Бак для накопления стоков пассажирского вагона

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована в пассажирских вагонах. Технический результат полезной модели - повышение надежности работы оборудования бака, особенно в холодное время года. Бак для накопления стоков пассажирского вагона содержит корпус 1 в форме уплощенного параллелепипеда с кронштейнами 2 для крепления бака к вагону, датчик давления 5, блок автоматического управления 6, патрубок 3 для впуска стоков, патрубок 4 для присоединения к вакуумной установке, которые закреплены в верхней стенке бака. Кроме того, бак содержит две выпускные трубы 7 и две трубы 8 для впуска в бак атмосферного воздуха. Трубы 7 и 8 частично выходят из противоположных боковых стенок бака, при этом на наружных частях упомянутых труб установлены средства утепления 9 и 10 шаровые клапаны 11 и 12 с откидными защитными крышками. Стенки и дно бака выполнены трехслойными, между их наружным и внутренним слоями, изготовленными из листовой нержавеющей стали, имеется слой теплоизоляционного материала. Дно бака имеет полость 15 для жидкого теплоносителя, в которой расположены электрические нагреватели 16. Бак имеет патрубки для впуска в полость 15 и выпуска из нее жидкого теплоносителя и расширительный бачок. Электрические нагреватели 16 имеют выводы к разъемам, служащим для их соединения с электросетью вагона, средства контроля температуры стоков выполнены виде установленных в боковых стенках бака датчиков температуры 17, а средства определения степени заполнения бака стоками выполнены в виде датчиков 18 уровня, прикрепленных на разной высоте к одной из боковых стенок бака и соединенных с этими индикаторами 19, размещенными на наружной поверхности бака. Внутри бака имеются элементы жесткости в виде стальных стержней 20 скрепляющих дно бака с его верхней стенкой. Электрические нагреватели 16, датчики температуры 17 и датчики 18 уровня стоков связаны с блоком автоматического управления 6.

1 независ.5 завис, п.п. ф-лы, 6 ил.

Полезная модель относится -к санитарно-техническому оборудованию транспортных средств и может быть использована, например, в пассажирских железнодорожных вагонах.

Уровень техники

Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2276642, кл. В61D 35/00; В61К 13/00, опубл. 10.09.2004 г [1], известен бак-накопитель стоков пассажирского вагона, включающий металлический корпус, помещенный внутри вагона, впускной патрубок, соединенный с системой санузлов, и откачивающую трубу. Слив содержимого бака-накопителя в наземный стационарный резервуар осуществляют через специальные переходные трубы изменяющейся длины. Такое сложное решение связано с большими капитальными и эксплуатационными расходами. Реализация изобретения может окупиться лишь за очень продолжительный срок и представляется рентабельной только в условиях интенсивного сообщения между железнодорожными узлами.

Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2250168, кл. В61D 35/00; Е03F 1/00, опубл. 20.04.2005 г [2], известен бак-накопитель стоков, расположенный внутри пассажирского вагона и включающий металлический корпус, сливную трубу и запорный узел. Цилиндрическая форма бака-накопителя [2] не.позволяет рационально использовать полезный объем интерьера пассажирского вагона. Бак-накопитель [2] имеет малый объем и вмещает малое количество смывов. Поэтому при больших перегонах неизбежно вынужденное опорожнение бака-накопителя непосредственно на железнодорожный путь. Последнее обстоятельство в связи возрастающими требованиями к экологии окружающей среды ограничивает сферу применения устройства [2]. Кроме того, в техническом решении [2] для эффективного и быстрого опорожнения бака-накопителя требуются средства повышения в нем давления, что связано с дополнительными затратами на оборудование.

