Цистерна для затвердіваючих продуктів

1. Цистерна для затвердіваючих продуктів, що містить корпус з встановленими всередині його трубчастими теплообмінниками, кожен з яких складається з заглушеної з одного кінця зовнішньої прямої труби та розміщеної всередині неї вкороченої внутрішньої труби меншого діаметра, що править для підводу теплоносія, які своїми протилежними кінцями, спорядженими підвідними та відвідними штуцерами, виведені назовні корпусу та закріплені в його стінці, яка відрізняється тим, що закріплення теплообмінників в корпусі виконано у вигляді рознімного фланцевого з'єднання з зовнішнього боку корпусу, а по довжині - за допомогою опорних кронштейнів, встановлених всередині корпусу, причому фланець зовнішньої труби теплообмінника споряджений центруючим кільцевим буртом, розташованим у відповідній проточці фланця корпусу цистерни. 2. Цистерна за п. 1, яка відрізняється тим, що фланець зовнішньої труби теплообмінника виконаний складеним з двох з'єднаних зварюванням частин: головки з хвостовиком, з'єднаним з трубою, та охоплюючої хвостовик обойми з центруючим кільцевим буртом, причому обойма має конічний отвір по діаметру хвостовика, а головка - поз A (54) ЦИСТЕРНА ДЛЯ ЗАТВЕРДІВАЮЧИХ ПРОДУКТІВ 40083 Відома вагон-цистерна, що містить цистерну з плоским внутрішнім змійовиком, виконаним з безперервної труби у вигляді поздовжньо розташованих витягнутих петель, кожна вітка з яких закріплена всередині цистерни на спільних для всіх віток поперечних опорних брусках, причому відстань між вітками дорівнює 2 r, де r - радіус згину труби змійовика (пат. США № 4.502.392, кл. В61D27/00, F28F1/10, 5/00 від 05.03.85). В цій вагон-цистерні змійовик має незначну кількість петель, залежно від діаметра труби, мінімально допустимого радіуса природного згину цієї труби та обмеженої довжини опорного бруска. В результаті ефективність розігрівання продукту в цій цистерні теж відносно мала. Крім того, таке виконання системи розігрівання викликає незручності при обслуговуванні цистерни у зв'язку з засміченням нижньої частини цистерни під змійовиками та необхідністю проведення регламентних робіт всередині цистерни. Відома, прийнята за прототип, цистерна для затвердіваючих продуктів, що містить корпус з установленими всередині його трубчастими теплообмінниками, кожен з яких складається з заглушеної з одного кінця зовнішньої прямої труби та розміщеної всередині неї вкороченої внутрішньої труби значно меншого діаметра, що править для підводу теплоносія, які своїми протилежними кінцями, спорядженими підвідними та відвідними штуцерами, виведені назовні корпусу та стаціонарно закріплені в його стінці за допомогою зварювання (див. журнал ЧРСР "Технические новости НИИ рельсового транспорта", т. 21, № 1-2, 1978 р.). Недоліком цієї конструкції є те, що стаціонарно закріплені теплообмінники не дозволяють провести повне та якісне очищення теплообмінників та порожнини цистерни від накоплених осадків при проведенні регламентних робіт по її обслуговуванню. З часом, в процесі експлуатації на дні цистерни під теплообмінниками накопичується значна кількість осадків, що зменшують її вантажомісткість та погіршують ефективність розігрівання продукту при вивантаженні, що негативно позначається на техніко-економічних показниках цистерни. Крім того, при ремонті цистерни, монтуванні та демонтуванні теплообмінників необхідно проведення робіт всередині корпусу цистерни, що збільшує трудомісткість та вартість ремонту. Все це в значній мірі погіршує умови експлуатації та обслуговування цистерни та знижує її ремонтопридатність. В основу винаходу поставлено завдання: в цистерні для затвердіваючих продуктів, шляхом удосконалення її конструкції, забезпечити поліпшення умов експлуатації та обслуговування зі збереженням її техніко-економічних показників, а також підвищити ремонтопридатність цистерни. Поставлене завдання вирішується тим, що в