Вантажні кузови-цистерни

Форма, конструкція і матеріал цистерн залежать головним чином від виду вантажу, що перевозиться, і його властивостей. Цистерни, як правило, виготовляють зварними з листової сталі (маловуглецевої, нержавіючої). При цьому цистерни з маловуглецевої сталі можуть мати внутрішнє протикорозійне покриття з емалі, свинцю, цинку, пластмаси, епоксидних смол та інших матеріалів. Ці покриття захищають внутрішні поверхні цистерн від корозії, в результаті якої можуть виходити з ладу самі цистерни, і забруднюються вантажі, що перевозяться. Цистерни також можуть бути виготовлені з алюмінієвих сплавів або пластмас. Цистерни з алюмінієвих сплавів, хоча і дорожчі (на 40-45 %) порівняно з маловуглецевими сталевими, але мають меншу (на 50-55%) власну масу, більшу (на 15%) вантажопідйомність і довговічність, а також низьку вартість експлуатації. Окрім того, ці цистерни мають високу безпеку при аваріях за рахунок великої пластичності алюмінієвих сплавів і їх здатності чинити опір механічним діям та ударам без розриву. Цистерни з пластмас також дорожчі (на 25 %), ніж цистерни з маловуглецевої сталі, але у них більш високі вантажопідйомність та корозійна стійкість, підвищена міцність, менша власна маса, висока ремонтопридатність, збільшений термін служби і низька екслуатаційна вартість.

Форми цистерн можуть бути різними. Їх поперечні перетини бувають наступних типів: прямокутні, круглі, еліптичні. Розташування цистерн на автомобілях і автопоїздах також різне.

На рухомому складі цистерни встановлюються горизонтально, похило та вертикально. Вертикальне і похиле розташування цистерн застосовують для перевезення сипких вантажів з метою прискорення процесу розвантаження за рахунок використання власної маси вантажу. Горизонтальне розташування цистерн використовують для транспортування рідких та газоподібних вантажів. Вертикальні цистерни мають форму циліндра або кулі з нижньою частиною у вигляді усіченого конуса. Похилі і горизонтальні цистерни переважно мають круглий або еліптичний перетин (січення), а іноді і прямокутний. При нахиленому, а особливо при вертикальному розташуванні цистерн, знижується їх стійкість за рахунок підвищення центру ваги цистерн. Часто для підвищення стійкості рухомого складу для перевезення однієї і тієї ж маси вантажу застосовують не одну, а дві і більше вертикальних цистерн, чим досягається зниження їх центру ваги.

Конструкція цистерн і їх обладнання істотно залежать від типу і властивостей вантажу, який перевозиться. Деякі вантажі (гудрон, асфальт, бітум, рідка сірка і ін.) при перевезенні в цистернах повинні зберігати певну температуру (наприклад, рідка сірка — 140-150⁰С). Тому у цистерн для транспортування таких вантажів, робиться спеціальна система підігріву.

Цистерни для перевезення рідин звично всередині відгороджуються рядом спеціальних перегородок з метою зменшення ударів рідини об стінки і днище цистерни при русі. Цистерни для перевезення горючих рідин обладнуються протипожежними пристроями, а їх заливні горловини забезпечується полум'ягасниками, дихальними клапанами і т.д. Для наповнення і розвантаження цистерн використовується спеціальне обладнання. Наповнення цистерн переважно здійснюється стаціонарним обладнанням, що знаходиться в місцях завантаження. Розвантаження цистерн проводиться обладнанням, встановленим на рухомому складі.

Цистерни для перевезення нафтопродуктів (рис. 9.6) служать головним чином для доставки палива з нафтобаз до паливороздавальних колонок і проміжних паливосховищ, а також для заправки паливом різних транспортних засобів (літаки, автомобілі, трактори та ін.). У цих цистернах можуть перевозитися також оливи (масла), мазут та в'язкі нафтопродукти (гудрон, асфальт, бітум і ін.). За призначенням цистерни для перевезення нафтопродуктів поділяються на транспортні і паливороздавальні. Цистерни для перевезення палива виготовляються з вуглецевої сталіі всередині покриваються цинком. Їх поперечний перетин (січення), як правило, еліптичної форми. Цистерни мають горловину, оглядові вікна, покажчики рівня палива і дихальні клапани для сполучення з атмосферою. Горловини цистерн служить не тільки для заповнення цистерн паливом, але і є додатковими резервуарами, які заповнюються при розширенні палива внаслідок його нагрівання. Цистерни калібрують (тарують), і їх об’єм вказується на тарній пластині, закріпленій всередині горловини. Цистерни оснащені насосами для заповнення, зливу і перекачування палива, які приводяться в дію від двигуна автомобіля через коробку відбору потужності і карданну передачу. Для безпеки цистерни обладнані заземляючими пристроями і вогнегасниками, а глушник двигуна закріплений знизу переднього бампера автомобіля.

