Цистерны представляют собой грузовой вагон, кузовом у которого является стальной цилиндрический котел со сферическими днищами, предназначенный для перевозки жидких, газообразных, порошковых и других грузов, свободно загружаемых в котел цистерны и выгружаемых из него.
В зависимости от перевозимых грузов цистерны делятся на две группы: цистерны общего назначения – для перевозки нефтепродуктов и специальные цистерны– для перевозки определенных видов грузов. Кроме того, цистерны различают по осности, грузоподъемности, объему котла и другим признакам.
Конструкция и технология изготовления котлов современных цистерн и цистерн выпуска прежних лет существенно отличаются. Четырехосные цистерны первых выпусков строились клапанной конструкции. С развитием техники электросварки освоено производство сварных котлов.
Сварной котел цистерн емкостью 50 м3 первых выпусков (рис. 1, а) имел цилиндрическую часть, составленную из пяти поперечных полубарабанов (обечаек) (1), двух отштампованных сферических днищ (2) и нижнего продольного (броневого) листа (3). На верху котла укреплен цилиндрический колпак (4) имеющий люк с крышкой. Колпак является дополнительной емкостью, обеспечивающей сохранение груза при его температурном расширении. Обечайки сварены друг с другом встык, а с броневым листом и с днищами – внахлестку. Отбортовки днищ входят внутрь котла.
Рис. 1 – Котлы четырехосных цистерн
Котел, собранный из цилиндрических обечаек, имел много швов: круговые, продольные и угловые. В местах пересечений продольных и поперечных швов концентрировались напряжения, в результате чего снижалась прочность котла. Кроме того, в такой конструкции было затруднено применение автоматической сварки. Поэтому цилиндрическая часть котлов современных цистерн собирается из продольных листов (рис. 1, б), свариваемых по образующим.
Цистерны для нефтепродуктов
Четырехосная цистерна емкостью 60 м3 (рис. 2), предназначенная для перевозки нефти и нефтепродуктов, имеет сварной котел (см. рис. 1, б) с внутренним диаметром 2800 мм, длиной цилиндрической части 9800 мм и общей длиной 10 300 мм. Цилиндрическая часть котла составлена из цельных продольных листов: верхних и средних толщиной 9 мм, нижнего броневого опорного 11 мм. Днище сферической формы имеет толщину 11 мм. Материалом для котла служит Ст3. Листы днища соединены между собой встык автоматической сваркой под слоем флюса. Важным преимуществом стыковых соединений по сравнению с нахлесточными является возможность контроля их качества при помощи рентгеновских снимков. Кроме того, при замене нахлесточных соединений стыковыми снижается масса котла.
Рис. 2 – Четырехосная цистерна с увеличенным объемом: 1 – котел; 2 – лестница; 3 – люк; 4 – предохранительный клапан; 5 – сливной прибор
В конструкции котла, собранного из одних продольных листов, улучшается работа сварных швов и основного металла котла. При этом значительно повышается прочность цистерн и надежность их в эксплуатации. Новая конструкция облегчает внедрение автоматической сварки и механизированной сборки котла.
При сборке котла все листы, заготовленные для цилиндрической части его, сваривают в одно полотнище, затем подвергают вальцовке для придания ему формы цилиндра (обечайки). Обечайку укладывают в специальный стенд и производят окончательную сварку замыкающего шва цилиндрической части котла,
Днище, изготавливаемое штамповкой, имеет радиус сферы 3000 мм, радиус кривой сопряжения с цилиндром 150 мм и глубину выштамповки 510 мм. Днище этой Вологодские цистерны имеет преимущества по сравнению с днищами цистерн старых конструкций, имеющих большой радиус сферы и меньшие радиусы кривой сопряжения и глубину выштамповки, так как с увеличением радиуса сферы и уменьшением радиуса кривой сопряжения повышаются напряжения в днище. Днище приваривают к цилиндрической части котла тоже встык автоматической сваркой.
