RU2641365C1

RU2641365C1 - Drain device of railway tank

Info

Publication number: RU2641365C1
Application number: RU2016135551A
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Гончаров; Александр Николаевич Кемеж; Иван Сергеевич Лындин
Original assignee: Акционерное общество "Первая грузовая компания"
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2018-01-17

Abstract

FIELD: transportation.SUBSTANCE: drain device of a railway tank comprises a cylindrical housing of two connected parts (1, 2), between which a safety ring (4) is mounted. A main shutter (4) with a drive mechanism is installed in the upper housing part, and an additional shutter in the form of a cover with a gasket and a clamping screw is installed in the lower housing part on a rotary bracket (5). The main shutter is mounted on an abutment rod (10) of the drive mechanism with the possibility of free rotation in an open clutch and consists of two valves mounted in series one below the other, the upper of which is a spring poppet valve for closing the upper face of the drain hole, and the valve located under it is a shut-off valve in the form of a truncated cone for closing the flow housing section.EFFECT: invention increases the reliability of the drain device due to preserving its tightness under conditions of external forces acting on it in the event of emergency situations.2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту для перевозок жидких грузов, в частности к конструкциям сливных устройств железнодорожных цистерн и может быть использовано в резервуарах для хранения жидких сред.The invention relates to railway transport for the transport of liquid goods, in particular to the designs of drain devices of railway tanks and can be used in tanks for storing liquid media.

Известно используемое в железнодорожной цистерне (по патенту RU 2116919, B61D 5/00, 10.08.98) сливное устройство, содержащее корпус, окруженный обогревательным кожухом, основной затвор, который включает в себя штангу, верхний конец которой снабжен откидным воротком, а нижний ввинчен в стойку, внизу штанга соединена с клапаном, имеющим верхние и нижние перья, резиновое кольцо, укрепленное прижимным кольцом и шпильками, дополнительный затвор, состоящий из крышки с резиновым уплотнительным кольцом, которое закреплено к крышке кольцом и болтами, при этом крышка прикреплена к наконечнику корпуса винтом, а опора для винта выполнена в виде откидной скобы, подвешенной на валиках, которые закреплены на наконечнике корпуса, крышка снабжена стопорной гайкой с рукояткой, основной затвор снабжен пятой и упорным стаканом, причем в клапане выполнено сквозное отверстие, в которое установлена и жестко закреплена пята, а к штанге жестко присоединен упорный стакан, в который установлена пята и соединена с ним болтами, проходящими через ее кольцевую выточку, дополнительный затвор сливного устройства снабжен скобами, которые жестко соединены с крышкой и через которые пропущена откидная скоба, при этом на пяту и на соприкасающиеся поверхности верхних и нижних перьев основного затвора сливного устройства нанесено защитное покрытие из электропроводящего материала.It is known to be used in a railway tank (patent RU 2116919, B61D 5/00, 08/10/98) a drain device comprising a housing surrounded by a heating casing, a main shutter, which includes a rod, the upper end of which is equipped with a hinged door, and the lower screwed into a rack, the bottom of the rod is connected to a valve having upper and lower feathers, a rubber ring reinforced with a clamping ring and studs, an additional shutter consisting of a cover with a rubber o-ring, which is fixed to the cover with a ring and bolts, while the knob is attached to the housing tip by a screw, and the screw support is made in the form of a folding bracket suspended on rollers that are mounted on the housing tip, the cover is equipped with a lock nut with a handle, the main shutter is equipped with a fifth and stop glass, and a through hole is made in the valve, in which the heel is installed and rigidly fixed, and a thrust cup is rigidly attached to the rod, into which the heel is installed and connected to it by bolts passing through its annular recess, an additional shutter of the sleep drain device It is equipped with brackets that are rigidly connected to the lid and through which a folding bracket is passed, while on the heel and on the contacting surfaces of the upper and lower feathers of the main shutter of the drain device, a protective coating of electrically conductive material is applied.

