Цистерна для перевозки жидкости - RU2728734C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к производству и модернизации автомобильных, железнодорожных цистерн и морских танкеров, предназначенных для перевозки жидких продуктов на большие расстояния в России и за рубеж.

Известны нефтеналивные автоцистерны, изготавливаемые ПАО НЕФАЗ, например, полуприцепы-цистерны модели 96931-21-04 вместимостью 24500 литров и многими другими заводами для перевозки разнородных или однородных жидких продуктов (воды, виноматериалов, спирта, а также нефти, бензина, кислоты и др.), которые содержат, установленную на транспортном средстве емкость в виде котла постоянного цилиндрического или «чемодана» сечения. Котлы разделены стальной поперечной перегородкой на два изолированных отсека с заливными горловинами и сливными патрубками (далее горловины). Многие заводы выпускают также железнодорожные цистерны подобной конструкции, годовой выпуск которых составляет десятки тысяч, а эксплуатируется в стране миллионы.

Недостатком цистерн является то, что при толчках, возникающих при резком торможении или быстрым набором скорости, жидкость по инерции резко перемещается, и создает динамические нагрузки, снижающие их эксплуатационную надежность и долговечность. Перевозка многих цистерн железнодорожным составом нарушает плавность движения поезда, а при экстренном торможении значительно увеличивает тормозной путь.

Известна автомобильная цистерна, содержащая емкость, установленную на шасси и узлы гашения динамических нагрузок, каждый из которых выполнен в виде пластин со щелевидными отверстиями, к кромкам которых приварены козырьки с образованием прохода для жидкости (Авторское свидетельство СССР №1701580, Кл. В 60 р 3/22,1991 г. Аналог).

Недостаток аналога - увеличение металлоемкости и массы цистерны, которая повышает нагрузку на шасси транспортного средства.

Известна цистерна с установленными внутри котла перфорированными полыми камерами, которые гасят динамические нагрузки от перемещения жидкости. (Авторское свидетельство СССР №629131, Кл. В65Д 87/12. Прототип).

Такое решение также усложняет конструкцию, и уменьшают полезный объем котла цистерны. Недостатком является также то, что разного вида жидкости, перевозимые в цистернах, разделенных на два отсека, занимают половину объема котла, что в два раза уменьшает объем перевозки и часто экономически не выгодно.

Известен мягкий вкладыш, выполненный в виде прямоугольной емкости из полимерного материала, содержащей днище и стенки, который устанавливают в металлический резервуар, в том числе в цистерну, и заполняют жидким продуктом. В верхней части вкладыша выполнены люверсы для крепления к опоре. Функцией люверсов является крепление веревками или тросами к заранее приваренным или имеющимся металлическим деталям резервуара. По периметру мягкий вкладыш обвязан веревками или шпагатом. В нижней части резервуара выполнено сливное отверстие (Патент РФ на полезную модель №116842, Кл. В65Д 88 от 10.06.2012 г. Источник, принятый во внимание при составлении заявки на изобретение).

Известное техническое решение направлено на использование устаревших емкостей, в которых из-за длительного срока службы, возможны утечки жидких продуктов. Вкладыш изолирует стенки емкости от жидкости (в том числе агрессивной) и, в результате этого увеличивается срок эксплуатации резервуара. Это устройство не является перегородкой, разделяющей котел цистерны на два изолированных отсека, и направлено на возможность эксплуатации цистерн, подлежащих списанию. Поэтому оно не может быть рассмотрено в качестве прототипа.

Несмотря на развитую сеть трубопроводов для транспортировки нефти, перевозка ее в цистернах железнодорожными составами, автомобильным и морским транспортом составляет значительные объемы с использованием сотен тысяч цистерн.

Между тем, во всех известных, в стране и за рубежом железнодорожных, автомобильных и морских цистернах, транспортирующих жидкие продукты, не создано устройство, позволяющее устранить главный недостаток транспортировки жидких продуктов - возврат цистерн отправителю порожними. При транспортировке больших объемов жидких продуктов на большие расстояния, оба отсека цистерны всегда заполняются однородным продуктом нефтью или продуктами ее переработки, и возврат порожних нефтеналивных цистерн составляет 100 процентов. Примерно такое же положение имеет место быть при транспортировке других видов жидкой продукции. Кроме этого, Поскольку порожние цистерны не является объектом срочной доставки владельцу или в места прописки, то происходит их длительный простой, что нарушает ритмичность работ железной дороги, а также производственных и транспортных цехов предприятий, производящих жидкие продукты в результате их несвоевременного возврата. Затраты на возврат порожних цистерн сопоставимы с половиной затрат на транспортировку загруженных, а парк только нефтеналивных цистерн в стране составляет около 350 тысяч единиц и потери отправителя, которые складываются из услуг на перегон порожних цистерн, поддержание инфраструктуры железной дороги и 18 процентов НДС, составляют десятки миллионов рублей.

