RU212812U1 - Контейнер-цистерна - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к средствам транспортировки и хранения жидкостей, газов, агрессивных веществ, продуктов химии и нефтехимии. Технический результат, достигаемый полезной моделью - повышение надежности и долговечности контейнера-цистерны (съемных кузовов цистерн), в том числе за счет снижения вероятности возникновения продольных и поперечных деформаций кожуха и снижения концентрации напряжений в области сварных швов. Технический результат достигается за счет того, что в контейнере-цистерне, содержащем кожух, состоящий из цилиндрической обечайки с выпуклыми днищами на торцах обечайки, обечайка образована из царг, соединенных между собой посредством сварки, две торцевые рамы, каждая из которых выполнена по форме, близкой к прямоугольнику, каждая торцевая рама образована двумя противолежащими вертикальными стойками и двумя противолежащими поперечными балками, одна из поперечных балок является верхней, а другая – нижней, торцевые угловые раскосы, соединяющие смежные балки и стойки торцевых рам, шпангоуты, нижние опоры кожуха, продольные раскосы, концевые кольца кожуха, каждое из которых жестко связано с одной стороны с торцевой рамой, а с другой стороны – с кожухом, каждый продольный раскос с одной стороны жестко связан с кожухом через усиливающую накладку, а с другой стороны каждый продольный раскос жестко связан с торцевой рамой в зоне соединения смежных поперечной балки и вертикальной стойки, усиливающие накладки с одной стороны соединены с кожухом посредством сварки, а с другой стороны усиливающие накладки соединены посредством сварки с продольными раскосами, согласно полезной модели, контейнер – цистерна содержит четыре верхних и четыре нижних продольных раскоса, при этом каждый продольный раскос жестко связан с соответствующей угловой зоной торцевой рамы, образованной между смежными балками и стойками торцевой рамы, каждое концевое кольцо кожуха с одной стороны жестко соединено посредством сварки с торцевыми угловыми раскосами торцевой рамы, а с другой стороны каждое концевое кольцо кожуха жестко связано с кожухом, усиливающие накладки выполнены из материала, исключающего возникновение гальванического эффекта между накладкой и кожухом, каждая усиливающая накладка соединена с кожухом с возможностью обеспечения выхода конденсата между накладкой и кожухом, усиливающая накладка по своему периметру, выполнена выступающей за наружные габариты продольных раскосов, под которыми она расположена на расстояние 30-100 мм, при этом расстояние между краем шва приварки усиливающей накладки и краем ближайшего стыкового шва обечайки кожуха составляет не менее 20 мм. 16 з.п. ф-лы, 4 фиг.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к средствам транспортировки и хранения жидкостей, газов, агрессивных веществ, продуктов химии и нефтехимии.

Известен контейнер-цистерна для сжиженного природного газа модели КЦМ-40/0,7НС (режим доступа: http://www.cryont.ru/production/ - официальный сайт компании АО "Уралкриомаш", выпускающей криогенное оборудование: цистерны, резервуары, трубопроводы, газификаторы), содержащий цилиндрический котел с днищами, две прямоугольные торцевые рамы, включающие верхние и нижние поперечины, вертикальные стойки, верхние и нижние диагональные распорки, соединяющие вертикальные стойки с поперечинами, продольные балки, соединяющие верхние поперечины торцевой рамы, два опорных кольца, четыре нижних угловых фитинга, четыре верхних угловых фитинга, переходные обечайки, нижние опоры котла. Достоинством данного контейнера-цистерны является увеличенная длина до 12192 мм.

Недостатком этой конструкции является то, что при значительных габаритах (до 12192 мм), его объем составляет всего 40 м³, что обусловливает его недостаточную грузоподъемность.

Недостатки контейнера-цистерны КЦМ-40/0,7 АО «Уралкриомаш» устранены полезной моделью по патенту РФ № 175966, из которой известен съемный кузов-цистерна, содержащий цилиндрический котел с выпуклыми днищами, две прямоугольные торцевые рамы, образованные двумя угловыми стойками, поперечными верхними балками, поперечными нижними балками, торцевой лист, торцевые раскосы, цилиндрические обечайки, шпангоуты, нижние опоры котла, усиливающие накладки, продольные раскосы, опорные кольца, связанные посредством сварного соединения с днищами и торцевыми листами, сливоналивное устройство, расположенное в верхней части котла, верхние и нижние фитинги, при этом поперек съемного кузова-цистерны в нижней части торцевых рам на расстояниях, соответствующих расстояниям между упорами фитингов вагона-платформы, попарно установлены четыре угловых и четыре промежуточных фитинга, а продольные раскосы жестко соединяют нижние опоры котла с торцевой рамой в зоне расположения нижних фитингов. Длина съемного кузова-цистерны может составлять от 9125 до 13716 мм, а ширина от 2550 до 3250 мм.

Кузов-цистерна по патенту РФ № 175966 выбран в качестве наиболее близкого аналога.

Недостатком наиболее близкого является его недостаточная надежность и долговечность.

Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - недостаточная надежность и долговечность конструкций контейнеров-цистерн (съемных кузовов цистерн).

Технический результат, достигаемый полезной моделью – повышение надежности и долговечности контейнера-цистерны (съемных кузовов цистерн), в том числе за счет снижения вероятности возникновения продольных и поперечных деформаций кожуха и снижения концентрации напряжений в области сварных швов.

Технический результат достигается за счет того, что в контейнере-цистерне, содержащем кожух, состоящий из цилиндрической обечайки с выпуклыми днищами на торцах обечайки, обечайка образована из царг, соединенных между собой посредством сварки, две торцевые рамы, каждая из которых выполнена по форме, близкой к прямоугольнику, каждая торцевая рама образована двумя противолежащими вертикальными стойками и двумя противолежащими поперечными балками, одна из поперечных балок является верхней, а другая – нижней, торцевые угловые раскосы, соединяющие смежные балки и стойки торцевых рам, шпангоуты, нижние опоры кожуха, продольные раскосы, концевые кольца кожуха, каждое из которых жестко связано с одной стороны с торцевой рамой, а с другой стороны – с кожухом, каждый продольный раскос с одной стороны жестко связан с кожухом через усиливающую накладку, а с другой стороны каждый продольный раскос жестко связан с торцевой рамой в зоне соединения смежных поперечной балки и вертикальной стойки, усиливающие накладки с одной стороны соединены с кожухом посредством сварки, а с другой стороны усиливающие накладки соединены посредством сварки с продольными раскосами, согласно полезной модели, контейнер-цистерна содержит четыре верхних и четыре нижних продольных раскоса, при этом каждый продольный раскос жестко связан с соответствующей угловой зоной торцевой рамы, образованной между смежными балками и стойками торцевой рамы, каждое концевое кольцо кожуха с одной стороны жестко соединено посредством сварки с торцевыми угловыми раскосами торцевой рамы, а с другой стороны каждое концевое кольцо кожуха жестко связано с кожухом, усиливающие накладки выполнены из материала, исключающего возникновение гальванического эффекта между накладкой и кожухом, каждая усиливающая накладка соединена с кожухом с возможностью обеспечения выхода конденсата между накладкой и кожухом, усиливающая накладка по своему периметру, выполнена выступающей за наружные габариты продольных раскосов, под которыми она расположена на расстояние 30 – 100 мм, при этом расстояние между краем шва приварки усиливающей накладки и краем ближайшего стыкового шва обечайки кожуха составляет не менее 20 мм.

Усиливающая накладка может быть выполнена общей для двух соседних верхних продольных раскосов.

Усиливающая накладка может быть выполнена общей для двух соседних нижних продольных раскосов.

Усиливающая накладка может иметь прямоугольную форму.

Усиливающая накладка может иметь форму, близкую к прямоугольной.

Усиливающая накладка может иметь фигурную форму для адаптации формы накладки относительно кожуха с учетом расположения продольных раскосов и стыковых швов обечайки кожуха.

Усиливающая накладка может быть соединена с кожухом посредством сварного шва, выполненного по периметру накладки, при этом длина сварного шва на 15-20 мм меньше, чем длина периметра усиливающей накладки, при этом непроваренный участок расположен в нижней части накладки.

Усиливающая накладка может быть соединена с кожухом посредством герметичного сварного шва, выполненного по всему периметру накладки, при этом в нижней части накладки выполнено сквозное отверстие.

Между двумя нижними раскосами и нижней поперечной балкой торцевой рамы может быть расположен нижний лист, жестко соединенный с нижними раскосами и нижней поперечной балкой торцевой рамы посредством сварки.

Нижний лист выполнен фигурным для возможности его размещения межу нижней поперечной балкой и нижними продольными раскосами.

Продольные раскосы целесообразно выполнять в виде балок.

Продольные раскосы целесообразны выполнять в виде профилированных балок.

Продольные раскосы целесообразно выполнять в виде балок замкнутого поперечного сечения.

Продольные раскосы можно выполнять с поперечным сечением в виде швелеров.

Продольные раскосы можно выполнять в виде балок с поперечным сечением в виде двутавра.

Торцевые угловые раскосы могут быть выполнены плоскими.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен вид сверху концевой части контейнера-цистерны (для упрощения представляется вид только одной части, одного конца контейнера-цистерны, т.к. обе ее концевые части выполнены идентичными, симметричными относительно вертикальной поперечной плоскости симметрии кожуха).

На фиг. 2 изображен вид сверху концевой части контейнера-цистерны с общей усиливающей накладкой под двумя верхними продольными раскосами.

На фиг. 3 изображен вид снизу концевой части контейнера-цистерны.

На фиг. 4 изображен вид сбоку (с торца) контейнера-цистерны.

Позиции на чертежах:

1- кожух;

2 – днище;

3 – торцевая рама;

4 – вертикальные стойки торцевой рамы;

5 – поперечные балки торцевой рамы;

6 – торцевые угловые раскосы;

7 – нижние опоры кожуха;

8 – продольные раскосы;

9 – концевое кольцо кожуха;

10 – усиливающая накладка;

11 – нижний лист;

12 – шпангоуты;

13 – стыковой шов кожуха 1;

14 – общая усиливающая накладка для двух верхних продольных раскосов.

Заявляемый контейнер-цистерна содержит цилиндрический кожух 1, состоящий из цилиндрической обечайки с выпуклыми днищами 2 на торцах обечайки, обечайка образована из царг, соединенных между собой посредством сварки, две торцевые рамы 3, каждая из которых выполнена по форме, близкой к прямоугольнику; каждая торцевая рама образована двумя противолежащими вертикальными стойками 4 и двумя противолежащими поперечными балками 5; одна из поперечных балок 5 является верхней, а другая – нижней; торцевые угловые раскосы 6, соединяющие смежные стороны (стойки и балки) 4 и 5 торцевых рам 3, шпангоуты 12; нижние опоры 7 кожуха 1; продольные раскосы 8; концевые кольца 9 кожуха, каждое из которых жестко связано с одной стороны с торцевой рамой 3, а с другой стороны – с кожухом 1; каждый продольный раскос 8 с одной стороны жестко связан с кожухом 1 через усиливающую накладку 10, а с другой стороны каждый продольный раскос 8 жестко связан с торцевой рамой 3 в зоне соединения смежных поперечной балки и вертикальной стойки 4 и 5; усиливающие накладки 10 с одной стороны соединены с кожухом 1 посредством сварки, а с другой стороны усиливающие накладки 10 соединены посредством сварки с продольными раскосами 8. Контейнер-цистерна содержит четыре верхних и четыре нижних продольных раскоса 8, при этом каждый продольный раскос 8 жестко связан с соответствующей угловой зоной торцевой рамы 3, образованной между смежными стойками и балками 4 и 5 торцевой рамы 3; каждое концевое кольцо 9 кожуха с одной стороны жестко соединено посредством сварки с торцевыми угловыми раскосами 6 торцевой рамы, а с другой стороны каждое концевое кольцо 9 жестко связано с кожухом 1; усиливающие накладки 10 выполнены из материала, соответствующего материалу кожуха 1, или близкого к нему, для исключения непропорциональных относительно кожуха 1 деформаций усиливающих накладок при температурных перепадах, а также для исключения гальванического эффекта между накладкой 10 и кожухом 1, т.е. для исключения возникновения в результате гальванического эффекта коррозии кожуха 1 и нарушению его целостности; каждая усиливающая накладка 10 соединена с кожухом 1 с возможностью обеспечения выхода конденсата между накладкой 10 и кожухом 1; усиливающая накладка 10 по своему периметру, выполнена выступающей за наружные габариты продольных раскосов 8, под которыми она расположена на расстояние 30-100 мм. Уменьшение размера части накладок 10, выступающей за габариты продольных раскосов, менее 30 мм приведет к концентрации напряжений вокруг продольных раскосов и снизит надежность конструкции контейнера-цистерны за счет возможных деформаций кожуха 1 в области его соединения через накладки 10 с продольными раскосами 8, что может привести к нарушению герметичности стыковых швов 13 кожуха 1. Увеличение габаритов выступающей части накладок 10 выше 100 мм нецелесообразно, т.к. накладку такого размера сложно разместить на кожухе 1 таким образом, чтобы не пересекать стыковые швы 13, кроме того, такое увеличение размеров накладок 10 приведет к нецелесообразному расходу материала и усложнит сборку контейнера-цистерны. Расстояние между краем шва приварки усиливающей накладки 10 и краем ближайшего стыкового шва 13 кожуха 1 составляет не менее 20 мм с тем, чтобы возникающие вследствие продольных нагрузок на контейнер-цистерну напряжения в месте соединения кожуха 1 с продольными раскосами 8 через накладки 10 не возникали в непосредственной близости от стыкового шва, чтобы снизить вероятность деформации кожуха 1 в непосредственной близости от стыкового шва 13. Продольные раскосы 8 (четыре верхних и четыре нижних) предназначены для повышения изгибной жесткости кожуха 1 в продольном и поперечном направлении.

Размещение накладок 10 на кожухе 1 в соответствии с геометрическими параметрами, приведенными в формуле полезной модели, позволит исключить (или существенно снизить) возможность деформации кожуха 1 в наиболее проблемных местах – местах соединения раскосов 8 через накладки 10 с кожухом 1 и около стыковых швов 13 кожуха 1.

Усиливающая накладка 14 может быть выполнена общей для двух соседних верхних продольных раскосов 8 (фиг. 2). Усиливающая накладка 10 может иметь прямоугольную форму или форму, близкую к прямоугольной. Указание на то, что каждая торцевая рама 3 или усиливающая накладка 10 выполнена в форме близкой к прямоугольной, осуществлено с учетом того, что при изготовлении возможны незначительные размерные отклонения, при которых нельзя считать торцевую раму 3 или усиливающую накладку 10 точно прямоугольной. Усиливающая накладка 10 может иметь фигурную форму для адаптации ее формы относительно кожуха 1 с учетом расположения продольных раскосов и стыковых швов кожуха. В любом случае форма усиливающей накладки 10 выбирается оптимальной исходя из габаритов кожуха 1, расположения раскосов 8 и стыковых швов 13 кожуха 1. Для возможности выхода конденсата, образующегося между кожухом 1 и усиливающей накладкой 10 накладка 10 может быть соединена с кожухом 1 посредством сварного шва, выполненного по периметру накладки 10, при этом длина сварного шва на 15-20 мм меньше, чем длина периметра усиливающей накладки, при этом непроваренный участок расположен в нижней части накладки. Т.е. между концами сварного шва в нижней части накладки 10 остается свободный промежуток, через который конденсат имеет возможность выйти наружу, поскольку он скапливается в нижней части накладки. Такого расстояния между концами сварного шва достаточно для надежного обеспечения выхода конденсата между накладкой 10 и кожухом 1. Усиливающая накладка 10 может быть соединена с кожухом 1 посредством герметичного сварного шва, выполненного по всему периметру накладки 10, при этом в нижней части накладки выполнено сквозное отверстие (на чертежах не показано), через которое обеспечивается выход конденсата, образующегося между кожухом 1 и накладкой 10, также за счет того, что указанное отверстие расположено в нижней части накладки 10. Образование конденсата обусловлено атмосферными температурными перепадами, или же при перевозке в заявляемом контейнере-цистерне холодных грузов, в том числе при криогенных температурах. Между двумя нижними раскосами 8 и нижней поперечной балкой торцевой рамы 3 может быть расположен нижний лист 11, жестко соединенный с нижними раскосами 8 и нижней поперечной балкой 5 торцевой рамы 3 посредством сварки. Нижний лист 11 выполнен фигурным для возможности его размещения межу нижней поперечной балкой 5 и нижними продольными раскосами 8. Продольные раскосы 8 целесообразно выполнять в виде профилированных балок. Оптимальной с точки зрения надежности и долговечности является форма балок 8 с замкнутым профилем, возможно применение балок из готового двутаврового профиля, из профиля в виде швеллера или уголка, также являющимися прочными и надежными. Торцевые угловые раскосы 6 можно выполнить плоскими (в виде пластин) с тем, чтобы обеспечить возможность адаптации формы угловых раскосов 6 (с дуговым внутренним периметром) с возможностью обеспечения максимально длинного контакта концевого кольца 9 кожуха и угловых раскосов 6, обеспечивая таким образом, максимальную длину сварного шва, соединяющего концевое кольцо 9 кожуха с угловыми раскосами 6, что обеспечит повышение надежности, и, соответственно, долговечности конструкции заявляемого контейнера-цистерны.

