Результат интеллектуальной деятельности: СЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано в качестве сливного устройства в железнодорожных цистернах для перевозки жидких грузов.

Известны сливные устройства железнодорожной цистерны, расположенные в нижней части цистерны и содержащие корпус в кожухе, основной и дополнительный затворы, промежуточный затвор, который установлен в корпусе между основным и дополнительным затворами (см. RU 2267421 С1, опубл. 10.01.2006; RU 2182091 С1, опубл. 10.05.2002). Промежуточный затвор в известных сливных устройствах выполнен в виде разъемного корпуса, внутри которого установлены ограничители хода и клапан со штоком, соединенным с поворотным устройством для открывания промежуточного затвора, либо в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, расположенным в кольцевой вставке корпуса.

Известно также принятое за наиболее близкий аналог сливное устройство железнодорожного вагона-цистерны, содержащее корпус, верхний и нижний затворы и расположенный над нижним затвором промежуточный затвор, выполненный в виде предохранительной пробки, оборудованной уплотнительным кольцом, шаровым краном и страховочным тросиком и вворачиваемой в корпус по профилю упорной резьбы, образованной выступающими концами стержней, которые установлены в отверстиях корпуса (патент RU 110349 U1, опубл. 30.08.2011).

Техническая проблема, не решаемая известными сливными устройствами, состоит в сложности конструкций промежуточных затворов, которые призваны повысить эксплуатационную надежность цистерны за счет улучшения герметичности сливного устройства при различных воздействиях силовых нагрузок, возникающих при транспортировке и сливе жидких грузов. Для этой цели промежуточные затворы оборудованы уплотнителями той или иной конструкции, а также средствами для регулирования положения промежуточных затворов, выполняемого вручную, что усложняет конструкции сливных устройств и процесс их эксплуатации. Так, при эксплуатации сливного устройства по наиболее близкому аналогу требуется дополнительно затрачивать время на вкручивание-выкручивание предохранительной пробки, в виде которой выполнен промежуточный затвор, и на обслуживание шарового крана, которым оснащена предохранительная пробка.

Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции сливного устройства железнодорожной цистерны в части промежуточного затвора, снижении трудоемкости эксплуатации сливного устройства.

Согласно одному из вариантов изобретения указанный технический результат достигается тем, что сливное устройство железнодорожной цистерны, содержащее цилиндрический корпус, верхний, нижний затворы и промежуточный затвор, установленный над нижним затвором и выполненный в виде предохранительной пробки, отличается тем, что на внутренней поверхности корпуса сливного устройства выполнен упорный буртик с рабочей поверхностью по кольцевой кромке его нижней части, для сопряжения с рабочей поверхностью упорного буртика в закрытом положении сливного устройства по кольцевой кромке верхней части предохранительной пробки выполнена рабочая поверхность, при этом предохранительная пробка изготовлен из полимерного материала, а предохранительная пробка установлена над нижним затвором через упругий элемент.

Согласно второму варианту изобретения указанный технический результат достигается тем, что сливное устройство железнодорожной цистерны, содержащее цилиндрический корпус, верхний, нижний затворы и промежуточный затвор, установленный над нижним затвором и выполненный в виде предохранительной пробки, отличается тем, что на внутренней поверхности цилиндрического корпуса выполнен упорный буртик с рабочей поверхностью по кольцевой кромке его нижней части, на предохранительной пробке установлена уплотнительная прокладка, по кольцевой кромке верхней части которой выполнена рабочая поверхность для сопряжения с рабочей поверхностью упорного буртика в закрытом положении сливного устройства, при этом уплотнительная прокладка изготовлена из полимерного материала, а предохранительная пробка установлена над нижним затвором через упругий элемент.

В частных формах реализации признаков второго варианта изобретения предохранительная пробка изготовлена из полимерного материала или металла.

В частных формах реализации признаков обоих вариантов изобретения рабочие поверхности упорного буртика и предохранительной пробки или установленной на предохранительной пробке уплотнительной прокладки выполнены горизонтальными для взаимного сопряжения.

В частных формах реализации признаков обоих вариантов изобретения рабочие поверхности упорного буртика и предохранительной пробки или установленной на предохранительной пробке уплотнительной прокладки выполнены наклонными для взаимного сопряжения.

В частных формах реализации признаков обоих вариантов изобретения диаметр предохранительной пробки или установленной на предохранительной пробке уплотнительной прокладки превышает внутренний диаметр корпуса сливного устройства, измеренный по внутренней поверхности упорного буртика, на 2 – 4 мм.