Задача изобретения - создать цистерну с двумя изолированными отсеками, в которой конструктивным решением предусмотрена возможность осуществить перевозку одного вида жидкости в объеме всего котла в прямом направлении и в том же объеме в обратном направлении, другого вида жидкости, не нарушая специфики закрепления цистерны на перевозку постоянных видов жидкости, например, нефти и продуктов ее переработки в прямом, а воды или другой жидкости - в обратном направлении. Решение этой задачи устранит возврат порожних цистерн в места их прописки.

Технический результат - максимальное снижение затрат на транспортировку жидких продуктов на большие расстояния за счет исключение возврата порожних цистерн. При этом устраняется промывка цистерн, так как их отсеки будут постоянно закреплены на конкретные виды жидкости.

Техническая задача и результат достигаются тем, что цистерна для перевозки жидкости содержит, установленный на транспортном средстве горизонтальный цилиндрический или иной формы котел, разделенный вертикальной поперечной перегородкой на два отсека с горловинами и сливными патрубками. Новым является то, что вертикальная поперечная перегородка выполнена в виде чулка из эластичного материала, на открытой стороне которого образовано средство закрепления его на внутренней поверхности котла. Чулок расположен вдоль одного отсека с возможностью выворачивания наизнанку и расположения в другом отсеке при заполнении его другим видом жидкости для транспортировки в обратном направлении. При этом разнородные жидкости, заполняющие весь объем котла, в отсеках не смешиваются, поскольку они герметично изолированы вертикальной поперечной перегородкой в виде чулка из эластичного материала.

Указанные признаки необходимы и достаточны для осуществления изобретения при изготовлении или модернизации автомобильных, железнодорожных и других цистерн и достижения технического результата.

Предлагаемое техническое решение принципиально отличается от всех устройств цистерн, ничего подобного ранее в мировой практике применено не было, а даже частичное его использование может принести многомиллионную экономию при транспортировке жидких продуктов.

Особенностями данного технического решения является также то:

- что средство закрепления чулка в котле выполнено в виде отбортовки, соединенной с обечайкой, на наружную поверхность которой и или на внутреннюю поверхность котла нанесен слой, высокопрочного, устойчивого к воде, маслу и агрессивным жидкостям, клея, например, марки 25831 Permatex.

- что средство крепления чулка в котле выполнено в виде, образованной на обечайке с клеем вакуумной присоски с ниппелем, соединяемым с переносным источником вакуума;

- что средство закрепления чулка внутри котла выполнено в виде, приваренного на внутренней поверхности котла опорного кольца со шпильками, установленными радиально или горизонтально, на которые надеты отверстиями отбортовка чулка и прижимное кольцо, прижатые гайками с отгибными шайбами к опорному кольцу;

- что опорное и прижимное кольца радиально разрезы на две - три части, при этом части опорного кольца внутри котла соединены с внутренней его поверхностью и в стык герметичным сварным швом;

- что цилиндрическая поверхность чулка выполнена ровной или с поперечными гофрами;

- что в месте закрепления чулка в котле образована кольцевая воздушная камера.

Эти признаки являются альтернативными и отнесены к зависимым пунктам формулы, так как могут быть заменены другими признаками, обеспечивающими сходный технический результат.

Выполнение изобретения технически просто осуществимо при изготовлении новых или модернизации находящихся в эксплуатации цистерн, которое может быть выполнимо даже на не специализированных предприятиях.

Причинно следственная связь новых признаков и достигаемого технического результата состоит в следующем:

- выполнение перегородки в виде чулка из эластичного материала, снабженного на открытой стороне средством крепления на внутренней поверхности котла, и расположение вдоль одного отсека с возможностью выворачивания наизнанку для расположения в другом отсеке, позволило заполнять жидкостью через одну горловину весь объем котла и транспортировать ее потребителю, а обратно перевозить другой вид жидкости, заполненной во весь объем котла через другую горловину, и за счет этого, исключить обратный порожний пробег цистерн;

- выполнение средства закрепления чулка в котле в виде отбортовки, соединенной с обечайкой, на наружную поверхность которой и или на внутреннюю поверхность котла, нанесен слой высокопрочного, устойчивого к воде, маслу и агрессивным жидкостям не токсичного клея, например, марки 25831 Permatex, позволило упростить фиксацию чулка в котле;

