Внутренний клапан вагона цистерны (8 видео)

В зависимости от устройства несущих элементов различают конструкции, в которых все основные нагрузки, действующие на цистерну, воспринимаются рамой котла, и конструкции, в которых эти нагрузки воспринимаются котлом (безрамные цистерны).

Четырехосная цистерна модели 15-1443 (рис. 7) грузоподъемностью 60 т имеет котел с полезной емкостью 71,7 м 3 , полной емкостью 73,1 м 3 и с внутренним диаметром 3,0 м. Крепление котла на раме производится в средней 10 и в концевых его частях 1.

К крайним опорам котел притянут стяжными хомутами 2, предназначенными для предотвращения вертикальных и поперечных его перемещений относительно рамы.

Особенностью конструкции рамы цистерны модели 15-1443 является отсутствие боковых продольных балок, наличие мощных концевых балок и облегченных продольных боковых балок лишь по концам рамы. Отсутствуют также промежуточные поперечные балки. Вследствие этого масса тары цистерны уменьшилась на 1,4 т. При такой конструкции силы, действующие на цистерну, воспринимаются котлом, жесткость которого значительно выше жесткости продольных боковых балок, и затем через крайние его опоры передаются на тележки.

Рис. 7. Цистерна для светлых нефтепродуктов модели 15-1443

Котел включает цилиндрическую обечайку, сваренную из пяти продольных листов: нижнего 9—11 мм, двух боковых 8 и двух верхних 3 толщиной по 9 мм, двух днищ 7 толщиной 10 мм.

Для налива нефтепродуктов, осмотра внутренних частей котла и его очистки используется люк 5 диаметром 570 мм, герметически закрываемый крышкой. Крышка крепится к люку восемью откидными болтами. На опорное кольцо горловины люка ставят уплотненное кольцо из бензоморозостойкой резины. В люке 5 размещены привод основного затвора сливного прибора и две сегментные планки, укрепленные на уровнях и предназначенные для контроля за предельными уровнями налива груза. Рядом с люком размещен патрубок 6 установки предохранительно-впускного клапана. При наливе груза объем котла заполняется только на 98 %. Оставшиеся проценты свободного пространства предусматриваются на увеличение объема груза при его нагревании.

Все продольные листы и днища котла соединены стыковыми сварными швами. Внутренний диаметр котла 3000 мм, а наружная длина — 10 770 мм. Котел имеет нижний слив, оборудован универсальным сливным прибором. Для обеспечения полного слива продукта нижний броневой лист котла имеет уклон к сливному прибору, образованный выштамповкой нижнего листа на глубину 20—30 мм. Для подъема на цистерну с обеих сторон вблизи от люка закреплены металлические лестницы 4, а наверху сделана площадка безопасного обслуживания при осмотре и промывке котла. Внутри котла также имеется лестница, опирающаяся на нижний лист. Котел изготовлен из стали 09Г2С.

Котел на раме крепят в средних и концевых ее частях. Для компенсации изменения линейных размеров котла при изменении температуры внешнего воздуха только средняя часть котла жестко связана с рамой фасонными лапами (рис. 8) 3, приваренными к нижнему листу 1 и соединенными призонными болтами 2 с лапами 4 хребтовой балки 5 рамы.

Рис. 8. Крепление котла к раме

Концевые части котла свободно лежат на деревянных брусках 8, 9, укрепленных на шкворневых балках рамы. Для предотвращения вертикальных и поперечных перемещений предусмотрены стяжные хомуты 6, которыми концевые части котла при помощи винтовых муфт 7 крепятся к крайним опорам 10.

Универсальный сливной прибор (рис. 9) цистерн общего назначения служит для слива груза из котла, а при необходимости налива снизу при помощи насоса.

Рис. 9. Конструкция универсального сливного прибора.