цистерні для затвердіваючих продуктів, що містить корпус з установленими всередині його трубчастими теплообмінниками, кожен з яких складається з заглушеної з одного кінця зовнішньої прямої труби та розміщеної всередині неї вкороченої внутрішньої труби меншого діаметра, що править для підводу теплоносія, які своїми протилежними кінцями, спорядженими підвідними та відвідними штуцерами, виведені назовні корпусу та закріплені в його стінці, згідно з винаходом, закріплення теплообмінників в корпусі виконано у вигляді рознімного фланцевого з'єднання з зовнішнього боку корпусу, а по довжині - за допомогою опорних кронштейнів, встановлених всередині корпусу, причому фланець зовнішньої труби теплообмінника споряджений центруючим кільцевим буртом, розташованим у відповідній проточці фланця корпусу цистерни. При цьому, фланець зовнішньої труби теплообмінника виконаний складеним з двох скріплених зварюванням частин: головки з хвостовиком, з'єднаним з трубою, та охоплюючої хвостовик обойми з центруючим кільцевим буртом, причому обойма має конічний отвір за діаметром хвостовика, а головка - поздовжній та радіальний канали, сполучені з відвідним штуцером. До того ж, зовнішня та внутрішня труби теплообмінника скріплені за допомогою фланцевого з'єднання, причому фланець внутрішньої труби закріплений на головці фланця зовнішньої труби теплообмінника. Як варіант скріплення, зовнішня труба теплообмінника може бути пропущена крізь фланцеве з'єднання її з корпусом і споряджена відвідним штуцером та додатковим фланцем, скріпленим з фланцем внутрішньої труби. Наступним варіантом скріплення труб теплообмінника може бути трифланцеве з'єднання, причому головка фланця зовнішньої труби розташована між фланцями внутрішньої труби та корпусу. Крім того, опорні кронштейни виконані у вигляді кілець зі стойками, охоплюючих з зазором зовнішню трубу теплообмінника, а кожна стойка опорного кронштейну виконана у вигляді пари пластин, зорієнтованих уздовж зовнішньої труби, радіально спрямованих до стінки корпусу та жорстко з'єднаних поміж собою перемичкою. При цьому, зовнішня труба теплообмінника споряджена поздовжніми опорними елементами, закріпленими на її поверхні, а внутрішня труба теплообмінника розташована коаксіально з зовнішньою та споряджена центруючими радіальними ребрами і кінцевим обмежувачем у вигляді центруючого конусу, закріпленого за допомогою ребер та поздовжніх стержнів в зовнішній трубі теплообмінника. Виконання закріплення теплообмінників в корпусі цистерни у вигляді рознімного фланцевого з'єднання із зовнішнього боку корпусу та конструкція опорних кронштейнів забезпечують швидке монтування та демонтування теплообмінників при проведенні регламентних робіт та повне очищення цистерни від накоплених осадків. При цьому монтаж та демонтаж теплообмінників відбувається зовні цистерни і не вимагає виконання робіт всередині корпусу, так як опорні кронштейни, виконані у вигляді кілець, охоплюючих з зазором зовнішню трубу теплообмінника, дозволяють безперешкодно витягати теплообмінники з корпусу та встановлювати їх знову. Кільцевий центруючий бурт на фланці зовнішньої труби теплообмінника полегшує монтаж, надійно фіксуючи його вихідне положення у фланці корпусу. Це значно поліпшує умови експлуатації та підвищує якість обслуговування цистерни. 2 40083 Виконання фланця зовнішньої труби теплообмінника з двох частин: головки з хвостовиком та охоплюючої хвостовик обойми з центруючим кільцевим буртом та конічним отвором по діаметру хвостовика значно полегшує первісне встановлення теплообмінника в корпусі цистерни та опорних кронштейнах, компенсуючи неточності виготовлення та складання його деталей. Після установки теплообмінника, частини фланця скріплюються зварюванням. Скріплення зовнішньої та внутрішньої труб теплообмінника фланцевим з'єднанням забезпечує проведення профілактичного огляду та очищення внутрішньої порожнини