Котел не имеет большого колпака подобно цистернам первых выпусков. Для возможного увеличения объема груза предусматривается не полное загружение котла на 1,2 м3 (2% от погрузочного объема). Уровень заполнения котла контролируют по обечайке люка, вваренной с углублением 130 мм, Для этого к нижней кромке обечайки приварены две сегментные планки: первая указывает уровень предельного налива, а вторая сигнализирует необходимость замедления подачи груза в котел.
Люк котла цилиндрический диаметром 570 мм и высотой 300 мм имеет штампованно-сварную крышку, закрепляемую восемью откидными болтами. На опорное кольцо горловины люка ставится уплотнительное кольцо из бензоморозостойкой резины. Такими люками оборудуют все нефтебензиновые цистерны и некоторые цистерны специального назначения (сернокислотные, олеумные). Вблизи люка расположен предохранительно-впускной клапан.
Для подъема на цистерну с обеих сторон у колпака закреплены металлические лестницы и наверху сделана площадка для доступа туда при осмотре или промывке. Внутри котла имеется лестница, опирающаяся на броневой лист.
Рама цистерны емкостью 60 м3 (рис. 3) имеет хребтовую балку (5), изготовленную из двух швеллеров (14) сечением 300×11,5х89х13,5 мм, перекрытых сверху накладкой (13) толщиной 8 мм, а снизу – накладкой (15) толщиной 6 мм. Ширина накладок составляет 490 мм. По концам хребтовой балки закреплены отлитые заодно с розеткой передние (1) и задние (3) упоры на внутренних вертикальных стенках ее между упорами – предохранительные накладки (2).
Рис. 3 – Рама четырехосной цистерны
Шкворневая балка (6) рамы имеет коробчатое сечение, она собрана из двух вертикальных листов (7) толщиной 8 мм, нижнего (12) и верхнего (11) листов толщиной 14 мм. На верхнем листе крепится концевая опора котла. Стальная отливка (4) усиливает пятниковое место. Рама цистерны не имеет сквозных боковых балок. Только в консольных частях рамы, т. е. между концевыми и шкворневыми балками, поставлены боковые балочки (8) и (10) Г-образного сечения, отштампованные из листа толщиной 6 мм. Для увеличения жесткости балочки снабжены гофрами. Концевые балки (9) штампованные облегченной конструкции.
Средняя часть котла крепится к хребтовой балке рамы при помощи фасонных лап (2) (рис. 4), приваренных к броневому листу (1) и прикрепленных болтами (3) к опорным планкам (4), приваренным к полкам хребтовой балки рамы (5). Такое соединение предотвращает продольный сдвиг котла, что наблюдалось у цистерн старой постройки.
Рис. 4 – Узлы соединения котла цистерны емкостью 60 м3 с рамой: а – в средней части; б – по концам
При изменении температуры котел может несколько удлиняться или укорачиваться, поэтому по концам его не крепят жестко к раме, а он свободно лежит на специальных опорах (11), размещенных на ее шкворневых и хребтовой балках. Верхние части опоры имеют очертание, соответствующее цилиндрической форме котла. В их металлические желоба (10) укладывают деревянные бруски (8) (из лиственницы или сосны, пропитанные антисептиками) и прикрепляют болтами (9). Деревянные бруски предохраняют нижнюю часть котла от протирания. К крайним опорам котел притягивают стяжными хомутами (6), удерживающими его от вертикальных и поперечных перемещений относительно рамы. Натяжение хомутов регулируют муфтами (7).
Цистерны оборудованы универсальными сливными приборами и предохранительными клапанами. Для обеспечения полного слива груза котлы, строящиеся с 1961 г., имеют выгиб вниз броневого листа глубиной 15–30 мм, который способствует стеканию жидкости от днищ к сливному прибору.
Котлы цистерн окрашивают в светло-желтый (палевый) цвет, а раму, автосцепное устройство, ходовые части и детали тормоза – в черный.
Четырехосная цистерна емкостью 72,3 м3 выпуска 1971 г. имеет грузоподъемность 60 т. Котел цистерны цельносварной с внутренним диаметром 3000 мм и общей длиной 10 670 мм при длине цилиндрической части 9650 мм. Котел, оборудованный типовым сливным прибором и предохранительным клапаном, располагается на раме. Тара цистерны составляет 24 т. Котел изготовляют из низколегированной стали 09Г2С.