- выполнение средства крепления чулка в котле в виде, вакуумной присоски с ниппелем и клеем на обечайке, соединяемым с источником вакуума, позволило упростить прижатие его к внутренней поверхности котла за счет исключения использования громоздких струбцин;

- выполнение средства закрепления чулка внутри котла в виде, приваренного на внутренней поверхности котла опорного кольца со шпильками, установленными радиально или горизонтально, на которые отверстиями надеты отбортовка чулка и прижимное кольцо, прижатые гайками с отгибными шайбами к опорному кольцу, позволило герметично закрепить чулок в котле и исключить смешивание разных видов жидкости в отсеках при транспортировке в прямом и обратном направлениях;

- радиальные разрезы опорного и прижимного колец на две - три части и закрепление частей опорного кольца в котле и в стык герметичным сварным швом, а установка частей прижимного кольца в стык без зазоров, позволило перемещать их в котел через горловину и устранить протечки жидкости через соединение опорного кольца в другой отсек;

- выполнение поверхности чулка с поперечными гофрами, позволило улучшить выворачивание его наизнанку и перемещение в другой отсек при транспортировке вязких видов жидкости;

- образование в месте закрепления чулка в котле кольцевой воздушной камеры, позволяет гасить динамические нагрузки от перемещения жидкости.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана железнодорожная цистерна в продольном сечении с ровной поверхностью чулка; фиг. 2 - то же с гофрами на поверхности чулке; фиг. 3 - место А на фиг. 1, показано закрепление чулка в котле посредством обечайки на клею; фиг. 4 - пример закрепления чулка в котле посредством вакуумной присоски на клею; фиг. 5 - место Б на фиг. 2, показано закрепление чулка в котле путем установки отбортовки чулка отверстиями на горизонтальных шпильках между опорным и нажимным кольцами; фиг. 6 - пример закрепление чулка в котле путем установки отбортовки чулка отверстиями на радиальных шпильках между опорным и нажимным кольцами.

Цистерна для перевозки жидких продуктов установлена на железнодорожной платформе 1 (фиг. 1) и состоит из продольного цилиндрического котла 2, разделенного поперечной вертикальной перегородкой 3 на левый 4 и правый 5 отсеки с горловинами 6 и 7 с герметичными крышками 8 и 9, а также сливными патрубками 10 и 11 с шаровыми клапанами 12. Перегородка 3 выполнена в виде чулка 13 из эластичного материала с дном 14 и цилиндрической ровной 15 или с поперечными гофрами 16 (фиг. 2) поверхностью, соразмерного диаметру и половине длины котла 2.

Чулок 13 может быть изготовлен из резины, полиуретана или другого прочного нетоксичного и устойчивого к любому виду жидкости, в том числе агрессивной, материала, например, производства компания Low and Bonar по заказу "ООО Нефтетанк», литьем в форме вулканизацией или сваркой отдельных заготовок. Толщена стенок чулка 13 определена из условия возможности сворачивания его по продольной оси в рулон для перемещения через горловину 6 или 7 в котел 2, а после закрепления в нем, выворачивания наизнанку для перемещения из отсека 4 в отсек 5 или наоборот.

Средство закрепления чулка 13 на внутренней поверхности котла 2 (фиг. 1 и 3) выполнено в виде отбортовки 17 на открытой его стороне, соединенной с параллельной цилиндрической поверхности 15, обечайкой 18.

Для закрепления чулка 13 в котле 2, не имеющих стальных перегородок или других конструктивных элементов, поверхность обечайки 18 и или, поверхность в средине котла 2 шлифуют, обезжиривают и наносят слой 19 высокопрочного, устойчивого к любому виду жидкости, нетоксичного клея, например марки 25831 Permatex. Затем, монтажное оборудование и чулок 13, в свернутом виде, посредством тельфера (не показан) через горловину 6 опускают в отсек 4 котла 2, а через горловину 7 влезают рабочие. Чулок 13 проклеенной обечайкой 18 устанавливают на слой 19 клея на внутренней поверхности котла 2, прижимают, например, полукольцевыми струбцинами и выдерживают до полного сцепления клея с внутренней поверхностью котла 2. Затем чулок 13 с ровной 15 или гофрами 16 цилиндрической поверхностью и дном 14 распрямляют по длине отсека 4, при этом в месте перегиба отбортовки 17 образуется кольцевая воздушная камера 20. После этого рабочие удаляют монтажное оборудование и покидают цистерну через горловину 7. Ровная 15 или с растянутыми, наполняемой жидкостью, гофрами 16 цилиндрическая поверхность и днище 14 чулка 13 плотно прилегают к внутренней поверхности котла 2, в результате чего он не испытывает статической нагрузки жидкости, а динамические нагрузки от ее колебаний при движении цистерны, компенсируются кольцевой воздушной камерой 20.

