СЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК B61D5/00 B67D5/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкции сливных устройств железнодорожных цистерн.

Известно сливное устройство железнодорожных цистерн для перевозки жидких грузов [1], содержащее корпус, в котором размещен клапан с двухсторонним приводом, имеющий отверстие с уплотнением, приводной вал, установленный в отверстие, снабженное автономным управлением прибора с верхнего или нижнего положения, отверстие в клапане выполнено сквозное, через которое пропущен приводной вал, имеющий двухстороннее управление.

Известно также сливное устройство [2], которое включает в себя корпус, окруженный обогревательным кожухом, основной затвор, состоящий из штанги, верхний конец которой снабжен откидным воротком, а нижний ввинчен в стойку, внизу штанга соединена с клапаном, имеющим верхние и нижние перья, резиновое кольцо, укрепленное прижимным кольцом и шпильками, дополнительный затвор, состоящий из крышки с резиновым уплотнительным кольцом, которое закреплено к крышке кольцом и болтами, при этом крышка закреплена к наконечнику корпуса винтом, а опора для винта выполнена в виде откидной скобы, подвешенной на валиках, которые укреплены на наконечнике корпуса, при этом крышка снабжена стопорной гайкой с рукояткой.

Из уровня техники известно сливное устройство [3], которое состоит из корпуса с обогревательным кожухом и основного затвора. Последний включает в себя штангу, верхний конец которой снабжен откидным воротком, а нижний ввинчен в стойку. Внизу штанга соединена с клапаном. Клапан имеет верхние и нижние перья, резиновое кольцо, укрепленное прижимным кольцом и шпильками. Дополнительный затвор состоит из крышки с резиновым уплотнительным кольцом, прикрепленным к крышке кольцом и болтами. Крышка прикреплена к наконечнику корпуса винтом, опора для винта выполнена в виде откидной скобы, подвешенной на валиках. Валики закреплены на наконечнике корпуса. Крышка имеет стопорную гайку с рукояткой. Основной затвор сливного устройства снабжен пятой и упорным стаканом. В клапане выполнено сквозное отверстие, в которое установлена и жестко соединена пята. К штанге жестко присоединен упорный стакан, в который установлена пята, соединенная с ним болтами. Дополнительный затвор сливного устройства снабжен скобами, которые жестко соединены с крышкой и через которые пропущена откидная скоба.

В известных технических решениях основной затвор расположен во внутреннем объеме цистерны и выполнен в виде клапана, который испытывает значительные нагрузки как со стороны перевозимых жидких грузов, так и различных усилий, действующих на цистерну в процессе ее эксплуатации, что не гарантирует герметичности сливного устройства.

При разгерметизации основного затвора также не гарантирует герметичность сливного устройства выполнение дополнительного затвора в виде фиксируемой винтом задвижки на конце корпуса, а значительные силовые усилия со стороны перевозимых жидких грузов приведут к отжиму задвижки относительно корпуса.

Недостаточная герметизация сливного устройства ухудшает технику безопасности, особенно при транспортировке экологически опасных грузов.

Опасность нарушения герметизации сливного устройства возможна и при аварийных ситуациях, наиболее опасной зоной разгерметизации цистерны является выступающая часть корпуса сливного устройства.

Из уровня техники также известно сливное устройство [4], которое содержит корпус с основным и дополнительными затворами. Над дополнительным затвором установлен промежуточный затвор. Промежуточный затвор выполнен в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, расположенным в кольцевой вставке корпуса. Ось поворота заслонки перпендикулярна к продольной оси корпуса и поперечно смещена относительно нее. Ось поворота заслонки сопряжена посредством кривошипов с обращенной к дополнительному затвору торцевой поверхностью заслонки.

Недостатками вышеуказанной конструкции сливного устройства являются сложность конструктивного выполнения как основного, так и промежуточного затворов, повышенный износ неметаллического уплотнительного седла за счет постоянного трения поворотной заслонки о седло при открывании и закрывании промежуточного затвора и, как следствие, нарушение герметичности в процессе эксплуатации, а также возможность нарушения целостности неметаллического уплотнительного седла при закрывании заслонки путем его захвата краем заслонки, что также может привести к нарушению герметичности затвора. В случае разгерметизации основного затвора столб жидкости будет давить на заслонку и седло промежуточного затвора, при такой ситуации возможно отжатие неметаллического уплотнительного седла от заслонки, что также приведет к нарушению герметичности.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков к предложенному техническому решению из известного уровня техники является сливное устройство, существенные признаки которого изложены в источнике информации [3].

