Способ форсуночного орошения водой загруженных сыпучим материалом транспортных средств и установка для его осуществления

 

Способ форсуночного орошения водой загруженных сыпучим материалом транспортных средств и установка для его осуществления относится к транспортной технике, в частности к способам предотвращения выдувания перевозимого в железнодорожных вагонах материала. Транспортное средство, загруженное сыпучим материалом, на малой скорости проходит под оросительным порталом и подвергается воздействию воды из центральной форсунки в виде конусообразной струи. Расход воды составляет не менее 2,5 л/м² и не более 5 л/м², величина давления устанавливается до 2 бар, а капли воды имеют диаметр не менее 2 мм. Форсуночная оросительная установка для загруженных сыпучим материалом транспортных средств, в частности железнодорожных вагонов, содержит установленный над путем движения транспортного средства портал, на котором центрально установлена распыливающая форсунка и подводящий трубопровод, снабженный регулятором давления воды и клапаном для регулирования расхода воды. Распыливающая форсунка выполнена в виде полноконусной форсунки, что позволяет снизить выдувания перевозимого материала. 2 с. и, 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу форсуночного орошения водой загруженных сыпучим материалом транспортных средств, в частности железнодорожных вагонов, а также к форсуночной оросительной установке для осуществления этого способа. Способ и установка пригодны, в частности, для форсуночного орошения водой железнодорожных вагонов, загруженных коксовым углем, с целью предотвращения сдувания угольной пыли ветром.

При транспортировке сыпучего материала в открытых транспортных средствах и, в особенности, при перевозке мелкого угля в предназначенных для этой цели открытых железнодорожных вагонах, часто происходит сдувание и унос перевозимого в них материала обтекающим воздушным потоком. Это становится проблемой на линиях государственной железной дороги ФРГ, в частности, и потому, что скорости движения грузовых поездов порой достигают 120 км/ч. Указанное выдувание материала вызывает жалобы со стороны страдающих от этого владельцев участков, прилегающих к железной дороге. Исследования показали, что увеличение сдувания материала происходит в целом по трем причинам: из-за повышенных скоростей движения поездов, затем из-за недостаточного разравнивания сыпучего материала в вагоне, где количество выступающих за верхний край вагона насыпных конусов транспортируемого материала достигает шести, и, наконец, из-за неудовлетворительного укрепления поверхности. С учетом того, что стандартный грузовой поезд включает примерно сорок вагонов с грузом около 2500 т, сдувание материала представляет собой значительную проблему для прилегающих к дороге территорий. К тому же с потерями транспортируемого груза связан и экономический ущерб.

Известен прием форсуночного орошения водой железнодорожных вагонов, груженых углем, направленный на предотвращение сдувания угольной пыли. Соответствующие способ и устройство описаны в патенте Австралии AU-A-495696. По этому способу в воду вводят добавки, усиливающие образование корки на поверхности загруженного угля. Оросительное устройство состоит из множества качающихся сопел, формирующих либо водяную струю, либо опрыскивающий туман в форме конуса.

Для решения упомянутой проблемы ранее уже предусматривались планировочные устройства, с помощью которых насыпные конуса выглаживались и разравнивались в прямой гребенчатый слой. Кроме того, во избежание выдувания делались попытки укрывать груз сыпучего материала вагонным брезентом. Однако этот брезент является чрезвычайно дорогостоящим, поскольку должен быть изготовлен из очень прочного материала и снабжен кольцами или петлями для крепления к вагону. К тому же, процесс укрывания и крепления исключительно продолжителен по времени, что представляет дополнительный фактор расходов.

Предлагаемое в отдельных случаях разравнивание и уплотнение поверхностей сыпучего материала в грузовых вагонах приводит к некоторому улучшению ситуации, однако пылеобразование при перевозках коксового угля все еще недопустимо велико.

Поэтому проблема состоит в такой обработке поверхности загруженных сыпучим материалом транспортных средств, чтобы в значительной мере избежать сдувание пыли ветром.

Эта задача решается указанным вначале способом, при котором транспортное средство, загруженное сыпучим материалом, на малой скорости проходит под оросительным порталом и по центру подвергается воздействию воды с расходом не менее 2,5 л/м² и не более 5 л/м², причем величина давления устанавливается до 2 бар, а капли воды имеют диаметр не менее 2 мм.

Способ согласно изобретению чрезвычайно эффективен и легко осуществим. Это относится, в частности, к железнодорожным вагонам, где достаточно из форсунки, установленной по центру над рельсами, воздействовать на медленно движущийся поезд водой в виде конусообразной струи, чтобы получить удовлетворительное упрочнение поверхности. В целом достаточен расход воды в количестве не менее 2,5 л/м². Для надежного попадания этого количества воды на вагон целесообразно предусмотреть такую форсунку, которая обеспечивала диаметр капель воды не менее 2 мм. В случае мелких капель происходит слишком сильное туманообразование, которое в зависимости от погодных условий может приводить к большим потерям за счет испарения и уноса. Неожиданно было обнаружено, что на обработанной таким образом поверхности поезда, загруженного коксовым углем, в результате подсыхания образуется чрезвычайно жесткая и прочная корка, оказывающая достаточное сопротивление силам уноса, возникающим при транспортировке.

