Вагон-цистерна для затвердівальних продуктів

Реферат: Вагон-цистерна для перевезення затвердівальних продуктів містить ізольований котел, між зовнішньою поверхнею якого та ізоляцією утворена порожнина, що обігрівається. Площа порожнини, що обігрівається, не перевищує площі, яка контактує з продуктом, що перевозиться, при стаціонарному режимі цистерни, при цьому товщина ізоляції на площі, з якою не контактує продукт при стаціонарному режимі цистерни, є більшою за товщину ізоляції на площі поверхні котла, яка охоплена порожниною, що обігрівається. Із застосуванням винаходу, який заявляється, поліпшуються теплотехнічні властивості вагона-цистерни та збільшується ефективність використання металу. UA 112000 C2 (12) UA 112000 C2 UA 112000 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до залізничних цистерн для перевезення затвердівальних продуктів і може бути використаний в стаціонарних ємностях, автоцистернах, контейнерах. Відомою є залізнична цистерна для затвердівальних рідин (RU № 2063916, B65D88/74, 20.07.1996), в якій система нагріву продукту, що перевозиться і затвердіває під час перевезення, виконана у вигляді розміщених в котлі труб, які виведені відкритими кінцями назовні через днища, в яких установлені трубчасті електронагрівачі (ТЕНи). Труби з нагрівачами виконані у вигляді окремих блоків по три труби в блоці. При розігріві ТЕНи підключаються до стаціонарного джерела живлення. Недоліками описаної конструкції є: 1) розміщення всередині котла системи нагріву зменшує корисний об'єм котла; 2) складність конструкції встановлення труб з необхідністю передбачення компенсації термічного подовження труб; 3) розміщені всередині котла труби з елементами їх кріплення захаращують простір котла, що заважає огляду й очищенню його поверхні. Відомою є цистерна для транспортування затвердівальних рідин, що містить котел з тепловою ізоляцією. Між котлом та ізоляцією виконано повітряний прошарок, який охоплює всю поверхню котла, за винятком зон з'єднання котла з рамою і люка з розміщенням в ньому пристроїв зливу й наливу (SU № 706271, B61D5/04, 31.12.1979 - прийнято за прототип). Недоліками такого рішення є: 1) неефективність використання тепла для розігріву продукту у верхній частині котла, в зоні повітряної подушки через те, що теплопередача до продукту здійснюється через повітряну подушку, яка має більш низький коефіцієнт теплопередачі, ніж теплопередача через стінку котла в зонах, де продукт безпосередньо контактує з оболонкою котла; 2) збільшена витрата металу для утворення повітряного простору системи обігріву у верхній частині котла, де неефективно використовується теплопередача; 3) зменшення шару теплоізоляції у верхній частині котла, де існує максимальний тепловий напір, а, отже, й максимальні тепловтрати з одиничної площі. Задачею, на вирішення якої спрямований цей винахід, є покращення теплотехнічних властивостей цистерни та збільшення ефективності використання металу. Поставлена задача вирішується тим, що вагон-цистерна для перевезення затвердівальних продуктів, що містить ізольований котел, між зовнішньою поверхнею якого та ізоляцією створено порожнину, яка обігрівається та має площу, що не перевищує площу, яка контактує з вантажем при стаціонарному режимі цистерни, при цьому товщина ізоляції на площі, з якою не контактує продукт при стаціонарному режимі цистерни, є більшою за товщину ізоляції на площі поверхні котла, яка охоплена порожниною, що обігрівається. Суть винаходу пояснюється зображеннями, де: на Фіг. 1 показаний вагон-цистерна в зборі; на Фіг. 2 - поперечний переріз "А-А" на Фіг. 1; на Фіг. 3 - виносний елемент "Б" на Фіг. 1. Вагон-цистерна містить теплоізольований котел 1, встановлений на платформі 2, що містить автогальмівне і автозчепне обладнання, ходові візки. Між оболонкою 3 котла і теплоізоляцією 4 створена порожнина 5, яка обігрівається, в нижній частині цієї порожнини розташовані ТЕНи 6. У верхній частині порожнина, що обігрівається, обмежена на рівні площини продукту в котлі при стаціонарному режимі цистерни. У верхній частині котла, на поверхні якої відсутня порожнина, що обігрівається, ізоляція котла має товщину, більшу за товщину ізоляції на поверхні порожнини, що обігрівається. Внутрішньою поверхнею порожнини, що обігрівається, є оболонка котла, а зовнішньою - спеціально передбачений кожух 8, який у верхній частині з'єднаний з оболонкою котла, в нижній - з елементами рами. Між внутрішньою і зовнішньою оболонками передбачені кронштейни 9, зовні ізоляція захищена кожухом 10. Вагон-цистерна функціонує наступним чином: Після підключення ТЕНівдо зовнішнього джерела електроживлення, повітря, яке ними нагрівається, починає циркулювати в замкненому просторі обігрівної порожнини, яка охоплює тільки поверхню котла з ефективним теплопередавальним ефектом, що підвищує коефіцієнт корисної дії обігрівної системи. Виключення поверхні котла з малоефективною теплопередавальною повітряною подушкою дозволяє знизити витрати металу й скоротити тепловитрати за рахунок збільшення товщини ізоляції у верхній частині котла, де тепловий напір максимальний, і, отже, більш високими є тепловитрати з одиниці площі порівняно з бічними й нижніми поверхнями. Наприклад, запропоноване рішення стосовно вагона-цистерни для перевезення сірки дозволить зменшити витрати дорогого неіржавіючого металу більше ніж на 150 кг, тоді як 1 UA 112000 C2 5 збільшення витрат ізоляційного волокнистого матеріалу, за рахунок збільшення товщини ізоляції у верхній частині котла, становить не більше ніж 40 кг. При цьому необхідно враховувати, що вартість одного кілограма неіржавіючої сталі є значно більшою за один кілограм ізоляційного волокнистого матеріалу. Упровадження запропонованого рішення у виробництві вагонів-цистерн не вимагає освоєння нових матеріалів, розроблення нових технологічних способів виготовлення, а також придбання унікального обладнання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 1. Вагон-цистерна для затвердівальних продуктів, що містить ізольований котел, між зовнішньою поверхнею якого і ізоляцією утворена порожнина, що обігрівається, в якій циркулює повітря, що нагрівається трубчастими електронагрівачами, розташованими в нижній частині порожнини, яка відрізняється тим, що порожнина, яка обігрівається, створена на площі поверхні котла, що не перевищує площу, яка контактує з вантажем при стаціонарному режимі цистерни. 2. Вагон-цистерна за п. 1, яка відрізняється тим, що товщина ізоляції у верхній частині котла, не охопленій системою обігріву, є більшою за товщину ізоляції на площі поверхні котла, охопленій порожниною, що обігрівається. 2 UA 112000 C2 3 UA 112000 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4