Общим существенным недостатком известных конструкций является недостаточная надежная герметизация сливного устройства, что отрицательно сказывается на технике безопасности, особенно при транспортировании экологически опасных жидких грузов, таким образом, известные конструкции сливных устройств железнодорожных цистерн не обеспечивают достаточной надежности и безопасности в процессе эксплуатации железнодорожных цистерн.

Технической задачей изобретения является создание сливного устройства железнодорожной цистерны, обеспечивающего надежность и безопасность при транспортировании жидких грузов, а также и при возникновении аварийных ситуаций, при сливе и наливе жидкости в цистерну.

Поставленная техническая задача достигается тем, что сливное устройство для железнодорожной цистерны, содержащее корпус, окруженный обогревательным кожухом, основной затвор, который включает в себя штангу, верхний конец которой выполнен с откидным воротком, а нижний ввинчен в стойку, внизу штанга соединена с клапаном, имеющим верхние и нижние перья, резиновое кольцо, укрепленное прижимным кольцом и шпильками, дополнительный затвор, состоящий из крышки с резиновым уплотнительным кольцом, которое закреплено к крышке кольцом и болтами, при этом крышка закреплена к наконечнику корпуса, а опора выполнена в виде откидной скобы, подвешенной на валиках, которые закреплены на наконечнике корпуса, крышка снабжена стопорной гайкой с рукояткой, при этом основной затвор снабжен пятой и упорным стаканом, причем в клапане выполнено сквозное отверстие, в которое установлена и жестко закреплена пята, а к штанге жестко соединен упорный стакан, в который установлена пята и соединена с ним болтами, проходящими через ее кольцевую выточку, а дополнительный затвор сливного устройства имеет скобы, которые жестко соединены с крышкой и через которые пропущена откидная скоба, при этом на пяту и на соприкасающиеся поверхности верхних и нижних перьев основного затвора сливного устройства нанесено защитное покрытие из электропроводящего материала, согласно изобретению снабжено промежуточным затвором, который установлен в корпусе между основным и дополнительными затворами за обогревательным кожухом, при этом промежуточный затвор выполнен из разъемного корпуса, внутри которого установлены ограничители хода и клапан, причем к клапану прикреплен уплотнитель с помощью прижимного кольца и крепежных элементов, а уплотнитель установлен с возможностью взаимодействия с седлом, выполненным в корпусе промежуточного затвора, при этом в прижимном кольце выполнено отверстие для втулки, которая жестко закреплена к корпусу сливного устройства над дополнительным затвором, а внутри втулки установлен шток с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси сливного прибора, верхний конец штока установлен с возможностью взаимодействия с клапаном промежуточного затвора, а на другом конце штока шарнирно закреплена скоба, которая, в свою очередь, шарнирно соединена с кривошипом, при этом кривошип жестко соединен с валом, ось которого установлена в плоскости, перпендикулярной оси сливного прибора, а концы вала установлены в подшипниках, жестко закрепленных в отверстиях, выполненных в корпусе сливного устройства над дополнительным затвором, причем в одном из подшипников выполнено сквозное отверстие с уплотнителем для выхода вала и установки на нем поворотного устройства.

Поворотное устройство выполнено из рукоятки, соединенной с валом, причем на одном конце рукоятки шарнирно закреплен фиксатор, который одним концом с помощью пружин соединен с рукояткой, а другим с помощью тяги соединен с отжимным рычагом, который, в свою очередь, шарнирно соединен с другим концом рукоятки, причем рабочая поверхность фиксатора выполнена ступенчатой, а к корпусу подшипника выходного конца вала жестко закреплен сектор, выполненный с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью фиксатора.

Причем вал расположен под углом к оси, проходящей через валики, на которых подвешена откидная скоба дополнительного затвора, причем ось вала и ось, проходящая через валики, расположены в одной плоскости перпендикулярной оси сливного прибора.