Четырехосная цистерна емкостью 50 м3 изготовлялась двух типов: один – для перевозки светлых грузов (бензина и т. п.), а другой – темных (нефти и т. п.). Первые имели устройства для верхнего слива, а вторые оборудовались нижними сливными приборами. Конструкция котла была одинакова.
Сварной котел цистерны первых выпусков (см. рис. 1, а) имел броневой лист и днища толщиной 10 мм, пять обечаек толщиной 7–8 мм. Затем цистерны емкостью 50 м3 выпускались с котлами, цилиндрическая часть которых сваривалась не из пяти поперечных обечаек, а из трех продольных верхних листов (2) (рис. 5) толщиной 9 мм. Броневой лист (1) и днища (3) делались толщиной 11 мм. Верхние листы котла друг с другом соединялись встык, а с броневым листом – встык или внахлестку. Штампованные днища вначале приваривались внахлестку, а впоследствии встык. Радиус сферы днища 3500 мм, а радиус кривой сопряжения с цилиндром 100 мм. Наверху к котлу приваривался колпак с внутренним диаметром 1500 мм и высотой 336–500 мм (объем 0,6–0,9 м3).
Средняя часть котла связана с рамой с помощью фасонных лап, приваренных к броневому листу. Вначале фасонные лапы крепили непосредственно к хребтовой балке, а затем к верхней полке стали приваривать опорные планки. Концевые части свободно лежат на соединенных между собой деревянных брусках. У цистерн первых выпусков эти бруски имели длину 700 мм с опорной площадью 1,2 м2. В процессе эксплуатации было выявлено, что рядом с малой по площади опорой на котле появляются вмятины и трещины, поэтому длина брусков была увеличена до 1080 мм и соответственно опорная площадь – до 1,84 м2.
Рис. 5 – Котел цистерны емкостью 50 м3
Цистерна оборудована двусторонней лестницей с площадкой колпака и лестницей для спуска внутрь котла. С 1957 г. все цистерны емкостью 50 м3 оборудовались универсальными сливными приборами и окрашивались в палевый цвет. Выпуск четырехосных цистерн с котлом 50 м3 был прекращен в 1959 г. в связи с переходом на строительство цистерн более совершенной конструкции емкостью 60 м3.
Восьмиосная цистерна емкостью 140 м3 (рис. 6) предназначена для перевозки темных и светлых нефтепродуктов.
Рис. 6 – Восьмиоcная цистерна: 1 – котел; 2 – предохранитено-впускные клапаны; 3 – люки; 4 – шпангоуты; 5 – сферические днища; 6 – автосцепное устройство; 7 – опоры; 8 – внутренняя лестница; 9 – сливной прибору; 10 – наружная лестница
Сварной котел (рис. 7) имеет внутренний диаметр 3000 мм. Цилиндрическая часть котла (1) собрана из двух сваренных встык обечаек, каждая из которых состоит из продольных листов. С обеих сторон от поперечного шва расположены кольцевые шпангоуты, придающие котлу необходимую жесткость и усиливающие его. Шпангоуты имеют Ω-образную форму поперечного сечения и прочно приварены к наружным стенкам котла. Броневой лист котла имеет толщину 12 мм, верхние и средние листы – 8 мм. Днища котла штампованные из листа толщиной 11 мм, имеют сферическую форму и приварены к цилиндрической части стыковым швом. Котел оборудован двумя сливными приборами универсального типа и двумя люками (2) с крышками, что позволяет ускорить операции налива и слива груза. Внутри размещены по две сегментных планки: верхняя для контроля предельного налива и нижняя для указания необходимости замедления нагрева котла. Для обеспечения полного слива груза в броневом листе сделаны уклоны к сливным приборам. Вблизи горловин люка расположены два штуцера (3), к которым крепятся предохранительно-впускные клапаны, отрегулированные так, что они предотвращают повышение давления в котле более 0,15 МН/м2, а понижение давления – более чем на 0,015 МН/м2. Основные части котла изготовлены из низколегированной стали марки 09Г2С.
