Подогреваемая цистерна для текучей среды

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к железнодорожному транспорту. Подогреваемая цистерна для текучей среды содержит котел с основанием, загрузочными и разгрузочными приспособлениями, узел нагрева в виде состыкованных плит с входными и выходными патрубками и лабиринтными каналами на их нижних сторонах для прохода теплоносителя и слива конденсата в конденсаторную коробку. Плиты расположены внутри котла с оборудованием ложного дна и состыкованы между собой с наклоном к разгрузочному приспособлению. Последнее представляет собой донное сливное отверстие с паровой рубашкой, имеющей штуцер отвода конденсата. Подогреваемая цистерна снабжена узлом для снижения амплитуды резонансных колебаний в зоне стыка плит, состоящим по меньшей мере из двух шпангоутов и пластины, укрепленной на плитах под сварным швом стыка плит. Конденсаторная коробка образована верхними и нижней камерами. Каждая верхняя камера имеет форму желоба и сообщает между собой выходные участки лабиринтного канала, а нижняя камера размещена на внешней поверхности котла цистерны с охватом зоны вокруг паровой рубашки сливного донного отверстия и сообщена с последней. Верхние камеры сообщены с нижней посредством патрубков, диаметр каждого из которых составляет не менее 1/3 ширины желоба. На котле цистерны установлено приспособление для компенсации воздействия на швы крепления плит воздушной среды под ложным дном при температурных колебаниях окружающей среды. Шпангоуты могут быть установлены на котле цистерны так, что расстояние между ними составляет 3-3,4 м. Приспособление для компенсации воздействия на сварные швы воздушной среды под ложным дном при температурах колебаниях окружающей среды может быть образовано штуцером с регулировочным винтом и трубопроводом для сообщения воздушного пространства под ложным дном с загрузочным приспособлением. Изобретение обеспечивает повышение надежности и увеличение длительности срока эксплуатации цистерны при одновременном снижении эксплуатационных затрат. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к железнодорожному транспорту для транспортировки, хранения текучих сред, требующих подогрева, например, при разгрузке.

Известна железнодорожная цистерна для транспортировки текучей среды, включающая котел, загрузочное и разгрузочное приспособления, узел для подогрева текучей среды в виде наклонных плит с лабиринтными каналами для теплоносителя, состыкованных между собой в зоне размещения разгрузочного приспособления [1] . Недостатком известной цистерны является сложность конструкции и недостаточная надежность стыковых и сварных швов.

Наиболее близким аналогом к заявленной цистерне является цистерна с подогревом текучей среды, включающая котел с основанием и днищами, загрузочным и разгрузочным приспособлениями, расположенный внутри котла с образованием ложного дна для мертвого воздушного пространства, узел для нагрева текучей среды, выполненный в виде состыкованных с наклоном к разгрузочному приспособлению плит с входным и выходным патрубками и образованным ими на нижней стороне каждой плиты лабиринтным каналом для прохода теплоносителя и слива конденсата в конденсаторную коробку, причем разгрузочное приспособление размещено по центру стыка плит и представляет собой донное сливное отверстие с паровой рубашкой, имеющей штуцер отвода конденсата [2].

Основными недостатками известной цистерны [2] является следующее: - недостаточная надежность при эксплуатации сварных швов плит как по стыку плит, так и по контуру, поскольку амплитуда резонансных колебаний от действия динамических нагрузок на котел цистерны превышает допустимую величину, что приводит к разрыву сварных швов и выходу нагревательного узла из строя; - при резких колебания температуры окружающей среды воздушная среда "мертвого" пространства под ложным дном "сжимаясь", "расширяясь" также приводит к ослаблению сварных швов по контуру плит и к последующему их разрыву, что в конечном итоге приводит к сокращению срока эксплуатации цистерны; - конденсатные трубки (патрубки), сообщающие лабиринтные каналы плит с конденсатной коробкой, часто забиваются как "ржавчиной", так и "застывшей" массой воды при минусовых температурах окружающей среды, что также в конечном итоге снижает эксплуатационную надежность цистерны.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и увеличении длительности срока эксплуатации цистерны при одновременном снижении эксплуатационных затрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной цистерне, включающей котел с основанием, днищами, загрузочное и разгрузочное приспособления, расположенный внутри котла с образованием ложного дна для мертвого воздушного пространства узел для нагрева текучей среды, выполненный в виде состыкованных с наклоном к разгрузочному приспособлению плит с входными и выходными патрубками и образованным ими на нижней стороне каждой плиты лабиринтным каналом для прохода теплоносителя и слива конденсата в конденсатную коробку, причем разгрузочное приспособление размещено по центру стыка плит и представляет собой донное сливное отверстие с паровой рубашкой, имеющей штуцер отвода конденсата, устанавливается узел для снижения амплитуды резонансных колебаний в зоне стыка плит от динамических нагрузок, образованных по меньшей мере двумя шпангоутами, размещенными на внешней стороне котла цистерны симметрично относительно вертикальной оси сливного донного отверстия, и пластиной, укрепленной на плитах под сварным швом стыка; конденсатная коробка образована верхними и нижней камерами, причем каждая верхняя камера представляет собой желоб, укрепленный на плите со стороны размещения лабиринтного канала и сообщающий выходные участки канала между собой, а нижняя камера размещена на внешней поверхности котла цистерны с охватом зоны вокруг паровой рубашки сливного донного отверстия и сообщена с ней, причем верхние камеры сообщены с нижней посредством патрубков, диаметр каждого из которых составляет не менее 1/3 ширины желоба. На котле цистерны установлено приспособление для компенсации воздействия на швы крепления плит воздушной среды под ложным дном при температурных колебаниях окружающей среды; шпангоуты узла для снижения амплитуды резонансных колебаний в зоне стыка плит размещены таким образом, что расстояние между ними составляет 3-3,4 м; приспособление для компенсации воздействия на швы крепления плит воздушной среды может быть образованно штуцером с регулируемым винтом и трубопроводом для сообщения воздушного пространства под ложным дном с загрузочным приспособлением.

