Конструкция цистерн и их оборудование

Грузовые кузова-ци­стерныимеют различную форму, конструкцию и материал, что зависит от вида перевозимого груза и его свойств. Цистерны обычно выполняют сварными из листовой стали (малоуглеродистой, кор­розионно-стойкой). При этом цистерны из малоуглеродистой ста­ли могут иметь внутреннее противокоррозионное покрытие из эма­ли, свинца, цинка, пластмассы, эпоксидных смол и других мате­риалов. Цистерны также могут быть изготовлены из алюминиевых спла­вов или пластмасс.

Формы цистерн могут быть различными. Их поперечные сече­ния бывают прямоугольными, круглыми, эллиптическими. Рас­положение цистерн на подвижном составе также различно.

На подвижном составе цистерны устанавливаются горизонталь­но, наклонно и вертикально. Вертикальное и наклонное располо­жение цистерн применяют для перевозки сыпучих грузов с целью ускорения процесса выгрузки за счет использования собственной массы груза. Горизонтальное расположение цистерн используют для транспортировки жидких и газообразных грузов. Вертикаль­ные цистерны имеют форму цилиндра или шара с нижней частью в виде усеченного конуса.

Наклонные и горизонтальные цистерны обычно имеют круг­лое или эллиптическое сечение, а иногда и прямоугольное. При наклонном и особенно при вертикальном расположении цистерн снижается их устойчивость за счет повышения центра тяжести. Часто ради повышения устойчивости подвижного состава для перевоз­ки одной и той же массы груза применяют не одну, а две и более вертикальных цистерн, чем достигается снижение их центра тя­жести.

Конструкция цистерн и их оборудование существенно зависят от типа и свойств перевозимого груза. Некоторые грузы (гудрон, асфальт, битум, жидкая сера и др.) при перевозке в цистернах должны сохранять определенную температуру (например, жидкая сера — 140... 150 °С). Поэтому цистерны для транспортировки та­ких грузов оснащаются специальной системой подогрева.

Цистерны для перевозки жидкости обычно внутри разгоражи­ваются рядом специальных перегородок с целью уменьшения уда­ров жидкости о стенки и днища цистерны при движении. Цистер­ны для перевозки горючих жидкостей оборудуются противопо­жарными устройствами, а их заливные горловины снабжаются пламегасителями, дыхательными клапанами и т.д. Для наполне­ния и разгрузки цистерн используется специальное оборудование. Наполнение цистерн обычно осуществляется стационарным обо­рудованием, которое находится в местах погрузки. Разгрузка ци­стерн производится оборудованием, установленным на подвиж­ном составе.

Цистерны для перевозки нефтепродуктов(рис. 3.2) служат глав­ным образом для доставки топлива с нефтебаз к топливораздаточным колонкам и промежуточным топливохранилищам, а так­же для заправки топливом различных транспортных средств (са­молеты, автомобили, тракторы и др.). В этих цистернах могут пе­ревозиться также масла, мазут и более вязкие нефтепродукты (гуд­рон, асфальт, битум и др.)

Цистерна для перевозки нефтепродуктов (бензин, керосин, дизельное топливо и др.) — сварная, изготовлена из малоуглеродистой стали, имеет эллиптическое сечение и горизонтальное располо­жение.

Рис.3.2 Цистерна для перевозки нефтепродуктов:1 — цистерна;

2 — патрубок; 3, 6 — крышки; 4 — угольник; 5 — кронштейн; 7 — клапан; 8 — поплавок; 9 — горловина; 10 — подножка; 11— трубка;

12 — шкаф; 13, 14, 16 — трубопроводы; 15 — волнорез; 17, 19 — опоры; 18 — указатель уровня нефтепродукта

Цистерны для перевозки топлива изготавливаются из углеро­дистой стали и внутри покрываются цинком. Поперечное сечение их обычно эллиптической формы. Цистерны имеют горловины, смотровые окна, указатели уровня топлива и дыхательные клапа­ны для сообщения с окружающим воздухом. Горловины служат не только для заполнения цистерн топливом, но и являются допол­нительными резервуарами, которые заполняются при расшире­нии топлива вследствие его нагрева. Цистерны калибруют (тари­руют), и их объем указывается на тарировочной пластине, кото­рая закреплена внутри горловины. Цистерны оснащены насосами для заполнения, слива и перекачки топлива, которые имеют при­вод от двигателя подвижного состава через коробку отбора мощно­сти и карданную передачу. Для безопасности цистерны оборудо­ваны заземляющими устройствами и огнетушителями, а глуши­тель двигателя закреплен снизу переднего бампера автомобиля.

На рис. 3.3 представлена автоцистерна-заправщик.