Рис. 7 – Котел восьмиосной цистерны
В зоне опоры котла (рис. 8, а) нижний лист усилен специальными листами (4) шириной 1000 мм и толщиной 12 мм. К концевым частям котла приварены опоры, которыми он опирается на четырехосные тележки. Опора, являющаяся одновременной консольной частью рамы, имеет хребтовую (2) и шкворневую (3) балки, а также концевые и боковые балки. Котел цистерны приварен к шкворневой балке ребрами и листами, а к хребтовой – специальными лапами (1) и (5) с прорезями для сварки.
Рис. 8 – Опора котла: а – без ниши; б – с нишей в котле
В цистернах первых выпусков (первый вариант конструкции) по концам котла предусмотрены ниши с толщиной стенок 14 мм, внутри которых размещены консольные части хребтовой балки с опорами для котла. Опора (рис. 8, б) является консольной частью рамы и включает мощные хребтовую (2), усиленную ребрами жесткости (7), и шкворневую (3) балки, облегченные концевую (9) и боковые (8) балки. К шкворневой и хребтовой балкам приварен опорный лист (6) толщиной 12 мм, являющийся непосредственной опорой котла (10). Через нее передаются основные нагрузки на котел и от котла на тележку. Опорный лист имеет сложную форму, плотно пригнан и прочно приварен по всему периметру к броневому листу котла. На хребтовых и концевых балках размещены детали автосцепного устройства, а на шкворневых – пятник (11) и скользуны (13). На пересечении хребтовой и шкворневой балок предусмотрено надпятниковое усиление (12). Котел оборудован внутренней и наружной лестницами, помостами с ограждением у горловин люков. Восьмиосные цистерны изготовляются Ждановским заводом тяжелого машиностроения (ЖЗТМ).
Полувагоны для битума
Для перевозки битума используются специальные бункерные полувагоны, представляющие собой четырехосные платформы, на которых установлено по четыре опрокидывающихся бункера емкостью по 11,4 м3 каждый, а на двухосном – по три бункера емкостью по 5 м3. Бункера имеют двойные стенки, выполненные из листовой стали толщиной 4 мм. Перед разгрузкой в пространство между стенками подводится пар, который подогревает и подплавляет прилегающий к стенкам битум. При опрокидывании бункер легко освобождается от груза. Конструкция бункерных вагонов обеспечивает загрузку и выгрузку при небольшом расходе пара. Груз в этих вагонах может перевозиться на большие расстояния в любых климатических условиях.
К недостаткам битумных полувагонов относится высокий коэффициент тары (у четырехосного – 0,8 и у двухосного – 0,93), С 1963 г. бункерные полувагоны выпускаются с облегченной рамой и уменьшенной на 3 т тарой. Рама полувагона изготовляется без боковых балок с хребтовой балкой, выполненной из двутавров сечением 45x180x10 мм из низколегированной стали марки 09Г2.
Четырехосный трехбункерный полувагон грузоподъемностью 50 т конструкции Днепропетровского завода показан на рис. 9. Три бункера (1) емкостью каждый 19 м3 опираются на две крайние (4) и две промежуточные (5) опоры с зубчатым сектором (3), позволяющим при разгрузке наклонять бункера в обе стороны вагона. Каждый бункер имеет двустворчатую крышку (2), автоматически открывающуюся в процессе разгрузки. Полувагон оборудован специальными стяжками для фиксирования бункеров в транспортном положении.
Рис. 9 – Бункерный полувагон для перевозки битума
Котел цистерны для перевозки высоковязких грузов с наружной паро-обогревательной рубашкой (1) (рис. 10) аналогичен котлу нефтебензиновой цистерны грузоподъемностью 60 т. Отличается он наличием рубашки для подогрева разгружаемого груза. Рубашка размещена вокруг сливного прибора (2) в нижней части котла. Она сделана из листа толщиной 5 мм, закрепленного на каркасе на расстоянии 36 мм. Пар в рубашку подается через штуцер. Сливной прибор (2) этой цистерны отличается от универсального тем, что у него уплотнительное кольцо клапана не резиновое, а медное, что обусловлено высокой температурой и большой вязкостью груза.