Такое конструктивное выполнение заявленной подогреваемой цистерны позволяет обеспечить такие условия в процессе эксплуатации цистерны, при которых будет значительно снижена (по сравнению с выпускаемой) величина амплитуды резонансных колебаний от динамических воздействий на котел цистерны, поскольку наличие шпангоутов на внешней поверхности котла и пластины на плитах под сварным швом стыка плит значительно повышают жесткость средней части котла цистерны, тем самым снижая "отрицательное" воздействие внешних нагрузок, например при спуске цистерны с "горок" при комплектовании поезда, что приводит к снижению результирующей величины амплитуды резонансных колебаний котла цистерны, а следовательно, повышается надежность котла цистерны, увеличивается срок ее эксплуатации (так котел по своей конструкции является резонатором и в процессе движения в нем возникают собственные колебания и накладываются на них колебания от воздействия внешних нагрузок); выполнение конденсатной коробки в виде верхних камер-желобов и нижней камеры, размещенной на внешней поверхности котла с охватом зоны вокруг паровой рубашки, обеспечивает возможность "постоянной рабочей поверхности" тракта "входные патрубки - лабиринтные каналы - выходные патрубки" для прохода теплоносителя и слива конденсата вне зависимости от температурных условий эксплуатации и физического состояния теплоносителя, следовательно, повышается надежность узла нагрева (а в целом и всей цистерны, и увеличиваются сроки ее эксплуатации, снижаются эксплуатационные затраты), поскольку наличие верхней камеры в форме желоба снижает "отрицательное" воздействие от турбулентного характера истечения конденсата.

Наличие патрубка, сообщающего верхнюю камеру с нижней и имеющего диаметр не менее 1/3 ширины желоба, исключает возможность "прерывания" тракта слива конденсата в нижнюю камеру, а размещение последней на внешней поверхности котла цистерны в зоне сливного донного отверстия с охватом его паровой рубашки обеспечивает возможность постоянного в требуемое время отвода конденсата, удобство обслуживания.

Наличие приспособления для компенсации воздействия на сварные швы крепления плит обеспечивает равновесное давление воздушного мертвого пространства под ложным дном и окружающей среды, тем самым исключается воздействие колебания воздушной среды под ложным дном на сварные швы при температурных колебаниях окружающей среды. Размещение шпангоутов на расстоянии между собой в диапазоне 3-3,4 м обусловлено тем, что в этом диапазоне обеспечивается максимальная эффективность узла снижения амплитуды резонансных колебаний в зоне стыка плит от динамических нагрузок.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена подогреваемая цистерна в разрезе; на фиг. 2, 3, 4а, 4б - узел нагрева, сливной прибор и шпангоут.

Подогреваемая цистерна для текучей среды содержит котел 1 с основанием и днищами 2, загрузочное 3 и разгрузочное 4 приспособления, расположенный внутри котла узел 5 для нагрева текучей среды с образованием ложного дна 6 для мертвого воздушного пространства. Узел 5 выполнен в виде состыкованных с наклоном к разгрузочному 4 приспособлению плит 7 и 8, каждая из которых имеет входной патрубок 9, размещенный на нижней стороне плиты симметричный лабиринтный канал 10 для прохода теплоносителя и выходной патрубок в виде концевых участков 11 и 12 для прохода теплоносителя и слива конденсата в конденсатную коробку 13 и нижнюю камеру 14. Разгрузочное приспособление 4 размещено по центру стыка плит 7 и 8 и представляет собой донное сливное отверстие 15 с паровой рубашкой 16, имеющей штуцер 17. Узел 18 - для снижения амплитуды резонансных колебаний в зоне стыка плит 7 и 8 от динамических нагрузок. Шпангоуты 19 размещены по наружной поверхности котла цистерны симметрично относительно вертикальной оси котла, проходящей по оси сливного донного отверстия 15, причем расстояние между шпангоутами 19 может составлять 3-3,4 м. Приспособление для компенсации воздействия на швы крепления плит воздушной среды под ложным дном при температурных колебаниях окружающей среды установлено на котле цистерны под шпангоутами 19 и состоит из шланга 20, сообщающего воздушное пространство под ложным дном с окружающей средой.