В частных формах реализации признаков обоих вариантов изобретения в качестве упругого элемента могут быть использованы пружина сжатия либо изделие, изготовленное из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра либо кольца.

В предпочтительной форме реализации признаков обоих вариантов изобретения упругий элемент выполнен с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное сопряжение рабочих поверхностей.

В предпочтительной форме реализации признаков обоих вариантов изобретения на контактирующих с упругим элементом поверхностях нижнего затвора и предохранительной пробки для базирования упругого элемента выполнены посадочные места, например кольцевые выемки в виде галтелей.

Предложенная группа изобретений иллюстрируется чертежами, где представлены:

на фиг. 1 - главный вид сливного устройства железнодорожной цистерны в закрытом положении, вариант выполнения рабочей поверхности на предохранительной пробке;

на фиг. 2 – местный вид А на фиг. 1 с горизонтальной формой рабочих поверхностей;

на фиг. 3 – то же, с наклонной формой рабочих поверхностей;

на фиг. 4 – главный вид сливного устройства железнодорожной цистерны в закрытом положении, вариант выполнения рабочей поверхности на уплотнительной прокладке, установленной на предохранительной пробке;

на фиг. 5 – местный вид Б на фиг. 4, с горизонтальной формой рабочих поверхностей.

Сливное устройство железнодорожной цистерны установлено в нижней части котла цистерны, содержит корпус 1 и три последовательно расположенные затвора – верхний затвор 2, нижний затвор 3 и промежуточный затвор (фиг. 1). Верхний, основной, затвор 2 размещен внутри котла цистерны и закреплен в сливном отверстии. Нижний затвор 3 расположен на нижнем конце корпуса 1 сливного устройства. Промежуточный затвор размещен над нижним затвором 3.

На внутренней боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 в качестве ограничителя хода промежуточного затвора выполнен кольцевой упорный буртик 1.1, на уровне которого корпус 1 выполнен с внутренним диаметром d, измеряемым по внутренней боковой поверхности упорного буртика 1.1. Кольцевая кромка в нижней части упорного буртика 1.1 является его рабочей поверхностью 1.1.1. Возможны варианты выполнения формы рабочей поверхности 1.1.1. В одном из вариантов рабочая поверхность 1.1.1 выполнена горизонтальной, расположенной по кольцевой кромке непосредственно нижней поверхности упорного буртика 1.1, которая не имеет углового скоса (фаски) (фиг. 2). В другом варианте рабочая поверхность 1.1.1 выполнена наклонной, расположенной по кольцевой кромке на поверхности углового скоса, выполненного в нижней части упорного буртика 1.1 (фиг. 3).

Промежуточный затвор имеет в своем составе предохранительную пробку 4, выполненную в форме цилиндра диаметром D. Кольцевая кромка в верхней части предохранительной пробки 4 является ее рабочей поверхностью 4.1. Возможны варианты выполнения формы рабочей поверхности 4.1. В одном из вариантов рабочая поверхность 4.1 выполнена горизонтальной, расположенной по кольцевой кромке непосредственно верхней поверхности предохранительной пробки 4, не имеющей углового скоса (фаски). Горизонтальная рабочая поверхность 4.1 является ответной для сопряжения с горизонтальной рабочей поверхностью 1.1.1 (фиг. 2). В другом варианте рабочая поверхность 4.1 выполнена наклонной, расположенной по кольцевой кромке на поверхности углового скоса, выполненного в верхней части предохранительной пробки 4. Наклонная рабочая поверхность 4.1 является ответной для сопряжения с наклонной рабочей поверхностью 1.1.1 (фиг. 3).

Над предохранительной пробкой 4 может быть установлена уплотнительная прокладка 5, выполненная диаметром D (фиг. 4). Диаметр предохранительной пробки 4 в данном варианте может быть равным либо меньшим диаметра D уплотнительной прокладки 5. В данном варианте выполнения уплотнительная прокладка 5 имеет рабочую поверхность 5.1, выполненную горизонтальной (фиг. 5) либо наклонной. Предохранительная пробка 3 при этом выполнена без рабочей поверхности.

Кольцевая область сопряжения рабочей поверхности 4.1 (в варианте выполнения - 5.1) с рабочей поверхностью 1.1.1 ограничена по ширине диаметрами D и d. С одной стороны, ширина указанной кольцевой области должна обеспечивать в закрытом положении сливного устройства достаточно широкую область сопряжения и перекрытия в радиальном направлении предохранительной пробки 4 (в варианте выполнения – уплотнительной прокладки 5) и упорного буртика 1.1; с другой стороны, упорный буртик 1.1 должен иметь минимальное значение выступания во внутреннюю полость корпуса 1 сливного устройства с целью обеспечения максимально возможного просвета сливного патрубка. Данным требованиям отвечает превышение значения диаметра D над значением диаметра d на величину (2 – 4) мм.