Цистерни для перевезення бітуму мають термоізоляційний шар і підігрівачі, оскільки бітум необхідно перевозити при температурі 190-260⁰С. Вони виготовляються зварними з листової сталі, мають еліптичний перетин (січення) і термоізоляцію із скловати. Система підігріву включає в себе П-подібну жарову трубу, що проходить вздовж цистерни, підігрівач і паливні бачки. Бітумні насоси механічні або об'ємні і мають привід від коробки передач автомобіля-тягача.

На рисунку 9.6, в показана цистерна АЦ-8-500А для перевезення нафтопродуктів (бензин, гас, дизельне паливо та ін.). Цистерна зварна, виготовлена з низьковуглецевої сталі, еліптичного січення і горизонтального розташування. Днища цистерни виконані (гофрованими з відбортованими краями. У верхній частині цистерни 1 приварена горловина 9, яка закрита кришкою З. Всередині горловини закріплені кронштейн 5, кутник 4. Кронштейн є направляючою і упором для поплавка 8 обмежувача наповнення цистерни, а кутник служить покажчиком верхнього максимального рівня нафтопродукту в цистерні. На кришці горловини розташовані наливний люк з кришкою 6 і два дихальні клапани 7 для сполучення з атмосферою внутрішньої порожнини цистерни. Кришка наливного люка має гвинтовий заслін, що складається з натискного гвинта, скоби і маховика. Герметичність пристрою кришки люка і дихальних клапанів на кришці заливної горловини забезпечується за рахунок гумових ущільнюючих прокладок. Біля заливної горловини знаходиться підніжка 10 для зручності обслуговування обладнання на кришці горловини. Всередині цистерни приварені два кутники жорсткості, до яких прикріплені спеціальні хвилерізи 15, що зменшують навантаження на днище цистерни при зміні швидкості руху автомобіля. Хвилерізи виконані гофрованими для збільшення їх жорсткості і з'ємними для монтажу і демонтажу. Всередині цистерни на спеціальних кронштейнах закріплені всмоктуючі 13, 16 і нагнітальний 14 трубопроводи, а у верхній частині повітряні трубки 11, призначені для відведення повітря і випарів нафтопродуктів з простору біля дна при заповненні цистерни і повздовжніх її нахилах під час руху. До переднього днища цистерни приварений патрубок 2 для кріплення покажчика поплавка 18 рівня нафтопродукта. Спеціальна опора 17, приварена всередині цистерни, служить для оберігання поплавка покажчика рівня від пошкоджень. До заднього днища цистерни приварена спеціальна шафа 12 для розміщення арматури і трубопроводів гідросистеми цистерни. У нижній частині цистерни знаходиться відстійник, призначений для збору механічних домішок і води, злив яких здійснюється через спеціальний патрубок у відстійнику. У нижній частині цистерни приварені чотири опори 19, якими вона кріпиться до рами.

На рис. 9.7 представлена автоцистерна-заправник. Цистерна 3 виконана із маловуглецевої сталі, еліптичного січення і розташована горизонтально. На кришці заливної горловини цистерни розміщений наливний люк з противибуховим пристроєм-фільтром, дихальний клапан для зв'язку з атмосферою і оглядовий люк. Цистерна обладнана відцентровим насосом 9, фільтром тонкої очистки 8 і шафою керування 5.

Рисунок 9.6 - Цистерни для перевезення нафтопродуктів:

а – автомобіль-цистерна (АЦ-4,2-53А); б – причіп-цистерна (АЦ-5,6);

в – конструкція цистерни (АЦ-8-500А).

а)

М

Рисунок 9.7 - Автоцистерна-заправник:

а- загальний вигляд (АТЗ-3,8-130); б – схема обладнання:

1 – автомобіль; 2 – двигун; 3 цистерна; 4 – трубопровід; 5 – шафа керування; 6 – контрольні прилади; 7 – рама; 8 – фільтр; 9 – насос; 10 – карданна передача; 11 – коробка відбору потужності; 12 – глушник.