Рис. 10 – Цистерна с камерным подогревом для перевозки высоковязких грузов
Цистерны для кислот
Кислоты (соляная, серная, азотная и др.) перевозятся в специальных цистернах, которые по своему устройству в основном одинаковы с цистернами для нефтепродуктов. Чтобы предохранить котел от вредного воздействия, его внутреннюю поверхность покрывают предохранительным слоем металла (свинца, никеля и др.), резины или другого защитного материала. Для некоторых кислот и продуктов химической промышленности котлы цистерн делают из алюминиевых сплавов и других кислотоупорных металлов.
Кислотные цистерны не имеют нижнего сливного прибора; слив производят через верхний колпак цистерны. Котлы большинства таких цистерн закреплены на рамах с небольшим уклоном в одну сторону для обеспечения полного слива жидкости. С пониженной стороны котла расположен колпак с внутренним диаметром 1300 мм. На колпаке установлены предохранительные и сливные приборы.
Четырехосная цистерна для перевозки серной кислоты и меланжа (смесь азотной и серной кислот) грузоподъемностью 60 т (рис. 11) имеет котел объемом 32 м3, сваренный из продольных листов толщиной 10 мм, нижнего броневого листа толщиной 12 мм и двух днищ, отштампованных из листа толщиной 16 мм. У цистерны, предназначенной для перевозки меланжа, объем котла увеличен до 33 м3, чем достигнуто лучшее использование грузоподъемности по сравнению с цистерной емкостью 26 м3. Котел цистерны для перевозки меланжа имеет внутренний диаметр 2200 мм, длину цилиндрической части 8250 мм и с днищами 8780 мм. Котел сварен из броневого листа толщиной 12 мм, трех верхних продольных листов толщиной 10 мм, соединенных между собой стыковыми швами, и двух днищ толщиной 12 мм, приваренных внахлестку к цилиндрической части котла.
Рис. 11 – Четырехосная цистерна для перевозки серной кислоты и меланжа: 1 – кран воздушного рукава; 2 – указатель уровня груза; 3 – труба для слива; 4 – предохранительный клапан; 5 – кран для подключения манометра; 6 – крышка люка; 7 – труба для налива груза
В эксплуатации имеются цистерны для перевозки улучшенной серной кислоты, котел которых изготовлен из двух слоев стали: наружный слой изготовлен из стали 20К и внутренний из стали 10Х17Н13М2Т. Применение двух слоев стали обеспечивает значительную экономию нержавеющей стали по сравнению с котлом, полностью выполненным из нержавеющей стали.
Четырехосная цистерна для перевозки соляной кислоты грузоподъемностью 50 т имеет сварной котел объемом 42,3 м3, внутренним диаметром 2380 мм и полной длиной 9600 мм. Котел сварен из пяти обечаек и броневого листа толщиной 10 мм. Вся внутренняя поверхность котла для защиты от вредного действия кислоты покрыта слоем резины толщиной 5 мм (гуммирована). Такое же покрытие имеется с внутренней стороны колпака.
Цистерна для перевозки олеума по своей характеристике и конструкции в основном такая же, как цистерна для перевозки серной кислоты, только в нижней части котла имеется наружная парообогревательная рубашка, как у цистерн для высоковязких грузов.
Цистерна для перевозки аммиачной воды емкостью 50 м3 подобна четырехосным битумным цистернам и отличается от них наличием наливных, сливных и предохранительных устройств, а также отсутствием змеевиков внутри котла.
Для перевозки крепкой азотной кислоты применяется четырехосная цистерна грузоподъемностью 50 т, имеющая котел (рис. 12, а) из алюминиевого сплава марки А1. Объем котла 34,5 м3 при общей длине 9410 мм и внутреннем диаметре 2120 мм. Котел современной цистерны сварен из продольных листов толщиной 22 мм – нижние, 20 мм – средние, 18 мм – верхний, а также двух днищ толщиной 24 мм.