Сливной прибор крепится к нижнему листу средней части котла. Слив производится через патрубок 8, приваренный к седлу клапана 3. Прибор состоит из штанги 2 и 9, клапана 3, крышки 11с запорным устройством 6. Открытие и закрытие клапана осуществляются вращением воротка 1, соединенного со штангой 9. В нерабочем положении вороток 1 должен быть опущен в горловину люка-лаза. Перед сливом крышка с запорным устройством должна быть отведена в сторону и подвешена на крючке 5. Прибор имеет патрубок 7 для подачи пара или горячей воды в полость 4 для разогрева груза в приборе.

В настоящее время на все вновь строящиеся цистерны для перевозки светлых нефтепродуктов устанавливаются сливные приборы с тремя независимыми затворами (рис. 10).

Рис. 10. Сливной прибор с тремя независимыми затворами.

Видео:Раскачка цистерн зимойСкачать

У рамной конструкции котел с устройствами устанавливается на платформу, включающую раму, тормозное и автосцепное оборудование и ходовую часть.

Платформа (рис. 11) состоит из рамы сварной конструкции, автоматического и стояночного тормозов, автоматических ударно-тяговых приборов и ходовой части.

Ходовая часть платформы состоит из двух двухосных тележек ЦНИИ 3-0 модели 18-100 по ГОСТ 9246-79.

Рис. 11. 4-х осная платформа

Ударно-тяговые приборы включают в себя автосцепку, поглощающий аппарат, тяговый хомут, клин хомута, крепление тягового хомута, балочку, центрирующую с двумя маятниками, расцепной рычаг.

Стояночный тормоз предназначен для затормаживания цистерны на погрузочно-разгрузочных пунктах.

Лестницы.Для устройства узлов и внутренней поверхности котла на нем у большинства цистерн установлена внутренняя лестница. Наружная лестница состоит из ступенек, площадок, поручней.

Предохранительная арматура.Для обеспечения эксплуатации железнодорожных цистерн, их загрузки и выгрузки используется предохранительно-контрольная арматура, часть из которой устанавливается на котлах.

Читайте также: Прорезной карман под клапаном

Цистерны оборудованы предохранительными клапанами. Они имеют различное регулировочное давление от 0,07 до 20,0 МПа. Для нефти и нефтепродуктов – обычно 0,15 МПа. Устанавливаются также предохранительно-впусковые клапана.

При повышении давления в котле, на которое рассчитана пружина клапана, ее сопротивление преодолевается и клапан поднимается вверх, открывая выход газу в атмосферу. При снижении давления ниже атмосферного, сжимается пружина, впускной клапан опускается и сообщает полость котла с атмосферой.

Предохранительно-впускной клапан (рис. 12) имеет раздельную регулировку усилия затяжки пружины 1 клапана максимального давления 2 и пружины 3 вакуумного клапана 4. Регулировка клапанов производится на избыточное давление 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) и на разряжение 0,01 — 0,02 МПа (0,1 — 0,2 кгс/см2). Для предотвращения нарушения регулировки на предохранительно впускной клапан устанавливаются две пломбы.

Рис. 12. Предохранительно – впускной клапан

Люк-лаз (рис. 13) диаметром 570 мм герметично закрывается крышкой 1. В новых конструкциях применяется крышка с ригельным запором, включающим ригель 6, откидной болт 5 и предохранительную скобу 2. Эта конструкция обеспечивает надежность уплотнения, удобство и безопасность обслуживания.

В горловине люка приварены сегменты 3 для контроля уровня наполнения и прикреплена внутренняя лестница для доступа внутрь котла.

Дата добавления: 2016-12-16 ; просмотров: 20577 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

СЛИВОНАЛИВНЫЕ УСТРОЙСТВА И ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА НЕФТЕБЕНЗИНОВЫХ ЦИСТЕРН

При перевозке нефтепродуктов крайне важным фактором является обеспечение загрузки цистерн до полной грузоподъемности и при этом не должно быть перелива груза, что может привести к его вытеканию при повышении температуры окружающей среды и, соответственно, тепловом расширении груза.

