Железнодорожная цистерна с подогревом Советский патент 1989 года по МПК B65D88/74 

1

Изобретение относится к теплооб- менным элементам, установленным в железнодорожной цистерне для подогрева и ускорения слива содержимого цистерны.

Цель изобретения повышение эффективности подогрева.

Конструктивное выполнение элементов предлагаемой железнодорожной цистерны позволяет обеспечить условия, значительно уменьшающие вязкость перевозимого содержимого цистерны.

На фиг.1 изображена железнодорожная цистерна с подогревом, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; нафиг.4- участок железнодорожной цистерны, общий вид; на фиг.5 - железнодорожная цистерна с нагревательным средством, общий вид; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 - разрез Г-Г нафиг.6; на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.6; на фиг.9 - канал для текучей среды, разрез.

Железнодорожная цистерна с подогревом содержит цилиндрическую обечайку 1 с верхней 2 и нижней 3 частями, торец 4, с герметичным закрытым торцовым днищем 5 и торцовую часть 6 с герметично закрытым торцовым днищем 7, входное загрузочное устройство, выполненное в виде грузового люка 8, разгрузочное устройство, выполненное в виде выпускного клапана 9, по концам железнодорожной цистерны расположены колесные тележки 10 и II, соединенные с цистерной посредством укороченных центральных брусьев 12 и 13. К центральному брусу жестко закреплены поперечные брусы 14 и 15 опоры 16 и 17, жестко закрепленные к продольному и поперечному брусьям. В нижней части железнодорожной цистерны размещено в продольном направлении от выпускного клапана 9 к закрытым торцовым днищам 4 и 5 нагревательное средство, выполненное в виде двух теплообменников 18 и 19. Каждый

(Л

Јь

оо to ел

см

теплообменник 18 и 19 содержит взаимосвязанные группы параллельных каналов для текучей среды, герметично соединенных с наружной поверхностью цилиндрической обечайки 1.

Рядом с выпускным клапаном 9 расположено впускное средство, выполненное в виде входного патрубка 20, и выпускное средство в виде выпускного патрубка 21, соединенные с теплообменником 18. Для теплообменника 19 предусмотрены впускной 22 и выпускной 23 патрубки. Теплообменник 19 имеет входной канал 24, концевой участок 25 которого сообщен с впускным патрубком 22, а другой концевой участок 26 - с наклонно расположенным участком 27 теплообменника.

Наклонные участки 27 и 28 теплооб менников расположены у каждого конца нижней части железнодорожной цистерны.

Каждый теплообменник, например теплообменник 19, содержит параллель ные каналы 29 - 32 для текучей среды Каждый такой параллельный канал своим первым концевым участком 33-36 соответственно сообщен с выпускным патрубком 23 посредством выпускного соединительного средства, выполненного в виде выпускных коллекторов 37 и 38. Вторыми концевыми участками 39-42 соответственно каждый из параллельных каналов посредством выпускных коллекторов 43 и 44 через соединительные трубы 45-48 сообщен с наклонным участком 27 теплообменника. Наклонный участок 27 теплообменника имеет входной узел 49, кото- рый сообщен концевым участком 50 с входным каналом 24 теплообменника 19. Входной канал 24 последовательно соединен с множеством взаимосвязанных параллельных каналов для нагре- той текучей среды, образующих змеевик, например, каналом 50 для передачи нагретой текучей среды от входной соединительной трубы 51 по каналу в обоих направлениях к выпускным коллекторам 43 и 44 с возвратом в теплообменник 19.

Каналы 52 имеют соответствующую форму, например, змеевика и герметично соединены, например, приварены к металлической пластине 53.

Пластину 53 можно полностью приваривать наружным краем 54 к стенкам цилиндрической обечайки и закрытым

Q $

0

5 0 о -

5

0

торцовым частям цистерны, целесообразнее крепить к торцовой части цистерны монтажный элемент 55, а к последнему - пластину 53.

Внутренний по длине концевой участок 56 пластины 53 приварен непосредственно к нижней части цилиндрической обечайки цистерны продольным швом.

