ЦИСТЕРНА Российский патент 2003 года по МПК B65D88/12 B61D5/00 B61D5/06 B60P3/22 

Изобретение относится к средствам для транспортировки различных веществ автомобильным, железнодорожным и водным транспортом.

Известны цистерны, устанавливаемые на раму транспортного средства и имеющие обечайку с усиливающими элементами в виде ферм, бандажей и т.п. Во всех этих случаях используют жесткое крепление обечайки цистерны к раме, например, с помощью сварки. Габариты цистерны, установленной на раме, определяются габаритами самой рамы и строго регламентированы международными стандартами контейнерных перевозок. Рама воспринимает нагрузки, возникающие от неровностей поверхности дороги (воды, рельсов), и передает эти нагрузки через элементы крепления цистерны к раме и усиливающие элементы конструкции на саму емкость, вследствие чего может произойти образование трещин в обечайке либо ослабление и растрескивание сварных швов, соединяющих обечайки. Кроме того, при транспортировках с продольным ускорением, например при аварийных ситуациях, на раму, а соответственно и емкость, воздействуют значительные усилия и изгибающие моменты, вызывающие в них высокие напряжения и ослабляющие обечайку в поперечном сечении. От того, как выполнены и скреплены рама с емкостью зависит сложность конструкции, эксплуатационные возможности и надежность, а также величина полезного объема цистерны.

Известна цистерна для транспортирования жидкости, содержащая установленную на раме обечайку с перегородками и усиливающими элементами в виде ферм (А.с. СССР 1055692, B 65 D 88/12, 1983 г.).

Недостатком цистерны является ненадежность эксплуатации и большая металлоемкость из-за использования большого числа деталей как упрочняющих саму цистерну, так и использованных для крепления ее на раме, а жесткое соединение рамы к емкости не позволяет избежать деформаций от нагрузок, возникающих при транспортировке, кроме того, из-за расположения усиливающих элементов внутри емкости уменьшается полезная вместимость цистерны.

Известна цистерна фирмы Walker Stainless Equipment Co., США, в которой усиливающие элементы выполнены в виде колец, жестко соединенных с емкостью, которая жестко соединена с рамой. Однако эта конструкция так же не позволяет разгрузить емкость от повышенной концентрации напряжений из-за сварки, посредством которой соединены обечайки между собой, обечайки и рама, и не позволяет устранить деформации емкости, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации цистерны.

Цель изобретения - повышение надежности эксплуатации цистерны за счет снижения жесткости конструкции с помощью введения в конструкцию элементов, перераспределяющих напряжения и гасящих деформации.

Поставленная цель достигается тем, что в цистерне, включающей закрепленную на раме емкость, состоящую по крайней мере из одной обечайки и торцевых днищ и установленных на этой емкости бандажей, согласно изобретению между емкостью и бандажами установлены амортизаторы, а бандажи для фиксации их в осевом направлении жестко связаны с ложементом, опорная поверхность которого изогнута соответственно дуге окружности в плоскости поперечного сечения емкости, причем бандажи выполнены в виде колец равнопрочного сечения однородного материала, а ложемент жестко связан с рамой посредством опорного каркаса.

Емкость может быть выполнена из нескольких обечаек, состыкованных между собой, например, посредством сварки либо другими известными способами.

Бандажи могут быть выполнены составными, например, в виде полуколец, жестко соединенных между собой.

Ложемент может быть выполнен из стального листового проката и свальцован по форме поперечного сечения емкости.

Амортизаторы могут быть выполнены из резины.

Опорный каркас может быть выполнен по любой известной опорной конструкции.

Выполнение бандажей в виде колец равнопрочного сечения однородного материала и закрепление в них емкости через (резиновые) амортизаторы позволяет воспринимать большую часть нагрузки, перераспределять напряжения, гасить деформации и смягчать удары в процессе эксплуатации, а следовательно, емкость меньше подвергается деформациям и напряжениям, а значит повышается надежность эксплуатации цистерны.

На фиг.1 изображен общий вид цистерны, на фиг.2 - вид цистерны сзади без защитного кожуха и изоляции, на фиг.3 - выноска А, на фиг.4 - разрез Б-Б, на фиг.5 - разрез В-В, на фиг.6 - выноска Г.

Цистерна содержит емкость 1, выполненную из состыкованных между собой обечаек и выпуклых торцевых днищ, установленную на раме 2. На обечайках емкости 1 установлены на некотором расстоянии друг от друга бандажи 3. Между емкостью 1 и бандажами 3 установлены амортизаторы 4, выполненные из листовой резины. Для обеспечения прилегания к обечайкам емкости 1 амортизаторов 4 бандажи 3 выполнены в виде полуколец из трубы, имеющей прямоугольное сечение, или любое другое сечение, например двутавра. Бандажи 3 для фиксации их в осевом направлении цистерны жестко соединены с ложементом 5, опорная поверхность которого изогнута по дуге окружности соответственно поперечному сечению обечайки емкости 1. Величина площади прилегания ложемента 5 к бандажам 3 и бандажей 3 к амортизаторам 4 рассчитывается в зависимости от осевых нагрузок известными методами. Ложемент 5 жестко связан при помощи сварки с опорным каркасом 6 и рамой 2, а бандажи 3 соединены с ложементом 5 с помощью электрозаклепок. Полукольца бандажей 3 после стяжки их технологическими поясами свариваются между собой накладками 7. После установки всей конструкции на раму 2 на емкости 1 закрепляют теплоизоляционную оболочку 8 и устанавливают защитный кожух 9.

Эксплуатируют цистерну известным способом.

В процессе транспортировки грузов нагрузки, возникающие от неровностей поверхности дороги, воспринимаются рамой через элементы подвески и далее воспринимаются опорным каркасом, ложементом и бандажами в виде колец с равнопрочным сечением. Далее нагрузки и вызванные ими деформации передаются на амортизаторы 3, где гасятся, тем самым предотвращая передачу нагрузок на емкость.

Как показали расчеты и производство опытного образца на ОАО "Вологодский машиностроительный завод", изготовленная по данному изобретению цистерна весит на 30% меньше цистерны, изготовленной по прототипу. Последнее обусловлено снижением толщины емкости с 3,0 до 2,5 мм и уменьшением количества силовых элементов. Также при перевозке агрессивных жидкостей уменьшается количество высоколегированной стали, т.к. бандажи не привариваются к емкости и выполняются из низколегированных либо углеродистых сталей. После пробеговых испытаний цистерны разрушений, деформаций, трещин не обнаружено.

Изобретение относится к средствам для транспортировки различных веществ автомобильным, железнодорожным и водным транспортом. Цистерна включает закрепленную на раме емкость, содержащую обечайку и торцевые днища, установленные на этой емкости бандажи, закрепленные на раме посредством ложемента и опорного каркаса. Бандажи выполнены в виде стянутых между собой полуколец равнопрочного сечения. Емкость закреплена в бандажах через амортизаторы, которые могут быть выполнены из листовой резины. Наличие элементов, перераспределяющих напряжение и гасящих деформации, позволяет повысить надежность цистерны в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Цистерна, включающая установленную на раме емкость, содержащую обечайку и торцевые днища и размещенную в бандажах, установленных на раме посредством ложемента и опорного каркаса, отличающаяся тем, что каждый бандаж выполнен в виде полуколец равнопрочного сечения однородного материала с возможностью стягивания их между собой и крепления при установке на емкость через амортизаторы, которые расположены между бандажом и емкостью. 2. Цистерна по п.1, отличающаяся тем, что каждый амортизатор выполнен из листовой резины.