Результат интеллектуальной деятельности: Вагон-цистерна для затвердевающих продуктов

Изобретение относится к железнодорожным цистернам для перевозки затвердевающих продуктов, требующих разогрева перед выгрузкой, и может быть использовано в стационарных емкостях, автоцистернах, контейнерах.

Известна железнодорожная цистерна для вязких и затвердевающих жидкостей, содержащая котел, термоизоляцию котла, систему разогрева в виде парообогревательной рубашки, расположенной на нижней поверхности котла (патент RU 100506 U1, 20.12.2010).

Недостатком приведенного устройства железнодорожной цистерны является отсутствие обогревающих зон в верхней части котла парообогревательной рубашкой. Затвердевающие продукты с высокой температурой в жидком состоянии, например сера, при длительной их перевозке образуют затвердевшую массу, прочно сцепленную с внутренней поверхностью котла. При разогреве сначала повышается температура продукта, находящегося в нижней части котла, при этом увеличивается его объем, что приводит к увеличению давления на оболочку котла в его нижней части, т.к. расширяющийся от повышения температуры продукт не имеет возможности перемещения вверх в связи с плотным сцеплением продукта с оболочкой котла продукта, находящегося в верхней части котла. Увеличивающееся давление в нижней части котла отрицательно сказывается на напряженном состоянии, что приводит к деформации его оболочки и снижению долговечности.

Известна цистерна для транспортирования затвердевающих жидкостей (а.с. SU 706271 А1, 30.12.1979), содержащая котел с тепловой изоляцией, состоящей из наружного кожуха, внутреннего кожуха, отделенного от котла воздушной прослойкой, в нижней части которой размещена система электрообогрева, смонтированная в съемные секции. Секции электронагревателей установлены в нишах, выполненных в виде двух последовательно расположенных между собой камер, одна из которых с электронагревателями расположена под котлом, другая с расположением электропроводки в зоне между внутренним и наружным кожухами и снаружи закрыта крышкой.

Недостатком цистерны изложенной конструкции является наличие воздушного зазора вокруг котла. Воздушный зазор вокруг котла не является герметичным, а сообщается с окружающей средой цистерны через неплотности в конструкции изоляции, особенно через зоны установки теплоэлектронагревателей и камеру подключения к ним электропроводки.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое устройство вагона-цистерны, является сокращение теплопотерь за время нахождения продукта в цистерне от его загрузки до выгрузки, а также снижение малоэффективной площади нагрева системы обогрева котла.

Техническим результатом является вагон-цистерна для затвердевающих продуктов, включающий теплоизолированный котел с системой обогрева, выполненной в виде воздушного зазора между поверхностью котла и изоляционным материалом, внизу которого расположены теплоэлектронагреватели, верхняя зона которого расположена ниже плоскости, до которой котел заполнен перевозимым продуктом, при этом от верхней зоны воздушного зазора отходят каналы, верхняя зона которых расположена не ниже плоскости, до которой котел заполнен продуктом.

Сущность предлагаемого устройства вагона-цистерны поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг. 1 - общий вид вагона-цистерны;

на фиг. 2 - сеч. А-А на фиг. 1 - поперечный разрез, на котором показано расположение системы обогрева, расположенное между изоляцией и котлом в нижней его части;

на фиг. 3 - сеч. Б-Б на фиг. 1 - поперечный разрез, на котором показано расположение системы обогрева с отходящими каналами от нее на верх котла.

Вагон-цистерна включает котел 1 с теплоизоляцией 2, оборудованный системой обогрева, выполненной в виде воздушного зазора 3 между поверхностью котла 1 и теплоизоляцией 2, в нижней части которого установлены теплоэлектронагреватели 4, к которым подведена электропроводка через камеры 5. Верхняя зона 6 воздушного зазора 3 располагается ниже плоскости 7, до которой заполняется перевозимый продукт. От верхней зоны воздушного зазора системы обогрева отходят наверх каналы 8, верхняя плоскость 9 которых располагается не ниже плоскости 7, до которой заполняется продукт.

В теплообменных системах, в которых теплоноситель имеет положительную температуру, вектор теплового напора направлен вверх. Учитывая, что котел вагона-цистерны имеет в поперечном сечении круглую форму, верхняя часть поверхности воздушного зазора системы обогрева является менее эффективной, чем нижняя, и эта неэффективность увеличивается с приближением к верхней образующей котла.

Поэтому в предлагаемой конструкции вагона-цистерны верхняя зона воздушного зазора системы обогрева располагается ниже плоскости, до которой заполняется перевозимый продукт, при этом увеличивается толщина изоляции в зоне между расположенными каналами, что сокращает теплопотери через верхнюю зону теплоизоляции цистерны.