RU2149110C1

RU2149110C1 - Tank car

Info

Publication number: RU2149110C1
Application number: RU98122141A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Бурмистров; Г.В. Шипилов; А.В. Силенок; В.А. Малянов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Рузхиммаш"
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: railway transport; tank cars for transportation of dangerous cargoes. SUBSTANCE: tank car has barrel secured on frame, protective shields rigidly secured on frame opposite to barrel end plates with clearance between end plate and shield, running gear and hood for filler and drain fittings, two safety bows, each installed on top of barrel before hood at side of end plate at angle to barrel axis, height of bows exceeding height of hood. Each safety bow is provided with longitudinal, vertical and inclined braces, one end of each brace being rigidly secured on bow. End sections of each safety bow and longitudinal brace are hinge-connected with brackets 13 rigidly secured on reinforcement plates 14. Other ends of vertical and inclined braces are rigidly secured on reinforcement plates through locating rib 15. Height of each protective shield is made equal to 0.4-0.5 of diameter of barrel. Safety bows are secured on shell at angle of 89-79 degrees relative to barrel axis. EFFECT: prevention of damage of barrel in accidents. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к цистернам для перевозки опасных грузов. The invention relates to rolling stock of railway transport, and in particular to tanks for the transport of dangerous goods.

Известна железнодорожная цистерна, состоящая из котла с рамой, ходовой части и вертикальных предохранительных щитов, жестко закрепленных на раме напротив днищ котла с зазором между котлом, при этом щиты со стороны днищ снабжены жестко прикрепленными к ним горизонтальными ребрами (1). A railway tank is known, consisting of a boiler with a frame, a running gear and vertical safety shields rigidly mounted on the frame opposite the boiler bottoms with a gap between the boiler, while the shields on the bottoms are equipped with horizontal ribs rigidly attached to them (1).

Эта цистерна не имеет защиты колпака, поэтому в аварийных ситуациях при перевороте вагона возможно повреждение колпака и сливоналивной арматуры, загрязнение окружающей среды опасными для окружающей среды жидкостями, которые перевозятся в цистернах. This tank does not have a hood protection, therefore, in emergency situations, when the car is turned over, the hood and drainage fittings may be damaged, environmental pollution by environmentally hazardous liquids that are transported in tanks.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является железнодорожная цистерна, включающая укрепленный на раме котел, состоящий из обечайки и днищ, вертикальные предохранительные щиты, каждый из которых жестко закреплен на раме напротив днища котла с зазором между днищем и щитом, ходовую часть и колпак для сливоналивной арматуры, по меньшей мере две предохранительные дуги, каждая из которых установлена сверху на котле перед колпаком со стороны днища перпендикулярно оси котла и выполнена так, что ее высота превышает высоту колпака, причем концевые участки каждой предохранительной дуги укреплены на обечайке котла (2). The closest in technical essence to the proposed one is the railway tank, including a boiler mounted on the frame, consisting of a shell and bottoms, vertical safety shields, each of which is rigidly mounted on the frame opposite the boiler bottom with a gap between the bottom and the shield, the undercarriage and the filling cap valves, at least two safety arcs, each of which is mounted on top of the boiler in front of the hood from the bottom side perpendicular to the axis of the boiler and is made so that its height exceeds the height pack, the end portions of each of the safety arc mounted on the boiler shell (2).

Известная конструкция не обеспечивает высокой надежности предотвращения разгерметизации цистерн в аварийных ситуациях при возможных ее переворотах, так как дуги воспринимают на себя большие продольные и поперечные усилия, поэтому и высока вероятность разгерметизации за счет пробивки цистерны концами дуг. The known design does not provide high reliability to prevent depressurization of tanks in emergency situations when it is overturned, since the arcs take on large longitudinal and transverse forces, and therefore there is a high likelihood of depressurization due to punching the tank with the ends of the arcs.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности железнодорожных цистерн для перевозки опасных грузов и обеспечение экологической безопасности за счет предотвращения разгерметизации цистерн и загрязнения окружающей среды при аварийных ситуациях. The aim of the invention is to increase the operational reliability of railway tanks for the transport of dangerous goods and environmental safety by preventing the depressurization of tanks and environmental pollution in emergency situations.