теплообмінника та його ремонт. У винаході подані три рівноцінних варіанти виконання такого скріплення: закріплення фланця внутрішньої труби теплообмінника на головці фланця зовнішньої труби; закріплення фланця внутрішньої труби на додатковому виносному фланці зовнішньої труби; скріплення труб у вигляді трифланцевого з'єднання, причому головка фланця зовнішньої труби теплообмінника розміщена між фланцями внутрішньої труби та корпусу цистерни. Спорядження зовнішньої труби теплообмінника поздовжніми опорними елементами забезпечує фіксування теплообмінника в опорних кронштейнах, а також полегшує витягання та установку його при проведенні регламентних робіт. Розміщення внутрішньої труби теплообмінника коаксіально з зовнішньою та спорядження її радіальними ребрами і кінцевим обмежувачем забезпечує поліпшення теплообміну, не перешкоджаючи відтоку конденсату із зовнішньої труби, а також надійну фіксації: внутрішньої труби у зовнішній при роботі та транспортуванні. Виконання стійок опорних кронштейнів у вигляді пластин, зорієнтованих уздовж зовнішньої труби та радіально спрямованих до стінки корпусу цистерни дозволяє виставити висоту опорних кронштейнів по зовнішній трубі при первісному монтуванні теплообмінника з забезпеченням гарантованого зазору між кронштейнами та трубою. Таким чином, запропонована конструкція цистерни для затвердіваючих продуктів забезпечує значне поліпшення умов експлуатації та обслуговування цистерни, її ремонтопридатність та продовження терміну служби зі збереженням технікоекономічних показників. Суть винаходу пояснюється доданими кресленнями, де зображено: фіг. 1 - загальний вигляд цистерни; фіг. 2 - вузол А, фіг. 1 (закріплення теплообмінника в стінці корпусу цистерни); фіг. 3 - розріз Б-Б, фіг. 1; фіг. 4 - розріз В-В, фіг. 1; фіг. 5 - вузол Г, фіг. 1; фіг. 6 - варіант скріплення труб теплообмінника з виносним додатковим фланцем; фіг. 7 - варіант трифланцевого скріплення труб теплообмінника. Цистерна для затвердіваючих продуктів складається з корпусу 1, в нижній частині якого встановлені трубчасті теплообмінники 2, розташовані паралельно одне до одного вздовж осі цистерни та зафіксовані в опорних кронштейнах 3 на визначеній висоті від корпусу цистерни. Зовні цистерни кожний теплообмінник закріплений болтами до фланця 4 корпусу. Теплообмінник складається із зовнішньої прямої труби 5, в якій коаксіально розташована внутрішня вкорочена труба 6, значно меншого діаметра з фланцем 7 та підвідним штуцером 8. Зовнішня труба з одного кінця заглушена дном 9, а другий її кінець закінчується фланцем, складеним з головки 10 та обойми 11, з'єднаних зварюванням. Головка своїм хвостовиком 12 з'єднана з зовнішньою трубою 5 і має осьовий отвір, через який пропущена внутрішня труба 6. На торці головки закріплений фланець 7 внутрішньої труби. В головці виконані поздовжній канал 13 та радіальний канал 14, сполучені з відвідним штуцером 15 призначеним для відводу конденсату. Головка своїм хвостовиком пропущена у конічний отвір 16 обойми 11. Обойма має центруючий кільцевий бурт 17, який розташований у відповідній проточці фланця 4 корпусу цистерни. На зовнішній трубі 5 теплообмінника, в нижній її частині приварені не менш як три поздовжні опорні елементи (прутки) 18, протягнуті від місця установки першого опорного кронштейна 3 до її кінця. Крім того, в місцях установки опорних кронштейнів по окружності зовнішньої труби приварені додатково по кілька коротких опорних елементів 19. Внутрішня труба 6 теплообмінника споряджена за довжиною центруючими радіальними ребрами 20, що забезпечують її коаксіальне положення відносно зовнішньої труби 5. Внутрішній кінець труби розміщений у кінцевому обмежувачі, що складається з центруючого конусу 21, закріпленого за допомогою трьох ребер 22 та трьох поздовжніх стержнів 23 на дні 9 зовнішньої труби теплообмінника. Кожний опорний кронштейн виконаний у вигляді кільця 