КОНТЕЙНЕР-ЦИСТЕРНА Российский патент 1998 года по МПК B65D88/12 

Изобретение относится к емкостям для хранения и транспортировки жидкостей и может быть использовано на железнодорожном, автомобильном и водном транспорте.

Емкость, используемую в качестве контейнера, оснащают торцовыми рамами с грузозахватными элементами-фитингами, габариты которых строго регламентированы международными стандартами.

При транспортировках с продольным ускорением до 4g на рамы воздействуют значительные усилия (до 122 тс) и изгибающие моменты, вызывающие в них высокие напряжения.

С целью снижения напряжений в рамах контейнер оснащают дополнительными разгружающими элементами типа седловых вставок или переходных обечаек, чем сильно усложняют изготовление и монтаж контейнера-цистерны. Для гарантии безопасности транспортировки, для разгрузки рам используют и опорные балки, которые размещают под котлом, реже - на его боковых сторонах, но всегда в комбинации с указанными разгружающими элементами.

Известен контейнер-цистерна, содержащий цилиндрический котел с днищами, две прямоугольные торцовые рамы, переходные обечайки, связанные с днищами и прямоугольными торцовыми рамами, и систему опорных балок, соединяющих нижние углы рам с соответствующими боковыми сторонами котла [1].

Контейнер-цистерна известной конструкции не обладает необходимой надежностью для транспортировки жидкости со значительными осевыми перегрузками, так как не обеспечивает равномерное распределение инерционных нагрузок со стороны котла на рамы и разгрузочные элементы (переходные обечайки и опорные балки), не обладает необходимой надежностью крепления указанных балок к котлу.

Известен контейнер-цистерна, содержащий цилиндрический котел с днищами, две прямоугольные торцовые рамы, седловые вставки, соединяющие котел с торцовыми рамами, и систему опорных балок, расположенных снизу котла, закрепленных одними концами на торцовых рамах, другими - на котле через переходные элементы с образованием треугольных опор [2].

Известен также контейнер-цистерна, содержащий цилиндрический котел с днищами, две металлические прямоугольные торцовые рамы со стойками, верхними и нижними поперечными балками, верхними и нижними грузозахватными фитингами, закрепленными по углам на стойках и поперечных балках, верхними и нижними диагональными распорками, соединяющими стойки с поперечными балками, переходные обечайки, две металлические нижние треугольные опоры с основаниями из нижних поперечных балок торцовых рам и со сторонами из нижних металлических диагональных опорных балок прямоугольного профиля, закрепленных по две с каждой стороны котла одними концами на нижних грузозахватных фитингах, другими, имеющими цилиндрический участок сопряжения с цилиндрической поверхностью котла, - на последнем через цилиндрические панели с кривизной, соответствующей кривизне наружной цилиндрической поверхности котла, и охватывающие цилиндрический котел металлические кольца [3].

Известные контейнеры-цистерны более устойчивы к рабочим нагрузкам, чем вышеупомянутый контейнер-цистерна по европейскому патенту N 0174235, но и они перегружены разгрузочными элементами, сложны в изготовлении, не оптимальны по схеме разгрузки торцовых рам.

Контейнер-цистерна по российскому патенту N 2072956 является ближайшим аналогом к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и выбран в качестве прототипа.

Технической задачей изобретения является разработка такой конструкции контейнера-цистерны, которая была бы оптимальной с точки зрения ее устойчивости, технологичной в изготовлении, недорогой по затратам, а главное, надежной в работе.

Техническая задача решается за счет создания особой конструкции крепления рамы с котлом.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности конструкции контейнера-цистерны.

Для решения поставленной задачи контейнер-цистерна, содержащий цилиндрический котел с днищами, две металлические прямоугольные торцовые рамы со стойками, верхними и нижними поперечными балками, верхними и нижними грузозахватными фитингами, закрепленными по углам на стойках и поперечных балках, верхними и нижними диагональными распорками, соединяющими стойки с поперечными балками, две металлические нижние треугольные опоры с основаниями из нижних поперечных балок торцовых рам и со сторонами из нижних диагональных опорных балок прямоугольного профиля, закрепленных по две с каждой стороны котла одними концами на нижних грузозахватных фитингах, другими, имеющими цилиндрический участок сопряжения с цилиндрической поверхностью котла, - на последнем через, по меньшей мере одну металлическую цилиндрическую панель с кривизной, соответствующей кривизне наружной цилиндрической поверхности котла, и, при необходимости, охватывающие цилиндрический котел металлические кольца, согласно изобретению дополнительно снабжен по меньшей мере четырьмя, аналогичными нижним, металлическими боковыми треугольными опорами, расположенными по две на каждой продольной боковой стороне цилиндрического котла, имеющими в качестве оснований стойки торцовых рам, а в качестве сторон - аналогичные нижним диагональные опорные балки, с образованием из всех треугольных опор, включая нижние, и прямоугольных торцовых рам пространственного силового каркаса, при этом диагональные опорные балки закреплены аналогично нижним на соответствующих нижних и верхних грузозахватных фитингах и цилиндрическом котле, а металлические цилиндрические панели скреплены с цилиндрическим котлом непосредственно или через охватывающие цилиндрический котел металлические кольца, а также пространственный силовой каркас может быть снабжен дополнительно еще двумя, аналогичными нижним и боковым, верхними треугольными опорами, имеющими в качестве оснований верхние поперечные балки торцовых рам, причем концы двух диагональных опорных балок каждой треугольной опоры силового каркаса могут быть закреплены на цилиндрическом котле через отдельную для каждой треугольной опоры цилиндрическую панель, либо концы четырех диагональных опорных балок каждых двух противолежащих треугольных опор каркаса могут быть закреплены на цилиндрическом котле через одну, общую для них, цилиндрическую панель, при этом если каждая цилиндрическая панель скреплена с цилиндрическим котлом непосредственно, то указанный котел выполняют из металла, если же - через охватывающие котел металлические кольца таким образом, что все смежные цилиндрические панели закрепляют на одних и тех же охватывающих цилиндрический котел металлических кольцах, установленных на цилиндрическом котле попарно с зазором, то цилиндрический котел выполняют из композиционного материала.

Отличительными от ближайшего аналога особенностями заявляемого контейнера-цистерны являются следующие признаки:
дополнительное снабжение его по меньшей мере четырьмя аналогичными нижним, боковыми треугольными опорами;
расположенными по две на каждой продольной боковой стороне цилиндрического котла;
имеющими в качестве оснований стойки торцовых рам, а в качестве сторон - аналогичные нижним диагональные опорные балки;
образование из всех треугольных опор, включая нижние, и прямоугольных торцовых рам пространственного силового каркаса;
закрепление диагональных опорных балок аналогично нижним на соответствующих нижних и верхних грузозахватных фитингах и цилиндрическом котле;
скрепление цилиндрических панелей с цилиндрическим котлом непосредственно или через охватывающие цилиндрический котел металлические кольца;
снабжение пространственного силового каркаса дополнительно двумя, аналогичными нижним и боковым, верхними треугольными опорами, имеющими в качестве оснований верхние поперечные балки торцовых рам;
закрепление на цилиндрическом котле концов двух диагональных опорных балок каждой треугольной опоры пространственного силового каркаса через отдельную для каждой треугольной опоры цилиндрическую панель;
закрепление на цилиндрическом котле концов четырех диагональных опорных балок каждых двух противолежащих треугольных опор пространственного силового каркаса через одну, общую для них, цилиндрическую панель;
скрепление каждой цилиндрической панели с цилиндрическим котлом непосредственно при выполнении цилиндрического котла из металла;
скрепление всех смежных цилиндрических панелей с цилиндрическим котлом через одни и те же охватывающие цилиндрический котел металлические кольца, установленные на цилиндрическом котле попарно с зазором, при выполнении цилиндрического котла из композиционного материала.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными, так как отсутствие хотя бы одной треугольной опоры, иное крепление треугольных опор к цилиндрическому котлу не позволяют сформировать единый для контейнера-цистерны пространственный силовой каркас, а значит не позволяют достичь новых эффектов по сравнению с ближайшим аналогом, связанных с достижением надежности конструкции, ее технологичности и относительной дешевизны в соответствии с поставленной задачей.

Более равномерное (по сравнению с ближайшим аналогом) снятие нагрузки с котла и передача ее на торцовые рамы достигаются созданием вокруг контейнера пространственного каркаса из геометрически правильных элементов - треугольных опор, состоящих из унифицированных деталей, и прямоугольных торцовых рам.

В зависимости от условий эксплуатации контейнера-цистерны его пространственный силовой каркас может окружать котел со всех сторон, например, при повышенных требованиях по надежности и безопасности, однако чаще его не замыкают сверху ввиду достаточности обеспечиваемой им надежности крепления.

В зависимости от материала, из которого изготавливают цилиндрический котел контейнера-цистерны, предусматривают разное исполнение крепления диагональных опорных балок как элементов пространственного силового каркаса к указанному котлу в случае металла - только через цилиндрические панели методом сварки, в случае композиционного материала типа стеклопластика - через охватывающие цилиндрический котел металлические кольца и цилиндрические панели, при этом охватывающие котел металлические кольца надевают на готовый котел, а к ним приваривают цилиндрические панели (сварка металла и композиционного материала непосредственно невозможна).

В зависимости от габаритов изготавливаемого контейнера-цистерны выбирают схему раздельного или объединенного закрепления диагональных балок треугольных опор каркаса: для крупногабаритного - раздельное, для малогабаритного - объединенное, через одну, общую для противолежащих треугольных опор цилиндрическую панель.