В известном сливном устройстве основной затвор, расположенный во внутреннем объеме цистерны, выполнен в виде клапана, который испытывает значительные силовые нагрузки от воздействия перевозимой в цистерне рабочей среды и не гарантирует герметичности сливного устройства. Дополнительный затвор, выполненный в виде фиксируемой винтом задвижки на конце корпуса, не гарантирует надежности герметизации сливного устройства при разгерметизации основного затвора. Значительные силовые усилия со стороны рабочей среды приведут к отжиму задвижки относительно корпуса. Недостаточная герметизация сливного устройства ухудшает технику безопасности, что особенно существенно при транспортировании в цистернах экологически опасных жидкостей. Опасность нарушения герметизации сливного устройства имеет место и при аварийных ситуациях, возникающих при крушениях поездов. В последнем случае наиболее опасной зоной разгерметизации цистерны является вертикально выступающая наружная часть корпуса сливного устройства. При авариях, возникающих при сходе несущей рамы цистерны с ходовых тележек, происходят перевороты цистерны, при которых силовое воздействие приводит к разрушению (срезу, смятию) нижней выступающей части корпуса, оснащенной задвижкой. Происходит разгерметизация сливного устройства. Указанный недостаток по срезу, смятию выступающей части корпуса этого устройства наблюдается и в аварийных ситуациях при сходе несущей рамы цистерны с одной из ходовых тележек, инерционная масса которой создает срезающее усилие на эту часть сливного устройства. Возможность использования в нижней части железнодорожной цистерны силовых защитных элементов или узлов нецелесообразна из-за ограниченности путевого просвета между железнодорожным полотном и несущей рамой цистерны, а также из-за ухудшения условий подсоединения к корпусу сливного устройства сливного трубопровода.In the known drainage device, the main shutter located in the internal volume of the tank is made in the form of a valve that experiences significant power loads from exposure to the working medium transported in the tank and does not guarantee the tightness of the drainage device. The additional shutter, made in the form of a bolt fixed by a screw at the end of the body, does not guarantee the reliability of the sealing of the drain device during depressurization of the main shutter. Significant force on the part of the working medium will lead to the extraction of the valve relative to the housing. Insufficient sealing of the drain device impairs safety measures, which is especially important when transporting environmentally hazardous liquids in tanks. The danger of violation of the sealing of the drainage device also occurs in emergency situations arising from train crashes. In the latter case, the most dangerous zone of depressurization of the tank is the vertically protruding outer part of the body of the drain device. In case of accidents occurring when the bearing frame of the tank vanishes from the bogies, the tank flips, in which the force action leads to the destruction (shearing, crushing) of the lower protruding part of the body equipped with a valve. The drain device is depressurized. The indicated drawback in terms of shearing, crushing of the protruding part of the housing of this device is also observed in emergency situations when the bearing frame of the tank comes off one of the bogies, the inertial mass of which creates a shearing force on this part of the drain device. The possibility of using power protective elements or assemblies in the lower part of the railway tank is impractical due to the limited clearance between the railway and the tank supporting frame, as well as due to the deterioration of the conditions for connecting the drain pipe to the body of the drain device.

В качестве прототипа принято сливное устройство для железнодорожной цистерны, содержащее последовательно расположенные и независимо управляемые затворы, основной из них размещен во внутреннем объеме котла в зоне выходного окна и кинематически связан с управляющей штангой, продольно ориентированной к наливной горловине, другой затвор, дополнительный, размещен на конце наружной части корпуса сливного устройства, а над дополнительным затвором установлен промежуточный затвор, который выполнен в виде поворотной заслонки с боковой сферической поверхностью, герметично взаимодействующей с неметаллическим уплотнительным седлом, размещенным в корпусе сливного устройства, ось поворота заслонки перпендикулярна продольной оси указанного корпуса, поперечно смещена относительно нее и сопряжена с торцовой поверхностью заслонки, обращенной к дополнительному затвору, посредством кривошипов, расположенных по обе стороны от продольной оси корпуса, один из концов оси поворота заслонки соединен с рукояткой управления, расположенной с наружной стороны корпуса сливного устройства и взаимосвязанной с этим корпусом осевым фиксатором, ось которого перпендикулярна продольной оси корпуса, причем центр радиуса кривизны сферической поверхности заслонки расположен на продольной оси указанного корпуса на уровне или ниже оси ее поворота (RU 2182091, B61D 5/00, 10.05.02).As a prototype, a drainage device for a railroad tank car was adopted, containing sequentially located and independently controlled gates, the main one is located in the internal volume of the boiler in the area of the exit window and is kinematically connected with a control rod longitudinally oriented to the filler neck, another shutter, additional, is placed on the end of the outer part of the body of the drain device, and above the additional shutter an intermediate shutter is installed, which is made in the form of a rotary shutter from the side with its surface tightly interacting with a non-metallic sealing seat located in the housing of the drain device, the axis of rotation of the valve is perpendicular to the longitudinal axis of the specified housing, laterally offset from it and mated with the end surface of the valve facing the additional shutter, by means of cranks located on both sides of the longitudinal the axis of the housing, one of the ends of the axis of rotation of the damper is connected to a control handle located on the outside of the housing of the drain device and interconnected with the housing axial lock whose axis is perpendicular to the longitudinal axis of the housing, wherein the center of radius of curvature of the spherical surface of the damper is located on the longitudinal axis of said body at or below its axis of rotation (RU 2182091, B61D 5/00, 10.05.02).