Поставленная цель достигается тем, что в железнодорожной цистерне, включающей укрепленный на раме котел, состоящий из обечайки и днищ, предохранительные щиты, каждый из которых жестко закреплен на раме напротив днища котла с зазором между днищем и щитом, ходовую часть и колпак для сливоналивной арматуры, две предохранительные дуги, каждая из которых установлена сверху на котле перед колпаком со стороны днища и их высота превышает высоту колпака, причем каждая предохранительная дуга выполнена с продольным, вертикальным и наклонными раскосами, при этом один конец этих раскосов жестко закреплен к ней, предохранительные дуги установлены и закреплены к обечайке под углом к оси котла, а концевые участки каждой предохранительной дуги и продольного раскоса соединены шарнирно с кронштейнами, которые жестко закреплены к усиливающим пластинам, а другие концы вертикального и наклонных раскосов жестко закреплены к усиливающим пластинам через установочное ребро, а высота каждого предохранительного щита выполнена равной 0,4 - 0,5 диаметра котла. This goal is achieved by the fact that in the railway tank, which includes a boiler mounted on the frame, consisting of a shell and bottoms, safety shields, each of which is rigidly mounted on the frame opposite the boiler bottom with a gap between the bottom and the shield, the chassis and the cap for drain valves, two safety arcs, each of which is mounted on top of the boiler in front of the hood from the bottom and their height exceeds the height of the hood, and each safety arc is made with longitudinal, vertical and inclined racks themselves, while one end of these braces is rigidly fixed to it, safety arches are installed and secured to the shell at an angle to the axis of the boiler, and the end sections of each safety arc and longitudinal brace are pivotally connected to brackets that are rigidly fixed to reinforcing plates, and the other ends vertical and inclined braces are rigidly fixed to the reinforcing plates through the installation rib, and the height of each safety shield is made equal to 0.4 - 0.5 of the diameter of the boiler.

Предохранительные дуги установлены и закреплены на обечайке под углом 89-79 градусов к оси котла. Safety arches are installed and secured to the shell at an angle of 89-79 degrees to the axis of the boiler.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the totality of the features of the analogue made it possible to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art as determined by the applicant for the specialist, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention for the achievement of the technical result is not revealed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Технический результат, получаемый от использования предлагаемого изобретения, заключается в предотвращении повреждения котла в аварийных ситуациях от продольных ударов, а также - в предотвращении повреждения верхней части котла, а именно сливоналивной арматуры, в сокращении расходов на ремонт цистерн и обеззараживание окружающей среды при крушениях поездов, в составе которых имеются цистерны и когда происходит разгерметизация цистерн и загрязнения окружающей среды опасными грузами, перевозимыми в цистернах. The technical result obtained from the use of the present invention is to prevent damage to the boiler in emergency situations from longitudinal impacts, as well as to prevent damage to the upper part of the boiler, namely drainage fittings, to reduce the cost of repairing tanks and environmental disinfection during train crashes, as a part of which there are tanks and when there is a depressurization of tanks and environmental pollution by dangerous goods transported in tanks.

Следует отметить, что предлагаемое расположение предохранительных дуг под углом к оси котла и радиальная форма построения предохранительного щита и его оптимальная высота обеспечивает уменьшение концентрированных усилий, направленных как на днище, так и на колпак котла за счет их рикошетирование и распределение этих усилий на составляющие в момент аварийных столкновений. It should be noted that the proposed location of the safety arches at an angle to the axis of the boiler and the radial shape of the construction of the safety shield and its optimal height reduces the concentrated efforts directed both at the bottom and the hood of the boiler due to their rebounding and the distribution of these efforts to the components at the time emergency collisions.