24, охоплюючого з зазором зовнішню трубу 5 з встановленими на ній опорними елементами 18 та 19. Кільце 24 встановлене на стійці, що складається з двох бокових пластин 25, радіально спрямованих до стінки корпусу цистерни та перемички 26. Можливий варіант скріплення труб теплообмінника, показаний на фіг. 6. В цьому варіанті зовнішня труба 27 теплообмінника пропущена крізь фланець 28 її кріплення до корпусу цистерни та споряджена додатковим виносним фланцем 29, до якого прикріплений фланець 30 внутрішньої труби теплообмінника. На трубі поміж фланцями встановлений відвідний штуцер 31. Наступний варіант скріплення труб теплообмінника, показаний на фіг. 7. Він передбачає виконання скріплення у вигляді трифланцевого з'єднання. При цьому варіанті головка 32 фланця зовнішньої труби теплообмінника розташована між фланцем 33 корпусу цистерни та фланцем 34 внутрішньої труби теплообмінника. Складання та встановлення теплообмінника здійснюється таким чином. На фланець корпусу 4 встановлюється та попередньо закріплюється обойма 11, при цьому центруючий кільцевий бурт 17 входить у відповідну проточку фланця 4 корпусу цистерни, фіксуючи вихідне положення теплообмінника. Після цього крізь неї всередину цистерни встановлюється зов 3 40083 нішня труба 5 теплообмінника з прикріпленою до неї головкою 10 і поздовжніми опорними елементами 18 та 19. На трубу насаджуються кільця 24 опорних кронштейнів і за допомогою пластин 25 та перемичок 26 встановлюються за довжиною труби із забезпеченням кільцевого зазору з привареними поздовжніми опорними елементами 18 та 19. Це забезпечує конічний отвір 16, виконаний у обоймі 11. Після цього головка 10 та обойма 11 з'єднуються зварюванням та остаточно скріплюються з фланцем 4 корпусу цистерни. Потім у зовнішню трубу 5 вводиться внутрішня труба 6 теплообмінника. Переміщення її всередині зовнішньої труби та центрування забезпечують центруючі радіальні ребра 20, що мають скруглення на вільних кінцях. Внутрішня труба фіксується в зовнішній за допомогою кінцевого обмежувача, запобігаючого вертикальні переміщення кінця внутрішньої труби. Після цього фланець 7 внутрішньої труби теплообмінника закріплюється на головці 10 фланця зовнішньої труби. При проведенні регламентних робіт по очистці корпусу цистерни та теплообмінників від осадків, спочатку здійснюють демонтаж теплообмінників. Для цього роз'єднуються фланці 4 та 11 кріплення теплообмінників до корпусу цистерни і теплообмінник витягується з корпусу. Оскільки кільця 24 опорних кронштейнів охоплюють зовнішню трубу теплообмінника з гарантованим зазором, вони не перешкоджають витягуванню теплообмінника і він своїми поздовжніми опорними елементами 18 вільно ковзає по поверхні кілець та фланця корпусу цистерни. Після витягування теплообмінників, корпус цистерни очищається від накоплених осадків. Паралельно очищається зовнішня поверхня теплообмінників. При необхідності, роз'єднується фланцеве кріплення внутрішньої труби теплообмінника, труба витягується і проводиться контрольний огляд та очистка внутрішньої порожнини теплообмінника від забруднення. Обчищені теплообмінники встановлюються у корпус цистерни. Для встановлення теплообмінника достатньо ввести його в отвір фланця 4 та в кільце першого опорного кронштейну. Після чого він безперешкодно переміщується до вихідного положення, при цьому центруючий кільцевий бурт 17 фланця теплообмінника входить у відповідну проточку фланця 4, фіксуючи положення теплообмінника в корпусі цистерни. Така конструкція теплообмінника та його закріплення в корпусі не потребує виконання внутрішніх робіт в корпусі при демонтуванні та монтуванні теплообмінників, що особливо важливо при експлуатації, де потрібні значні витрати для підготовки цистерни до огляду та ремонту теплообмінників. Фіг. 1 4 40083 Фіг. 2 5 40083 Фіг. 3 6 40083 Фіг. 4 Фіг. 5 7 40083 Фіг. 6 Фіг. 7 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8