Предохранительная пробка 4 изготовлена из полимерного материала, например из резины, полиуретана и т.д. В варианте установки уплотнительной прокладки 5 предохранительная пробка 4 может быть изготовлена из металла, например из стали. Уплотнительная прокладка 5 изготовлена из полимерного материала.

Между нижним затвором 3 и предохранительной пробкой 4 установлен упругий элемент 6, в качестве которого могут быть использованы пружина сжатия либо изделие, изготовленное из эластомера в форме сплошного или полого цилиндра либо кольца. Упругий элемент 6 выполнен с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание в продольном направлении предохранительной пробки 4 (в варианте выполнения – уплотнительной прокладки 5) к упорному буртику 1.1. Для устойчивого базирования упругого элемента 6 на контактирующих с этим элементом поверхностях, а именно на верхней поверхности нижнего затвора 3 и нижней поверхности предохранительной пробки 4, выполнены посадочные места, например, кольцевые выемки в виде галтелей.

Предложенное сливное устройство работает следующим образом.

Перед разгрузкой цистерны производят открытие последовательно нижнего затвора 3 и верхнего затвора 2. В процессе открытии нижнего затвора 3 происходит автоматическое открытие промежуточного затвора 4. При отведении вниз нижнего затвора 3 упругий элемент 6 (пружина сжатия или изделие из эластомера) разжимается, рабочая поверхность 4.1 предохранительной пробки 4 (в варианте выполнения - рабочая поверхность 5.1 уплотнительной прокладки 5) выходит из сопряжения с рабочей поверхностью 1.1.1 упорного буртика 1.1 и затем сборка из нижнего затвора 2 и промежуточного затвора, состоящего из предохранительной пробки 4 (в варианте выполнения – с уплотнительной прокладкой 5) и упругого элемента 6, вынимается из корпуса 1 сливного устройства.

Закрытие сливного устройства осуществляют последовательным перекрытием верхнего затвора 2 и нижнего затвора 3. При закрытии нижнего затвора 3 этим затвором с установленным на нем промежуточным затвором запирают снизу корпус 1 сливного устройства. При этом предохранительная пробка 4 (в варианте выполнения – вместе с уплотнительной прокладкой 5) перемещается вверх вдоль корпуса 1 до упора рабочей поверхности 4.1 (в варианте выполнения – рабочей поверхности 5.1) в рабочую поверхность 1.1.1 упорного буртика 1.1. Упругий элемент 6 поджимается снизу верхней поверхностью нижнего затвора 3. В закрытом положении сливного устройства указанные рабочие поверхности, которые выполнены в изготовленных из полимерных материалов элементах 4 или 5, плотно сопрягаются, тем самым, обеспечивая герметичность сливного устройства в области промежуточного затвора.

Процессы открытия и закрытия промежуточного затвора представляют собой несложные, быстрые операции, снижающие трудоемкость эксплуатации сливного устройства железнодорожной цистерны.

Промежуточный затвор предлагаемой конструкции, выполненный в виде предохранительной пробки 4, которая установлена на нижнем затворе 3 через упругий элемент 6 и в закрытом положении сливного устройства надежно и плотно прилегает снизу к упорному буртику 1.1, выполненному внутри корпуса 1 сливного устройства, представляет собой несложную, малоэлементную конструкцию. Изготовление элемента промежуточного затвора, на котором выполнена рабочая поверхность, из полимерного материала, обладающего свойствами эластичности и упругости, способствует повышению надежности указанного прилегания. Повышение надежности и плотности указанного прилегания достигается также за счет предлагаемого соотношения значений диаметров D и d, а также за счет выполнения упругого элемента 6 с высотой, обеспечивающей в закрытом положении сливного устройства плотное прилегание предохранительной пробки 4 к упорному буртику 1.1 в продольном направлении. За счет химической стойкости полимерного материала предохранительная пробка 4 не вступает в контакт с жидким грузом, тем самым обеспечивая долговечность промежуточного затвора. Свойства эластичности промежуточного затвора 4 (в варианте выполнения – уплотнительной прокладки 5) и упругого элемента 6 повышают эксплуатационную надежность сливного устройства цистерны в условиях неравномерно действующих силовых нагрузок при транспортировании жидкого груза и при его сливе.

Таким образом, при осуществлении вариантов изобретения достигается упрощение конструкции сливного устройства железнодорожной цистерны в части его промежуточного затвора, снижение трудоемкости эксплуатации сливного устройства.