На фиг. 1 показана цистерна, общий вид; на фиг. 2 - цистерна, вид с торца; на фиг. 3 - цистерна, вид сверху; на фиг. 4 - установка на котле предохранительных дуг. In FIG. 1 shows a tank, general view; in FIG. 2 - tank, end view; in FIG. 3 - tank, top view; in FIG. 4 - installation of safety arcs on the boiler.

Железнодорожная цистерна состоит из котла 1, закрепленного на раме 2, ходовой части 3. Котел 1 состоит из обечайки 4 и днищ 5. Напротив днищ 5 к раме 2 жестко прикреплены предохранительные щиты 6 на расстоянии 2 от днищ 5. Предохранительные щиты 6 могут располагаться вертикально или с наклоном. Прочность и жесткость щитов 6 увеличивается за счет усиления их вертикальными и горизонтальными ребрами, жестко приваренными к каждому щиту со стороны днища 5 (не показаны). Предохранительный щит 6 воспринимает на себя нагрузки недопустимой величины, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, при нарушениях маневровых работ и в аварийных ситуациях. При этом происходит упругое восприятие действующей нагрузки, если ее величина не превышает допустимой (выбор зазора 2), а форма предохранительного щита 6 и его высота 0,4-0,5 диаметра котла обеспечивает рикошетирование соударяемых элементов в различных направлениях и обеспечивает распределение концентрированного удара на достаточно большую площадь до 2,2 кв.м поверхности днищ 5. The railway tank consists of a boiler 1, mounted on the frame 2, the chassis 3. The boiler 1 consists of a shell 4 and bottoms 5. Opposite the bottoms 5 to the frame 2 are securely attached safety shields 6 at a distance 2 from the bottoms 5. Safety shields 6 can be located vertically or with a slope. The strength and rigidity of the shields 6 increases due to the strengthening of their vertical and horizontal ribs, rigidly welded to each shield from the bottom 5 (not shown). The safety shield 6 accepts loads of unacceptable values that may occur during operation, in case of shunting violations and in emergency situations. In this case, an elastic perception of the current load occurs, if its value does not exceed the permissible (choice of clearance 2), and the shape of the safety shield 6 and its height 0.4-0.5 of the diameter of the boiler provides rebounding of the impacted elements in different directions and ensures the distribution of concentrated shock over a sufficiently large area of up to 2.2 square meters of the surface of the bottoms 5.

Сливом и наливом груза в цистерну и из нее осуществляется с помощью оборудования (арматуры), расположенной в верхней части котла 1 в колпаке 7. Предотвращение повреждения сливоналивной арматуры, например, при авариях, когда возможен переворот цистерны, обеспечивается за счет предохранительных дуг 8. Дуги 8 расположены по обе стороны колпака 7 и установлены под углом к оси котла 1. Высота дуг 8 превышает высоту колпака 7, поэтому при перевороте цистерны опирается на дуги 8, а не на колпак 7, что обеспечивает сохранность, размещенной в нем сливоналивной арматуры. Расположение дуг 8 под углом 89 - 79 градусов к оси котла 1 позволяет предотвратить повреждение котла 1 от прямых ударов в аварийных ситуациях при возможном перевороте цистерны и обеспечить разделения прямых ударов на составляющие по касательной и исключить возможность многократного ее переворота. The discharge and loading of cargo into and out of the tank is carried out using equipment (fittings) located in the upper part of the boiler 1 in the cap 7. Damage to the overflow fittings, for example, during accidents, when the tank can be turned over, is ensured by safety arcs 8. Arc 8 are located on both sides of the hood 7 and are installed at an angle to the axis of the boiler 1. The height of the arcs 8 exceeds the height of the hood 7, therefore, when turning the tank, it rests on the arcs 8, and not on the hood 7, which ensures the safety placed in it explicit reinforcement. The location of the arcs 8 at an angle of 89 - 79 degrees to the axis of the boiler 1 allows you to prevent damage to the boiler 1 from direct impacts in emergency situations when the tank is overturned and to ensure separation of direct impacts into components along the tangent and to exclude the possibility of multiple overturns.

