублирующего запорного клапана, управляемого снизу, и дополнительного запорного клапана, например, в виде концевой заглушки.
Известны запорно-сливные устройства для железнодорожных цистерн, содержащие два, три дублирующих друг друга запорных клапана, обеспечивающих тем самым большую герметичность и надежность устройства.
7
Известно запорное устройство для цистерны, защищенное патентом RU2154217, МПК F 16 K 27/07, дата публикации - 10.08.2000. Устройство предназначено для слива-налива находящихся под давлением агрессивных жидкостей, газов и других веществ, размещенных в цистернах при их хранении и транспортировке. Устройство содержит три последовательно установленных запорных клапана с независимыми друг от друга органами управления: внутренний запорный клапан, наружный запорный клапан и дополнительный запорный клапан. Внутренний запорный клапан содержит запорный орган в виде двух тарелей, основной и предварительной. Предварительная тарель соединена с установленным во втулке подпружиненным штоком. Шток приводится в движение рукояткой через шпиндель и кулачок. Наружный запорный клапан выполнен в виде шарового крана. Дополнительный запорный клапан выполнен в виде концевой заглушки. Внутренний и наружный запорные клапаны установлены в монолитном корпусе.
Принудительным перемещением подпружиненного штока отрывают предварительную тарель внутреннего запорного клапана от седла и открывают проход сливаемой из цистерны среде. После заполнения средой сливного патрубка поднимается основная тарель клапана. Время, необходимое для заполнения сливного патрубка, достаточно велико и срабатывание сливного устройства-аналога происходит с задержкой. При этом основная тарель клапана находится на пути потока, в результате чего возможно возникновение его пульсации. Полнота слива содержимого цистерны конструкцией устройства-аналога не обеспечивается. Размещение управляющего устройства основного клапана снизу от цистерны противоречит нормативным требованиям, в том числе по международным стандартам.
7
Прототипом заявляемого запорно-сливного устройства является запорно-сливное устройство для железнодорожной цистерны, защищенное патентом RU2182091, МПКB 61 D 5/00, дата публикации -10.05.2002.
Устройство-прототип размещено в донной части железнодорожной цистерны и содержит последовательно расположенные в корпусе и независимо управляемые затворы, основной из которых установлен во внутреннем объеме котла цистерны в зоне выходного окна, выполнен в виде трехходового шарового крана и кинематически связан с управляющей поворотной штангой, продольно ориентированной к наливной горловине цистерны. Управляющая штанга снабжена складным поворотным механизмом в виде управляющего воротка, закрепленного на кронштейне в горловине наливного люка цистерны. Вороток соединен со штангой посредством поворотной втулки. На конце наружной части корпуса запорно-сливного устройства установлена заглушка с откидной скобой и прижимным винтом. Над концевой заглушкой в корпусе запорно-сливного устройства расположен дублирующий затвор в виде поворотной заслонки, взаимодействующей
с неметаллическим уплотнительным седлом. Запорно-сливное устройство содержит кожух для обогрева, сообщенный с пароподводящим и пароотводящим патрубками, которые размещены снаружи от основного затвора.
Применение в запорно-сливном устройстве-прототипе шарового крана утяжеляет устройство, усложняет его конструкцию и затрудняет обслуживание из-за недоступности уплотнительных поверхностей шарового крана для осмотра без разборки устройства. Регулирование уплотнительного усилия в затворе шарового крана невозможно без слива продукта из цистерны. Привод основного поворотного затвора не удобен в эксплуатации, так как размеры управляющего воротка находятся в зависимости от стандартных размеров люка наливной горловины и не позволяют обеспечить создания значительного крутящего момента на поворотной штанге привода.
Заявляемая полезная модель решает техническую задачу повышения эксплуатационной надежности и безопасности запорно-сливного устройства, преимущественно, для железнодорожных цистерн, снижения веса основного поворотного затвора и улучшения эргономических качеств узла ручного дистанционного управления основным поворотным затвором.
Заявленный технический результат достигается в запорно-сливном устройстве, преимущественно, для железнодорожной цистерны, включающем сливную горловину с установленными в ней последовательно, автономно управляемыми основным и дублирующим поворотными дисковыми затворами и концевой заглушкой, а также наливную горловину с закрепленным в ней складным узлом ручного дистанционного управления через поворотную штангу валом основного поворотного затвора. Котел цистерны снабжен фланцем для присоединения к нему изнутри и снаружи фланцевых корпусов основного и дублирующего поворотных дисковых затворов и формирования из присоединяемых корпусов сливной горловины цистерны. На внутренней и наружной присоединительных поверхностях фланца выполнены бурты, а в присоединяемых корпусах основного и дублирующего поворотных дисковых затворов выполнены ответные выточки для сопряжения через уплотнительные прокладки с буртами фланца. В открытом положении основного и дублирующего поворотных дисковых затворов их рабочие диски расположены по разные стороны от оси сливной горловины цистерны. В корпусах основного и дублирующего поворотных дисковых затворов закреплены экранирующие полукольца-козырьки. В разъеме между сливной горловиной цистерны и заглушкой установлены основное и дублирующее уплотнения, например в виде кольцевой уплотнительной прокладки и упругого уплотнительного кольца. На заглушке закреплен кольцевой сборник жидкого продукта с устройством для его направленного слива. Узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора включает выдвижную
поворотную стойку, телескопически-подвижно соединенную с поворотной штангой и снабженную шпонкой. Поворотная штанга снабжена направляющими шлицами для шпонки. Узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора смонтирован в корпусе, закрепленном в наливной горловине цистерны, например, с помощью кронштейна. Выдвижная поворотная стойка снабжена фиксатором ее положения, а корпус - кольцевой фиксирующей канавкой. На выдвижной поворотной стойке выполнен профильный храповой участок, а в корпусе размещен подвижный фиксатор промежуточного положения вала и рабочего диска основного поворотного дискового затвора. Узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора дополнен подпружиненной клиновой педалью для управления подвижным фиксатором промежуточного положения вала и рабочего диска основного поворотного дискового затвора, включает пару складных управляющих рукояток, установленных в головной части выдвижной поворотной стойки с возможностью взаимного разворота из нерабочего положения в рабочее положение, взаимного упора и фиксации в рабочем положении. Каждая управляющая рукоятка снабжена зубчатым сектором, при этом зубчатые сектора рукояток находятся во взаимном зацеплении. На кронштейне крепления корпуса выполнены гнезда для фиксации управляющих рукояток в нерабочем положении. Поворотная штанга кинематически соединена с валом основного поворотного затвора через конический зубчатый редуктор, при этом коническое зубчатое звено большего диаметра установлено на валу основного поворотного дискового затвора.
Существо полезной модели поясняется чертежом:
фиг.1 - общий вид цистерны с запорно-сливным устройством;
фиг.2 - вид А на запорно-сливное устройство, общая компоновка;
фиг.3 - сечение Б-Б цистерны; основной поворотный дисковый затвор запорно-сливного устройства - в закрытом положении, складной узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора - в нерабочем положении с опущенными управляющими рукоятками;
фиг.4 - сечение В-В цистерны; основной поворотный дисковый затвор запорно-сливного устройства - в открытом положении, складной узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора - в рабочем положении с развернутыми управляющими рукоятками;
фиг.5 - вид Г на складной узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора в нерабочем положении с опущенными управляющими рукоятками;
фиг.6 - вид Д на складной узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора в рабочем положении с выдвинутой и зафиксированной поворотной стойкой;
фиг.7 - сечение Е-Е запорно-спивного устройства в закрытом положении;
фиг.8 - сечение Ж-Ж шарикового фиксатора откидной скобы заглушки на корпусе дублирующего поворотного дискового затвора;
фиг.9 - вид И на управляющие рукоятки в рабочем положении;
фиг.10 - сечение К-К управляющих рукояток, зафиксированных в рабочем положении;
фиг.11 - сечение Л-Л узла ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора;
фиг.12 - сечение М-М узла ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора;
фиг.13 - вид Н на узел ручного дистанционного управления валом основного поворотного дискового затвора.
Заявляемое запорно-сливное устройство, преимущественно, для железнодорожной цистерны 1 размещено в донной части ее котла 2 и содержит последовательно установленные и независимо управляемые основной 3, дублирующий 4 поворотные дисковые затворы и концевую заглушку 5.
Котел 2 цистерны 1 снабжен фланцем 6 для присоединения к нему изнутри и снаружи фланцевых корпусов 7 и 8, соответственно, основного 3 и дублирующего 4 поворотных дисковых затворов и формирования из них сливной горловины 9 цистерны 1. На внутренней 10 и наружной 11 присоединительных поверхностях фланца 6 выполнены бурты 12 и 13, а в корпусах 7 и 8 - соответственно, выточки 14 и 15 для сопряжения через уплотнительные прокладки 16 и 17 с буртами 12 и 13 фланца 6.
Основной поворотный дисковый затвор 3 содержит в корпусе 7 седло 18 и установленный на поворотном валу 19 и поворотной оси 20 рабочий диск 21. Уплотнение в затворе 3 обеспечивается упругим кольцом 22.
Дублирующий поворотный дисковый затвор 4 содержит в корпусе 8 седло 23 и размещенный на поворотном валу 24 и поворотной оси 25 рабочий диск 26. Уплотнение в затворе 4 обеспечивается упругим кольцом 27. Поворотный вал 24 соединен с приводной рукояткой 28.
В открытом положении основного 3 и дублирующего 4 поворотных дисковых затворов их рабочие диски 21 и 26 расположены по разные стороны от оси сливной горловины 9 цистерны 1. В корпусах 7 и 8 основного и дублирующего поворотных дисковых затворов 3 и 4 закреплены экранирующие полукольца-козырьки 29 и 30.
В разъеме сливной горловины 9 цистерны и заглушки 5 установлены основное 31 и дублирующее 32 уплотнения, например в виде кольцевой уплотнительной прокладки и упругого уплотнительного кольца. Уплотнительное усилие в разъеме создается откидной скобой 33 и прижимным винтом 34. На заглушке 5 закреплен кольцевой сборник 35 жидкого продукта с устройством 36 для его направленного слива. На корпусе 8 дублирующего поворотного дискового затвора 4 предусмотрен шариковый фиксатор 37 откидной скобы 33 в открытом положении заглушки 5.
Узел ручного дистанционного управления валом 19 основного поворотного дискового затвора 3 смонтирован в корпусе 38, закрепленном в наливной горловине 39 цистерны 1 с помощью кронштейна 40. Он включает выдвижную поворотную стойку 41 с ручкой 42, телескопически-подвижно соединенную с поворотной штангой 43 и снабженную шпонкой 44. На хвостовике поворотной штанги 43 установлена шлицевая втулка 45 с направляющими шлицами 46 для шпонки 44. Выдвижная поворотная стойка 41 снабжена фиксатором 47, а корпус 38 - кольцевой фиксирующей канавкой 48. На выдвижной поворотной стойке 41 выполнен профильный храповой участок 49, а в корпусе 38 размещен подвижный фиксатор 50 промежуточного положения вала 19 рабочего диска 21 основного поворотного дискового затвора 3. Подвижный фиксатор 50 управляется подпружиненной педалью 51 с клиновым наконечником на штоке 52.
В головной части выдвижной поворотной стойки 41 установлены складные управляющие рукоятки 53, 54 и пружинные фиксаторы 55, 56 управляющих рукояток в рабочем положении. Управляющие рукоятки 53, 54 снабжены зубчатыми секторами 57, 58 и упорами 59, 60. В кронштейне 40 выполнены гнезда 61, 62 для фиксации управляющих рукояток 53, 54 в нерабочем положении.
Поворотная штанга 43 соединена с валом 19 основного поворотного затвора через конический зубчатый редуктор с коническими зубчатыми звеньями 63 и 64, при этом коническое зубчатое звено 64 большего диаметра, например, конический зубчатый сектор, установлено на валу 19. Между поворотной штангой 43 и коническим зубчатым редуктором установлена шарнирная муфта 65.
Наливная горловина 39 снабжена крышкой 66.
Заявляемое запорно-сливное устройство работает следующим образом.
При закрытом запорно-сливном устройстве эксплуатационная надежность и безопасность цистерны 1 обеспечиваются как герметичностью затворов 3 и 4, так и надежным уплотнением разъемов «котел 2 - сливная горловина 9» и «сливная горловина 9 - заглушка 5». Утечка из котла 2 в окружающую среду возможна только, по меньшей мере, через двойное уплотнение: либо через основной поворотный дисковый затвор 3 с уплотнительным кольцом 22 и уплотнительную прокладку 17, либо через две уплотнительные
прокладки 16 и 17. Разъем «сливная горловина 9 - заглушка 5» загерметизирован в закрытом положении комбинацией уплотнительной прокладки 31 и уплотнительного кольца 32. При ослаблении затяжки уплотнительной прокладки 31 герметичность разъема обеспечивает уплотнительное кольцо 32.
