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.

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

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

В частных формах реализации признаков второго варианта изобретения уплотнительная прокладка закреплена на предохранительной пробке при помощи клеевого соединения.

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 их взаимного сопряжения.

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

В частных формах реализации признаков обоих вариантов изобретения диаметр предохранительной пробки или уплотнительной прокладки превышает внутренний диаметр цилиндрического 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 частной форме реализации признаков обоих вариантов изобретения крепление упругого элемента к контактирующим с ним поверхностям верхнего затвора и предохранительной пробки может быть выполнено при помощи цилиндрических направляющих, скоб и болтового соединения либо клеевого соединения.

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 горизонтальными рабочими поверхностями;

на фиг. 3 – то же с наклонными рабочими поверхностями;

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

на фиг. 5 – местный вид Б на фиг. 4 с горизонтальными рабочими поверхностями;

на фиг. 6 – то же с наклонными рабочими поверхностями.

Сливное устройство железнодорожной цистерны установлено в нижней части котла цистерны, содержит цилиндрический корпус 1 и три последовательно расположенных 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 под верхним затвором 2 и выполнен в виде цилиндрической предохранительной пробки 4 с диаметром D.

На внутренней боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 в качестве ограничителя хода промежуточного затвора выполнен кольцевой упорный буртик 1.1. Кольцевая кромка в верхней части упорного буртика 1.1 является его рабочей поверхностью 1.1.1 и может быть выполнена горизонтальной или наклонной. При выполнении рабочей поверхности 1.1.1 горизонтальной (фиг. 2) она расположена на верхней, горизонтальной, поверхности упорного буртика 1.1, выполненной без углового скоса (фаски). При выполнении рабочей поверхности 1.1.1 наклонной (фиг. 3) она расположена на верхней поверхности углового скоса, выполненного вдоль верхней кромки упорного буртика 1.1. На уровне упорного буртика 1.1, на который опирается предохранительная пробка 4 с диаметром D, корпус 1 выполнен с внутренним диаметром d.

Кольцевая кромка в нижней части предохранительной пробки 4 является ее рабочей поверхностью 4.1 и может быть выполнена горизонтальной или наклонной. При выполнении рабочей поверхности 4.1 горизонтальной (фиг. 2) она расположена на нижней поверхности, горизонтальной, предохранительной пробки 4, не имеющей углового скоса (фаски). Горизонтальная рабочая поверхность 4.1 является ответной для сопряжения с горизонтальной рабочей поверхностью 1.1.1 упорного буртика 1.1. При выполнении рабочей поверхности 4.1 наклонной (фиг. 3) она расположена на нижней поверхности углового скоса, выполненного вдоль нижней кромки предохранительной пробки 4. Наклонная рабочая поверхность 4.1 является ответной для сопряжения с наклонной рабочей поверхностью 1.1.1 упорного буртика 1.1.

В варианте выполнения изобретения ниже предохранительной пробки 4 установлена уплотнительная прокладка 5. К нижней поверхности предохранительной пробки 4 уплотнительная прокладка 5 закреплена при помощи клеевого соединения. Кольцевая кромка в нижней части уплотнительной прокладки 5 является ее рабочей поверхностью 5.1 и может быть выполнена горизонтальной (фиг. 5) или наклонной (фиг. 6), аналогично тому, как это выполнено на предохранительной пробке 4. Уплотнительная прокладка 5 выполнена диаметром D. Диаметр предохранительной пробки 4 при этом может быть равным либо меньшим диаметра D уплотнительной прокладки 5.

Кольцевая область сопряжения рабочей поверхности 4.1 (в варианте выполнения - 5.1) и рабочей поверхности 1.1.1 ограничена по ширине значениями диаметров D и d. При этом должны соблюдаться следующие требования: 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; 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 от 2 до 4 мм.

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

Между верхним затвором 2 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 базирования и плотной посадки упругого элемента 6, который представляет собой пружину сжатия, либо полый цилиндр, или кольцо из эластомера, на контактирующих с этим элементом поверхностях, а именно на нижней поверхности верхнего затвора 2 и верхней поверхности предохранительной пробки 4, выполнены направляющие с цилиндрической поверхностью. Также крепление упругого элемента 6 к контактирующим поверхностям может осуществляться при помощи скоб и болтового соединения. Упругий элемент 6, который представляет собой изделие из эластомера, может быть закреплено на контактирующих с ним, указанных выше, поверхностях при помощи клеевого соединения.

Предложенное сливное устройство работает следующим образом.

Перед разгрузкой цистерны производят открытие последовательно нижнего затвора 3 и верхнего затвора 2. При отведении вверх верхнего затвора 2 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 далее сборка, состоящая из промежуточного затвора в виде 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 верхнего затвора 2 этим затвором с установленным на нем упругим элементом 6 и промежуточным затвором в виде предохранительной пробки 4 (в варианте выполнения – с уплотнительной прокладкой 5) запирают сверху корпус 1 сливного устройства. Предохранительная пробка 4 (в варианте выполнения – вместе с уплотнительной прокладкой 5) перемещается вниз 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 сверху нижней поверхностью верхнего затвора 2. В закрытом положении сливного устройства указанные рабочие поверхности плотно сопрягаются, тем самым, обеспечивая герметичность сливного устройства в области промежуточного затвора.

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

Промежуточный затвор предлагаемых вариантов конструкции, выполненный в виде предохранительной пробки 4 (в варианте выполнения – с уплотнительной прокладкой 5), которая установлена под верхним затвором 2 через упругий элемент 6 и в закрытом положении сливного устройства надежно и плотно прилегает сверху к упорному буртику 1.1, выполненному внутри корпуса 1 сливного устройства, представляет собой несложную, малоэлементную конструкцию. Изготовление предохранительной пробки 4 (в варианте выполнения – уплотнительной прокладки 5) 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 (в варианте выполнения – уплотнительной прокладки 5) к упорному буртику 1.1 в продольном направлении. За счет химической стойкости полимерного материала предохранительная пробка 4 (в варианте выполнения – уплотнительная прокладка 5) 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 изобретения достигается упрощение конструкции сливного устройства железнодорожной цистерны в части его промежуточного затвора, снижение трудоемкости эксплуатации сливного устройства.