Рис. 3.3. Автоцистерна-заправщик: а — общий вид;

б — схема: 1 — двигатель автомобиля; 2 — кабина автомобиля; 3 — цистерна; 4 —трубопровод; 5 — кабина управления; 6 — контрольно-измерительные приборы; 7 — рама; 8 — фильтр; 9 — насос; 10 — карданная передача; 11 — коробка отбора мощности; 12 — глушитель

1 2

Прицеп-цистерна ПЦ-6,7-8925 (рис 3.4.,3.5) предназначен для пере­возки топлива плотностью не более 860 кг/м³ и кратковременного его хране­ния.

Рис. 3.4. Прицеп-цистерна ПЦ-6,7-8925:1 - опора крепления рукава; 2 - дышло прицепа; 3 - трубопровод для приема и выдачи нефтепродукта; 4 — ящик задвижки Ду-70; 5 - огнетуши­тель; б - поплавковый указатель уровня; 7 — цистерна; 8 - горловина; 9 - ды­хательный клапан; 10 - ограничитель наполнения; 11 - боковой ящик; 12 — клин заземления; 13 - заземляющее устройство; 14 - пенал для рукава; 15 -шасси;16 — трубопровод слива отстоя; 17 — цепь заземления.

Прицеп-цистерна буксируется автомобилями-цистернами АЦ-8,5-255Б, АЦ-8-500A и автомобилем-топливозаправщиком ТЗ-8-255Б.

14 12 11

Рис.3.5. Схема технологического оборудования прицепа-цистерны ПЦ-6,7-8925: 1 — цистерна; 2 — наливная горловина; 3 — дыхательный клапан; 4 - кла­пан ограничения налива; 5 - кран ручного управления; б - ресивер для сжато­го воздуха; 7 - звуковой сигнал; 8 — штуцер постоянной пристыковки; 9, 13 -вентили; 10 — штуцер налива; 11 — пневмогидроклапан; 12 - отстойник; 14 -штуцер сливного патрубка; 15 - поплавок.

Цистерны для перевозки жидких пищевых продуктов(питьевая вода, молоко, квас, пиво, вино, спирт, фруктовые соки и др.) изготавливаются из коррозионно-стойкой стали, алюминиевых сплавов или пластмасс и имеют круглое, эллиптическое или пря­моугольное сечения. При этом металлические цистерны оснаще­ны термоизоляцией. Для наполнения цистерн жидкостью и ее слива применяются вакуумные устройства, которые используют вакуум во впускном трубопроводе двигателя автомобиля, а также авто­номные и стационарные насосы.

Цистерны для перевозки молока (рис. 3.6) используют для его доставки с заготовительных пунктов на молочные заводы и комбинаты. Эти цистерны обычно состоят из двух или трех от­дельных резервуаров (секций), заключенных в общем кожухе.

При наполнении каждого резервуара цистерны молоком, пос­ле достижения предельного уровня, поплавок выключает подачу топлива в цилиндры двигателя и включает сигнализацию.

Рис. 3.6. Цистерны для перевозки молока: а — автомобиль-цистерна; б — прицеп-цистерна; в — схема цистерны и оборудо­вания: 1 — трубопровод двигателя; 2, 8, 16 — краны; 3, 5, 12 — клапаны; 4 — пеноуловитель; 6 — манометр; 7, 15 — трубопроводы; 9 — сигнализатор;10 — резервуар; 11 — термоизоляция: 13 — горловина; 14 — поплавки

Для пуска двигателя автомобиля необходимо отключить звуко­вую сигнализацию наполненного молоком резервуара. Слив моло­ка из резервуаров цистерны осуществляется самотеком.

Аналогичную конструкцию имеют цистерны для транспорти­ровки других видов жидких пищевых продуктов.

Для перевозки молока выпускаются автомобили-цистерны АЦПТ-1,7, АЦПТ-2ЛА, АЦПТ-3,3, АЦПТ-6,2, полуприцеп-цистерна АЦПТ-11 (цифры обозначают вместимость цистерны в кубических метрах) и др.

Для перевозки молока используются контейнеры-цистерны. Полуприце­пы могут перевозить до трех заполненных контейнеров-цистерн.

Цистерны для сжатых и сжиженных газовпредназначены для перевозки азота, кислорода, водорода, метана, пропана, бутана, углекислоты и других газов в сжатом и жидком состояниях.

Цистерны могут быть транспортными и газозаправочными. Транспортные цистерны применяются только для перевозки сжи­женных газов к потребителю с места их производства или от газо­раздаточных станций. Конструкция этих цистерн такая же, как для перевозки нефтепродуктов. Газ из цистерн сливается за счет перепада давлений (например, давление пропана при температу­ре 50°С равно 1,8 МПа), а заливают газ в цистерну непосред­ственно из технологической напорной линии газобензинового завода или газораспределительной станции.

Газозаправочные цистерны используются как для транспорти­ровки, так одновременно и для раздачи газа в тару потребителя. С этой целью они снабжаются насосом, счетчиком и заправочны­ми рукавами.