Введение в сливное устройство третьего независимо управляемого затвора, выполненного в виде поворотной заслонки, позволило повысить надежность сливного устройства и цистерны в целом при транспортировке жидкостей и при возникновении аварийных ситуаций, в том числе за счет повышения ее герметичности в условиях неравномерно действующих силовых нагрузок, возникающих при транспортировании в результате вибраций и ударов цистерны, которые особенно существенны при неполном заполнении ее жидкостью. Кроме того, уменьшена вероятность разгерметизации цистерны при аварийных ситуациях, в том числе за счет размещения промежуточного затвора в зоне, расположенной выше дополнительного затвора.The introduction of a third independently controlled shutter, made in the form of a rotary damper, into the drainage device made it possible to increase the reliability of the drainage device and the tank as a whole during transportation of liquids and in case of emergency situations, including by increasing its tightness under conditions of uneven force loads arising from transportation as a result of vibration and shock of the tank, which are especially significant when it is not completely filled with liquid. In addition, the likelihood of depressurization of the tank in emergency situations is reduced, including by placing an intermediate shutter in the area located above the additional shutter.

Однако используемые в прототипе средства не обеспечивают необходимый уровень надежности сливного устройства, особенно, при аварийных ситуациях, возникающих при крушениях поездов. В прототипе, так же как и в аналоге, разгерметизация цистерны при авариях обусловлена разрушением (срезом, смятием и т.п.) вертикально выступающей наружной части корпуса сливного устройства, причем при аварии может быть повреждена любая выступающая часть корпуса, на которой установлены дополнительный и промежуточный затворы. При таком повреждении происходит разгерметизация сливного устройства, поскольку один основной затвор не гарантирует герметичности сливного устройства.However, the means used in the prototype do not provide the necessary level of reliability of the drain device, especially in emergency situations arising from train crashes. In the prototype, as well as in the analogue, the depressurization of the tank during an accident is caused by the destruction (shear, crushing, etc.) of the vertically protruding outer part of the body of the drain device, and in case of an accident, any protruding part of the body on which an additional and intermediate shutters. With such damage, the drainage device is depressurized, since one main shutter does not guarantee the tightness of the drainage device.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности сливного устройства за счет сохранения его герметичности в условиях воздействия на него внешних сил при возникновении аварийных ситуаций.The technical result of the invention is to increase the reliability of the drain device by maintaining its tightness under the influence of external forces upon it in case of emergency.

Технический результат достигается тем, что в сливном приборе железнодорожной цистерны, содержащем цилиндрический корпус, в верхней части которого установлен основной затвор с приводным механизмом, а в нижней части корпуса на поворотной скобе установлен дополнительный затвор в виде крышки с уплотнителем и прижимным винтом, согласно изобретению цилиндрический корпус состоит из двух соединенных частей, между которыми установлено предохранительное кольцо, основной затвор установлен на штанге упорной приводного механизма с возможностью ее свободного вращения в разъемной муфте и состоит из двух последовательно расположенных один под другим клапанов, верхний из которых представляет собой пружинный тарельчатый клапан, предназначенный для перекрытия верхней торцевой части сливного отверстия, а расположенный под ним клапан представляет собой запорный клапан в виде усеченного конуса, предназначенный для перекрытия проходного сечения корпуса.The technical result is achieved by the fact that in a drain device of a railway tank containing a cylindrical body, in the upper part of which a main valve with a drive mechanism is installed, and in the lower part of the body an additional valve in the form of a cover with a seal and a clamping screw is installed according to the invention, cylindrical the housing consists of two connected parts, between which a safety ring is installed, the main shutter is mounted on the rod of the thrust drive mechanism with the possibility of its free rotation in a detachable sleeve and consists of two valves located in series one after the other, the upper of which is a spring poppet valve designed to close the upper end of the drain hole, and the valve located underneath it is a shut-off valve in the form of a truncated cone, designed to overlap the passage section of the housing.

