- Цистерны с элементами котлов из полимерных материалов
В США накоплен положительный опыт использования специальной цистерны грузоподъемностью 100 т, объемом 133 м3 для перевозки таких сыпучих грузов, как зерно, крахмал, мука, сухие смолы, древесная мука и ряд химикатов. Котел цистерны оборудован эластичной пленкой, прилегающей к его стенкам и образующей переменную емкость внутри постоянной емкости котла. Такая конструкция позволяет механизировать с использованием пневматики и сжатого воздуха погрузку и выгрузку сыпучих грузов, обеспечивая полную разгрузку и устранение явлений внутренней конденсации влаги.
Котел цистерны на 1/3 длины от каждого конца выложен внутри по стенкам и торцу слоем резины на основе полиуретанового каучука, образующим большие эластичные емкости — мешки, выполняющие роль динамических вытеснителей груза из внутренних концов котла. Концы обоих динамических вытеснителей на 1/3 длины котла от его торцов плотно прижаты специальными кольцами к внутренней поверхности котла. Средняя треть котла цистерны внутри тоже выложена таким же материалом, но этот слой резины, выполняющий роль изолятора, постоянно находится в неподвижном состоянии. Специальные клапаны для подачи сжатого воздуха размещены снизу в центральной части котла с целью подвода в него воздуха с небольшим избыточным давлением для придания с помощью динамических вытеснителей сыпучему грузу при разгрузке свойства жидкотекучести (рис. 68, 69, 70).
Рис. 68. Схема выгрузки сыпучих грузов пневматическим способом из котла цистерны, оборудованного эластичными динамическими вытеснителями
Рис. 69. Внутренний вид котла цистерны для перевозки сыпучих грузов, оборудованного эластичными динамическими вытеснителями грузов
Рис. 70. Подключение шланга к разгрузочному конусу котла цистерны с эластичными динамическими вытеснителями для пневматической выгрузки сыпучего груза
Во время загрузки цистерны оба динамических вытеснителя плотно прижаты к котлу вследствие разрежения, создаваемого между эластичной оболочкой динамических вытеснителей и внутренней поверхностью котла. При разгрузке сжатый воздух с избыточным давлением (0,14 кг/см2) подается в обе концевые полости между внутренней поверхностью котла и оболочками динамических вытеснителей. Последние, перемещаясь под давлением сжатого воздуха, подвигаются к центру вагона, вытесняя груз и способствуя его выгрузке. Сжатый воздух поступает от компрессоров, которые обычно используются при погрузке и выгрузке сыпучих грузов.
Динамические вытеснители активно выталкивают груз в среднюю часть котла цистерны, которая снизу в центре оборудована разгрузочным конусом с люком.
По окончании процесса разгрузки торцовые стенки обоих динамических вытеснителей сходятся вместе в центре цистерны, что устраняет воздушные мешки и возможность конденсации в них водяных паров. При погрузке динамические вытеснители плотно охватывают подаваемый в вагон груз, вытесняя воздух, чем способствуют уплотнению груза. Затем динамические вытеснители занимают свое крайнее положение, освобождая полный объем котла цистерны для поступления груза.
Для разгрузки цистерны используют четыре армированных шланга. Один из них с наибольшим внутренним диаметром (100 или 127 мм) служит для отвода сыпучих грузов из разгрузочного конуса котла цистерны в приемный бункер грузополучателя. Второй шланг, меньшего диаметра, используется для подачи дополнительного сжатого воздуха в разгрузочный шланг по направлению разгрузки, что ускоряет продвижение груза. Третий шланг, такого же диаметра, подводит сжатый воздух к динаэраторам, чтобы придать грузу свойство жидкотекучести перед разгрузкой. Четвертый шланг служит для подвода и отвода сжатого воздуха в область каждого динамического вытеснителя.
Этот же принцип разгрузки сыпучих грузов применен в США в 10 специализированных крытых вагонах-хопперах типа Thrall Grann- Мах, 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 м3/мин. После разгрузки и выкачивания подававшегося для разгрузки воздуха диафрагмы вновь плотно прижимаются к полу и стенкам вагона.