Цистерны для перевозки сыпучих грузовдолжны предохранять эти грузы от воздействия внешней среды. К сыпучим относятся следующие грузы: строительные (цемент, гипс, известь), пище­вые (соль, мука, какао, яичный порошок, сухое молоко, сахар­ный песок, зерно и др.) и химические (сода, графит, сульфат натрия, окись алюминия).

Отличительной особенностью конструкции цистерн для пере­возки сыпучих грузов от других типов цистерн является различ­ный способ их разгрузки: гравитационный или бункерный, само­свальный, механический с помощью шнеков и транспортеров, пневматический и комбинированный. Наибольшее распростране­ние получил пневматический способ разгрузки.

Пневматический способ обеспечивает подачу груза непосред­ственно к месту потребления, исключает соприкосновение груза с окружающей средой, а также предотвращает потери, загрязне­ние и порчу груза. Пневматический способ разгрузки подразделя­ется на аэрационно-пневматический, аэрозольный и комбинированный. При аэрационно-пневматическом способе разгрузки внутрь цистерны нагнетается сжатый воздух под небольшим давлением, равным 0,05 МПа, а к разгрузочному патрубку — под давлением 0,15...0,2 МПа. При аэрозольном способе разгрузки сжатый воз­дух подается под небольшим давлением под наклонно установ­ленное днище, что приводит к перемещению нижних слоев груза к разгрузочному отверстию. Там груз захватывается сжатым возду­хом, который имеет давление 0,15...0,2 МПа, и вместе с возду­хом поступает в разгрузочный шланг.

Цистерны для перевозки сыпучих грузов имеют различную форму: шаровую, цилиндрическую и усеченного конуса. Они мо­гут устанавливаться на подвижном составе вертикально, а также с небольшим горизонтальным наклоном назад.

Цистерны для перевозки цемента(рис. 3.7, а) обычно имеют цилиндрическую форму, пневматическую разгрузку и устанавли­ваются на подвижном составе с некоторым горизонтальным на­клоном назад (на угол 7...9°).

При разгрузке цистерны сжатый воздух подается из компрессора 1, который приводится в действие от двигателя ав­томобиля. Воздух проходит через влагомаслоотделитель 2 к воздухо­распределителю 6, оборудованному манометром 8 и предохрани­тельным клапаном 7, который отрегулирован на давление 0,25 МПа. Из воздухораспределителя сжатый воздух по трубопроводам 3,11 поступает к аэроднищу 10 и разгрузочному патрубку 12.

Аэроднище цистерны состоит из нескольких слоев пористой ткани 15, которые размещены над металлической сеткой 16. Через аэроднище сжатый воздух проходит вверх и насыщает нижние слои цемента. Эти слои цемента перемещаются в разгрузочный патру­бок 12, куда также подается сжатый воздух. В разгрузочном пат­рубке сжатый воздух захватывает цемент и через форсунки 13 по­ступает с ним в разгрузочный шланг.

Рис. 3.7. Цистерна для перевозки цемента: а — полуприцеп-цистерна; б — схема цистерны: 1 — компрессор; 2 — влагомаслоотделитель; 3, 11 — трубопроводы; 4 — вентиль; 5, 7, 9 — клапаны;

6 —воздухораспределитель; 8 — манометр; 10 — аэроднище; 12 — патрубок; 13 —форсунка; 14 — люк; 15 — ткань; 16 – сетка

Цистерны для перевозки цемента могут быть использованы также для транспортировки гипса и химических удобрений.

Цистерны для перевозки битума имеют термоизоляционный слой и подогреватели, так как битум необходимо перевозить при температуре 190... 260 °С. Они изготавливаются сварными из лис­товой стали, имеют эллиптическое сечение и термоизоляцию из стекловаты. Система подогрева включает в себя П-образную жаровую трубу, проходящую вдоль цистерны, подогреватель и топ­ливные бачки. Битумные насосы — механические или объемные и имеют привод от коробки передач автомобиля.

Промышленностью выпускаются автобитумиовоз ДС-41А грузоподъемностью 6850 кг, состоящий из полуприцепа-цистерны безрамной конструкции и се­дельного тягача ЗИЛ-130В1, а также ДС-10А грузоподъемностью 14500 кг, вклю­чающий цистерну, смонтированную на шасси полуприцепа ЧМЗАП-5524Пи се­дельный тягач КрАЗ-258.

Цистерны для перевозки мукипредназначены для доставки муки от мельниц на хлебозаводы и хлебокомбинаты. Они отличаются по конструкции от цистерн для перевозки других сыпучих грузов, так как мука обладает пониженной текучестью из-за ее малой плотности (0,55 т/м³). При разгрузке цистерн для перевозки муки применяется аэрационно-пневматический способ.