Наличие продольных балок не только внизу (как у наиболее близкого аналога), но и вверху, позволяет образовать замкнутый контур для силового взаимодействия при продольных и вертикальных нагрузках на контейнер-цистерну, таким образом обеспечивается выравнивание и перераспределение нагрузок на кожух, снижается возможность образования зон перенапряжений, снижающих надежность кожуха.

Нижний лист 11 повышает жесткость всей конструкции контейнера-цистерны в местах соединения наиболее нагруженных нижних раскосов 8 с рамой 3 и кожухом 1, а, следовательно, повышает надежность конструкции заявляемого контейнера-цистерны в целом.

Возможность выполнения накладки 10 общей для двух верхних или двух нижних продольных раскосов повышает жесткость и надежность соединения продольных раскосов 8 и накладки 10 с кожухом, повышает прочность и надежность конструкции контейнера-цистерны в целом.

Возможность выхода конденсата между накладкой 10 и кожухом 1 должна быть обеспечена при перевозке в контейнере-цистерне холодных грузов, конденсат может образовываться вследствие разницы температур снаружи накладки 10 и внутри нее (на поверхности, прилегающей к кожуху 1).

В целом совокупность признаков отличительной части формулы полезной модели повышает надежность конструкции путем увеличения изгибной жесткости в продольном и поперечном направлении, а также за счет исключения деформаций кожуха 1 в наиболее проблемных местах – в области стыковых швов 13 и в местах соединения кожуха 1 с продольными раскосами 8 через накладки 10. Исключение деформаций и нарушение целостности кожуха 1 обеспечено за счет снижения напряжений в области сварных швов обечайки кожуха 1.

Повышение надежности конструкции контейнера-цистерны обусловливает повышение его долговечности.

Достижение заявленного технического результата было проверено расчетным путем и путем компьютерного моделирования, по результатам которых было установлено, что надежность, а следовательно и долговечность конструкции контейнера-цистерны повышена на 3-5%.

Надежность и долговечность контейнера-цистерны является существенным фактором, определяющим возможность выбора заявляемой конструкции для эксплуатации под давлением в условиях пониженных температур при воздействии на контейнер-цистерну эксплуатационных нагрузок.