Поверхность пластины 53 имеет направленные вверх от поверхности пластины гофры 57, расположенные определенным образом, или кольцевые рифления для увеличения поверхностной площади пластины 53, контактирующей с содержимым железнодорожной цистерны, Эти гофры или кольцевые рифления размещены на пластине по всей длине каналов 52 и отсутствуют на пластине в зоне соединения последней с любым из каналов.

Теплообменники 58 и 59 (фиг.5, 6 и 8) могут быть смонтированы в полости железнодорожной цистерны и герметично соединены с внутренней ее поверхностью в отличие от крепления к наружной поверхности цистерны (фиг.1-4).

Теплообменники 58 и 59 по конструкции практически не отличаются от теплообменников 18 и 19.

Теплообменник 59 имеет входной канал 60 и взаимосвязанные параллельные каналы 61-64.

Входной канал 60 первым концевым участком 65 сообщен с входным патрубком 66, а вторым концевым участком 67 через соответствующее соединительное средство, например, соединительную трубу 68 - с наклонно расположенным участком 27 теплообменника 19,

Взаимосвязанные параллельные каналы 61-64 соединяют выпускные коллекторы 43 и 44 наклонно расположенного участка 27 теплообменника с выпускными коллекторами 69 и 70, которые также герметично сообщены с внутренней поверхностью цилиндрической обечайки железнодорожной цистерны.

Выпускные коллекторы 69 и 70 соединены с выходным патрубком 71 для выпуска из теплообменника отработанной нагревающей среды.

Выпускной клапан 72 (фиг.8) в отличие от выпускного клапана. 9 (фиг.4) помещен в полость железнодорожной цистерны на большее расстояние.

Размещение взаимосвязанных параллельных каналов теплообменника 59 на внутренней поверхности цилиндрической обечайки железнодорожной цистерны обуславливает необходимость выполнения вырезов в концевом участке 56 пластины 53 наклонно расположенного участка 27 теплообменника для полного совмещения с верхними и боковыми поверхностями параллельных каналов 61-64 с участком цилиндрической обечайки железнодорожной цистерны, расположенным между этими фиг. 6 и 8J.

Концевые участки с вырезами обуславливают наличие кромок 73-76 для обеспечения герметичного соединения концевого участка 56 с цистерной.

Наклонно расположенные участки 27 и 28 теплообменников соединены с цистернной с образованием замкнутого воздушного пространства 77 межцу пластиной 53 и цилиндрической обечайкой цистерны.

Железнодорожная цистерна с подогревом эксплуатируется следующим образом.

Поскольку параллельные каналы расположены в замкнутом воздушном пространстве под пластиной 533 то он практически теплоизолированы от больших металлических масс, в результате чего последние не отбирают тепла от наклонно расположенных участков 27 и 28 теплообменников, в связи с чем потери энергии уменьшаются.

При удалении содержимого железнодорожной цистерны через выпускной клапан 9 через впускные патрубки 20 или 22 подсоединяют источник нагретой текучей среды, например горячей воды, масла или пара, которая принудительно направляется через примыкающие к выпускному клапану 9 узлы теплообменников, наклонно расположенные участки 27 и 28 теплообменников и в обратном направлении через выходные каналы теплообменников, примыкающих к выпускному клапану 9 для последующего выпуска через выпускные патрубки 21 и 23.

Отработанную нагревательную текучую среду либо выпускают на землю, либо она рециркулирует через источ- ник нагрева и нагревательные средства.

Пропускаемый через теплообменники поток нагретой текучей среды обеспе

Q 5

0 5

0

Q 5

5

0

чнвает эффективный нагрев содержимо - го железнодорожной цистерны с сопутствующим уменьшением вязкости содержимого железнодорожной цистерны, что, в свою очередь, ускоряет процесс протекания содержимого через выпускной клапан 9 в соответствующий приемник (не показан).

Наклонно расположенные участки 27 и 28 теплообменников способствуют ускоренному движению содержимого железнодорожной цистерны к выпускному клапану 9 и более полному вытеканию содержимого с пластин 53, сводя к минимуму или исключая формирование остатков или накопление материала на наклонных участках теплообменников, а следовательно, уменьшение емкости и снижение эффективности нагревательного средства наклонно расположенных участков 27 и 28 теплообменников, при этом теплоизолирующее замкнутое воздушное пространство исключает отбор тепла большими металлическими массами.