Из описания к патенту на полезную модель Российской Федерации RU 89548 U1, кл. E03F 1/00, опубл. 10.12.2009 г [3], известен бак для накопления стоков пассажирского вагона, включающий корпус с кронштейнами для крепления к вагону, средства контроля температуры стоков, средства определения степени заполнения бака стоками, средства подогрева стоков, патрубок для впуска стоков, который прикреплен к верхней стенке бака. В донной, части корпуса бака выполнена полость для жидкого теплоносителя. Конструкция бака [3] характеризуется повышенными потерями тепла, т.к. корпус бака и наружные части выпускных труб и труб для впуска в бак атмосферного воздуха не имеют средств утепления. Для компенсации повышенных потерь в этом техническом решении предложено использовать жидкий теплоноситель.общей теплосети пассажирского вагона. Такой вариант технического решения имеет недостаток, т.к. в холодное время года усиливается расход тепла необходимого для поддержания температуры в пассажирских купе и других помещениях вагона. Возросшие в связи с этим потери-тепла, а также возникающая опасность замерзания стоков в баке снижают надежность его работы, особенно ? холодное время года. К этому следует добавить, что отсутствие средств контроля величины давления в баке и отсутствие средств контроля работы всего оборудования бака также являются недостатками технического решения [3].

В процессе разработки предлагаемого технического решения перед авторами стояла задача исключения замерзания бака для накопления стоков и за счет этого обеспечение надежной работы оборудования, особенно в холодное время года.

Технический результат изобретения - повышение надежности работы оборудования бака, особенно в холодное время года.

Указанный технический результат достигается при использовании бака для накопления стоков пассажирского вагона, включающего корпус в форме уплощенного параллелепипеда с кронштейнами для крепления бака к вагону, патрубок для впуска стоков и патрубок для присоединения к вакуумной установке, закрепленные в верхней стенке бака, средства контроля температуры стоков, средства определения степени заполнения бака стоками, средства подогрева стоков, датчик давления и блок автоматического управления, а также две выпускные трубы и две трубы для впуска в бак атмосферного воздуха, которые частично выходят из противоположных боковых стенок бака, при этом на наружных частях выпускных труб установлены средства утепления и шаровые клапаны с откидными защитными крышками, кроме того, каждая из труб для впуска атмосферного воздуха на части, расположенной внутри бака имеет изгиб по направлению вверх и заканчивается у верхней стенки бака, а каждая из выпускных труб на части, расположенной внутри бака части заканчивается в углублении у дна и состоит из двух вертикальных участков, соединенных сверху изогнутым участком, при этом верхняя и боковые стенки бака выполнены трехслойными, между их наружным и внутренним слоями, изготовленными из листовой нержавеющей стали, имеется слой теплоизоляционного материала, дно бака также выполнено из листовой нержавеющей стали и имеет полость для жидкого теплоносителя, в которой расположены помещенные в защитные трубы электрические нагреватели, бак имеет патрубки для впуска в упомянутую полость и выпуска из нее жидкого теплоносителя и расширительный бачок для жидкого теплоносителя с расположенным в его боковой стенке прозрачным элементом, показывающим уровень жидкого теплоносителя, а электрические нагреватели имеют выводы к разъемам, служащим для их соединения с электросетью вагона, средства контроля температуры стоков выполнены в виде установленных в боковых стенках бака датчиков температуры, а средства определения степени заполнения бака стоками выполнены в виде датчиков уровня, прикрепленных на разной высоте к одной из боковых стенок бака и соединенных с этими датчиками индикаторов, размещенных на наружной поверхности бака, внутри бака имеются элементы жесткости, выполненные -в виде стальных стержней, скрепляющих дно бака с его верхней стенкой, при этом электрические нагреватели, датчики температуры и датчики уровня стоков связаны с блоком автоматического управления.

Предусмотрены следующие частные случаи выполнения полезной модели.

Каждый кронштейн, предназначенный для крепления бака к вагону, состоит из пластины с отверстием для крепежного элемента и приваренной к ней двойной косынки, при этом кронштейн присоединен к выступающему из бака концу швеллера, прикрепленного к внутреннему слою верхней стенки бака, пластина приварена с внутренней стороны к швеллеру, причем этот швеллер соединен с наружным слоем верхней стенки бака посредством уголка, одна полка которого приварена к полке швеллера, а другая полка приварена к наружному слою верхней стенки бака.

В качестве электрических нагревателей, помещенных в защитных трубах, использованы саморегулирующиеся греющие кабели.. В качестве материала промежуточного теплоизоляционного слоя стенок и дна корпуса бака использован пенополиуретан.

