Результат интеллектуальной деятельности: Люк цистерны

Заявляемое изобретение относится к ёмкостям для хранения и транспортирования агрессивных жидкостей и может быть использовано в железнодорожном, морском, автомобильном, речном транспорте.

Известна конструкция люка цистерны из слоистого композиционного материала, содержащая обечайку с монтажным фланцем, обечайка люка выполнена с хвостовиком, предназначенным для его размещения в котле цистерны, заявка Франции №2088110, B65D 1/00, B65D 87/00, от 20.05.1970.

Технической проблемой, присущей данному устройству, является непрочное соединение обечайки люка с котлом цистерны, осуществлённое с помощью клея, низкая механическая стойкость использованного материала в виде волокон и нитей, пропитанных синтетическими смолами, а также их слабая химическая и механическая стойкость при контакте с агрессивными жидкостями и высокими динамическими механическими нагрузками снижают надёжность люка цистерны.

Известен также люк цистерны, содержащий обечайку с монтажным фланцем, обечайка люка выполнена с хвостовиком, предназначенным для его размещения в котле цистерны, заявка России на изобретение №94041544, B65D 88/06, B65D 90/10 от 27.05.1996 (прототип).

Данное устройство также обладает низкой надёжностью и прочностью, по причине выполнения места соединения обечайки люка и обечайки котла в виде многоэлементной сложной и ненадёжной конструкции, а также по причине использования в качестве средства соединения клея, неспособного выдержать воздействие агрессивных сред, например кислот, и имеющего низкую механическую прочность.

Техническим результатом, заявляемого изобретения является увеличение надёжности люка цистерны.

Указанный технический результат достигается люком цистерны, содержащим обечайку с монтажным фланцем, обечайка люка выполнена с хвостовиком, предназначенным для его размещения в котле цистерны, люк цистерны выполнен в виде отливки, при этом на обечайке люка цистерны в его средней части между монтажным фланцем и хвостовиком отлит присоединительный фланец, предназначенный для соединения люка цистерны с обечайкой котла цистерны; присоединительный фланец может быть выполнен в виде цилиндрического сегмента с радиусом, равным радиусу обечайки котла цистерны; кромки присоединительного фланца могут быть сопряжены между собой по радиусу; радиус «R» сопряжения кромок присоединительного фланца может быть равен половине ширины «H» присоединительного фланца; в хвостовике обечайки люка под присоединительным фланцем могут быть выполнены сквозные дренажные отверстия, сообщающие верхнюю часть котла цистерны с полостью обечайки люка, для удаления из цистерны остатков газовой фазы испарившегося груза; дренажные отверстия могут быть выполнены под присоединительным фланцем в зоне сопряжения обечайки люка цистерны и присоединительного фланца, в продольной вертикальной плоскости симметрии обечайки котла цистерны; на внутренней поверхности обечайки люка цистерны в местах выхода сквозных дренажных отверстий могут быть выполнены усиливающие приливы-утолщения; в качестве материала отливки может быть использован алюминий; сопрягаемые поверхности обечайки люка и присоединительного фланца могут быть выполнены со скруглением по радиусам «R₁», «R₂», выдержанным в диапазоне от 50 до 200 мм.

Сопоставительный анализ показывает, что люк цистерны отличается от прототипа тем, что люк выполнен в виде отливки, при этом на обечайке люка цистерны в его средней части между монтажным фланцем и хвостовиком отлит присоединительный фланец, предназначенный для соединения люка цистерны с обечайкой котла цистерны; присоединительный фланец выполнен в виде цилиндрического сегмента с радиусом, равным радиусу обечайки котла цистерны; кромки присоединительного фланца сопряжены между собой по радиусу; радиус «R» сопряжения кромок присоединительного фланца равен половине ширины «H» присоединительного фланца; в хвостовике обечайки люка под присоединительным фланцем выполнены сквозные дренажные отверстия, сообщающие верхнюю часть котла цистерны с полостью обечайки люка, для удаления из цистерны остатков газовой фазы испарившегося груза; дренажные отверстия выполнены под присоединительным фланцем в зоне сопряжения обечайки люка цистерны и присоединительного фланца, в продольной вертикальной плоскости симметрии обечайки котла цистерны; на внутренней поверхности обечайки люка цистерны в местах выхода сквозных дренажных отверстий выполнены усиливающие приливы-утолщения; в качестве материала отливки использован алюминий; сопрягаемые поверхности обечайки люка и присоединительного фланца выполнены со скруглением по радиусам «R₁», «R₂», выдержанным в диапазоне от 50 до 200 мм. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности изобретения – «новизна». Сравнение предлагаемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, аналогичные отличительным признакам предлагаемого технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности – «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется изображениями, где: на фиг. 1 представлен люк цистерны, продольный разрез; на фиг. 2 – вид сверху на фиг. 1; на фиг. 3 – пример установки люка в цистерну, местный разрез; на фиг. 4 – вариант выполнения люка цистерны, вид сверху; на фиг. 5 – разрез А – А на фиг. 4; на фиг. 6 – общий вид люка цистерны, вид сверху и сбоку, изометрическая проекция; на фиг. 7 – то же самое, вид снизу и сбоку, изометрическая проекция; на фиг. 8 – то же самое, вид сбоку.

