ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА Российский патент 2000 года по МПК B61D5/00 

Изобретение относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к цистернам для перевозки опасных грузов.

Известна железнодорожная цистерна, состоящая из котла с рамой, ходовой части и вертикальных предохранительных щитов, жестко закрепленных на раме напротив днищ котла с зазором между котлом, при этом щиты со стороны днищ снабжены жестко прикрепленными к ним горизонтальными ребрами (1).

Эта цистерна не имеет защиты колпака, поэтому в аварийных ситуациях при перевороте вагона возможно повреждение колпака и сливоналивной арматуры, загрязнение окружающей среды опасными для окружающей среды жидкостями, которые перевозятся в цистернах.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является железнодорожная цистерна, включающая укрепленный на раме котел, состоящий из обечайки и днищ, вертикальные предохранительные щиты, каждый из которых жестко закреплен на раме напротив днища котла с зазором между днищем и щитом, ходовую часть и колпак для сливоналивной арматуры, по меньшей мере две предохранительные дуги, каждая из которых установлена сверху на котле перед колпаком со стороны днища перпендикулярно оси котла и выполнена так, что ее высота превышает высоту колпака, причем концевые участки каждой предохранительной дуги укреплены на обечайке котла (2).

Известная конструкция не обеспечивает высокой надежности предотвращения разгерметизации цистерн в аварийных ситуациях при возможных ее переворотах, так как дуги воспринимают на себя большие продольные и поперечные усилия, поэтому и высока вероятность разгерметизации за счет пробивки цистерны концами дуг.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности железнодорожных цистерн для перевозки опасных грузов и обеспечение экологической безопасности за счет предотвращения разгерметизации цистерн и загрязнения окружающей среды при аварийных ситуациях.

Поставленная цель достигается тем, что в железнодорожной цистерне, включающей укрепленный на раме котел, состоящий из обечайки и днищ, предохранительные щиты, каждый из которых жестко закреплен на раме напротив днища котла с зазором между днищем и щитом, ходовую часть и колпак для сливоналивной арматуры, две предохранительные дуги, каждая из которых установлена сверху на котле перед колпаком со стороны днища и их высота превышает высоту колпака, причем каждая предохранительная дуга выполнена с продольным, вертикальным и наклонными раскосами, при этом один конец этих раскосов жестко закреплен к ней, предохранительные дуги установлены и закреплены к обечайке под углом к оси котла, а концевые участки каждой предохранительной дуги и продольного раскоса соединены шарнирно с кронштейнами, которые жестко закреплены к усиливающим пластинам, а другие концы вертикального и наклонных раскосов жестко закреплены к усиливающим пластинам через установочное ребро, а высота каждого предохранительного щита выполнена равной 0,4 - 0,5 диаметра котла.

Предохранительные дуги установлены и закреплены на обечайке под углом 89-79 градусов к оси котла.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Технический результат, получаемый от использования предлагаемого изобретения, заключается в предотвращении повреждения котла в аварийных ситуациях от продольных ударов, а также - в предотвращении повреждения верхней части котла, а именно сливоналивной арматуры, в сокращении расходов на ремонт цистерн и обеззараживание окружающей среды при крушениях поездов, в составе которых имеются цистерны и когда происходит разгерметизация цистерн и загрязнения окружающей среды опасными грузами, перевозимыми в цистернах.

Следует отметить, что предлагаемое расположение предохранительных дуг под углом к оси котла и радиальная форма построения предохранительного щита и его оптимальная высота обеспечивает уменьшение концентрированных усилий, направленных как на днище, так и на колпак котла за счет их рикошетирование и распределение этих усилий на составляющие в момент аварийных столкновений.

На фиг. 1 показана цистерна, общий вид; на фиг. 2 - цистерна, вид с торца; на фиг. 3 - цистерна, вид сверху; на фиг. 4 - установка на котле предохранительных дуг.