В другом примере (фиг. 4) чулок 13 закреплен в котле 2 посредством вакуумной присоски 21, которую устанавливаемой проклеенной обечайкой 18 на слой клея 19 на внутренней поверхности котла 2 и ниппель 22 подсоединяют к переносному вакуумному насосу создающим разряжение воздуха в камере 23. В этом случае нет необходимости применять громоздкие струбцины для прижатия проклеенной обечайки 18 к внутренней поверхности котла 2.

В следующем примере (фиг. 5) чулок 13 закреплен посредством опорного кольца 24 с горизонтально закрепленными шпильками 25. Опорное кольцо 24 и прижимное кольцо 26 радиально разрезаны на 2-3 части для перемещения в котел 2 через горловину 6 или 7. Части кольца 24 приварены герметичными сварными швами в стык и на внутренней поверхности котла 2, а части съемного прижимного кольца 26 и отбортовка 28, надеты соответственно отверстиями 27 и 29 на шпильки 25 без зазоров в стыках и гайками 30 с отгибными шайбами 31 прижаты к опорному кольцу 24.

В следующем примере (фиг. 6) части опорного кольца 32 с радиально установленными на нем шпильками 33 герметично приварены на внутренней поверхности котла 2, а отбортовка 28 чулка 13 и части прижимного кольца 34 соответственно отверстиями 29 и 35 надеты на радиально установленные шпильки 33 и гайками 30 с отгибными шайбами 31 прижаты к опорному кольцу 32.

Закрепленная, как показано в примерах, эластичная перегородка 3 в виде чулка 13, обеспечивает заполнение жидким продуктом весь котел 2 для транспортировки в прямом направлении, а после его слива или одновременно со сливом, в результате выворачивания наизнанку чулка 13 и перемещения его в другой отсек - заполнение котла 2 альтернативным видом жидкости для обратной ее транспортировки.

Заявленное устройство может быть использовано не только в больших, но и в малых цистернах автозаправщиков. При этом использование эластичной перегородки позволяет загружать в отсеки не только равные, но и разные объемы жидкости, например, топлива, значительно больше, чем смазочной жидкости.

Данное технического решения может быть использовано предприятиями, выпускающими, а также при ремонте и модернизации цистерн любого объема и формы котла, транспортируемых любым видом транспорта - автомобильным, железнодорожным, морским и др. Применение его позволяет полностью исключить возврат цистерн порожними и, за счет этого сэкономить многомиллионные средства, а также исключить перебои в своевременной поставки цистерн, производителям жидких продуктов и транспортным предприятиям. Кроме этого, изобретение позволяет повысить надежность и долговечность эксплуатации цистерн за счет существенного уменьшения динамических нагрузок на стенки котла от колебаний жидкости при резком движении с места или торможении транспортного средства, которые гасятся воздушной кольцевой камерой.

Реферат

Объектом изобретения является цистерна для транспортировки жидкости и исключения ее возврата порожней. Цистерна для перевозки жидкости содержит установленный на транспортном средстве горизонтальный цилиндрический котел, разделенный вертикальной поперечной перегородкой на два отсека с горловинами и сливными патрубками. Вертикальная поперечная перегородка выполнена в виде чулка из эластичного материала, на открытой стороне которого образовано средство закрепления его на внутренней поверхности котла. Чулок расположен вдоль одного отсека с возможностью выворачивания наизнанку при перемещении в другой отсек. Средство закрепления чулка внутри котла выполнено в виде отбортовки с горизонтальной обечайкой, соразмерной диаметру внутренней поверхности котла, причем на наружной поверхности обечайки и или внутренней поверхности котла нанесен слой клея, например, марки 25831 Permatex. Средство закрепления чулка внутри котла выполнено в виде вакуумной присоски с ниппелем, соединяемым с источником вакуума. Поверхность чулка выполнена ровной или с поперечными гофрами, а в месте закрепления его в котле образована кольцевая воздушная камера. Средство закрепления чулка внутри котла выполнено в виде приваренного на внутренней поверхности котла опорного кольца со шпильками, установленными радиально или горизонтально, на которые надеты отверстиями отбортовка чулка и прижимное кольцо, прижатые гайками с отгибными шайбами к опорному кольцу. Опорное и прижимное кольца радиально разрезы на две-три части для перемещения их в котел, а части опорного кольца при закреплении внутри котла соединены с внутренней поверхностью котла и в стык герметичным сварным швом. Технический результат - повышение эффективности транспортировки жидких продуктов за счет исключения возврата цистерн порожними. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула