Цистерны

Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных, затвердевающих и порошкообразных грузов. Они различаются: по роду перевозимых грузов, конструкции рамы, осности и калибровочному типу.

Перевозимые грузы размещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова. Универсальные цистерны подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, керосин, лигроин и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) наливных грузов.

Все универсальные цистерны железных дорог России оборудованы нижними сливными приборами, обеспечивающими надежную герметичность затворов. В настоящее время на все вновь строящиеся цистерны для перевозки нефтепродуктов устанавливаются сливные приборы с тремя независимыми затворами.

Массу жидкого груза, перевозимого в цистернах, определяют замерно-калибровочным способом, при котором измеряют высоту наполнения котла, учитывают плотность груза и затем 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.

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). Кроме того, цистерны  различаются по осности, грузоподъемности, объему котла, устройству, материалу и способу изготовления котла.

Основные технические характеристики универсальных цистерн общего назначения приведены в табл. 9.6.

Таблица 9.6

Техническая характеристика нефтеналивных цистерн

Четырехосная цистерна модели 15-1443 (рис. 9.22) грузоподъемностью 60 т постройки Мариупольского (Ждановского) завода.

Имеет котел с полезной емкостью 71,7 м³, полной емкостью 73,1 м³ и с внутренним диаметром 3,0 м. Крепление котла на раме производится в средней 10 и в концевых его частях 3.

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.

Котел включает цилиндрическую обечайку, сваренную из пяти продольных листов: нижнего 9—11 мм, двух боковых 8 и двух верхних 1 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. 9.23) 3, приваренными к нижнему листу 1 и соединенными призонными болтами 2 с лапами 4 хребтовой балки 5 рамы.

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. 9.24) цистерн общего назначения служит для слива груза из котла, а при необходимости налива снизу при помощи насоса.

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 11
с 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.

Предохранительно-впускной клапан. Избыточное и пониженное (вакуум) давления в котле создают опасность для прочности и устойчивости его оболочки. Поэтому котлы цистерн оборудуют предохранительно-впускными клапанами.

При давлении в котле, превышающем усилие пружины, отрегулированное в цистернах общего назначения на давление 0,15 М Па и в кислотных 0,25—0,30 МПа, ее сопротивление преодолевается, и клапан, имеющий направляющую втулку, поднимается со своего седла вверх, открывая выход газа в атмосферу.

При снижении давления в котле в цистернах общего назначения на 0,01 М Па, а в специальных на 0,02—0,03 М Па клапан опускается, и воздух через отверстия входит в котел.

Специализированные цистерны применяются для перевозки различных кислот, сжиженных газов под давлением и пищевых продуктов (табл. 9.7), а также для перевозки пылевидных и затвердевающих грузов. Цистерны для перевозки кислот отличаются от универсальных цистерн меньшим диаметром котла (2,0—2,6 м) и, следовательно, меньшим объемом из-за большего удельного веса кислот.

Котлы кислотных цистерн изготавливаются из стойких к агрессивным свойствам грузов металлов (нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, углеродистые стали, облицованные с внутренней стороны котла резиной или специальными синтетическими материалами). Цистерны имеют также специальные устройства для верхнего налива и слива кислот, а иногда и для защиты рамы и других частей цистерны от возможного разбрызгивания кислот. Вследствие повышенной опасности перевозки кислот, способных вызвать ожоги обслуживающего персонала, взрывы, интенсивную коррозию металла и т.п., предусматривается окраска котлов таких цистерн, резко отличная от окраски других типов вагонов. Вдоль котла кислотной цистерны нанесены желтые полосы шириной 0,5 м с обеих сторон цилиндрической части и квадраты размером 1 х 1 м на днищах котла, на которых указано назначение цистерны и опасность перевозимой кислоты. Эксплуатация цистерн для перевозки сжиженного газа под большим давлением регламентируется специальными правилами. Для защиты от нагрева солнечными лучами применяются теневые защитные кожухи, окрашенные в светлый цвет и расположенные над верхней частью котла.

Большое давление сжиженного газа внутри котла (2,5—3,0 МПа) обусловливает значительную толщину стенок котла (24—30 мм). Налив и слив сжиженного газа в газовых цистернах производится через вертикально расположенные трубы, укрепленные внизу в поддоне, предназначенном для обеспечения полноты разгрузки. Сливо-наливная арматура расположена наверху котла и защищена специальными дугами безопасности для предотвращения ее от повреждений при крушениях цистерн.

Кроме того, для предотвращения пробоя днища котла корпусом автосцепки при крушении перед ним на определенном расстоянии на консольной части рамы цистерны установлен защитный щит безопасности, который воспринимает на себя удар расцепившегося корпуса автосцепки при крушении.

Котлы газовых цистерн снабжены яркими отличительными полосами на цилиндрической части и кругами па днищах. Например, полосы шириной 0,3 м красного цвета имеют цистерны для перевозки пропана, желтого аммиака, защитного хлора и т.п.

Таблица 9.7

Технические характеристики специализированных цистерн

Цистерна для перевозки концентрированной азотной кислоты (рис. 9.25) имеет котел из алюминиевого сплава М или Д1. Она снабжена колпаком 3, штуцером 1 для отбора проб, предохранительно-впускным клапаном 2 и штуцером 4 для крепления сливо-наливной трубы 7.

Для защиты рамы и деталей автотормоза от случайно пролитой кислоты имеются предохранительные щиты 6, а для нейтрализации пролитой кислоты используется известь, помещенная в ящик 5.

Котел цистерны для перевозки цемента (рис. 9.26) отличается тем, что для облегчения выгрузки цемент взрыхляют сжатым воздухом (избыточное давление 0,2 МПа), который подводится к желобам (аэролоткам) 1 и шлангу, присоединенному к разгрузочному устройству 2, для лучшего подвода цемента к которому имеются рассекатели 4 и боковые откосы 3.

Для выравнивания давления воздуха в загруженной цементом верхней части котла и подоткосном пространстве имеется труба 6. На котле имеются загрузочный люк 7, предохранительный клапан и два штуцера 5 для слива конденсата.

Цистерна для перевозки кальцинированной соды (рис. 9.27) имеет устройство, подобно цистерне для перевозки цемента, отличаясь от последней большим количеством загрузочных 2, разгрузочных 3 патрубков, а также аэролотков и деталей воздушной коммуникации 4.

Основные технические характеристики специальных цистерн для перевозки пылевидных и затвердевающих грузов приведены в табл. 9.8.

Таблица 9.8

Технические характеристики специализированных цистерн
для перевозки пылевидных и затвердевающих грузов