Средства утепления, установленные на наружных участках выпускных труб и труб для впуска в бак атмосферного воздуха, выполнены в виде закрывающих эти участки снаружи слоев теплоизоляционного материала, закрытых металлическими кожухами.

В донной части бака выполнено закрытое пробкой отверстие для аварийного слива стоков.

Ниже приведен пример наиболее предпочтительного выполнения предлагаемого изобретения.

Существо полезной модели поясняется следующими чертежами. Фиг.1. Бак для накопления стоков в аксонометрии. Фиг.2. Бак для накопления стоков, вид сверху, разрез по А-А на фиг 3. Фиг.3. То же, вид сбоку, разрез по Б-Б на фиг.2. Фиг.4. То же, вид сбоку, разрез по В-В на фиг.3, увеличено. Фиг.5. Вид Г на фиг.3, частичный разрез, увеличено. Фиг.6. Сечение Д-Д на фиг.5 (узел крепления кронштейна к баку) увеличено.

Узлы и детали предлагаемого устройства в тексте описания и на чертежах обозначены следующими номерами:

1. Корпус бака.

2. Кронштейны для крепления бака к вагону.

3. Патрубок для впуска в бак стоков.

4. Патрубок для присоединения бака к вакуумной установке.

5. Датчик давления.

6. Блок автоматического управления.

7. Выпускные трубы.

8. Трубы для впуска в бак атмосферного воздуха.

9. Средства утепления наружных участков выпускных труб.

10. Средства утепления наружных участков труб, предназначенных для впуска в бак атмосферного воздуха.

11. Шаровые клапаны выпускных труб.

12. Шаровые клапаны труб для впуска в бак атмосферного воздуха.

13. Вертикальные участки выпускных труб.

14. Изогнутые участки выпускных труб, соединяющие вертикальные участки.

15. Полость в дне бака для жидкого теплоносителя.

16. Электрические нагреватели.

17. Датчики температуры.

18. Датчики уровня стоков.

19. Индикаторы уровня стоков.

20. Стальные стержни, скрепляющие дно бака с его верхней стенкой.

21. Отверстие для аварийного слива стоков.

22. Двойные косынки кронштейнов.

23. Горизонтально ориентированные пластины кронштейнов.

24.Швеллеры, расположенные между стальными слоями верхней стенки.

25. Уголки прикрепленные.к швеллерам.

Как показано на фиг.1 и 2, в состав оборудования бака для накопления стоков пассажирского вагона входят корпус 1 в форме уплощенного параллелепипеда и кронштейны 2 для крепления корпуса 1 бака к вагону. К верхней стенке корпуса 1 бака прикреплены патрубок 3 для впуска в бак стоков и патрубок 4 для присоединения бака к вакуумной установке. Кроме того, в состав оборудования бака входят средства контроля температуры стоков, средства определения степени заполнения бака стоками, средства подогрева, патрубок для впуска стоков, закрепленный в верхней стенке бака, датчик 5 давления и блок автоматического управления 6, а также две выпускные трубы 7 и две трубы 8 для впуска в бак атмосферного.воздуха, которые частично выходят из противоположных боковых стенок бака. На наружных частях труб 7 и 8 установлены средства утепления 9 и 10 и шаровые клапаны 11 и 12, соответственно, с откидными защитными крышками.

Каждая из расположенных внутри бака частей труб 8 для впуска атмосферного воздуха имеет изгиб вверх и заканчивается у верхней стенке бака, а каждая из расположенных внутри бака частей выпускных труб 7 заканчивается в углублении у дна бака, состоит из двух вертикальных участков 13, соединенных сверху изогнутым участком 14.

Верхняя и боковые стенки бака выполнены трехслойными, между их наружным и внутренним слоями, изготовленными из листовой нержавеющей стали, имеется слой теплоизоляционного материала - пенополиуретана.

Дно бака также выполнено из листовой нержавеющей стали и имеет полость 15 для жидкого теплоносителя, в которой расположены помещенные в защитные трубы электрические нагреватели 16, выполненные в виде саморегулирующихся кабелей. Электрические нагреватели 16 имеют выводы к разъемам,. служащим для их соединения с электросетью вагона.