Втулка жестко закреплена к корпусу сливного устройства над дополнительным затвором с помощью ребер жесткости.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на на фиг.1 показан общий вид котла цистерны со сливным устройством (продольное сечение), на фиг.2 - сливное устройство (продольное сечение), фиг.3 - разрез А-А сливного устройства, фиг.4 - поворотное устройство промежуточного затвора, фиг.5 - вид Д₁, закрытое положение промежуточного затвора, фиг.6 - вид Д₁, открытое положение промежуточного затвора.

Сливное устройство (фиг.1, 2) включает в себя корпус 1, окруженный обогревательным кожухом 2, основной затвор 3, причем основной затвор 3 выполнен из штанги 4, верхний конец которой выполнен с откидным воротком 5, а нижний ввинчен в стойку 6, внизу штанга 4 соединена с клапаном 7, имеющим верхние 8 и нижние 9 перья, резиновое кольцо 10, укрепленное прижимным кольцом 11 и болтами 12.

Дополнительный затвор 13 состоит из крышки 14 с резиновым уплотнительным кольцом 15, которое закреплено к крышке 14 кольцом 16 и болтами 17, при этом крышка 14 закреплена к наконечнику 18 корпуса 1 винтом 19, а опора 20 для винта 19 выполнена в виде откидной скобы 21, подвешенной на валиках 22, которые закреплены на наконечнике 18 корпуса 1, крышка 14 снабжена стопорной гайкой 23 с рукояткой 24.

Основной затвор 3 снабжен пятой 25 и упорным стаканом 26, причем в клапане 7 выполнено сквозное отверстие, в которое установлена и жестко закреплена пята 25, а к штанге 4 жестко соединен упорный стакан 26, в который установлена пята 25 и соединена с ним болтами 27, проходящими через ее кольцевую выточку 28.

Дополнительный затвор 13 выполнен со скобами 29, которые жестко соединены с крышкой 14 и через которые пропущена откидная скоба 21.

При этом на пяту 25 и на соприкасающиеся поверхности верхних 8 и нижних 9 перьев основного затвора нанесено защитное покрытие из электропроводящего материала.

Промежуточный затвор 30 установлен в корпусе сливного устройства между основным 3 и дополнительным 13 затворами за обогревательным кожухом 2. Промежуточный затвор 30 выполнен из разъемного корпуса 31, внутри которого установлены ограничители хода 32 и клапан 33, причем к клапану 33 прикреплен уплотнитель 34 с помощью прижимного кольца 35 и крепежных элементов 36, а уплотнитель 34 установлен с возможностью взаимодействия с седлом 37, которое выполнено в разъемном корпусе 31 промежуточного затвора 30.

В прижимном кольце 35 выполнено отверстие 38 для втулки 39, которая жестко закреплена в корпусе 1 над дополнительным затвором 13 с помощью ребер жесткости 40.

Внутри втулки 39 установлен шток 41 с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси сливного прибора. Верхний конец штока 41 установлен с возможностью взаимодействия с клапаном 33 промежуточного затвора 30, а на другом конце штока 41 шарнирно закреплена скоба 42, которая, в свою очередь, шарнирно соединена с кривошипом 43.

Кривошип 43 жестко соединен с валом 44, ось которого установлена в плоскости, перпендикулярной оси сливного прибора. Концы вала 44 (фиг.3) установлены в подшипниках 45 и 46, причем подшипники 45 и 46 жестко закреплены в отверстиях 47 и 48, выполненных в корпусе 1 над дополнительным затвором 13, причем в подшипнике 46 выполнено сквозное отверстие 49 с уплотнителем 50 для выхода вала 44 и установки на нем поворотного устройства 51.

Поворотное устройство 51 (фиг.4) выполнено из рукоятки 52, соединенной с валом 44. На одном конце рукоятки 52 шарнирно закреплен фиксатор 53, который одним концом с помощью пружин 54 соединен с рукояткой 52, а другим с помощью тяги 55 - с отжимным рычагом 56, который, в свою очередь, шарнирно соединен с другим концом рукоятки 52, причем рабочая поверхность 57 фиксатора 53 выполнена ступенчатой. К корпусу подшипника 46 выходного конца вала 44 жестко закреплен сектор 58 (фиг.5, 6), который выполнен с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью 57 фиксатора 53 и который имеет паз 59.