Все перечисленное позволяет получить надежную в эксплуатации, прочную конструкцию в соответствии с поставленной задачей. Предлагаемая конструкция оптимальна по схеме разгрузки ее торцовых рам, так как состоит из простых и геометрически правильных элементов. Номенклатура ее профилей проста, процесс ее изготовления, включая подготовку и организацию производства, не сложен, затраты на ее изготовление несомненно ниже затрат на производство ее ближайшего аналога.

На фиг. 1 изображен крупногабаритный контейнер-цистерна с металлическим котлом; на фиг. 2 - то же, для малогабаритного контейнера-цистерны с металлическим котлом; на фиг. 3 - крупногабаритный контейнер-цистерна с котлом из композиционного материала; на фиг. 4 - то же, для малогабаритного контейнера с цилиндрическим котлом из композиционного материала; на фиг. 5 - вариант исполнения контейнера-цистерны с пространственным силовым каркасом, охватывающим котел со всех сторон.

Лучшие варианты осуществления изобретения.

Контейнер-цистерна содержит цилиндрический котел 1 с днищами 2, пространственный силовой каркас 3, состоящий из металлических прямоугольных торцовых рам 4 и металлических треугольных опор 5, расположенных по две снизу, с боковых сторон и, при необходимости, сверху котла, металлические цилиндрические панели 6 и, при необходимости, охватывающие цилиндрический котел 1 металлические кольца 7.

Каждая прямоугольная торцовая рама 4 состоит из стоек 8, верхних 9 и нижних 10 поперечных балок, верхних 11 и нижних 12 грузозахватных фитингов, закрепленных по углам на стойках 8 и поперечных балках 9 и 10, верхних 13 и нижних 14 диагональных распорок, соединяющих стойки 8 с поперечными балками 9 и 10.

Каждая треугольная опора 5 пространственного силового каркаса 3 имеет своим основанием элемент соответствующей торцовой рамы 4: ее стойку 8 или поперечную балку 9 или 10, а в качестве сторон - диагональные опорные балки 15 прямоугольного профиля, закрепленные одними их концами 16 на соответствующих грузозахватных фитингах 11 или 12, а другими концами 17, имеющими цилиндрический участок 18 сопряжения с цилиндрической поверхностью котла 1, - на котле 1. Так, для каждой боковой треугольной опоры 5 основанием служит стойка 8 соответствующей торцовой рамы 4, для каждой нижней опоры 5 - соответствующая нижняя поперечная балка 10 рамы 4, для каждой верхней опоры 5 - соответствующая верхняя поперечная балка 9, при этом соответствующие этим основаниям диагональные опорные балки 15, образующие стороны треугольных опор 5, закреплены, соответственно, на боковых продольных сторонах, снизу и сверху на цилиндрическом котле 1.

Диагональные опорные балки 15 закреплены на цилиндрическом котле 1 с помощью металлических цилиндрических панелей 6, имеющих кривизну, соответствующую кривизне наружной цилиндрической поверхности котла 1.

Цилиндрический котел 1 может быть изготовлен из металла или композиционного материала типа стеклопластика.

В случае изготовления котла 1 из металла крепление цилиндрических панелей 6 к нему не представляет сложности и панели 6 приваривают непосредственно к котлу 1, а уже к ним - концы 17 соответствующих диагональных опорных балок 15.

В случае изготовления котла 1 из композиционного материала, не соединяющегося с металлом путем сварки, предусмотрен вариант крепления опорных балок 15 к котлу 1 через охватывающие его металлические кольца 7, которые закрепляют, например, в специально выполненных на котле 1 кольцевых канавках.

Контейнер-цистерна по данному изобретению может быть крупно- или малогабаритным. В зависимости от этого может быть изменена и схема закрепления на нем диагональных опорных балок 15.

На крупногабаритном контейнере-цистерне балки 15 каждой треугольной опоры 5 закреплены на котле через отдельную для каждой пары балок 15 цилиндрическую панель 6, при этом на контейнере-цистерне с котлом из композиционного материала панели 6, являющиеся смежными на котле 1 в его кольцевом направлении, приваривают к двум металлическим кольцам 7, размещенным на котле 1 с зазором, не превышающим ширину панели 6. Таким образом, для закрепления всех панелей 6 достаточно четырех металлических колец 7.

На малогабаритном контейнере-цистерне опорные балки 15 каждых двух противолежащих треугольных опор 5 одной стороны (сбоку, снизу, сверху) закреплены на котле 1 через одну, общую для всех четырех балок 15 обеих опор 5 цилиндрическую панель 6, при этом на контейнере-цистерне с котлом 1 из композиционного материала все панели 6 (всех сторон контейнера-цистерны) приварены к двум металлическим кольцам 7, размещенным на котле так же, как и в случае крупногабаритного контейнера. Таким образом, для закрепления цилиндрических панелей 6 на котле 1 из композиционного материала достаточно двух металлических колец 7.