Для повышения прочности и устойчивости каждая предохранительная дуга 8 выполнена с продольным 9, вертикальным 10 и наклонными 11 и 12 раскосами, при этом одни конец этих раскосов 9, 10, 11, 12 жестко закреплен к предохранительной дуге 8. To increase strength and stability, each safety arc 8 is made with longitudinal 9, vertical 10 and inclined 11 and 12 braces, while one end of these braces 9, 10, 11, 12 is rigidly fixed to the safety arc 8.

Концевые участки предохранительной дуги 8 и продольного 9 раскоса соединены шарнирно с кронштейнами 13, которые жестко закреплены к обечайке 4 котла 1 через усиливающие пластины 14, а другие концы вертикального 10 и наклонных 11, 12 раскосов также жестко закреплены к усиливающей пластине 14 через установочное ребро 15. The end sections of the safety arc 8 and the longitudinal brace 9 are pivotally connected to brackets 13, which are rigidly fixed to the shell 4 of the boiler 1 through reinforcing plates 14, and the other ends of the vertical 10 and inclined 11, 12 braces are also rigidly fixed to the reinforcing plate 14 through the installation rib 15 .

Возможность достижения положительного эффекта при использовании предлагаемого технического решения может быть объяснена следующим образом. В аварийных ситуациях, когда возможен переворот цистерны, повреждений колпака 7 со сливоналивной арматурой не происходит, так как котел 1 в перевернутом положении опирается не на колпак 7, а на предохранительные дуги 8, установленные под углом 89-79 градусов к оси котла 1, что исключает возможность повреждения котла 1 как самими концами предохранительных дуг 8, так и многократность переворота цистерны, так как происходит перераспределение усилий по касательной. The ability to achieve a positive effect when using the proposed technical solution can be explained as follows. In emergency situations, when the tank is overturned, damage to the cap 7 with the drain valve does not occur, since the boiler 1 in the inverted position does not rest on the cap 7, but on the safety arcs 8 installed at an angle of 89-79 degrees to the axis of the boiler 1, which eliminates the possibility of damage to the boiler 1 as the very ends of the safety arches 8, and the multiple flips of the tank, as there is a redistribution of forces along the tangent.

Днища 5 котла 1 в аварийных ситуациях предохраняется от повреждений предохранительными щитами 6. The bottom 5 of the boiler 1 in emergency situations is protected from damage by protective shields 6.

Предлагаемая конструкция железнодорожной цистерны с оптимальной формой и высотой предохранительных щитов 6, а также расположением под углом к оси котла 1 предохранительных дуг 8 и их закреплением к обечайке 4 котла 1 позволяет исключить возможность разгерметизации цистерн и загрязнения окружающей среды перевозимыми в цистернах опасными грузами при различных аварийных ситуациях. The proposed design of the railway tank with the optimal shape and height of the safety shields 6, as well as the location of the safety arches 8 at an angle to the axis of the boiler 1 and their fastening to the shell 4 of the boiler 1 eliminates the possibility of depressurization of tanks and environmental pollution by dangerous goods transported in tanks during various emergency situations.

Предлагаемая железнодорожная цистерна работает следующим образом. The proposed railway tank operates as follows.

При возможных переворотах цистерны, когда колпак 7 оказывается внизу цистерны, происходит опирание котла 1 не на колпак 7, а на предохранительные дуги 8. In case of possible overturns of the tank, when the hood 7 is at the bottom of the tank, the boiler 1 is supported not on the hood 7, but on the safety arcs 8.