Вал 44 (фиг.3) расположен под углом α к оси, проходящей через валики 22, на которых подвешена откидная скоба 21 дополнительного затвора 13, причем ось вала 44 и ось, проходящая через валики 22, расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси сливного прибора.

Для подвода пара и удаления конденсата из обогревательного кожуха 2 предусмотрены патрубки 60 и 61.

Сливное устройство железнодорожной цистерны работает следующим образом.

Чтобы открыть сливное устройство, отворачивают винт 19 с помощью рукоятки 24 на дополнительном затворе 13, затем поворачивают скобу 21 вместе с крышкой 14 и винтом 19, фиксируя такое положение этих деталей навешиванием скобы 21 на крючок, приваренной к хребтовой балке рамы или к котлу безрамной цистерны. Затем открывают промежуточный затвор 30, используя поворотное устройство 51. Для этого поджимают рычаг 56 к рукоятке 52, тяга 55 выводит из зацепления с сектором 57 фиксатор 53. После этого поворотное устройство 51 поворачивают по часовой стрелке. Одновременно поворачивается вал 44 с кривошипом 43. Кривошип 43 через скобу 42 и шток 41 перемещает клапан 33 промежуточного затвора 30 с уплотнителем 34 до ограничителей хода 32. В данном положении клапан 33 промежуточного затвора 30 фиксируется поворотным устройством 51 посредством фиксатора 53, пружин 54 и соответствующего паза 59 на секторе 58. После этого, открыв крышку горловины люка цистерны, посредством воротка 5 вращают штангу 4, в результате чего клапан 7 основного затвора 3 отходит от седла основного затвора 3, поднимаясь вверх.

Закрывают сливное устройство в обратном порядке. При закрывании клапана 33 промежуточного затвора 30 надавливают на рычаг 56 и выводят фиксатор 53 из паза 59 сектора 58, а затем поворачивают поворотное устройство 51 против часовой стрелки до тех пор, пока фиксатор 53 не зацепится за край сектора 58 первым уступом рабочей поверхности 57. По мере износа уплотнителя 34 в процессе эксплуатации ход штока 41 увеличивается, и фиксатор 53 сцепляется с сектором 58 вторым уступом, затем третьим и, наконец, четвертым (фиг.5).

В случаях разгерметизации основного затвора 3 сливного устройства перевозимая жидкость заполняет пространство над клапаном 33 промежуточного затвора 30. При этом давление столба жидкости обеспечивает дополнительное прижатие клапана 33 промежуточного затвора 30 и уплотнителя 34 к его седлу 37, препятствуя тем самым разгерметизации промежуточного затвора 30.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного сливного устройства следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в железнодорожном транспорте, а именно для перевозки жидких грузов в цистернах горизонтального расположения с нижним сливом жидкости;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата за счет предлагаемого конструктивного выполнения промежуточного затвора и его функциональной связи с основным и дополнительными затворами сливного устройства.

Преимущества предлагаемой конструкции сливного устройства заключаются:

- в повышении эксплуатационной надежности цистерны за счет улучшения герметичности ее сливного устройства при различных условиях воздействия силовых нагрузок, возникающих при транспортировке жидких грузов, включая и аварийные ситуации, обеспечивая тем самым экологическую безопасность;

- в обеспечении удобства эксплуатации и ремонтопригодности, так как конструкция проста и технологична в изготовлении, а также в увеличении срока службы уплотнителя и в целом сливного устройства за счет исключения трения между уплотнителем и седлом промежуточного затвора.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №616178, опубл. 25.07.78, Бюл. №27.

2. Шадур Л.А. Вагоны. М., 1973, с.368-370.

3. Патент РФ №2116919, опубл. 10.08.1998, Бюл. №22 (прототип).