Опытный образец контейнера-цистерны, изготовленный с использованием нового технического решения, прошел испытания, результаты испытаний положительные.

Предлагаемое техническое решение позволило повысить эксплуатационную надежность контейнера-цистерны, обеспечить технологичность его изготовления, снизить затраты на его производство, чем и подтвердило целесообразность и эффективность его использования в промышленности.

Изобретение относится к емкости для хранения и транспортировки жидкости и может быть использовано на железнодорожном, автомобильном и водном транспорте. Для повышения устойчивости, надежности и снижения затрат контейнер-цистерна, содержащий цилиндрический котел с днищами, выполненный из металла или из композиционного материала, оснащен пространственным силовым каркасом. Последний образован прямоугольными торцовыми рамами и треугольными опорами, расположенными снизу, с обоих боков и, при необходимости, сверху цилиндрического котла. Торцовые рамы и треугольные опоры имеют в качестве оснований соответствующие элементы торцовых рам, а в качестве сторон - диагональные опорные балки, закрепленные на котле через металлические цилиндрические панели. Для закрепления последних на котле из композиционного материала предусмотрены металлические, охватывающие котел, кольца. На крупногабаритном контейнере-цистерне диагональные балки каждой треугольной опоры закреплены на котле через отдельную для каждой пары балок цилиндрическую панель. На малогабаритном контейнере диагональные опорные балки каждых двух противолежащих треугольных опор одной стороны котла (сбоку, снизу, сверху) закреплены на котле через одну, общую для всех четырех балок обеих опор, цилиндрическую панель. На контейнере-цистерне с котлом из композиционного материала цилиндрические панели, являющиеся смежными в кольцевом направлении котла, приварены к двум металлическим кольцам, размещенным на котле с зазором, не превышающим ширину панели. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Контейнер-цистерна, содержащий цилиндрический котел с днищами, две металлические прямоугольные торцевые рамы со стойками, верхними и нижними поперечными балками, верхними и нижними грузозахватными фитингами, закрепленными по углам на стойках и поперечных балках, верхними и нижними диагональными распорками, соединяющими стойки с поперечными балками, две металлические нижние треугольные опоры с основаниями из нижних поперечных балок торцевых рам и со сторонами из нижних диагональных опорных балок прямоугольного профиля, закрепленных по две с каждой стороны котла одними концами на нижних грузозахватных фитингах, другими, имеющими цилиндрический участок сопряжения с цилиндрической поверхностью котла, - на последнем через по меньшей мере одну металлическую цилиндрическую панель с кривизной, соответствующей кривизне наружной цилиндрической поверхности котла, и, при необходимости, охватывающие цилиндрический котел металлические кольца, отличающийся тем, что он снабжен дополнительно по меньшей мере четырьмя, аналогичными нижним, металлическими боковыми треугольными опорами, расположенными по две на каждой продольной боковой стороне цилиндрического котла, имеющими в качестве оснований стойки торцовых рам, а в качестве сторон - аналогичные нижним диагональные опорные балки, с образованием из всех треугольных опор, включая нижние, и прямоугольных торцевых рам пространственного силового каркаса, при этом диагональные опорные балки закреплены аналогично нижним на соответствующих нижних и верхних грузозахватных фитингах и цилиндрическом котле, а металлические цилиндрические панели скреплены с цилиндрическим котлом непосредственно или через охватывающие цилиндрический котел металлические кольца. 2. Контейнер-цистерна по п.1, отличающийся тем, что его пространственный силовой каркас дополнительно снабжен двумя, аналогичными нижним и боковым, металлическими верхними треугольными опорами, имеющими в качестве оснований верхние поперечные балки торцовых рам. 3. Контейнер-цистерна по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что концы диагональных опорных балок каждой металлической треугольной опоры его пространственного силового каркаса закреплены на цилиндрическом котле через отдельную для каждой металлической треугольной опоры металлическую цилиндрическую панель. 4. Контейнер-цистерна по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что концы диагональных опорных балок каждых двух противолежащих металлических треугольных опор его пространственного силового каркаса закреплены на цилиндрическом котле через одну, общую для них, металлическую цилиндрическую панель. 5. Контейнер-цистерна по одному из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что каждая металлическая цилиндрическая панель скреплена с цилиндрическим котлом непосредственно, при этом цилиндрический котел выполнен из металла. 6. Контейнер-цистерна по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что все смежные металлические цилиндрические панели закреплены на одних и тех же охватывающих цилиндрический котел металлических кольцах, установленных на цилиндрическом котле попарно с зазором, при этом цилиндрический котел выполнен из композиционного материала.