Наиболее целесообразным оказалось форсуночное орошение с расходом 3-5 л/м². Также целесообразно устанавливать диаметр капель примерно 3-4 мм. Для получения такого диаметра капель и предотвращения туманообразования при разбрызгивании оказалось рациональным устанавливать величину давления воды 0,4-2 бар, в частности 0,5-1,0 бар.

В стационарно смонтированной установке настройка струйной форсунки представляет собой особую проблему. Это связано с тем, что при железнодорожных перевозках используются грузовые вагоны различных габаритов, т.е. вагоны отличаются по высоте погрузочной кромки и по свободной поверхности. Оказалось однако, что в случае установки по центру над рельсами полноконусной струйной форсунки с углом испускания струи 90^o все распространенные типы вагонов могут обрабатываться достаточным количеством воды, в частности, потому, что вагоны меньшей высоты имеют большую свободную поверхность, что и учитывает угол испускания струи, равный 90^o.

Далее, целесообразно выравнивать и надлежащим образом уплотнять поверхность сыпучего материала перед форсуночным орошением водой. Установка для выравнивания и уплотнения описана, например, в более ранней заявке P 43 01 627, а также в заявке на полезную модель J 93 18 518.9.

Изобретение касается далее форсуночной оросительной установки для загруженных сыпучим материалом транспортных средств, в частности железнодорожных вагонов, груженых мелким или коксовым углем, предназначенной для осуществления описанного выше способа и включающей перемещаемый по пути транспортирования портал, центрально установленную на портале распиливающую форсунку, подающий трубопровод с регулятором давления для ограничения давления воды до 2 бар и с клапаном для регулирования расхода воды до значения не менее 2,5 л/м² и не более 5 л/м² поверхности транспортного средства, причем распыливающая форсунка выполнена в виде полноконусной форсунки.

Особенно целесообразно выполнить клапаны в виде магнитного клапана, управляемого автоматически или вручную.

В качестве распыливающей форсунки используется, в частности, осевая полноконусная форсунка с углом испускания струи 90^o. Такая полноконусная форсунка обеспечивает, в частности, тогда, когда ее соединительный элемент для присоединения к трубопроводу снабжен меньшим поперечным сечением, чем сам трубопровод, оптимальное испускание конусообразной струи, настроенной на ширину проходящего внизу вагона. Наиболее подходящим оказалось поперечное сечение трубопровода, равное 80 мм по внутреннему диаметру, при размере соединительной резьбы форсунки, равном 4 дюймам.

Особенно целесообразно размещать форсунку по центру над путем движения, например рельсовым путем, на высоте примерно 5 - 6 м. Особенно предпочтительным является ее размещение на высоте около 5,30 м над железнодорожным путем (над рабочей поверхностью головки рельсов). На этой высоте парабола струи достигает поверхности сыпучего материала и при этом не происходит попадания значительных количеств воды за борт вагона.

Изобретение более подробно поясняется на представленных чертежах.

На фиг.1 изображена форсуночная оросительная установка с обычными железнодорожными вагонами, вертикальная проекция; на фиг.2 - угол испускания струи из осевой полноконусной форсунки, равный 90^o, в зависимости от давления воды и свободная поверхность проходящих внизу обычных железнодорожных вагонов с учетом их высоты.

На фиг. 1 показана форсуночная оросительная установка, которая может использоваться в способе, предложенном согласно изобретению. На оросительном портале 1, представляющем собой бетонную или стальную конструкцию, укреплена образующая коническую струю форсунка 2, сообщенная с подающим трубопроводом 3. Последний имеет регулятор давления 4, с помощью которого давление воды может устанавливаться на конечное давление предпочтительно около 0,5 бар. Шланг 5 соединяет форсунку 2 с регулятором давления 4, причем шлангом обеспечивается гибкость, необходимая для регулирования высоты размещения форсунки 2. В трубопроводе 3 установлен, кроме того, магнитный клапан 6, который управляется автоматически или вручную и открывает трубопровод при приближении груженого сыпучим материалом транспорта, подвергаемого форсуночному орошению водой. Запорный кран 7 позволяет производить техническое обслуживание подключенных за ним узлов установки. В трубопроводе имеется также счетчик 8, предпочтительно счетчик с овальными шестернями, с помощью которого регистрируется расход воды и который для ведения документации может быть связан с самопишущим прибором, а также фильтр 9, защищающий последующие узлы установки от посторонних веществ, содержащихся в подаваемой воде.

