ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЗАТВЕРДЕВАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B65D88/74 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к цистернам для перевозки затвердевающих жидкостей.

Известна железнодорожная цистерна для вязких продуктов, включающая котел, укрепленную в нем трубу для подачи теплоносителя (Берберян Т. "О новом способе слива высоковязких нефтепродуктов на БЖД", Бюллетень организации сотрудничества железнодорожных дорог, Варшава, 1977, N 3, стр. 17-18).

Недостатком указанной цистерны является перфорация трубы для подачи теплоносителя.

В процессе налива цистерны происходит затекание в трубу через отверстия перевозимого груза, который при транспортировке охлаждается и затвердевает, а при сливе препятствует проходу теплоносителя по трубе.

Известна железнодорожная цистерна для вязких продуктов, включающая котел и укрепленную в нем по всей длине продольную трубу, которая размещена в верхней части котла под углом к днищу, а также соединенные с ней размывочные устройства (авт. свид. СССР 995844, B 65 D 88/74, 1983 г.).

Однако, указанная цистерна не может быть использована для перевозки затвердевающих по всему объему жидкостей, например, парафина, битума, песка и др. так как груз при наливе затекает внутрь трубы для подачи теплоносителя и в размывочные устройства, затвердевает и при сливе препятствует проходу теплоносителя.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является принятая за прототип железнодорожная цистерна для застывающих жидкостей, включающая котел, трубопровод, охватывающий запорный элемент сливного прибора и соединенный с выпускными патрубками для теплоносителя, снабженная обратным клапаном, и подводящий патрубок с колпачковой гайкой (авт. свид. 1698146 B 65 D 88/74, B 65 D 69/20, 1988 г.)
Однако данная цистерна имеет недостаточную эксплуатационную надежность.

Во-первых: подвод теплоносителя осуществляется сквозь стенки котла цистерны в его нижней части, что приводит к нарушению единства конструкции котла и может привести к вытеканию перевозимого груза.

Во-вторых: велика вероятность отказа в работе обратных клапанов на выпускаемых патрубках, что может привести к затеканию груза в трубопровод для подачи теплоносителя и его затвердеванию с образованием трудноудалимой "пробки".

В-третьих: в нижней части трубопровода будут скапливаться неудаляемые остатки теплоносителя, которые при охлаждении будут затвердевать также с образованием трудноудалимой "пробки".

В-четвертых: обратные клапаны на выпускных патрубках снаружи могут быть перекрыты затвердевшим грузом, который будет препятствовать их открытию.

Задачей изобретения является повышение надежности эксплуатации железнодорожной цистерны для транспортировки затвердевающих жидкостей, ускорение процесса слива за счет рационального разогрева.

Это достигается тем, что железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей содержит котел, загрузочную горловину, сливной прибор со штангой управления его клапаном и укрепленный в котле сборный трубопровод для подачи теплоносителя с насадками. Причем, сборный трубопровод состоит из основного трубопровода и расположенного в нем вспомогательного трубопровода. На основном трубопроводе размещены сопла, направленные в сторону насадков. Вспомогательный трубопровод имеет в нижней части участок увеличенного сечения, из которого вдоль штанги управления клапанами сливного прибора в загрузочную горловину выведена конденсатоотводная трубка, входное отверстие которой расположено у донной стенки участка увеличенного сечения вспомогательного трубопровода.

Новым в заявленном техническом решении по сравнению с прототипом является выполнение трубопровода сборным и размещение его по всей длине котла.

Имеющиеся сопла на основном трубопроводе, направленные в сторону насадков, а также увеличенное сечение в нижней части цистерны вспомогательного трубопровода, размещенного внутри основного, позволяют сократить время слива затвердевающей жидкости за счет интенсификации разогрева, достигаемой подачей горячего теплоносителя. Отвод конденсата из котла цистерны по конденсатоотводной трубке разогревает затвердевающий груз, способствуя освобождения штанги управления клапаном сливного прибора, что также ускоряет процесс слива.

Размещение входного патрубка основного трубопровода под током верхней горловины исключает возможность несанкционированного доступа к содержимому котла цистерны и уменьшает вероятность разгерметизации котла в аварийных ситуациях.

Совокупность отличительных признаков заявляемого устройства позволяет получить положительный эффект по сравнению с прототипом, выражающийся в ускорении слива цистерны с затвердевающей жидкостью за счет интенсификации разогрева, достигаемой посредством подачи горячего теплоносителя в котел цистерны, а также в исключении несанкционированного доступа к содержимому котла и уменьшению вероятности разгерметизации котла в аварийных ситуациях за счет размещения входного разъема трубопровода котла под крышкой верхнего люка.

На фиг. 1 схематично изображена цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей, продольный разрез;
на фиг.2 сечение Б-Б на фиг.1;
на фиг.3 сечение В-В на фиг.1;
на фиг.4 начальная стадия расплавления затвердевшего груза;
на фиг.5 промежуточная стадия разгрузки;
на фиг.6 заключительная стадия разгрузки;
на фиг.7 стадия очистки котла от остатков груза;
на фиг. 8 а, б, в, г процесс расплавления и удаления конденсата из участка увеличенного сечения вспомогательного трубопровода по конденсатоотводной трубке;
на фиг.9 сечение А-А на фиг.1;
на фиг.10 элемент Г на фиг.1.

Железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей (фиг. 1) включает котел 1, загрузочную горловину 2 с крышкой 3, сливной патрубок 4, клапан 5 со штангой управления 6 (фиг.2,) сборный трубопровод 7. состоящий из основного трубопровода 8 с насадками 9 и вспомогательного трубопровода 10 (фиг.9), причем, на основном трубопроводе 8 размещены сопла 11 (фиг.10), направленные в сторону насадков 9 (фиг.10).

Вспомогательный трубопровод 10 размещен посредством опор 13 на стенках котла 1 цистерны. Вспомогательный трубопровод 10 имеет в нижней части участок увеличенного сечения 12. Средняя часть нижнего участка увеличенного сечения 12 кольцом охватывает зону расположения клапана 5 цистерны.

Из средней части нижнего участка увеличенного сечения 12 вспомогательного трубопровода 10 выведена конденсатоотводная трубка 14 (фиг. 2). Входное отверстие конденсатоотводной трубки 14 расположено у донной стенки средней части нижнего участка увеличенного сечения 12 (фиг.8). Выходное отверстие конденсатоотводной трубки 14 размещено в зоне загрузочной горловины 2.

Основной трубопровод 8 имеет входной патрубок 15 с запорным элементом 16.

Вход вспомогательного трубопровода 10 укреплен соосно во входном патрубке 15 основного трубопровода 8, а выходной в зоне загрузочной горловины 2.

С целью исключения возможности разрыва трубопровода при замерзании конденсата объем V₁ участка увеличенного сечения 12, объем V₂ вспомогательного трубопровода 10 без участка увеличенного сечения 12 и объем V₃ конденсатоотводной трубки 14 связаны соотношением:
V₂-V₁+V₃<1/2 V₁
Устройство работает следующим образом.

После постановки железнодорожной цистерны на место разгрузки открывают крышку 3 загрузочной горловины 2 и к входному патрубку 15 посредством запорного элемента 16 присоединяют внешний трубопровод для подачи теплоносителя.

Вначале по нему через открытый запорный элемент 16 подают пар. Пар поступает во вспомогательный трубопровод 10 через его вход и в виде пароводяной смеси истекает через выход в загрузочной горловине 2. При этом происходит разогрев груза вокруг вспомогательного трубопровода 10, а также замерзшего конденсата, который скапливается в средней части нижнего участка увеличенного сечения 12 (фиг. 8 а, б, в, г) после предыдущей разгрузки цистерны.

Разогретый конденсат выдавливается давлением пара над его поверхностью до конденсатоотводной трубке 14. Выдавливание конденсата происходит при условии

где
P- давление пара над поверхностью конденсата;
h расстояние от поверхности конденсата до выходного сечения конденсатоотводной трубки 14 (фиг.8 в)
ρ плотность конденсата.

Вдоль конденсатоотводной трубки 14 также происходит разогрев затвердевшего груза, что приводит с освобождению штанги управления 6 клапаном 5.

Затем открывают крышку на сливном патрубке 4, а после этого открывают клапан 5 с помощью штанги 6.

Разогретый груз в основном трубопроводе 8 (фиг.4) давлением пара выдавливается через сопла 11 (фиг.5). Затем через сопла 11 (фиг.10) происходит истечение струи пара в направлении на насадки 9, в которых происходит разогрев затвердевшего груза. Далее из основного трубопровода 8 через прогретые насадки 9 пар истекает на затвердевший груз (фиг.6). Таким образом, начинается разогрев основной массы груза, который продолжается до полного слива разогретого груза из цистерны 1 (фиг.7).

В заключительной стадии производится пропарка или промывка котла цистерны до его полной очистки, после чего цистерна приводится в транспортное положение.

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в следующем:
повышение эксплуатационной надежности железнодорожной цистерны для транспортировки затвердевающих жидкостей за счет оригинальной конструкции сборного трубопровода, которая не нарушает целостности котла, исключает возможность несанкционированного доступа к содержимому котла цистерны, уменьшает вероятность разгерметизации котла в аварийных ситуациях, исключает возможность образования трудноудалимых "пробок" в трубопроводе;
сокращение времени нахождения железнодорожной цистерны для транспортировки затвердевающих жидкостей под разгрузкой и существенной экономии энергоносителей, что достигается ускорением процесса за счет рационального разогрева.

Использование: железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована для транспортировки затвердевающих жидкостей. Сущность изобретения: для повышения надежности эксплуатации железнодорожной цистерны и ускорения процесса слива за счет рационального разогрева в железнодорожной цистерне сборный трубопровод, охватывающий зону расположения клапана сливного прибора, причем основной трубопровод выполнен с соплами, направленными в сторону насадков, а расположенный в нем вспомогательный трубопровод имеет увеличенное в нижней части цистерны сечение, вдоль штанги управления клапаном сливного прибора установлена конденсатоотводная трубка. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Железнодорожная цистерна для транспортировки затвердевающих жидкостей, включающая котел, загрузочную горловину, сливной прибор со штангой управления его клапаном и укрепленный в котле трубопровод для подачи теплоносителя с насадками, отличающаяся тем, что трубопровод образован основным трубопроводом и расположенным в нем вспомогательным трубопроводом, основной трубопровод снабжен размещенными на нем соплами, направленными в сторону насадков, а вспомогательный трубопровод имеет выполненный в нижней части участок увеличенного сечения с размещенной в нем вдоль штанги управления клапаном сливного прибора и выведенной в загрузочную горловину конденсатоотводной трубкой. 2. Цистерна по п.1, отличающаяся тем, что входное отверстие конденсатоотводной трубки расположено у донной стенки участка увеличенного сечения вспомогательного трубопровода.