Железнодорожная цистерна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8 бЗ 19) ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕН инение "Азовг. КременчугедовательскогоА.В,Донченко, нников, Е.К,Ту- ль ра Л.А. Тра СССР1981.ны СССР". М.,СССР1978.ЦИСТЕРНАк железнодову и касается 00 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Производственное объедмаш" и Отраслевой отдел вВсесоюзного научно-исслеинститута вагоностроения(57) Изобретение относитсярожному подвижному саста Изобретение относится к железнодорожному подвижному составу и касается железнодорожных цистерн, например, для перевозки нефтепродуктов.Известна цистерна для нефтепродуктов, состоящая из ходовой части, на которой установлен котел, оборудованный люком- лазом с крышкой и нижним сливным патрубком, механизм управления, которым расположен в горловине люка-лаза,Такая конструкция характеризуется следующими недостатками; налив продукта в котел и слив его осуществляется при открытой крышке люка-лаза, при этом в результате испарений легкие фракции нефтепродуктов улетучиваются. что приводит 51)5 В 61 0 5/00, В 65 О 90/2 железнодорожных цистерн, например, для перевози нефтепродуктовЦель изобретения - сокращение потерь от испарения в процессе загрузки, выгрузки и транспортировки с одновременным повышением удобства в эксплуатации. Новым является то, что разгрузочная горловина. размещена в верхней части котла и совмещена с загрузочной, последняя имеет закрепленные в ней вертикально патрубки с крышками и подпружиненными заслонками для размещения в одном из них сливно-наливной трубы, а в другом - трубопровода для отвода газовоздушной среды при наливе и ввода инертной среды при сливе, при этом подпружиненные заслонки размещены в нижней части каждого патрубка и выполнены так, что момент, закрывающий заслонку при воздействии на нее жидкости в процессе транспортировки, превышает момент, открывающий ее, а котел имеет выполненный в его стенке люклаз с крышкой, 6 ил. к потере наиболее ценных фракции, загрязнению атмосферы и ухудшению экологической среды, не исключается при этом и попадание внутрь котлов вредных примесей, что загрязняет продукт; открывание крышки люка-лаза при каждой операции по сливу и наливу приводит к быстрому износу уплотняющих и крепежных элементов крышки, в результате неплотно закрытой крышки люка в процессе транспортировки происходит выплескивание продуктов,Испарения продуктов при сливно-наливных операциях. а также выплескивание в процессе эксплуатации в конечном итоге приводит к их невосполнимым потерям, ухудшению экологической среды. загрязне 1729863нию почвы, а следовательно, ухудшают потребительские качества цистерны данной конструкции,Известна цистерна, котел которой имеет горловину с крышкой, на которой размещены сливно-наливная труба, патрубок для отбора проб, дыхательный патрубок, в котором установлена труба со свистком, Котел эксплуатируется следующим образом, Перед наливом продукта с трубы в дыхательном патрубке снимают заглушку. К сливно-наливной трубе подсоединяют напорный рукав с задвижкой и производят заполнение котла продуктом, Во время налива газовоздушная смесь вытесняется из котла в атмосферу через отверстия дыхательного клапана.В процессе хранения и транспортирования продукта сливно-наливная труба и дыхательный патрубок закрываются заглуш ками.Основными недостатками такой конструкции является испарения продукта в атмосферу при проведении сливно-наливных операций, что приводит к потере легких, наиболее ценных фракций продукта и загрязнению окружающей среды, т.е, к общему ухудшению экологической обстановки. Наличие внутри котла сливно-наливной трубы и установка ее на крышке люка-лаза значительно увеличивают трудоемкость работ при снятии и постановке крышки, а также увеличивают металлоемкость изделия.Известна цистерна, котел которой установлен на ходовой части и снабжен горловиной люка-лаза с крышкой, на которой установлены сливно-наливная труба и патрубок для отбора проб.Сливно-наливные операции проводятся через сливно-наливную трубу, Патрубок для отбора проб при этом остается открытым во избежание повышения давления в котле выше допускаемого за счет образующихся в нем паров во время налива или образования вакуума при сливе.Недостатком такой конструкции является то, что наличие внутри котла сливно-наливной трубы увеличивает металлоемкость цистерны, значительно усложняет снятие крышки люка-лаза при необходимости доступа внутрь котла при осмотре и ремонте: сообщение внутренней полости котла с атмосферой при подсоединении и отсоединении сливно-наливных коммуникаций обуславливает испарение продуктов в атмосферу и ее загрязнение, возможность попадания вредных примесей в котел и загрязнение продукта.