Массу жидкого груза, перевозимого в цистернах, определяют замерно-калибровочным способом, при котором измеряют высоту наполнения котла. Затем учитывают плотность груза по специальным калибровочным таблицам, в которых приведена емкость котлов в зависимости от уровня его налива, подсчитывают массу груза. Калибровочный тип цистерны обозначен в виде металлических цифр, приваренных к котлу на обеих сторонах его цилиндрической части.

Налив груза производится через верхний люк-лаз и при этом объем котла заполняется только на 98%. Оставшееся свободное пространство предусматривается на увеличение объема груза при его нагревании.

Видео:Слив нефтепродукта с вагона-цистерныСкачать

Для налива нефтепродуктов, осмотра внутренних частей котла и его очистки используется люк-лаз диаметром 570 мм (рис. 1.1), герметически закрываемый крышкой. В люке размещены привод основного затвора сливного прибора и две сегментные планки, укрепленные на соответствующих уровнях. Эти сегментные планки предназначены для контроля за предельными уровнями налива груза, т.е. верхний уровень налива должен находиться между этими планками. В этом случае цистерна не будет перегружена, и при тепловом расширении груза он не будет выливаться и попадать в окружающую среду.

Рис. 1.1. Люк-лаз нефтебензиновой цистерны с крышкой и ригельным запором

На рис. 1.1 цифрами обозначено: 1 – крышка; 2 – предохранительная скоба; 3 – сегменты для контроля уровня наполнения; 4 – люк-лаз; 5 – откидной болт; 6 – ригель.

При эксплуатации цистерн люк-лаз всегда должен быть опломбирован.

Слив груза из котла осуществляется через универсальный сливной прибор, который крепится к нижнему листу средней части котла. Такой сливной прибор имеет верхний привод (рис. 1.2) и приводится в действие при вращении воротка и штанги. Конструкция такого сливного прибора разработана более 50-ти лет назад и уже не может отвечать современным требованиям.

Рис. 1.2. Универсальный сливной прибор

Данный сливной прибор (рис. 1.2) имеет два последовательно расположенных затвора, а именно сам клапан 2 и нижнюю заглушку 6.

Вороток 1, шарнирно соединенный с винтовой штангой 9 управления сливным прибором, расположен в горловине люка-лаза. На нижнем конце штанги закреплен клапан 2, который при вращении воротка поднимается или опускается на седло 3, обеспечивая таким образом открытие и закрытие сливного прибора. Труба сливного прибора 4 снаружи закрывается откидной крышкой 6, прижимаемой к торцу трубы нажимным винтом. Кольцевой наконечник сливной трубы обеспечивает возможность герметичного присоединения сливного рукава. Корпус сливного прибора оборудован кожухом 8, который может при сливе продукта заполняться паром для обогрева в зимнее время.

Универсальный сливной прибор обладает несколькими недостатками:

— резиновые уплотнения со временем теряют свои свойства, и прибор начинает пропускать груз – появляются течи;

— попадание в область слива мусора, что может быть между седлом клапана и самим клапаном, также может привести к потере герметичности прибора;

— при попадании в область слива конденсата и его последующем замерзании внутренний клапан (первый запорный орган) не прижимается к своему седлу, т.е. плотность прилегания не обеспечивается.

Специалистами кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа универсальный сливной прибор был доработан и на его базе был создан сливной прибор с тремя запорными органами. Схема такого сливного прибора представлена на рис. 1.3, и при этом управление основным шаровым затвором так же, как и ранее производится в верхней части цистерны. Более подробно новый сливной прибор показан на рис. 1.4.