На чертеже (фиг. 1) представлен общий вид сливного прибора. На фиг. 2 показан вид сверху.In the drawing (Fig. 1) shows a General view of the drain device. In FIG. 2 shows a top view.

Сливной прибор железнодорожной цистерны содержит цилиндрический корпус, состоящий из двух соединенных частей 1 и 2, между которыми установлено предохранительное кольцо 3, в верхней части 1 корпуса установлен основной затвор 4 с приводным механизмом, а в нижней части 2 корпуса на поворотной скобе 5 установлен дополнительный затвор 6 в виде крышки с уплотнителем 7 и прижимным винтом 8, основной затвор 4 установлен на штанге упорной 10 приводного механизма с возможностью ее свободного вращения в разъемной муфте 9 и состоит из двух последовательно расположенных один под другим клапанов 11 и 12, верхний 11 из которых представляет собой пружинный тарельчатый клапан, предназначенный для перекрытия верхней торцевой части сливного отверстия, а расположенный под ним клапан 12 представляет собой запорный клапан в виде усеченного конуса, предназначенный для перекрытия проходного сечения корпуса.The drainage device of the railway tank contains a cylindrical casing consisting of two connected parts 1 and 2, between which a safety ring 3 is installed, in the upper part 1 of the casing there is a main shutter 4 with a drive mechanism, and an additional shutter is installed in the lower part 2 of the casing on a rotary bracket 5 6 in the form of a cover with a seal 7 and a clamping screw 8, the main shutter 4 is mounted on the thrust rod 10 of the drive mechanism with the possibility of its free rotation in the detachable sleeve 9 and consists of two in series valves 11 and 12 located one below the other, the upper 11 of which is a spring poppet valve designed to close the upper end of the drain hole, and valve 12 located under it is a truncated cone shut-off valve designed to block the passage section of the housing.

Сливной прибор железнодорожной цистерны используют следующим образом.The drain device of the railway tank is used as follows.

В рабочем состоянии цистерна 13 заполнена жидким грузом. Клапаны 11 и 12 и дополнительный затвор 6 находятся в закрытом состоянии, тем самым, исключая протечку жидкого груза. Для слива жидкого груза отворачивают прижимной винт 8 и отводят в сторону поворотную скобу 5 с установленным на ней дополнительным затвором 6 в виде крышки с уплотнителем 7. Затем подсоединяют сливной трубопровод (на чертеже не показан). Далее открывают крышку входной горловины (на чертеже не показано) для доступа к штанге упорной 10 приводного механизма. После чего вращением штанги упорной 10 приводного механизма осуществляется ее перемещение и подъем пружинного тарельчатого клапана 11 и запорного клапана 12, выполненного в виде усеченного конуса. В результате чего открывается соответственно сливное отверстие в верхней торцевой части корпуса и проходное сечение корпуса и происходит слив груза из цистерны 13. Для приведения цистерны 13 в рабочее состояние закрывают основной затвор 4 и дополнительный затвор 6.In working condition, the tank 13 is filled with liquid cargo. The valves 11 and 12 and the additional shutter 6 are in a closed state, thereby eliminating the leakage of liquid cargo. To drain the liquid cargo, unscrew the clamping screw 8 and swing the bracket 5 with the additional shutter 6 installed on it in the form of a cover with a seal 7. Then the drain pipe (not shown) is connected. Next, open the inlet cap (not shown in the drawing) to access the thrust rod 10 of the drive mechanism. Then, by rotation of the rod of the thrust 10 of the drive mechanism, it is moved and lifted by a spring poppet valve 11 and a shut-off valve 12, made in the form of a truncated cone. As a result, respectively, a drain hole is opened in the upper end part of the housing and the passage section of the housing and the cargo is drained from the tank 13. To bring the tank 13 into working condition, close the main shutter 4 and the additional shutter 6.