На рис. 3.8 представлен полуприцеп-цистерна для перевозки муки. Его грузоподъемность 7 т, вместимость 12,8 м³, время за грузки 25... 30 мин, а время разгрузки 25... 35 мин. Дальность пода­чи муки при разгрузке — до 30 м, а высота подачи — до 15 м.

На полуприцепе вертикально установлены два резервуара 2 цилиндрическо-конической формы и компрессор с приводом от электродвигателя, питание которого осуществляется от внешней сети.

Рис. 3.8. Цистерна для перевозки муки:а — полуприцеп-муковоз; б — схема цистерны: 1 — люк; 2 — резервуар; 3 -трубопровод; 4 — перегородка; 5 — конус

Загрузка резервуаров мукой производится сверху через люки 1. При разгрузке муки сжатый воздух от компрессора проходит че­рез масловлагоотделители и фильтр, а затем поступает в резер­вуар 2 по трем каналам: в верхнюю сферическую часть, под аэри­рующее устройство 4 (пористую перегородку) в нижнюю часть резервуара и к разгрузочному наконечнику. Аэрированная мука под действием собственного веса и давления воздуха поступает в конус 5 трубопровода 3 и затем с помощью поддува — в разгру­зочный шланг. Резервуары оборудованы горизонтальной площад­кой и лестницей, которые предназначены для доступа к верхним загрузочным люкам.

Автоцистерны для перевозки жидких минеральных удобрений. К жидким минеральным удобрениям относятся аммиачная вода, углеаммиакаты и жидкие комплексные удобрения различных марок.

Все емкости в верхней части имеют люки, герметично закрывающиеся крышками. В них устанав­ливаются сапуны или предохранительные клапаны. Емкости оборудованы трубками-уровнемерами.

В технологическое оборудование входят также центробежный насос, трубопроводы, рукава и соединительная арматура. Принципиальные схемы соединения технологического оборудования аналогичны цистернам для пере­возки нефтепродуктов.

Полуприцепы-цистерны ЕД-20,5-1 (рис.3.9.) имеют две схемы техноло­гического оборудования: с центробежным насосом и с мотокомпрессором.

Центробежный насос или мотокомпрессор приводятся в действие от двигателя внутреннего сгорания.

Полуприцепы-цистерны загружаются наливом через люки, через слив­ную горловину или самозаправкой с помощью перекачивающих устройств, слив удобрений осуществляется самотеком или с помощью перекачивающих средств.

Рис. 3.9. Принципиальная схема технологического оборудования полу­прицепа-цистерны ЕД-20,5-1 с мотокомпрессором: 1 - сливная трубка; 2 - корытце; 3 - клапан; 4 - люк; 5 - цистерна; 6 -компрессор; 7 — двигатель внутреннего сгорания; 8 — быстроразъемная муф­та; 9 - затвор; 10 - кран; 11 —уровнемер.

Автоцистерны для перевозки сыпучих сельскохозяйственных грузов. К сыпучим грузам относятся минеральные удобрения (порошковые или гранулированные), комбикорма и т. д. Перевозка их осуществляется в цис­тернах постоянного диаметра. Разгрузка цистерн производится при наклоне их с помощью многозвенных гидроцилиндров, располагаемых у передней стенки. Угол подъема 40...50 .

Многосекционные цистерны с пневматической разгрузкой (рис.3.10.) ши­роко используются в странах Западной Европы для перевозки кормов.

Эффективный способ выгрузки кормов из цистерны с помощью регуля­торов разгрузки, установленных в каждой секции, разработан фирмой Welgro BV (Нидерланды).

Рис 3.10. Цистерна для перевозки кормов с пневматической разгрузкой:1 - полый поршень; 2 - цилиндр; 3 -разгрузочный наконечник.

Устройство представляет собой цилиндр, монтируемый в воронкообразном днище каждой секции. Под всеми отсеками проходит труба, заканчивающаяся в задней части разгрузочным наконечником. Внутри каждо­го цилиндра находится полый поршень, который передвигается вверх и вниз. Верхняя часть цилиндра закрыта конусообразной крышкой. Стык поршня и нижней части секции уплотняется резиновой прокладкой. Перемещение поршня осуществляется с помощью механического толкателя или пневмати­ческой камеры, установленной внутри цилиндра. Коническая крышка обеспе­чивает равномерное распределение груза по нижней части отсека. Давление воздуха при разгрузке составляет 60 кПа (в цистернах с обычной пневморазгрузкой - 200 кПа). При выгрузке кормов воздух от компрессора подается в верхнюю часть секции цистерны и в разгрузочную трубу диаметром 102 мм. Понижение скорости воздуха в трубе позволяет увеличить содержание кор­мов в каждом единичном объеме подаваемого воздуха, что значительно со­кращает время выгрузки. Например, 10т кормов разгружаются за 21 мин.