Claims (17)

1. Контейнер-цистерна, содержащий цилиндрический кожух, состоящий из цилиндрической обечайки с выпуклыми днищами на торцах обечайки, обечайка образована из царг, соединенных между собой посредством сварки, две торцевые рамы, каждая из которых выполнена по форме, близкой к прямоугольнику, каждая торцевая рама образована двумя противолежащими вертикальными стойками и двумя противолежащими поперечными балками, одна из поперечных балок является верхней, а другая – нижней, торцевые угловые раскосы, соединяющие смежные балки и стойки торцевых рам, шпангоуты, нижние опоры кожуха, продольные раскосы, концевые кольца кожуха, каждое из которых жестко связано с одной стороны с торцевой рамой, а с другой стороны – с кожухом, каждый продольный раскос с одной стороны жестко связан с кожухом через усиливающую накладку, а с другой стороны каждый продольный раскос жестко связан с торцевой рамой в зоне соединения смежных поперечной балки и вертикальной стойки, усиливающие накладки с одной стороны соединены с кожухом посредством сварки, а с другой стороны усиливающие накладки соединены посредством сварки с продольными раскосами, отличающийся тем, что контейнер-цистерна содержит четыре верхних и четыре нижних продольных раскоса, при этом каждый продольный раскос жестко связан с соответствующей угловой зоной торцевой рамы, образованной между смежными балками и стойками торцевой рамы, каждое концевое кольцо кожуха с одной стороны жестко соединено посредством сварки с торцевыми угловыми раскосами торцевой рамы, а с другой стороны каждое концевое кольцо обечайки кожуха жестко связано с кожухом, усиливающие накладки выполнены из материала, исключающего возникновение гальванического эффекта между накладкой и кожухом, каждая усиливающая накладка соединена с кожухом с возможностью обеспечения выхода конденсата между накладкой и кожухом, усиливающая накладка по своему периметру выполнена выступающей за наружные габариты продольных раскосов, под которыми она расположена на расстояние 30 мм - 100 мм, при этом расстояние между краем шва приварки усиливающей накладки и краем ближайшего стыкового шва обечайки кожуха составляет не менее 20 мм.

2. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что усиливающая накладка выполнена общей для двух соседних верхних продольных раскосов.

3. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что усиливающая накладка выполнена общей для двух соседних нижних продольных раскосов.

4. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что усиливающая накладка имеет прямоугольную форму.

5. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что усиливающая накладка имеет форму, близкую к прямоугольной.

6. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что усиливающая накладка имеет фигурную форму для адаптации формы накладки относительно кожуха с учетом расположения продольных раскосов и стыковых швов кожуха.

7. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что усиливающая накладка соединена с кожухом посредством сварного шва, выполненного по периметру накладки, при этом длина сварного шва на 15 мм - 20 мм меньше, чем длина периметра усиливающей накладки, при этом непроваренный участок расположен в нижней части накладки.

8. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что усиливающая накладка соединена с кожухом посредством герметичного сварного шва, выполненного по всему периметру накладки, при этом в нижней части накладки выполнено сквозное отверстие.

9. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что между двумя нижними раскосами и нижней поперечной балкой торцевой рамы расположен нижний лист, жестко соединенный с нижними раскосами и нижней поперечной балкой торцевой рамы посредством сварки.

10. Контейнер-цистерна по п. 9, отличающийся тем, что нижний лист выполнен фигурным для возможности его размещения межу нижней поперечной балкой и нижними продольными раскосами.

11. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что продольные раскосы выполнены в виде балок.

12. Контейнер-цистерна по п. 11, отличающийся тем, что продольные раскосы выполнены в виде профилированных балок.

13. Контейнер-цистерна по п. 12, отличающийся тем, что продольные раскосы выполнены в виде балок замкнутого поперечного сечения.

14. Контейнер-цистерна по п. 12, отличающийся тем, что продольные раскосы выполнены с поперечным сечением в виде швеллеров.

15. Контейнер-цистерна по п. 12, отличающийся тем, что продольные раскосы выполнены в виде балок с поперечным сечением в виде двутавра.

16. Контейнер-цистерна по п. 12, отличающийся тем, что продольные раскосы выполнены в виде балок с поперечным сечением в виде уголка.

17. Контейнер-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что торцевые угловые раскосы выполнены плоскими.

Images