При аварийных ситуациях, возникающих при крущениях поезда и сходе тележек с рельсов, в известных сливных приборах нижняя часть его корпуса сминается или срезается с повреждением дополнительного затвора, при этом возможно повреждение и расположенного выше промежуточного затвора, поскольку его пространственное расположение не позволяет обеспечить требуемую надежную зону его защиты от силового воздействия при аварийных ситуациях. В предлагаемом же решении при аварийных ситуациях повреждается только нижняя часть 2 корпуса, на которой установлен дополнительный затвор 6. Если же при аварии нижняя часть корпуса срезается, то это происходит по предохранительному кольцу 3, специально установленному между двух соединенных между собой частей 1 и 2 корпуса, у которых размер верхней части 1 корпуса (его высота) значительно меньше, размера нижней части 2 корпуса. Реализация основного затвора 4 в виде двух последовательно расположенных один под другим клапанов 11 и 12, один из которых 11 представляет собой пружинный тарельчатый клапан, а расположенный под ним клапан 12 представляет собой запорный клапан в виде усеченного конуса, позволило обеспечить необходимую герметичность основного затвора 4 без использования промежуточного затвора (применяемого в известных сливных приборах) и уменьшить размер верхней части 1 корпуса, при котором нет необходимости в дополнительной защите корпуса, поскольку его габаритные размеры уменьшены настолько, что при возникших аварийных ситуациях возможно только повреждение или срез по предохранительному кольцу 3 нижней части 2 корпуса, а верхняя часть 1 не будет подвержена внешнему силовому воздействию.In emergency situations arising from train twists and trolleys coming off the rails, in the well-known drainage devices, the lower part of its body is crushed or cut off with damage to the additional shutter, which may damage the intermediate shutter located above, since its spatial arrangement does not allow to provide the required reliable zone its protection against force in emergency situations. In the proposed solution, in emergency situations, only the lower part of the housing is damaged, on which an additional shutter is installed 6. If, in the event of an accident, the lower part of the housing is cut off, this occurs along the safety ring 3, specially installed between two interconnected parts 1 and 2 of the housing in which the size of the upper part 1 of the housing (its height) is significantly smaller than the size of the lower part 2 of the housing. The implementation of the main shutter 4 in the form of two sequentially located one below the other valves 11 and 12, one of which 11 is a spring poppet valve, and the valve 12 located under it is a shut-off valve in the form of a truncated cone, made it possible to ensure the necessary tightness of the main shutter 4 without the use of an intermediate shutter (used in known drainage devices) and reduce the size of the upper part 1 of the housing, which does not require additional protection of the housing, since its the overall dimensions are reduced so much that in the event of an emergency only damage or a cut along the safety ring 3 of the lower part 2 of the housing is possible, and the upper part 1 will not be exposed to external force.

На внутренней поверхности соприкосновения верхней части 1 и клапана 12, имеются три выточки, способствующие герметизации сливного устройства за счет эластичности материала из которого изготовлен клапан 12.On the inner contact surface of the upper part 1 and the valve 12, there are three grooves that contribute to sealing the drain device due to the elasticity of the material from which the valve 12 is made.

Известный сливной прибор имеет ряд литых деталей сложной конфигурации, что усложняет их изготовление. Количество деталей, из которых состоит универсальный сливной прибор, составляет порядка 87 ед. (без учета деталей третьего промежуточного клапана). Масса существующего сливного прибора 131 кг, с учетом комплектации третьего промежуточного клапана составляет от 183 до 240 кг в зависимости от модели третьего промежуточного клапана.Known drain device has a number of cast parts of complex configuration, which complicates their manufacture. The number of parts that make up the universal drain device is about 87 units. (excluding parts of the third intermediate valve). The weight of the existing drain device is 131 kg, taking into account the configuration of the third intermediate valve, is from 183 to 240 kg, depending on the model of the third intermediate valve.

Предлагаемый сливной прибор состоит из 50 деталей, изготовленных в основном из сортовых видов материалов. Расчетная масса сливного прибора составляет порядка 90 кг.The proposed drain device consists of 50 parts, made mainly of varietal types of materials. The estimated weight of the drain device is about 90 kg.

Claims

A rail tank drain device comprising a cylindrical body, in the upper part of which a main valve with a drive mechanism is mounted, and an additional valve in the form of a lid with a seal and a clamping screw, which is characterized in that the cylindrical body consists of two connected parts between which a safety ring is installed, the main shutter is mounted on the rod of the thrust drive mechanism with the possibility of its free rotation in a detachable sleeve and with Toit of two successively arranged one below the other valves, the top of which is a spring-loaded poppet valve which is designed to overlap the upper end portion of the drain hole and the underlying valve is a shut-off valve in the form of a truncated cone, intended for covering the flow cross section of the housing.