Рис. 12 – Цистерна для перевозки азотной кислоты: а – крепкой; б – слабой
В верхней части котла размещен люк (3) диаметром 565 мм с крышей и штуцер (4) диаметром 116 мм, к которому крепится сливоналивная труба (7). На крышке люка установлен лючок (1) для отбора проб груза и предохранительно-впускной клапан (2), отрегулированный на давление 0,2 Н/м2. На котле у клапана имеются площадка из рифленого стального листа, огражденная поручнями, и наружные лестницы, спускающиеся вниз с обеих сторон.
Раму, ходовые части и детали тормоза от случайно пролитой кислоты предохраняют прикрепленные к котлу с обеих сторон щиты (6) из листового алюминиевого сплава марки А1. При необходимости нейтрализации кислоты используют известь, находящуюся в ящике (5) на концевой балке рамы.
Эта цистерна отличается от ранее выпускавшихся цистерн того же назначения более простой конструкцией: большой колпак диаметром 1428 мм заменен лазовым люком диаметром 565 мм; вместо двух клапанов установлен один – предохранительно-впускной; внутри котла сняты диафрагмы жесткости, но увеличена толщина нижнего листа до 22 мм; вместо двух труб для слива и налива котел оборудован одной сливо-наливной трубой.
Котел четырехосной цистерны емкостью 50 т (рис. 12, б) для перевозки слабой (до 58%) азотной кислоты изготовлен из нержавеющей стали марки ОХ18Н10Т. Объем котла 36 м3 при общей длине 9410 мм и внутреннем диаметре 2200 мм. Тара цистерны 25 т.
Цилиндрическая часть сварена из шести обечаек, из которых две крайние имеют толщину 12 мм, а остальные – 10 мм. Сферические днища отштампованы из листа 12 мм и приварены встык. Посередине котла наверху установлен колпак со стенками толщиной 8 мм, в котором размещены наливные, сливные и предохранительные устройства, закрываемые предохранительным кожухом. По обе стороны от колпака в котле имеются два промывочных люка, расположенных под углом 30° к продольной оси котла. Люки плотно закрываются заглушками на болтах. На концевой балке рамы цистерны укреплен ящик для извести.
Цилиндрическая часть котла цистерны последних выпусков сварена из продольных листов толщиной 11 мм – нижний, 9 мм – средние и верхний, а также двух сферических отштампованных днищ толщиной 10 мм.
Цистерны для газов
Каждая из эксплуатируемых специальных цистерн перевозки газов – кислорода, аммиака, хлора и др. предназначается для определенного газа. На котлах таких цистерн наносят трафареты об опасности груза, о величине рабочего и испытательного давления, а также трафарет станции приписки. Газ обычно перевозят в сжиженном состоянии и при повышенном давлении. Необходимая прочность котла достигается увеличением толщины его стенок. Чтобы предохранить груз от нагрева солнечными лучами, котел снаружи покрывают слоем изоляции, защищенной сверху металлическим кожухом. Котлы таких цистерн подвергают специальным испытаниям в соответствии с правилами Госгортехнадзора при изготовлении, а также периодическому осмотру и проверке в эксплуатации.
Цистерна для перевозки хлора (рис. 13), сжатого до давления 1,5 МН/м2, имеет котел (7), сваренный из поперечных обечаек и днищ из листовой стали марки 20К толщиной соответственно 22 и 24 мм. В нижней части котла расположен покрытый изоляцией и кожухом (5) змеевиковый пароподогреватель из труб диаметром 60 мм для подогрева груза в случае необходимости при выгрузке.
Рис. 13 – Цистерна для перевозки хлора
Сверху котел покрыт кожухом (2), предохраняющим груз от перегрева солнечными лучами. Кожух изготовлен из стального листа толщиной 1,5 мм и прикреплен к котлу при помощи каркаса. Такой кожух не имеет торцовых днищ, что не ухудшает его защитных качеств и значительно экономится металл.
На крышке люка под кожухом (3) установлены сливо-наливные устройства и манометр. Предохранительный клапан защищен кожухом (4).