Железнодорожная цистерна состоит из котла 1, закрепленного на раме 2, ходовой части 3. Котел 1 состоит из обечайки 4 и днищ 5. Напротив днищ 5 к раме 2 жестко прикреплены предохранительные щиты 6 на расстоянии 2 от днищ 5. Предохранительные щиты 6 могут располагаться вертикально или с наклоном. Прочность и жесткость щитов 6 увеличивается за счет усиления их вертикальными и горизонтальными ребрами, жестко приваренными к каждому щиту со стороны днища 5 (не показаны). Предохранительный щит 6 воспринимает на себя нагрузки недопустимой величины, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, при нарушениях маневровых работ и в аварийных ситуациях. При этом происходит упругое восприятие действующей нагрузки, если ее величина не превышает допустимой (выбор зазора 2), а форма предохранительного щита 6 и его высота 0,4-0,5 диаметра котла обеспечивает рикошетирование соударяемых элементов в различных направлениях и обеспечивает распределение концентрированного удара на достаточно большую площадь до 2,2 кв.м поверхности днищ 5.

Сливом и наливом груза в цистерну и из нее осуществляется с помощью оборудования (арматуры), расположенной в верхней части котла 1 в колпаке 7. Предотвращение повреждения сливоналивной арматуры, например, при авариях, когда возможен переворот цистерны, обеспечивается за счет предохранительных дуг 8. Дуги 8 расположены по обе стороны колпака 7 и установлены под углом к оси котла 1. Высота дуг 8 превышает высоту колпака 7, поэтому при перевороте цистерны опирается на дуги 8, а не на колпак 7, что обеспечивает сохранность, размещенной в нем сливоналивной арматуры. Расположение дуг 8 под углом 89 - 79 градусов к оси котла 1 позволяет предотвратить повреждение котла 1 от прямых ударов в аварийных ситуациях при возможном перевороте цистерны и обеспечить разделения прямых ударов на составляющие по касательной и исключить возможность многократного ее переворота.

Для повышения прочности и устойчивости каждая предохранительная дуга 8 выполнена с продольным 9, вертикальным 10 и наклонными 11 и 12 раскосами, при этом одни конец этих раскосов 9, 10, 11, 12 жестко закреплен к предохранительной дуге 8.

Концевые участки предохранительной дуги 8 и продольного 9 раскоса соединены шарнирно с кронштейнами 13, которые жестко закреплены к обечайке 4 котла 1 через усиливающие пластины 14, а другие концы вертикального 10 и наклонных 11, 12 раскосов также жестко закреплены к усиливающей пластине 14 через установочное ребро 15.

Возможность достижения положительного эффекта при использовании предлагаемого технического решения может быть объяснена следующим образом. В аварийных ситуациях, когда возможен переворот цистерны, повреждений колпака 7 со сливоналивной арматурой не происходит, так как котел 1 в перевернутом положении опирается не на колпак 7, а на предохранительные дуги 8, установленные под углом 89-79 градусов к оси котла 1, что исключает возможность повреждения котла 1 как самими концами предохранительных дуг 8, так и многократность переворота цистерны, так как происходит перераспределение усилий по касательной.

Днища 5 котла 1 в аварийных ситуациях предохраняется от повреждений предохранительными щитами 6.

Предлагаемая конструкция железнодорожной цистерны с оптимальной формой и высотой предохранительных щитов 6, а также расположением под углом к оси котла 1 предохранительных дуг 8 и их закреплением к обечайке 4 котла 1 позволяет исключить возможность разгерметизации цистерн и загрязнения окружающей среды перевозимыми в цистернах опасными грузами при различных аварийных ситуациях.

Предлагаемая железнодорожная цистерна работает следующим образом.

При возможных переворотах цистерны, когда колпак 7 оказывается внизу цистерны, происходит опирание котла 1 не на колпак 7, а на предохранительные дуги 8.