Люк цистерны содержит обечайку 1 (Фиг. 1, 2) с монтажным фланцем 2. Монтажный фланец 2 предназначен для закрепления на нём крышки, несущей сливоналивное, контрольное оборудование (не показано). Обечайка 1 люка выполнена с хвостовиком 3, предназначенным для его размещения в обечайке 4 котла цистерны (Фиг. 3). Люк цистерны выполнен в виде отливки, например, из алюминия. На обечайке 1 люка цистерны в его средней части между монтажным фланцем 2 и хвостовиком 3 отлит присоединительный фланец 5, который используют для соединения люка с обечайкой 3 котла цистерны. Присоединительный фланец 5 может быть выполнен плоским для установки на плоскую стенку обечайки котла, либо его вваривания в плоскую стенку, либо в стенку виде цилиндрического сегмента 5.1 (Фиг. 4) с радиусом «R_o» (Фиг. 5), равным радиусу «R_k» обечайки 4 котла цистерны для в случае выполнения котла цилиндрическим.

Сопряжение кромок присоединительного фланца 5, либо присоединительного фланца 5.1 может быть осуществлено по радиусу «R», при этом радиус «R» может быть равен половине ширины «H» присоединительного фланца, либо более. В хвостовике 3 обечайки 1 люка под присоединительным фланцем 5, 5.1 могут быть выполнены сквозные дренажные отверстия 6 для удаления из цистерны остатков газовой фазы испарившегося груза (Фиг. 6, 7). Для эффективного удаления остатков газовой фазы испарившегося груза дренажные отверстия 6, в случае выполнения обечайки 4 котла цистерны цилиндрическим, выполняют под присоединительным фланцем 5 в зоне сопряжения обечайки 1 люка цистерны и присоединительного фланца 5 и в продольной вертикальной плоскости симметрии цилиндрической обечайки 4 котла цистерны (Фиг. 8). На внутренней поверхности обечайки 1 люка цистерны в местах выхода сквозных дренажных отверстий 6 выполнены усиливающие приливы-утолщения 7, обеспечивающие усиление обечайки 1 люка цистерны в местах выхода дренажных отверстий 6.

В качестве материала для отливки люка цистерны может быть использован алюминий как химически инертный материал, способный взаимодействовать с различными агрессивными жидкостями. Сопрягаемые поверхности обечайки 1 люка и присоединительных фланцев 5, 5.1 выполнены со скруглением по радиусам «R₁», «R₂», выдержанным в диапазоне от 50 до 200 мм.

Технический результат заявляемого изобретения, являющийся в увеличении надёжности люка цистерны, достигается следующим образом.

Выполнение люка цистерны в виде отливки позволяет получить единую равнопрочную и жёсткую деталь, объединяющую в себе обечайку 1 люка с монтажным фланцем 2 и присоединительным фланцем 5. Люк в виде единой детали своим присоединительным фланцем 5 размещают в прорезанном монтажном отверстии обечайки 1 котла цистерны и закрепляют сварочными швами.

Выполнение места соединения обечайки 1 люка и присоединительного фланца 5 в виде скруглённых по радиусам «R₁», «R₂», выдержанных в диапазоне от 50 до 200 мм сопрягаемых поверхностей, создаёт увеличенные поперечные сечения мест сопряжения, в которых более равномерно распределяются внутренние напряжения, возникающие при эксплуатации цистерны, что снижает вероятность излома в месте соединения обечайки 1 люка и присоединительного фланца 5.

Выполнение люка в виде единой отливки с присоединительным фланцем 5 обеспечивает не только повышенную прочность и жёсткость люка цистерны, но и герметичность места соединения обечайки 1 люка и присоединительного фланца 5.

Использование в качестве материала отливки алюминия, например марки АД0, позволяет хранить и перевозить в цистерне различные химически агрессивные жидкости, например концентрированную соляную и серную кислоты, за счёт способности алюминия создавать на своей поверхности защитную плёнку окисла алюминия.

Выполнение в обечайке люка дренажных отверстий, сообщающих верхнюю часть котла цистерны с полостью обечайки люка 1, позволяет производить вентилирование цистерны и удаление остатков газовой фазы груза из верхней части цистерны.

Выполнение сопряжения кромок присоединительного фланца 5 по радиусу «R», позволяет исключить места концентрации внутренних напряжений в кромках присоединительного фланца 5 и в соединительных монтажных швах, повысить технологичность выполнения монтажного отверстия в обечайке 4 котла цистерны, предназначенного для размещения в нём предлагаемого люка.

Таким образом, предлагаемый люк цистерны данной конструкции позволяет существенно повысить жёсткость, прочность, плотность соединения люка с котлом цистерны и, как следствие, увеличить надёжность люка цистерны.