В котле цистерны для перевозки пропана создается давление, равное 2 МН/м2. Котел такой цистерны сварен из листов низколегированной стали марки 10Г2СД. Толщина поперечных обечаек 26 мм и днищ 32 мм. Как и у цистерны для перевозки хлора, котел закрыт для защиты от перегрева солнечными лучами кожухом без торцовых днищ. Под крышкой колпака расположены сливо-наливные устройства, указатель уровня груза, карман для термометра, предохранительный клапан. Вверху на котле имеется манометродержатель для подключения манометра. По сравнению с ранее строящимися цистернами емкость котла этой цистерны за счет его длины увеличена с 51 до 54 м3.
Имеются и другие типы цистерн для перевозки различных газов. Котлы цистерн для перевозки газов снабжены яркими отличительными полосами на цилиндрической части и кругами на днищах. Например, полосы желтого цвета имеют цистерны для перевозки аммиака, красного – для пропана, а цистерны для хлора – защитного цвета.
Цистерны для молока
Котел цистерны для перевозки молока изготовляют из алюминиевых сплавов из нержавеющей стали. Снаружи он покрывается теплоизоляцией – мипорой, обвернутой в перфоль и закрытой стальным кожухом, вследствие чего молоко не перегревается летом и не замерзает зимой. Кожух покрыт краской цвета слоновой кости, а его нижняя часть – темно-синей краской.
Цистерна для перевозки молока грузоподъемностью 26 т (рис. 14) имеет котел из нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т со стенками толщиной 8 мм, а в зоне опор – 10 мм. Внутренний диаметр котла 1900 мм, длина 9200 мм. Котел разделен на три отдельные секции емкостью по 8,4 м3. В каждой секции вверху расположен герметически закрываемый люк с устройством для налива молока. Такая конструкция позволяет заполнять цистерну молоком на нескольких станциях и разгружать по мере необходимости по секциям. Наливают молоко через патрубки, опущенные в котел, а выливать его можно на обе стороны от цистерны через сливные приборы, имеющие двойной запор.
Рис. 14 – Цистерна для перевозки молока
В цистерны молоко наливают охлажденным (примерно до 5° С) и температура его летом через сутки после налива не поднимается выше чем на 2° С. Сохранность качества перевозимого в цистернах молока обеспечивается тем, что его слив и налив производят закрытым способом. Кроме того, котел такой цистерны изготовлен из нержавеющей стали и имеет хорошую изоляцию. Котлы аналогичных цистерн из алюминиевого сплава марки АД1 имеют меньшую тару (22,9 вместо 25,2 т) при большей грузоподъемности (31,2 вместо 26 т). Цистерна оборудована сливными приборами, имеющими клапаны с приводом.
Сливные приборы и предохранительные клапаны цистерн
Для слива (выгрузки) перевозимых жидкостей из цистерн котлы их оборудуют сливными приборами. Сливной прибор должен отвечать следующим требованиям: иметь в исправном состоянии основной затвор и дополнительный (независимый) затвор, предотвращающий вытекание Груза в случае неисправности основного затвора; надежно работать при сотрясениях и ударах, возникающих во время эксплуатации цистерн; патрубок должен плотно закрываться даже при попадании на рабочие поверхности затворов твердых частиц, грязи и т. п.; быть стойким против воздействия перевозимых грузов и материалов, применяемых при очистке цистерн; быть удобным в эксплуатации (закрываться во время слива, легко разбираться и собираться, исправно работать длительное время без осмотра и ремонта); допускать возможность механизированного слива (при помощи насосов) и нижнего налива (через сливной прибор) цистерны; обеспечивать минимальное время слива груза, в том числе высоковязких продуктов, особенно в зимнее время.
Существует несколько конструкций сливных приборов. Современные цистерны для перевозки темных и светлых нефтепродуктов оборудованы универсальными сливными приборами конструкции Шадура, Бойчевского и Синягина.
Прибор состоит из стального корпуса (5) (рис. 15, а), сваренного из трех частей. Внутренний диаметр корпуса увеличен по сравнению с другими сливными приборами со 160 до 200 мм, что ускоряет слив продукта из цистерны. Верхняя часть (9) корпуса, примыкающая к броневому листу котла цистерны, служит седлом для клапана (14), являющегося основным затвором.