Бак имеет патрубки для впуска в полость 15 и выпуска из нее жидкого теплоносителя и расширительный бачок с прозрачным элементом в его боковой стенке (на чертежах не показан). Наличие расширительного бачка такой конструкции позволяет персоналу своевременно добавлять жидкий теплоноситель в полость 15, что дополнительно повышает надежность работы оборудования

Средства контроля температуры стоков выполнены в виде датчиков температуры 17, установленных в боковых стенках бака.

Средства определения степени заполнения бака стоками выполнены в виде датчиков уровня 18, установленных на разной высоте в боковых стенках бака и соединенных с этими датчиками индикаторов 19, размещенных снаружи бака.

Внутри бака имеются элементы жесткости в виде стальных стержней 20, скрепляющих дно бака с его верхней стенкой.

Электрические нагреватели 16, датчики температуры 17 и датчики 18 уровня стоков связаны с блоком автоматического управления 6.

Каждый из кронштейнов 2, предназначенных для крепления бака к вагону, состоит из горизонтально ориентированной пластины 23 с отверстием для крепежного элемента и приваренной к ней двойной косынки 22, при этом кронштейн присоединен к выступающему из бака концу швеллера 24, прикрепленного к внутреннему слою верхней стенки бака, пластина приварена с внутренней стороны к швеллеру 24 (т.е. вварена в пространство между полками швеллера), причем этот швеллер соединен с наружным слоем верхней стенки бака посредством уголка 25, одна полка которого приварена к полке швеллера 24, а другая полка приварена к наружному слою бака (см. фиг.5 и 6).

Такая конструкция кронштейна 2 способствует повышению его прочности и обеспечивает надежное крепление кронштейна 2 к корпусу 1. Одновременно повышается устойчивость стенки бака против воздействия на нее атмосферного давления. Следует особо отметить, что предлагаемая конструкция кронштейна 2 значительно сокращает потери тепла, что дополнительно повышает надежность работы бака в условиях низких температур.

В донной части бака выполнено закрытое пробкой отверстие. 21 для аварийного слива стоков.

В верхней части бака имеется патрубок 4, предназначенный для присоединения к трубопроводу вакуумной установки.

Предлагаемый бак для накопления стоков пассажирского вагона используется следующим образом.

Перед выходом в рейс должны быть закрыты шаровые клапаны 11 и 12 на выпускных трубах 7 и на трубах 8, предназначенных для впуска в бак атмосферного воздуха. Кроме того, должен быть обеспечен постоянный вакуум (около 0,5 атм.) внутри бака. В холодное время года электрические, нагреватели 16 должны быть подключены к общей электросети вагона.

Во время рейса из канализационных трубопроводов через патрубок 3 в бак периодически поступают стоки: Во время каждого спуска стоков давление внутри бака несколько возрастает за счет порции воздуха, поступающего вместе со стоками. После каждого спуска стоков вакуумная установка автоматически восстанавливает давление, отсасывая воздух из бака через патрубок 4.

В случае понижения температуры стоков ниже допустимого уровня блок автоматического управления 6, получив об этом информацию от датчика температуры 17, подключает питание к электрическим нагревателям 16. Когда последние нагревают до определенной заданной температуры жидкий теплоноситель, заполняющий полость 15 в дне бака, электропитание должно быть на некоторое время автоматически отключено или ослаблено. Таким образом, во время следования по маршруту значение температуры стоков, находящихся в баке, не опускается ниже определенного заданного предела.

Заметим здесь, что в процессе автоматического регулирования температуры стоков значительную роль играют как находящийся в полости 15 жидкий теплоноситель, обладающий определенной тепловой инерцией, так и наличие теплоизоляционных прослоек в стенках бака, в крышках люков его верхней стенки и в средствах 9 и 10 утепления наружных участков выпускных труб 7 и труб 8, предназначенных для впуска в бак атмосферного воздуха.

Необходимо отметить, что связь электрических нагревателей 16, датчиков 17 температуры и датчиков 18 уровня стоков с блоком автоматического управления 6 дает возможность автоматизировать работу предлагаемого бака для накопления стоков.