Наличие на заглушке 5 кольцевого сборника 35 для направленного слива жидкого продукта при открытии заглушки 5 повышает безопасность и удобство эксплуатации запорно-сливного устройства.
Открытие заявляемого устройства для слива содержимого цистерны 1 производят следующим образом.
После поднятия крышки 66 наливной горловины 39 цистерны 1 открывают основной поворотный дисковый затвор 3. Для этого при помощи ручки 42 выдвигают из наливной горловины 39 вверх до упора выдвижную поворотную стойку 41, при этом шпонка 44 перемещается вдоль направляющих шлицев 46 шлицевой втулки 45 до упора фиксатора 47 в дно кольцевой канавки 48. Управляющие рукоятки 53 и 54 выходят из гнезд 61 и 62 кронштейна 40, разворачиваются в рабочее положение до взаимного упора боковыми поверхностями 59, 60 и стопорятся пружинными фиксаторами 55, 56 в рабочем положении. Зубья секторов 57 и 58 управляющих рукояток 53 и 54 постоянно находятся в зацеплении друг с другом и синхронизируют разворот управляющих рукояток в рабочее положение и обратно.
При вращении рукояток в горизонтальной плоскости против часовой стрелки находящийся в кольцевой канавке 48 корпуса 38 фиксатор 47 препятствует опусканию выдвинутой поворотной стойки 41 под действием собственного веса. При этом стойка 41 через шпонку 44 и шлицевую втулку 45 передает вращение хвостовику поворотной штанги 43 и далее, через шарнирную муфту 65, конические зубчатые звенья 63 и 64 редуктора, - на вал 19 рабочего диска 21 основного поворотного дискового затвора 3. Затвор открывается.
Вращением приводной рукоятки 28 приводят в движение вал 24 рабочего диска 26 дублирующего поворотного дискового затвора 4.
Отворачивают прижимной винт 34, поворачивают и отводят в сторону до упора откидную скобу 33 вместе с концевой заглушкой 5 и прижимным винтом 34, фиксируя их в открытом положении на корпусе 8 шариковым фиксатором 37. Затем подсоединяют сливной шланг (на чертеже не показан) к нижнему торцу запорно-сливного устройства.
Выполнение основного поворотного затвора 3 дисковым позволяет снизить вес запорно-сливного устройства.
Наличие в корпусах 7 и 8 основного и дублирующего затворов 3 и 4 экранирующих полуколец-козырьков 29 и 30 позволяет защитить рабочие диски 21 и 26 от абразивного воздействия потока сливаемого из котла 2 продукта.
Закрытие запорно-сливного устройства осуществляют в обратной последовательности, предварительно нажав на подпружиненную педаль 51 и выведя подпружиненный фиксатор 50 из зацепления с храповым профильным участком 49 выдвижной поворотной стойки 41.
При необходимости, поворот управляющих рукояток 53, 54, выдвижной поворотной стойки 41 и вала 19 на закрытие рабочего диска 21 можно ограничить с помощью подпружиненного подвижного фиксатора 50, который вводится в зацепление с храповым профильным участком 49 на выдвижной поворотной стойке 41. Снятие ограничения поворота перечисленных элементов осуществляется нажатием на подпружиненную педаль 51, которая, при помощи клинового наконечника на штоке 52, выводит подпружиненный фиксатор 50 из зацепления с храповым профильным участком 49.
После закрытия основного поворотного затвора 3 и установки складного узла ручного дистанционного управления валом 19 в наливной горловине 39 в исходное положение «закрыт» размещение управляющих рукояток 53 и 54 в гнездах 61 и 62 кронштейна 40 предотвращает непроизвольный поворот узла управления во время движения цистерны. Такая блокировка повышает эксплуатационную надежность и безопасность запорно-сливного устройства и цистерны 1 в целом.
Заявляемая конструкция складного узла ручного дистанционного управления основным поворотным дисковым затвором 3 позволяет устранить зависимость размеров управляющих рукояток 53 и 54 от стандартных размеров наливной горловины 39 цистерны 1. Она позволяет увеличить длину управляющих рукояток до нужного размера, улучшить эргономические качества узла управления основным поворотным дисковым затвором и увеличить приводной вращательный момент на валу 19 затвора без увеличения мануального усилия на рукоятках.