Рис. 15 – Сливные приборы
Она связана со стойкой (12), через которую проходит винтовая часть штанги (13), выведенной в колпак цистерны. Конец винта имеет выточку, в которой помещается шпилька (11), связывающая штангу с клапаном. Такое соединение позволяет надежно, без вращения прижать клапан к седлу резинового уплотнительного кольца (10). Верхняя часть клапана имеет приливы, упирающиеся в лапы стойки, чтобы клапан не вращался, когда он коснется седла. Резиновое кольцо (10) крепится металлическим кольцом (8) и болтами. Для центрирования в седле клапан снабжен нижними перьями (7).
Дополнительный затвор расположен в нижней части прибора. Он имеет клапан-крышку (2) с резиновым уплотнительным кольцом (16), прикрепленным к крышке кольцом (15) и болтом. Крышка прижимается к патрубку (4) винтом (1), проходящим через хомут (3), шарнирно закрепленный на корпусе (6) нижней части прибора. При сливе продукта из цистерны дополнительный затвор отводится в сторону и закрепляется в этом положении прижимами.
Патрубок прибора имеет парообогревательную рубашку (6) для прогрева его при сливе продукта в зимних условиях. До введения универсального сливного прибора на цистерны ставились самопритирающиеся клапаны и другие приборы. С 1935 г. все строящиеся цистерны оборудовались сливным прибором системы Утешинского (рис. 15, б). Прибор состоит из трех основных частей:
- внутренней, в состав которой входят съемное гнездо (20), клапан (21), пружина (22), упорное кольцо (23), шплинт, две шпильки (27) диаметром 3/4, соединяющие клапан со штангой, хомут (26), штанга (25) с маховиком (24);
- наружной, состоящей из стального патрубка (19) с внутренним диаметром 160 мм. Одним фланцем патрубок приварен к броневому листу котла, а к другому его фланцу крепится нижняя часть сливного прибора;
- нижней, которая состоит из наконечника с фланцем (28), соединенного с нажимным кольцом, имеющим на наружной поверхности зубья под специальный ключ и резьбу для присоединения штанги. С наконечником шарнирно связана задвижка (18) с уплотнительным кольцом. Для предупреждения ослабления и смещения задвижки установлена щеколда (17).
Таким образом, в сливном приборе съемным являются внутренняя и нижняя части, наружная же часть несъемная. Такая конструкция обеспечивает возможность замены или исправления его внутренней части в груженом и порожнем состоянии цистерны без влезания внутрь котла и без слива груза из цистерны.
Цистерны оборудуют предохранительно-впускными клапанами, предназначенными для регулирования давления внутри котла. Избыточное или пониженное (по сравнению с атмосферным) давление в котле опасно, так как он может разрушиться. Предохранительно-впускной клапан (рис. 16) корпусом (2) приваривают в верхней части котла (1). Пружина (3) клапана отрегулирована на давление 0,15 МН/м2 в цистернах общего назначения и на 0,25 МН/м2 – в цистернах для перевозки кислот. При большом давлении в котле клапан (5), имеющий направляющую втулку (4), поднимается вверх и выпускает газ в атмосферу. При снижении давления в котле пружина (6) сжимается, клапан (7) открывается, впуская воздух в котел. В предохранительно-впускном клапане ставится две пломбы.
Рис. 16 – Предохранительно-впускной клапан
Калибровка цистерн
Принятый на дорогах калибровочно-замерный способ определения массы груза привел к калибровке всех цистерн, заключающийся в том, что каждой цистерне присвоен определенный калибровочный номер, характеризующий объем котла. Чтобы определить количество груза, находящегося в цистерне, замеряют метрштоком уровень ее заполнения и специальным прибором, называемым денсиметром, определяют плотность груза. Затем, пользуясь таблицами калибровки, в которых для каждого калибровочного типа цистерны указан объем груза в котле в зависимости от уровня налива, подсчитывают массу груза.
Таким образом, отпадает необходимость взвешивания цистерн, уменьшаются непроизводительные простои и вследствие этого ускоряется оборот цистерн.