Наиболее близким к предлагаемому является приспособление для заполнения емкостей наливным грузом, содержащее заправочный люк, заглубленную внутрь емкости камеру с подпружиненной заглушкой,выполненной в виде обратного клапана. На5 камере установлена эластичная горловина,а на емкости - воздушный автоматическийклапан. Заправочная труба погрузчикаснабжена уплотнительным фланцем, Длязаполнения емкости наливным грузом за 10 правочную трубу погрузчика опускают в камеру до соприкосновения уплотнительногофланца с эластичной горловиной, При этомзаправочная труба открывает обратный клапан камеры.15 После наполнения емкости и прекращения нагнетания жидкости поднимают заправочную трубу, При этомподпружиненная заглушка поворачиваетсяв исходное положение и закрывает отвер 20 стия камеры.Одним из недостатков указанного приспособления является вытеснение воздухачерез автоматический клапан, При наполнении емкости химическими продуктами, лег 25 кими нефтепродуктами, напримерэтилированным бензином, через клапан будет вытесняться паровоздушная смесь, содержащая легкие фракции, наиболееценные с одной стороны, и ядовитые с дру 30 гой, Тем самым устройство не исключаетпотерь от испарения и не может быть признано экологически чистым. Недостаткомявляется также отсутствие дополнительныхустройств, запирающих отверстие камеры.35 Это является необходимым условием дляобеспечения герметизации емкости, особенно для транспортных средств. При выходе из строя подпружиненной заглушкиемкость разгерметизируется и при транс 40 портировке неизбежны потеои продукта отвыплескивания, выдувания, Более того, приповышенных температурах наружного воздуха вследствие расширения и упругостипаров продукта для ряда нефтепродуктов,45 химических грузов не исключается выдавливание продукта через камеру, что усугубляетпотери перевозимого продукта при транспортировке и обуславливает загрязнениеокружающей среды в зоне транспортной50 магистрали,К недостаткам приспособления следуетотнести наличие камеры, так как это приводит к увеличению металлоемкости, а следовательно, и массы тары, что для55 транспортного средства имеет существенное значение. Опыт перевозок наливныхгрузов на железнодорожном транспортесвидетельствует, что наполнение не должнопроизводиться открытой струей. Во избекание образования пены, статического электричества и других негативных явлений наливная труба должна опускаться в емкость до ее нижней образующей, Такой способ налива позволяет не применять камеру, тем самым уменьшить массу тары и увеличить грузоподъемность;Указанные недостатки отрицательно сказываются на потребительских качествах цистерны как транспортного средства.Цель изобретения - сокращение потерь от испарения в процессе загрузки, выгрузки и транспортировки груза с одновременным повышением удобства в эксплуатации цистерны.Поставленная цель достигается тем, что в котле цистерны, имеющей загрузочную и рагрузочную горловины, разрузочная горловина размещена в верхней части котла и совмещена с загрузочной, последняя имеет закрепленные в ней вертикально патрубки с крышками и подпружиненными заслонками для размещения в одном из них сливноналивной трубы, а в другом - трубопровода для отвода газовоэдушной среды при наливе и ввода инертной среды при сливе, при этом подпружиненные заслонки размещены в нижней части каждого патрубка и выполнены таким образом, что момент, закрывающий заслонку при воздействии на нее жидкости в процессе транспортировки, превышает момент, открывающий ее, а котел имеет выполненный в его стенке люклдз с крышкой,На фиг,1 изображена цистерна. общий вид; на фиг.2 - узел на фиг.1; на фиг.З- узел 11 на фиг.2; на фиг.4 - видА на фиг.З; нафиг.5 - вид Б на фиг,З; на фиг,6 - сечение В - В на фиг,4.Предлагаемая цистерна содержит котел 1, укрепленный на ходовой части 2, На котле 1 установлен автономный люк-лаз 3 с крышкой 4, который используется только в случае необходимости доступа в котел 1,В загрузочно-разгрузочной горловине 5, закрывающейся при помощи крепежных элементов 6 крышкой 7, установлены патрубок 8 для налива продукта и патрубок 9 для отвода газовоздуш ной смеси, которые снабжены заслонками 10 с противовесами 11 и пружинными фиксаторами 12, Заслонки 10 могут поворачиваться по осям 13, укрепленным на кронштейнах 14, В транспортном положении патрубки 8 и 9 закрываются заглушками 15. На фланцах патрубков 8 и 9 имеются уплотняющие элементы 16. Заслонки 10 снабжены уплотняющими элементами 17,Форма и расположение плоскостей В, С и О противовеса (фиг.