Подогреваемая цистерна для текучей среды эксплуатируется известным способом, ее заполнение происходит через загрузочное приспособление, а слив - через разгрузочное приспособление. Для компенсации воздействия воздушной среды на сварные швы обогревательных плит с котлом и снижения амплитуды резонансных колебаний служат два шпангоута, размещенных на наружной поверхности котла симметрично относительно вертикальной оси котла, внутри которых имеются резиновые шланги со штуцерами, соединяющие "мертвое" воздушное пространство под ложным дном с внешней средой. Таким образом, "мертвое" воздушное пространство не "сжимается" и не "расширяется", что позволяет сохранять в целостности сварные швы нагревательных плит и увеличивает срок эксплуатации цистерны.

Процесс разгрузки в зимнее время производится следующим образом: - открыть крышку загрузочного приспособления; - произвести проверку на отсутствие конденсата в паровой линии эстакадной арматуры; - максимальное допустимое давление пара для системы обогрева груза "Юни-Темп" 7 атм (0,7 МПа); - состыковать паровой шланг с патрубком цистерны "Вход пара"; - постепенно, в течение приблизительно 20 мин, увеличивая подачу пара в систему довести его параметры до оптимальных; - пар, поступая по лабиринтным каналам, нагревает плиты и нагревает продукт. Конденсат, накапливаясь в желобах, сливается через патрубки, соединяющие верхние камеры конденсатной коробки с нижней;
- подогреть продукт до температуры, требуемой для выгрузки;
- открыть крышку разгрузочного приспособления, установить шлангующее устройство и начать слив груза;
- при сливе ³/₄ продукта подача пара может быть прекращена и шланг отсоединен;
- после полного слива продукта закрыть сливной прибор, отсоединить шлангующее устройство, закрыть крышки загрузочного и разгрузочного приспособлений.

Источники информации
1. ТУ СФАТ. ЮТ. 0000 ТУ,1996.

2. SU 1574166 А3, кл. B 65 D 88/74, 23.06.1990.

Формула изобретения

1. Подогреваемая цистерна для текучей среды, включающая котел с основанием, днищами, загрузочным и разгрузочным приспособлениями, расположенный внутри котла с образованием ложного дна для мертвого воздушного пространства узел нагрева текучей среды, выполненный в виде состыкованных с наклоном к разгрузочному приспособлению плит с входными и выходными патрубками и образованным ими на нижней стороне каждой плиты лабиринтным каналом для прохода теплоносителя и слива конденсата в конденсаторную коробку, причем разгрузочное приспособление размещено по центру стыка плит и представляет собой донное сливное отверстие с паровой рубашкой, имеющей штуцер отвода конденсата, отличающаяся тем, что она снабжена узлом для снижения амплитуды резонансных колебаний в зоне стыка плит от динамических нагрузок, образованным по меньшей мере двумя шпангоутами, размещенными по наружной поверхности котла симметрично относительно вертикальной оси котла, проходящей по оси сливного донного отверстия, и пластиной, укрепленной на плитах под сварным швом стыка, конденсаторная коробка образована верхними и нижней камерами, каждая верхняя камера представляет собой желоб, укрепленный на плите со стороны лабиринтного канала и сообщающий выходные участки лабиринтного канала между собой, а нижняя камера размещена на внешней поверхности котла цистерны с охватом зоны вокруг паровой рубашки сливного донного отверстия и сообщена с последней, причем верхние камеры сообщены с нижней посредством патрубков, диаметр каждого из которых составляет не менее 1/3 ширины желоба, при этом на котле установлено приспособление для компенсации воздействия на швы крепления плит воздушной среды под ложным дном при температурных колебаниях окружающей среды.

2. Подогреваемая цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что шпангоуты узла для снижения амплитуды резонансных колебаний в зоне стыка плит размещены так, что расстояние между ними составляет 3 - 3,4 м.

3. Подогреваемая цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что приспособление для компенсации воздействия на швы крепления плит воздушной среды образовано штуцером с регулируемым винтом и трубопроводом для сообщения воздушного пространства под ложным дном с загрузочным приспособлением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4