На станциях экипировки осуществляют опорожнение бака от накопленных стоков. Для этого подводят вагон к устройству для приема стоков. Предварительно открыв крышку наружного конца одной из выпускных труб 7 бака, присоединяют этот конец к концу соответствующей трубы устройства для приема стоков. Затем следует отключение бака от трубопровода вакуумной установки, выравнивание давления в баке с атмосферным давлением посредством открывания шарового клапана 12 трубы для впуска в бак атмосферного воздуха и, наконец, открывание шарового клапана 11 выпускной трубы 7. За процессом опорожнения бака обслуживающий персонал может наблюдать по показаниям индикаторов 19.

Оборудование предлагаемого бака для накопления стоков пассажирского вагона во время испытаний на стенде в лабораторных условиях показало хорошие результаты. Бак готовится к установке в пассажирском вагоне новой конструкции.

1. Бак для накопления стоков пассажирского вагона, включающий корпус в форме уплощенного параллелепипеда с кронштейнами для крепления бака к вагону, патрубок для впуска стоков и патрубок для присоединения к вакуумной установке, которые закреплены в верхней стенке бака, средства контроля температуры стоков, средства определения степени заполнения бака стоками, средства подогрева бака, датчик давления и блок автоматического управления, а также две выпускные трубы и две трубы для впуска в бак атмосферного воздуха, которые частично выходят из противоположных боковых стенок бака, при этом на наружных частях выпускных труб установлены средства утепления и шаровые клапаны с откидными защитными крышками, причем каждая из труб для впуска атмосферного воздуха в ее части, расположенной внутри бака, имеет изгиб по направлению вверх и заканчивается у верхней стенки бака, а каждая из выпускных труб в ее части, расположенной внутри бака, заканчивается в углублении у дна бака, состоит из двух вертикальных участков, соединенных сверху изогнутым участком, при этом верхняя и боковые стенки бака выполнены трехслойными, между их наружным и внутренним слоями, изготовленными из листовой нержавеющей стали, имеется слой теплоизоляционного материала, дно бака также выполнено из листовой нержавеющей стали и имеет полость для жидкого теплоносителя, в которой расположены помещенные в защитные трубы электрические нагреватели, бак имеет патрубки для впуска в упомянутую полость и выпуска из нее жидкого теплоносителя и расширительный бачок для жидкого теплоносителя с расположенным в его боковой стенке прозрачным элементом, показывающим уровень жидкого теплоносителя, а электрические нагреватели имеют выводы к разъемам, служащим для их соединения с электросетью вагона, средства контроля температуры стоков выполнены в виде установленных в боковых стенках бака датчиков температуры, а средства определения степени заполнения бака стоками выполнены в виде датчиков уровня, прикрепленных на разной высоте к одной из боковых стенок бака и соединенных с этими датчиками индикаторов, размещенных на наружной поверхности бака, внутри бака имеются элементы жесткости в виде стальных стержней, скрепляющих дно бака с его верхней стенкой, при этом электрические нагреватели, датчики температуры и датчики уровня стоков связаны с блоком автоматического управления.

2. Бак для накопления стоков по п.1, отличающийся тем, что каждый из кронштейнов, предназначенных для крепления бака к вагону, состоит из пластины с отверстием для крепежного элемента и приваренной к ней двойной косынки, при этом кронштейн присоединен к выступающему из бака концу швеллера, прикрепленного к внутреннему слою верхней стенки бака, пластина приварена с внутренней стороны к швеллеру, причем этот швеллер соединен с наружным слоем верхней стенки бака посредством уголка, одна полка которого приварена к полке швеллера, а другая полка приварена к наружному слою верхней стенки бака.

3. Бак для накопления стоков по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного теплоизоляционного слоя стенок и дна корпуса бака использован пенополиуретан.

4. Бак для накопления стоков по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве электрических нагревателей, помещенных в защитных трубах, использованы саморегулирующиеся греющие кабели.

5. Бак для накопления стоков по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что средства утепления, установленные на наружных участках выпускных труб и труб для впуска в бак атмосферного воздуха, выполнены в виде закрывающих эти участки снаружи слоев теплоизоляционного материала, закрытых металлическими кожухами.

6. Бак для накопления стоков по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что в донной части бака выполнено закрытое пробкой отверстие для аварийного слива стоков.