Файл: Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах.pdf

Рис. 70. Подключение шланга к разгрузочному конусу котла цистерны с эла­ стичными динамическими вытеснителями для пневматической выгрузки сы­ пучего груза

92

поверхностью котла и оболочками динамических вытеснителей. По­ следние, перемещаясь под давлением сжатого воздуха, подвигаются к центру вагона, вытесняя груз и способствуя его выгрузке. Сжатый воз­ дух поступает от компрессоров, которые обычно используются при по­ грузке и выгрузке сыпучих грузов.

Динамические вытеснители активно выталкивают груз в среднюю часть котла цистерны, которая снизу в центре оборудована разгру­ зочным конусом с люком.

По окончании процесса разгрузки торцовые стенки обоих динами­ ческих вытеснителей сходятся вместе в центре цистерны, что устраня­ ет воздушные мешки и возможность конденсации в них водяных паров. При погрузке динамические вытеснители плотно охватывают подавае­ мый в вагон груз, вытесняя воздух, чем способствуют уплотнению груза. Затем динамические вытеснители занимают свое крайнее поло­ жение, освобождая полный объем котла цистерны для поступления груза.

Для разгрузки цистерны используют четыре армированных шлан­ га. Один из них с наибольшим внутренним диаметром (100 или 127 мм) служит для отвода сыпучих грузов из разгрузочного конуса котла цис­ терны в приемный бункер грузополучателя. Второй шланг, меньшего диаметра, используется для подачи дополнительного сжатого возду­ ха в разгрузочный шланг по направлению разгрузки, что ускоряет продвижение груза. Третий шланг, такого же диаметра, подводит сжа­

нителя .

Этот же принцип разгрузки сыпучих грузов применен в США в 10' специализированных крытых вагонах-хопперах типа Thrall GrannМах, построенных специально для перевозки сажи. Вагоны имеют кузов с полезным объемом 206 м3 [6]. В отличие от обычных хопперов-, они не имеют наклонных стенок. Внутри кузова, у торцовых стенок, расположены две упругие надувные камеры — диафрагмы типа Grann Flotor. При подаче в камеры воздуха под давлением 0,1 кГ/см2 камеры расширяются, сдвигая сажу к центру, где расположены разгрузочные люки.

Для выкачивания воздуха на вагоне установлена воздуходувка производительностью 2,8 м31мин. После разгрузки и выкачивания по­ дававшегося для разгрузки воздуха диафрагмы вновь плотно прижима­ ются к полу и стенкам вагона.

8. Цистерны с термоизоляцией

Существует много конструкций цистерн, котлы которых оборудо­ ваны системами для обогрева или охлаждения перевозимых жидкостей^ Наряду с этим создаются цистерны с котлами, снабженными надежнойтермоизоляцией, способной длительное время сохранять необходи­ мую температуру перевозимых в цистернах жидкостей. Такого типа-

93;

цистерны созданы в Японии, ФРГ и США. Стены котлов этих цистерн выполнены по принципу изготовления трехслойных конструкционных панелей типа «сэндвич». Внутренняя стенка котла, являющаяся внут­ ренней оболочкой трехслойной конструкции, изготовлена из нержа­ веющей стали толщиной 3,2 мм. Наружная, являющаяся внешней обо­ лочкой конструкция, выполнена из стали. Промежуточный слой между оболочками, являющийся термоизоляцией, выполнен из пенополиурета­ на, обладающего свойством прочно приклеиваться во время процесса полимеризации (отверждения) к металлу внешней и внутренней обо­ лочек, без каких-либо дополнительных средств. Цистерны с такими котлами строятся емкостью от 30 до 75 т. Приводится пример, когда в цистерне типа «сэндвич» кокосовое масло, отправленное из Детрой­ та в Чикаго, имело температуру 56° С, через 7 дней было доставлено по­ лучателю и имело температуру 51° С (при средней температуре на­ ружного воздуха около 10° С).