Читайте также: Хонда аирвейв зазор клапанов

Рис. 1.3. Схема сливного прибора с тремя запорными органами

В новом сливном приборе вместо внутреннего прижимного клапана используется шаровой кран, обеспечивающий более высокую надежность и плотность закрытия. Кроме того, добавлен промежуточный дисковый затвор (рис. 1.5) типа «бабочка», который является вторым запорным органом. Откидная крышка (нижний запорный орган) заимствована у универсального сливного прибора.

Рис. 1.4. Сливной прибор с тремя запорными органами

Видео:Vacuum compression. Вакуумная жестьСкачать

На рисунке 1.4 цифрами обозначены: 1 – первый запорный орган с шаровым краном; 2 – промежуточный дисковый затвор (второй запорный орган); 3 – откидная крышка (третий запорный орган); 4 – вороток.

Рис. 1.5. Промежуточный дисковый затвор

Промежуточный дисковый затвор типа «бабочка» имеет два рабочих положения: вертикальное – клапан открыт и горизонтальное – клапан закрыт. На сливном приборе с тремя запорными органами, разработанном в МИИТе, промежуточный дисковый затвор находится в зоне паровой рубашки, что способствует его работоспособности при низких температурах. Таким образом, в конструкции нового сливного прибора реализовано три последовательно установленных затвора, что позволяет существенно увеличить сохранность перевозимых грузов и повысить степень безотказности при перевозке опасных грузов.

Рис. 1.6. Сливной прибор с тремя запорными органами в разрезе

Сливной прибор конструкции МИИТа с тремя запорными органами обеспечивает герметичность котлов цистерн и обладает высокой надежностью за счет того, что у шарового крана и промежуточного дискового затвора отсутствуют резиновые уплотнители. Резиновые уплотнения имеются только у откидной крышки (нижнего запорного органа).

Для управления шаровым краном имеется вороток, который также как и штурвал размещается в люке-лазе. Чтобы открыть или закрыть шаровой кран, нужно вороток повернуть на 90 градусов. При этом, если в зону слива попал мусор, он выталкивается шаровым краном обратно в котел и не застревает в сливном приборе.

Нижегородским отделением ВНИИЖТ был доработан универсальный сливной прибор, который получил обозначение УСП-3 (рис. 1.7; 1.8). В новом приборе имеется три запорных органа, при этом верхний клапан (1 запорный орган) остался без изменений, откидная крышка (3 запорный орган) также осталась без изменений. В конструкцию добавлен промежуточный дисковый затвор, который находится ниже паровой рубашки и не обогревается ею. При низких температурах у сливного прибора УСП-3 промежуточный дисковый затвор открыть практически невозможно.

В целом, УСП-3 обладает теми же недостатками, что и универсальный сливной прибор с двумя запорными органами. Удовлетворительная герметичность этого прибора обеспечивается только при работоспособном промежуточном дисковом затворе.

В процессе эксплуатации нефтебензиновых цистерн продукт перевозится при атмосферном давлении, однако в то же время внутри котла может создаться как повышенное давление, так и пониженное, и в связи с этим на котле цистерны необходимо иметь какое-либо предохранительное устройство, предохраняющее котел цистерны от возникающих при этом перегрузок.

В настоящее время на котлах нефтебензиновых цистерн устанавливается предохранительно-впускной клапан (рис. 1.9). Такой клапан имеет раздельную регулировку усилия затяжки пружины 1 клапана максимального давления 2 и пружины 3 вакуумного клапана 4. Регулировка клапанов производится на избыточное (повышенное) давление 0,15 МПа (1,5 кгс/см 2 ) и на разряжение (пониженное давление) 0,01 — 0,02 МПа (0,1 — 0,2 кгс/см 2 ) . Для предотвращения нарушения регулировки на предохранительно-впускной клапан устанавливаются две пломбы.

Опыт эксплуатации нефтебензиновых цистерн с такими клапанами показывает, что данная конструкция клапана не обладает достаточной надежностью. Предохранительно-впускной клапан не обеспечивает защиты котла от возникновения недопустимого вакуума после разогрева груза паром, пропарки котла и последующего охлаждения или при сливе продукта при закрытых крышках люков, в результате чего может произойти схлопывание котла.