Продольные раскосы 9 снижают вероятность повреждения колпака при действии на них больших продольных усилий. Вертикальные 10 и наклонные 11, 12 раскосы позволяют воспринимать большие поперечные усилия. Шарнирные соединения концов дуг 8 и раскосов 9 с котлом позволяют также снизить технологические усилия, действующие на котел 1.

При воздействии на цистерны усилий в направлении котла 1 цистерны защита днищ 5 обеспечивается предохранительным щитом 6, который воспринимает на себя нагрузки недопустимой величины, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, при нарушениях маневровых работ и в аварийных ситуациях. При этом происходит упругое восприятие действующей нагрузки, если ее величина не превышает допустимой (выбор зазора). В случае выбора зазора 2 между днищем 5 и щитом 6 (при максимальных нагрузках, действующих на цистерну) предохранительный щит 6 обеспечивает распределение концентрированного удара на достаточно большую площадь до 2,2 кв.м поверхности днища, что снижает уровень напряжений в днищах при аварийных ситуациях.

Такая конструкция предохранительного щита 6 позволяет увеличить площадь защиты днища 5 котла 1 цистерны для перевозки опасных грузов по сравнению с прототипом в 2 раза и обеспечивает рикошетирование соударяемых элементов в различных направлениях за счет формы его выполнения.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующие совокупности условий:
- средство, воплощающее устройство при его осуществлении, при использовании в железнодорожном транспорте, а именно для перевозки опасных грузов в цистернах горизонтального расположения с предохранительным щитом и предохранительными дугами;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность железнодорожных цистерн при перевозке опасных грузов и обеспечить их экологическую безопасность.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Промышленная применяемость".

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к цистернам для перевозки опасных грузов. Железнодорожная цистерна содержит укрепленный на раме котел, предохранительные щиты, жестко закрепленные на раме напротив днища котла с зазором между днищем и щитом, ходовую часть и колпак для сливоналивной аппаратуры, две предохранительные дуги, каждая из которых установлена сверху на котле перед колпаком со стороны днища под углом к оси котла и их высота превышает высоту колпака. Каждая предохранительная дуга выполнена с продольным, вертикальным и наклонным раскосами, при этом один конец этих раскосов жестко закреплен к ней. Концевые участки каждой предохранительной дуги и продольного раскоса соединены шарнирно кронштейнами (13), которые жестко закреплены к усиливающим пластинам (14), а другие концы вертикального и наклонных раскосов жестко закреплены к усиливающим пластинам через установочное ребро (15). Высота каждого предохранительного щита выполнена равной 0,4 - 0,5 диаметра котла. Предохранительные дуги закреплены на обечайке под углом 89-79^o к оси котла. Изобретение позволяет предотвратить повреждение котла в аварийных ситуациях. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Железнодорожная цистерна, включающая укрепленный на раме котел, состоящий из обечайки и днищ, предохранительные щиты, каждый из которых жестко закреплен на раме напротив днища котла с зазором между днищем и щитом, ходовую часть и колпак для сливоналивной аппаратуры, две предохранительные дуги, каждая из которых установлена сверху на котле перед колпаком со стороны днища и их высота превышает высоту колпака, причем каждая предохранительная дуга выполнена с продольным, вертикальным и наклонными раскосами, при этом один конец этих раскосов жестко закреплен к ней, отличающаяся тем, что предохранительные дуги установлены и закреплены к обечайке под углом к оси котла, а концевые участки каждой предохранительной дуги и продольного раскоса соединены шарнирно с кронштейнами, которые жестко закреплены к усиливающим пластикам, а другие концы вертикального и наклонных раскосов жестко закреплены к усиливающим пластинам через установочное ребро, а высота каждого предохранительного щита выполнена равной 0,4 - 0,5 диаметра котла. 2. Железнодорожная цистерна по п.1, отличающаяся тем, что предохранительные дуги закреплены на обечайке под углом 89 - 79^o к оси котла.