В Японии также строятся цистерны с котлами аналогичного типа. Одной из последних конструкций является цистерна типа ТАІШ 1 7500. В конструкции котла этой цистерны, так же как и в описанных, между наружными и внутренними оболочками котла помещена пенополиуре­ тановая теплозащитная прослойка. Стальные оболочки имеют толщи­ ну 4,5 мм, а толщина промежуточного слоя теплоизоляции составля­ ет 190 мм. Между внутренней и наружной стенками отсутствуют метал­ лические мостики, благодаря чему потери тепла сведены до миниму­

Аналогичная цистерна типа ТАКИ 1 4800 также имеет теплоизо­ ляцию из пенополиуретана толщиной 150 мм и оболочки котла из не­ ржавеющей стали. Цистерна предназначена для перевозки жидкого капролактама.

В Швеции создан металлический котел цистерны интересной кон­ струкции, позволяющий перевозить две различные жидкости одновре­ менно. Особенность конструкции котла заключается в том, что внут­ ри него в продольном направлении установлена вертикальная эла­ стичная перегородка, разделяющая котел на две части. Перегородка изготовлена из резины на основе синтетического каучука, которая пос­ ле наполнения жидкостью цистерны прилегает к внутренней части котла. В цистерне имеется два наливных и два сливных изолирован­ ных друг от друга прибора.

При заполнении цистерны каким-либо видом жидкости раздели­ тельная резиновая стенка по мере увеличения количества загружаемой жидкости прижимается к противоположной стороне котла, цистерны. При необходимости перевозить другой вид жидкости последняя загру­ жается через второй автономный наливной прибор и по мере заполне­ ния цистерны отжимает резиновую перегородку к противоположной стенке цистерны. Она может использоваться и для перевозки некото­ рых сыпучих грузов. Вместимость этой двухосной цистерны составля­ ет 36,6 м3, вес тары 23 т. Достоинства цистерны с резиновой перегород­ кой очевидны. Такая цистерна с разделительной резиновой перегород­ кой эксплуатируется в Нигерии для перевозки из центра страны

•34

ющие возможность очистки котла цистерны при необходимости пере­ возки различных жидкостей.

В Канаде [20] в 1967 г. разработана конструкция специальных цис­ терн с котлами трехслойиой конструкции емкостью от 30 до 75 м3, снабженными термоизоляцией из пенополиуретана. Пространство меж­ ду наружным и внутренним резервуарами (оболочками) котла запол­ нено слоем изоляции толщиной 125—130 мм. Цистерны предназначены для перевозки нагретых и охлажденных жидкостей (смол, химикатов, эмульсий, фруктовых соков ит. п.).

Для перевозки очень чувствительных к изменению температур жидкостей (кукурузный сироп и др.) построена цистерна с котлом, имеющим изоляцию толщиной 187 мм. При его испытании вода, нагре­ тая до 100° С и налитая в цистерну при наружной температуре минус 17,8° С, в течение суток охладилась на 0,6° С. В другом случае вода, имеющая температуру +1,7° С, при наружной температуре +37,8° С

втечение суток нагрелась на 0,3° С.

ВСША в 1963 г. были сданы в эксплуатацию цистерны облегченного типа ХР-1, емкостью 85,173 м3 и весом тары 23,6 т, с котлами из стек­

лопластика на основе эпоксидной смолы [3, 4] (рис. 71,72). Такая цис­ терна на 9 т легче стальной такой же емкости. Котел цистерны изготов­ лялся на специальной оправке, оформляющей его внутреннюю поверх­ ность при изготовлении корпуса котла способом намотки тонких непрерывных нитей из стекловолокна толщиной 0,01 мм. Содержание

температуре 135° С. Детали переходного мостика цистерны и приспо­ собления для налива и слива монтировались встроенными в отформо­ ванные стенки стеклопластикового котла. После процесса отвержде­ ния котел цистерны охлаждался и снимался с оправки. Торцовые стены котла из такого же стеклопластика изготовлялись отдельно формовкой под давлением. Диаметр котла цистерны составляет 2,616 м в центре и 2,54 м у торцовых стенок. Общая длина котла с торцовыми стенками •составляет 17 м. Намотка корпуса котла осуществлялась на специаль­ ной машине с гидравлическим приводом, имеющей ротационные камеры с серводвигателем и снабженной управляющим, программирующим устройством, обеспечивающим точность выполняемых операций и высокое качество намотки стеклопластика.