Рис. 1.9. Предохранительно-впускной клапан

1. СЛИВОНАЛИВНАЯ И ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА ЦИСТЕРН ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ

1.1. Сливоналивная арматура цистерн для перевозки сжиженных газов

Еще более значимую роль в обеспечении безопасности перевозки опасных грузов имеет сливо-наливная и предохранительная арматура цистерн, перевозящих сжиженные углеводородные газы.

Видео:Почему схлопывается цистерна? #shortsСкачать

Отличительной особенностью цистерн этой группы является высокое рабочее давление в котле — 1,5-2,0 МПа (15-20 кгс/см 2 ). Исключение составляют цистерны для винилхлорида модели 15-1421 и для пентана модели 15-1520, в которых рабочее давление в котле соответственно равно 0,8 МПа (8 кгс/см 2 ) и 0,3 МПа (3 кгс/см 2 ), поэтому все цистерны этой группы подвергаются контролю и освидетельствованию Госгортехнадзором.

Важным фактором, характеризующим газовые цистерны, является процесс загрузки – выгрузки сжиженного газа, находящегося под давлением. Схема выгрузки сжиженного газа из цистерны представлена на рис. 2.1. Схема загрузки цистерн сжиженным газом отличается от выгрузки тем, что компрессор переключается и работает в обратном направлении. Порожняя цистерна заполняется инертным газом (чтобы в котле не оставалось кислорода воздуха), после чего компрессор его откачивает, а в цистерну закачивается находящаяся под давлением жидкостная фаза газа из резервуара.

Рис. 2.1. Схема выгрузки сжиженного газа

Вся сливоналивная, контрольно-измерительная арматура и предохранительный клапан размещаются обычно на крышке люка. Лишь на нескольких моделях (15-1556, 15-1581) предусмотрена отдельная установка предохранительного клапана на фланце патрубка, расположенного рядом с люком.

Читайте также: Илеоцекальный клапан нарушения в работе

Типовое сливоналивное устройство цистерн для сжиженных газов (рис. 2.2) включает два жидкостных 1 и один газовый 2 (уравнительный) вентиля с условным проходом D_y 40, D_y 38, D_y 32, к которым присоединены скоростные клапаны 3. К жидкостным вентилям присоединены сливоналивные трубы 4, концы которых закреплены в воронке 5 и доходят до поддона 6.

Рис. 2.2. Типовое сливо-наливное устройство цистерн для сжиженных газов

Типовое сливо-наливное устройство имеет следующие недостатки:

— вентили с резиновыми уплотнениями не обеспечивают герметичность арматуры и котла;

— динамические воздействия на пучок труб приводят к его изломам в зоне скоростных клапанов;

— в поддоне со временем накапливается конденсат и нерастворимый осадок, что приводит к засорению сливо-наливных труб.

Специалистами МИИТа типовое сливо-наливное устройство было доработано. В новой сливо-наливной арматуре (рис. 2.3) вентили с резиновыми уплотнениями заменены шаровыми кранами; фланец с пучком труб развернут на 90 градусов, в то же время пучок труб связан фермовой конструкцией для предотвращения его изломов; устранены воронка и поддон.

Рис. 2.3 а. Усовершенствованное сливо-наливное устройство

Рис. 2.3 б. Усовершенствованное сливо-наливное устройство

На рисунке 2.3 цифрами обозначено: 1 – кран шаровой жидкостный; 2 – кран шаровой газовый; 3 – малый предохранительный клапан 4 – скоростной клапан; 5 – сливо-наливные трубы жидкостные; 6 – кран контрольной арматуры; 7 – фермовая конструкция.