Каждый наклонно расположенный участок 27 и 28 теплообменников снабжен трубками 78-81 для конденсации ими стока текучей среды, которые обеспечивают быстрый сток конденсата из наклонно расположенных нагревательных средств и служат дополнительным средством,, препятствующим блокированию нагревательных средств из-за накопления золы или льда.

Наклонно расположенные участки теплообменников установлены с углом наклона 4-16 для обеспечения полного стекания содержимого железнодорожной цистерны и конденсата.

Взаимосвязанные параллельные каналы наклонно расположенных участков 27 и 28 теплообменников могут располагаться на нижней стороне металлической пластины, а также могут быть выполнены на верхней стороне металлической пластины. В последнем случае освобождается замкнутое воздушное пространство, а взаимосвязанные параллельные каналы удалены от нижней части железнодорожной цистерны.

Это обеспечивает сокращение количества отбираемого нижней частью цистерны тепла, а непосредственное контактирование содержимого железнодорожной цистерны с изогнутыми стенками каналов обеспечивает отбор тепла от поверхности большей площади.

Формула изобретения

1. Железнодорожная цистерна с подогревом, установленная на опорах, связанных с брусьями для колесных тележек, содержащих два закрытых торцовых .днища и цилиндрическую обечайку цистерны с выпускным клапаном, расположенным в нижней части ее между закрытыми торцовыми днищами, и нагревательное средство, расположенное в нижней части цистерны, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности подогрева, нагревательное средство выполнено из двух теплообменников, связанных между собой соединительным средством при этом каждый из них содержит патрубок для связи с источником нагретой текучей среды и выполнен в виде двух групп взаимосвязанных параллельных каналов, прикрепленных к нижней части цистерны у выпускного клапана с образованием кольцевого канала для потока нагретой текучей среды, охватывающего выпускной клапан, причем взаимосязанные параллельные каналы направлены к закрытым торцовым днищам, концевой участок каждой группы взаимосвязанных параллельных каналов расположен между выпускным клапаном и соответствующим закрытым торцовым днище цистерны, а каждый теплообменник содержит установленные с наклоном металлические пластины, каждая из которых соединена с соответствующими взаимосвязанными параллельными каналами для текучей нагретой среды,

0

5

0

5

0

5

причем края каждой пластины соединены с соответствующим закрытым торцовым днищем цистерны выше нижней части последней и с нижней частью цистерны у концевого участка соответствующей группы взаимосвязанных параллельных каналов с образованием между каждой пластиной и нижней частью цистерны замкнутого воздушного пространства,

2.Цистерна по п.1, отличающая с я тем, что, взаимосвязанные параллельные каналы прикреплены к внутренней стенке нижней части цистерны .

3.Цистерна по п.1, отличающаяся тем, что взаимосвязанные параллельные каналы прикреплены к участку наружной стенки нижней части железнодорожной цистерны.

4.Цистерна поп.1, отличающаяся тем, что каждый параллельный канал для нагретой текучей среды прикреплен к нижней поверхности металлической пластины и расположен в замкнутом воздушном пространстве.

5.Цистерна по п.1, отличающая с я тем, что каждый параллельный канал для нагретой текучей среды представляет собой группу взаимосвязанных элементов, приваренных к пластине.

6.Цистерна по п., отличающая с я тем, что каждая металлическая пластина выполнена изогнутой

с образованием выступающих вверх от пластины гофр.

Изобретение относится к теплообменным элементам, установленным в железнодорожной цистерне для подогрева и ускорения слива содержимого цистерны. Целью изобретения является повышение эффективности подогрева. Размещение взаимосвязанных параллельных каналов под металлической пластиной позволяет максимально обеспечить эффективный подогрев содержимого железнодорожной цистерны с сопутствующим уменьшением вязкости его, а следовательно, и значительно сократить время слива. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Фаг.1

llk:

cn

I X-S -N. 1 I I /

B fU4f7Y

-Pb lei

«o

at

pFT

it

§5

§

-1 -

С

i

С

01

-P- CQ N Ul

Фиг. 9