4. Патент РФ №2182091, опубл. 10.05.2002, Бюл. №13.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкции сливных устройств железнодорожных цистерн. Сливное устройство для железнодорожной цистерны содержит корпус 1, окруженный обогревательным кожухом 2, основной затвор с откидным воротком и клапаном 7, дополнительный затвор, состоящий из крышки с резиновым уплотнительным кольцом 15, закрепленной к наконечнику корпуса, и промежуточный затвор 30, который установлен в корпусе между основным и дополнительными затворами за обогревательным кожухом. Промежуточный затвор 30 выполнен из разъемного корпуса, внутри которого установлены ограничители хода 32 и клапан 33 со штоком 41 для перемещения клапана, соединенным с поворотным устройством. Предлагаемая конструкции сливного устройства позволит повысить эксплуатационную надежность цистерны за счет улучшения герметичности ее сливного устройства при различных условиях воздействия силовых нагрузок, возникающих при транспортировке жидких грузов, включая и аварийные ситуации, улучшить тем самым экологическую безопасность, а также обеспечивает удобства эксплуатации и ремонтопригодность, так как конструкция проста и технологична в изготовлении. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сливное устройство для железнодорожной цистерны, содержащее корпус, окруженный обогревательным кожухом, основной затвор, который включает в себя штангу, верхний конец которой выполнен с откидным воротком, а нижний ввинчен в стойку, внизу штанга соединена с клапаном, имеющим верхние и нижние перья, резиновое кольцо, укрепленное прижимным кольцом и шпильками, дополнительный затвор состоит из крышки с резиновым уплотнительным кольцом, которое закреплено к крышке кольцом и болтами, при этом крышка закреплена к наконечнику корпуса, а опора выполнена в виде откидной скобы, подвешенной на валиках, которые закреплены на наконечнике корпуса, крышка снабжена стопорной гайкой с рукояткой, при этом основной затвор снабжен пятой и упорным стаканом, причем в клапане выполнено сквозное отверстие, в которое установлена и жестко закреплена пята, а к штанге жестко соединен упорный стакан, в который установлена пята и соединена с ним болтами, проходящими через ее кольцевую выточку, а дополнительный затвор сливного устройства снабжен скобами, которые жестко соединены с крышкой и через которые пропущена откидная скоба, при этом на пяту и на соприкасающиеся поверхности верхних и нижних перьев основного затвора сливного устройства нанесено защитное покрытие из электропроводящего материала, отличающееся тем, что оно снабжено промежуточным затвором, который установлен в корпусе между основным и дополнительными затворами за обогревательным кожухом, при этом промежуточный затвор выполнен из разъемного корпуса, внутри которого установлены ограничители хода и клапан, причем к клапану прикреплен уплотнитель с помощью прижимного кольца и крепежных элементов, а уплотнитель установлен с возможностью взаимодействия с седлом, выполненным в корпусе промежуточного затвора, при этом в прижимном кольце выполнено отверстие для втулки, которая жестко закреплена к корпусу сливного устройства над дополнительным затвором, а внутри втулки установлен шток с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси сливного прибора, верхний конец штока установлен с возможностью взаимодействия с клапаном промежуточного затвора, а на другом конце штока шарнирно закреплена скоба, которая, в свою очередь, шарнирно соединена с кривошипом, при этом кривошип жестко соединен с валом, ось которого установлена в плоскости, перпендикулярной оси сливного прибора, а концы вала установлены в подшипниках, жестко закрепленных в отверстиях, выполненных в корпусе сливного устройства над дополнительным затвором, причем в одном из подшипников выполнено сквозное отверстие с уплотнителем для выхода вала и установки на нем поворотного устройства.2. Сливное устройство для железнодорожной цистерны по п.1, отличающееся тем, что поворотное устройство выполнено из рукоятки, соединенной с валом, причем на одном конце рукоятки шарнирно закреплен фиксатор, который одним концом с помощью пружин соединен с рукояткой, а другим с помощью тяги соединен с отжимным рычагом, который, в свою очередь, шарнирно соединен с другим концом рукоятки, причем рабочая поверхность фиксатора выполнена ступенчатой, а к корпусу подшипника выходного конца вала жестко закреплен сектор, выполненный с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью фиксатора.3. Сливное устройство для железнодорожной цистерны по п.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутый вал расположен под углом к оси, проходящей через валики, на которых подвешена откидная скоба дополнительного затвора, причем ось вала и ось, проходящая через валики, расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси сливного прибора.4. Сливное устройство для железнодорожной цистерны по п.1, отличающееся тем, что втулка жестко закреплена к корпусу сливного устройства над дополнительным затвором с помощью ребер жесткости.