З и 6) выбраны таким образом, чтобы конфигурация противовеса,форма и расположение его плоскостей придвижении цистерны и перемещении волн вкотле создавали сумму закрывающих заслонку моментов сил значительно больше5 суммы моментов сил, открывающих ее.Математически это условие запишется(см, фиг.З) в следующем виде:Опа+ авЯв 1 в+ 2 аоЯо 1 о+ ЕпрОэЬ+ асЯс 1 с,10 где Оп, Оз - вес противовеса и заслонки;ав, ас, ао - удельное давление волн наплощади В, С и 0 соответственно;Яв, Яс, Яо - . площади поверхностей В, Си О противовеса;15 Рпр - усилие пружины;1 пр, 1 в, 1 с, 1 о - плечи, на которых действуют соответствующие усилия,Анализ уравнения показывает, что наиболее неблагоприятным является случай,20 когда давление волн действует только наповерхность С. В этом случае:Оп а+ Рпрпр ОэЬ+асЯс 1 с,Выполнение этого условия при проектировании устройства является необходимым25 и достаточным для обеспечения герметизации патрубка при нормальной его работе,При образовании в котле давления приповышенных температурах наружного воздуха это условие примет вид30 (Оп+ ар Яс )а+ Гпр 4 р(Оз+ а, Яз)Ь+ асЯс 1 с,где ар - рабочее давление в котле;Яс - проекция площади поверхности Спротивовеса на горизонтальную плоскость;35 . Яз - площадь заслонки.Анализ полученных выражений показывает, что при проектировании устройстваследует стремиться к выполнению следующих требований;40 Оп Оз: а Ь;ЕпрасЯс; 1 пр + 1 с.Процесс налива продукта осуществляется следующим образом,Открывают крышку 6 горловины 5, от 45 крывают заглушки 15 на патрубках 8 и 9 и впатрубок опускается наливная труба 18 (рукав) наливной коммуникации (показана нафиг.2 пунктирными линиями), которая, надавливая на заслонку 10, открывает ее, Ана 50 логичным образом открывается заслонка 10при вводе в патрубок 9 отводящего газовоздушную смесь элемента 19. После проведения этих операций мож 55 но осуществлять налив продукта в котел 1,при этом образовавшиеся в нем пары отводятся по газоотводному трубопроводу в специальные сборники улавливатели (непоказаны),1729863 б 111 55 По окончанию налива трубопроводы 18 и 19 выводятся из патрубков 8 и 9, а заслонки 10 под действием противовесов 11 закрываются и фиксируются пружинными фиксаторами 12,Такая технология наливая позволяет полностью обеспечить герметизацию котла при наливе.Применение конструкции цистерны с котлом 1, снабженным патрубками 8 и 9, позволяет осуществлять и верхний слив продукта передавливанием, путем подачи инертного газа или воздуха в патрубок 9 для отвода газовоздушной смеси, при этом разгрузка будет осуществляться через патрубок 8 налива продукта. Порядок подключения сливных коммуникаций такой же, как и в случае налива продукта, т,е. также обеспечивается полная герметизация котла.Предлагаемая конструкция практически исключает открывание крышки 4 автономного люка-лаза 3 (открывается только в случае необходимости доступа вовнутрь котла, главным образом для ремонта), повышает надежность его уплотнения, в результате чего полностью устраняется возможность выплескивания продукта через неплотности между крышкой 4 и люком- лазом 3. Таким образом достигается сокращение потерь от испарения в процессе загрузки, выгрузки и транспортировки груза содновременным повышением удобства экс 5 плуатации цистерны,Формула изобретенияЖелезнодорожная цистерна для легкоиспаряющихся жидкостей, включающая котел с загрузочной и разгрузочной10 горловинами, отличающаяся тем,что,с целью сокращения потерь от испарения впроцессе загрузки, выгрузки и транспортировки с одновременным повышением удобства в эксплуатации, разгрузочная15 горловина размещена в верхней части котлаи совмещена с загрузочной, последняя имеет закрепленные в ней вертикально патрубки с крышками и подпружиненнымизаслонками для размещения в одном из них20 сливно-наливной трубы, а в другом - трубопровода для отвода газовоздушной средыпри наливе и ввода инертной среды присливе, при этом каждая подпружиненная заслонка размещена в нижней части каждого25 патрубка и выполнена так, что момент, закрывающий заслонку при воздействии нанее жидкости в процессе транспортировки,превышает момент, открывающий ее, а котел имеет выполненный в его стенке люк 30 лаз с крышкой.1729863 2,А оставитель А. Донченкехред М,Моргентал ектор М.Кучерява дактор Э. Слиган Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 1474 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5