1.2. Предохранительная арматура цистерн для перевозки сжиженных газов

Видео:Поведение топлива внутри цистерныСкачать

При перевозке таких опасных грузов, как сжиженные углеводородные газы, относящиеся к 3-му классу опасности, крайне важным является обеспечение необходимого уровня безопасности в случае возникновения аварийных ситуаций. Для этой цели газовые цистерны оборудуются целым комплексом предохранительных и контрольно-измерительных устройств.

Скоростной клапан (рис. 2.4) предназначен для автоматического перекрытия сливоналивных и уравнительного вентилей в случае разрыва внешних сливоналивных и уравнительных шлангов. Клапан состоит из двух муфт 1, 5, трубы корпуса 2, кольца 4, прокладки 3 и ползуна 6. Ползун обеспечивает автоматическое перекрытие выходного отверстия клапана при достижении критической скорости истечения жидкости и удерживается в верхнем положении за счет внутреннего давления в цистерне.

В новых моделях цистерн применяется скоростной клапан шарикового типа, в котором вместо ползуна используется стальной шарик.

Контрольно-измерительное устройство (рис. 2.5) включает вентили контроля слива 1, контроля предварительного уровня налива 2, предельного уровня налива 3, дренажа (зачистки) 5 и манометродержатель 4. На вентилях контроля уровня и слива установлены трубки соответствующей длины. Маховики вентилей окрашены в разные цвета: предварительного уровня наполнения — в зеленый, предельного — в красный. Газ и жидкость, поступающие через контрольные вентили при проверке уровня слива или наполнения во время сливоналивных операций, должны отводиться в специальную емкость склада продукта получателя (отправителя) груза.

Рис. 2.5. Контрольно-измерительное устройство

Важным фактором обеспечения безопасности является соответствие параметров предохранительного клапана темпу нарастания теплового воздействия на котел.

Пружинный предохранительный клапан (рис. 2.6) состоит из корпуса-втулки 1 с присоединительным фланцем, втулки 2, с конусным седлом клапана, запрессованном в корпус, тарельчатого клапана 6, на котором укреплена крышка 4 с резиновой прокладкой 5, обеспечивающей полную герметичность сопряжения конусных поверхностей седла и тарели. Опирание тарели клапана на седло обеспечивает разгрузку от действия запирающей пружины 7 резиновой прокладки и увеличивает срок ее службы. Крышка 4 крепится специальной гайкой 3, регулирующей прижатие резиновой прокладки к наружной плоскости тарели клапана. Давление срабатывания (открытия) клапана определяется усилием начальной затяжки пружины 7 и регулируется гайками 9, на которые усилие пружины передается через опорную втулку 8 и сферическую шайбу 10.

На некоторых моделях цистерн применяется предохранительный клапан с разрушаемой мембраной (рис. 2.7). Такая конструкция обеспечивает абсолютную герметичность до момента разрушения мембраны 12. После ее разрушения в работу включается расположенный над ней пружинный клапан максимального давления, конструкция которого в принципе подобна описанной выше.

Рис. 2.6. Малый предохранительный клапан

Рис. 2.7. Предохранительный клапан с разрушаемой мембраной

На рисунке 2.7 цифрами обозначено: 1 – пломба; 2 – кольцо; 3, 4, 5 – втулки; 6 – колпак; 7 – винт; 8 – пружина; 9 – прокладка; 10 – седло клапана; 11 – клапан; 12 – разрушаемая мембрана; 13 – вентиль.

Существующие комплекты предохранительных клапанов типа ДУ-32 не могут обеспечить безопасный сброс продукта при повышении давления в котле. На цистернах модели 15-9503 АВП были испытаны и приняты к серийному производству предохранительные клапаны с увеличенным проходным сечением, обеспечивающие управляемый сброс продукта без взрыва. Поэтому на цистерны для перевозки сжиженных газов целесообразно устанавливать дополнительно большой предохранительный клапан типа ДУ-80 (рис. 2.8). На цистерны с большим объемом котла целесообразно устанавливать два таких предохранительных клапана.