Цистерна рассчитана на общую грузоподъемность 100 т и пред­ назначена для перевозки химикатов и нефтепродуктов. Она смон­ тирована на стандартных тележках и имеет стальную стандартную раму. За 6 лет эксплуатации не было обнаружено никаких повреж­ дений.

Отмечается, что резервуары из стеклопластика, подобные описан­ ному котлу цистерны и изготовленные аналогичным методом, пригодны для хранения сельскохозяйственных, химических, пищевых продук­ тов, мыла, дезинфицирующих средств, хлорной извести. Они не требуют какого-либо ухода в эксплуатации. Вследствие высокой чистоты и гладкости поверхности внутренние стенки не смачиваются и не загряз-

■96

Рис. 71. Цистерна с котлом из стеклопластика на основе эпоксидной смолы

Рис. 72. Котел цистерны из стеклопластика в процессе изготовления мето­ дом намотки

няются перевозимыми жидкостями. На корпуса котлов и резервуаров не оказывают влияние и резкие колебания температуры.

На железных дорогах НРБ проходят испытания вагоны-цистерны двойного назначения для перевозки жидких и сыпучих веществ. Кон­ структивные особенности вагона заключаются в том, что котел раз­ деляется перегородкой мембранного типа из синтетической масло- и кислотостойкой резины, закрепленной способом вулканизации или бол­ товыми соединениями с одной стороны вагона. Вагон-цистерна может перевозить до 30 м3жидкости и до 25 т цемента.

В США запатентован вагон-цистерна безрамной конструкции с тер­ моизоляцией. Корпус котла вагона-цистерны, выполненный в виде трехслойной конструкции со стальными оболочками, состоит из двух резервуаров со сферическими днищами — наружного и внутреннего. Пространство между обоими резервуарами заполнено пенополиуре­ таном.

10.Полимерные материалы

вконструкции изотермических вагонов

Встроительстве и при ремонте изотермических вагонов в последние

10—15 лет наблюдается интенсивное использование пенопластов. Это связано с большими преимуществами пенопластов по сравнению с другими термоизоляционными материалами, в первую очередь малым объемным весом, а также успехами химической промышленности, создавшей возможность обеспечения массового производства пено­ пластов различного типа. В связи с этим в ряде стран за последние годы установлены новые требования, предъявляемые к изотермическим вагонам по качеству их термоизоляции. Поэтому на Французских же­ лезных дорогах, например, установлены новые предельные параметры коэффициентов теплопроводности, объемного веса и других характерис­ тик для термоизоляционных материалов, применяемых в изотермичес­ ких вагонах. Для вагонов ранней постройки коэффициент теплопровод­ ности этих материалов должен быть в пределах от 0,04 до 0,03 ккал/м X X ч-°С, а у материалов, предназначенных для строительства новых вагонов, — от 0,015 до 0,2 ккал/м • ч-°С. Минимальный объемный вес согласно новым требованиям у пенопластов, применяемых для термо­ изоляции изотермических вагонов, должен быть в пределах 35— 40 кГ/см3\ предел прочности при сжатии не менее 3 кГІсм2. Материа­ лы должны быть виброустойчивыми и обладать постоянством характе­ ристик при температуре окружающей среды от минус 30 до плюс 90° С. Кроме того, они должны быть негигроскопичными, не иметь запахов и не воспринимать их. (

Для вагонов с обшивкой из трехслойных конструкций типа «сэнд­ вич» нормально изолированными считаются вагоны с коэффициентом

из пенопластов типа пенополиуретана, производимые в ФРГ, США, Англии, Японии, Франции и других странах [22—24, 31].

98