Под порталом 1 по рельсам 11 пропускаются грузовые вагоны 10, в которые из форсунки 2 подается необходимое количество воды. Предложенная согласно изобретению установка позволяет производить сверху форсуночное орошение обычных вагонов разных типов, контуры которых обозначены на чертеже как 10 A, 10 B и 10 C, таким образом, что свободная поверхность увлажняется в достаточной степени. Тип 10 A грузовых вагонов соответствует типу EAOS Государственных железных дорог ФРГ с открытой поверхностью 35,3 м², тип 10 B - типу вагонов FAL 181 и 182 с открытой поверхностью соответственно 21,0 и 21,5 м², а тип 10 C - типу FAL 167 с открытой поверхностью 20,6 м².

Расчетную характеристику установки, показанной на фиг. 1, в качестве примера можно составить следующим образом. Для этого скорость движения груженого и подвергаемого обработке водой поезда через оросительной портал принимается равной 5 км/ч, а средний расход воды - равным 4 л/м². Отсюда следует, что при усредненной поверхности вышеуказанных типов вагонов 24,6 м² расход воды составляет 98,4 л на вагон, причем это количество подается в течение 8,3 с, т. е. за время, необходимое вагону средней длины в 11,6 м для прохождения через портал. Это соответствует расходу воды 714 л/мин, на который должна быть рассчитана полноконусная форсунка при давлении воды 0,5 бар. Подходящие для этой цели форсунки поставляются, например, фирмой Лехлер ГмбХ и Ко.КГ, подходящие регуляторы давления - фирмой Хонейвелл Браукман.

На фиг. 2 схематически показан конус испускания струи полноконусной форсунки в зависимости от заданного давления воды и вписанная в конус струи открытая поверхность распространенных типов вагонов. В основу положены следующие параметры: высота полноконусной форсунки над уровнем рельсов - 5,30 м, высота вагонов типа FAL181/182 - 4,30 м, типа FAL 167 - 3,98 м и типа EAOS - 3,26 м при ширине загрузочного люка соответственно 1,25, 1,55 и 2,20 м. Чертеж показывает, что давление воды 0,5 бар является оптимальным, при повышении давления до 1 - 2 бар имеет место достаточное увлажнение и только при дальнейшем увеличении давления до 5 - 10 бар существенные части поверхности уже не охватываются увлажнением.

Формула изобретения

1. Способ форсуночного орошения водой загруженных сыпучим материалом транспортных средств, в частности железнодорожных вагонов, при котором транспортное средство, загруженное сыпучим материалом, на малой скорости проходит под оросительным порталом и подвергается воздействию воды из центральной форсунки в виде конусообразной струи, отличающийся тем, что расход воды составляет не менее 2,5 и не более 5 л/м², величина давления устанавливается до 2 бар, а капли воды имеют диаметр не менее 2 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход воды составляет от 3 до 5 л/м².

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что диаметр капель составляет от 3 до 4 мм.

4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что угол испускания струи при обработке водой составляет примерно 90^o.

5. Способ по одному из по пп.1 - 4, отличающийся тем, что величину давления устанавливают от 0,4 до 2 бар.

6. Способ по одному из по пп.1 - 5, отличающийся тем, что поверхность сыпучего материала перед форсуночным орошением выравнивают и/или уплотняют.

7. Форсуночная оросительная установка для загруженных сыпучим материалом транспортных средств, в частности железнодорожных вагонов, содержащая установленный над путем движения транспортного средства портал, на котором центрально установлена распыливающая форсунка (2) и подводящий трубопровод (3), отличающаяся тем, что трубопровод (3) снабжен регулятором давления (4) для ограничения давления воды до 2 бар и клапаном для регулирования расхода воды до значения не менее 2,5 и не более 5 л/м² поверхности проходящего внизу транспортного средства, а распыливающая форсунка (2) выполнена в виде полноконусной форсунки.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что форсунка (2) предоставляет собой осевую подконусную форсунку с углом испускания струи 90^o.

9. Установка по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что клапан (6) является магнитным клапаном.

10. Установка по пп.7 - 9, отличающаяся тем, что форсунка (2) снабжена соединительным элементом для соединения с подводящим трубопроводом (3), имеющим внутреннее сечение 80 мм, а соединительный элемент выполнен с меньшим поперечным сечением.

11. Установка по пп. 7 - 10, отличающаяся тем, что форсунка (2) установлена на высоте от 5 до 6 м над путем движения, например рельсовым путем.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что форсунка (2) установлена на высоте 5,30 м над железнодорожным путем (над рабочей поверхностью головки рельсов).

13. Установка по пп.7 - 12, отличающаяся тем, что регистрация расхода воды осуществляется с помощью счетчика (8) с овальными шестернями, установленного в подводящем трубопроводе (3).

14. Установка по пп.7 - 13, отличающаяся тем, что в подводящем трубопроводе установлен фильтр.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2