Продольные раскосы 9 снижают вероятность повреждения колпака при действии на них больших продольных усилий. Вертикальные 10 и наклонные 11, 12 раскосы позволяют воспринимать большие поперечные усилия. Шарнирные соединения концов дуг 8 и раскосов 9 с котлом позволяют также снизить технологические усилия, действующие на котел 1. Longitudinal braces 9 reduce the likelihood of damage to the cap when exposed to large longitudinal forces. Vertical 10 and inclined 11, 12 braces allow you to perceive large lateral forces. The swivel joints of the ends of the arcs 8 and braces 9 with the boiler can also reduce the technological forces acting on the boiler 1.

При воздействии на цистерны усилий в направлении котла 1 цистерны защита днищ 5 обеспечивается предохранительным щитом 6, который воспринимает на себя нагрузки недопустимой величины, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, при нарушениях маневровых работ и в аварийных ситуациях. При этом происходит упругое восприятие действующей нагрузки, если ее величина не превышает допустимой (выбор зазора). В случае выбора зазора 2 между днищем 5 и щитом 6 (при максимальных нагрузках, действующих на цистерну) предохранительный щит 6 обеспечивает распределение концентрированного удара на достаточно большую площадь до 2,2 кв.м поверхности днища, что снижает уровень напряжений в днищах при аварийных ситуациях. When the tank forces are exerted in the direction of the boiler 1 of the tank, the protection of the bottoms 5 is ensured by a safety shield 6, which accepts unacceptable loads that may occur during operation, in case of shunting violations and in emergency situations. In this case, an elastic perception of the current load occurs, if its value does not exceed the permissible (choice of gap). In the case of choosing a gap 2 between the bottom 5 and the shield 6 (at maximum loads acting on the tank), the safety shield 6 provides a concentrated shock distribution over a sufficiently large area up to 2.2 square meters of the bottom surface, which reduces the level of stress in the bottoms in emergency situations .

Такая конструкция предохранительного щита 6 позволяет увеличить площадь защиты днища 5 котла 1 цистерны для перевозки опасных грузов по сравнению с прототипом в 2 раза и обеспечивает рикошетирование соударяемых элементов в различных направлениях за счет формы его выполнения. This design of the safety shield 6 allows you to increase the protection area of the bottom 5 of the boiler 1 of the tank for the transport of dangerous goods in 2 times in comparison with the prototype and provides rebounding of the impacted elements in different directions due to the form of its implementation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующие совокупности условий:
- средство, воплощающее устройство при его осуществлении, при использовании в железнодорожном транспорте, а именно для перевозки опасных грузов в цистернах горизонтального расположения с предохранительным щитом и предохранительными дугами;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following combination of conditions when using the claimed device:
- a tool embodying the device in its implementation, when used in railway transport, namely for the transport of dangerous goods in horizontal tanks with a safety shield and safety arcs;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность железнодорожных цистерн при перевозке опасных грузов и обеспечить их экологическую безопасность. Using the proposed invention will improve the reliability of railway tanks during the transport of dangerous goods and ensure their environmental safety.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Промышленная применяемость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "Industrial applicability".

Claims

1. Railway tank, including a boiler mounted on the frame, consisting of a shell and bottoms, safety shields, each of which is rigidly mounted on the frame opposite the boiler bottom with a gap between the bottom and the shield, the chassis and the cap for the filling equipment, two safety arches, each of which is installed on top of the boiler in front of the hood from the bottom and their height exceeds the height of the hood, with each safety arc made with longitudinal, vertical and inclined braces, with one end of these braces in rigidly fixed to it, characterized in that the safety arcs are installed and secured to the shell at an angle to the axis of the boiler, and the end sections of each safety arc and the longitudinal brace are pivotally connected to brackets that are rigidly fixed to reinforcing plastics, and the other ends are vertical and inclined the braces are rigidly fixed to the reinforcing plates through the installation rib, and the height of each safety shield is made equal to 0.4 - 0.5 of the diameter of the boiler.

2. Railway tank according to claim 1, characterized in that the safety arcs are mounted on the shell at an angle of 89 - 79 ^o to the axis of the boiler.