Насос приводиться в дію від коробки відбору потужності 11 за допомогою карданної передачі 10. У шафі управління розміщені пульт управління (насосом, двигуном, вентилями) і контрольно-вимірювальні прилади 6. З боків цистерни розташовані ящики, в яких знаходяться всмоктуючий і роздаточний рукави, інструмент, запасні частини. У кабіні водія, ззаду по обидві сторони, встановлені вогнегасники.

Цистерни для перевезення рідких харчових продуктів (питна вода, малоко, квас, пиво, вино, спирт, фруктові соки та ін.) виготовляються з нержавіючої сталі, алюмінієвих сплавів або пластмас, і мають кругле, еліптичне або прямокутне січення. При цьому металеві цистерни оснащені термоізоляцією. Для наповнення цистерн рідиною і її зливу застосовуються вакуумні пристрої, які використовують розрідження в впускному трубопроводі двигуна автомобіля, а також автономні і стаціонарні насоси.

Цистерни для перевезення молока (рис. 9.8) застосовують для його доставки із заготівельних пунктів на молочні заводи і комбінати. Ці цистерни звичайно складаються з двох або трьох окремих резервуарів (секцій), об’єднаних в загальним кожухом.

На рис. 9.8, в показана схема цистерни для перевезення молока і її обладнання. Цистерна включає в себе два окремі алюмінієві резервуари 10, які закриті загальним сталевим кожухом з пінопластовою термоізоляцією 11. Це забезпечує транспортування молока при температурі навколишнього повітря +30^° С із підвищенням температури усередині резервуарів не больше ніж на 2^° С протягом 10 год.

У кожного резервуару зверху є горловина 13, що герметично закривається, і дихальний клапан 12 для сполучення з атмосферою. Внизу розташовані крани 16 для зливу молока через трубопровід 15, а всередині резервуарів знаходяться поплавки 14 електричної і звукової сигналізації 9.

Наповнення резервуарів молоком відбувається по черзі. Для цього використовується розрідження у впускному трубопроводі 1 двигуна автомобіля, який за допомогою трубопроводу 7 і крана 2 сполучений з резервуаром. На трубопроводі встановлені піновловлювач 4 із запобіжним клапаном 5 і мановакуумметром 6, зворотний клапан 3 і крани 8 резереуарів. Піновловлювач виключає потрапляння молока і молочної піни у двигун, а зворотний клапан - випарів бензину до резервуарів. Мановакуумметр контролює розрідження в резервуарах цистерни, а запобіжний клапан дозволяє уникнути деформування резервуарів при надмірному розрідженні у впускному трубопроводі двигуна автомобіля.

При наповненні кожного резервуару цистерни молоком, після досягнення граничного рівня, поплавок вимикає подачу палива в циліндри двигуна і включає сигналізацію. Для пуску двигуна автомобіля необхідно відключити звукову сигналізацію наповненого молоком резервуара.

Злиття молока із резервуарів цистерни здійснюється самопливом. Аналогічну конструкцію мають цистерни для транспортування інших видів рідких харчових продуктів.

в)

Рисунок 9.8 - Цистерни для перевезення молока:

а – автомобіль-цистерна (АЦПТ-2,1); б – причіп-цистерна (АЦПТ-2т-09);

в – схема і обладнання цистерни.

Цистерни для стиснутих і зріджених газів призначені для перевезення азоту, кисню, водню, метану, пропан-бутану, вуглекислоти та інших газів в стиснутому та рідкому станах. Вони можуть бути транспортними і газозаправними. Транспортні цистерни застосовуются тільки для перевезення зріджених газів до споживача з місця їх виробництва або від газороздавальних станцій. Конструкція цих цистерн така ж, як для перевезення нафтопродуктів. Газ із цистерн зливається за рахунок перепаду тиску (наприклад, тиск пропана при температурі 50^°С дорівнює 1,8 МПа), а заливають газ в цистерну безпосередньо з технологічної напірної лінії газобензинового заводу або газорозподільчої станції. Газозаправочні цистерни використовуються як для транспортування, так одночасно і для роздачі газу в тару споживача. З цією метою вони обладнані насосом, лічильником і заправними рукавами.

Цистерни для перевезення сипких вантажів повинні оберігати ці вантажі від дії зовнішнього середовища. До сипких вантажів відносяться наступні: будівельні (цемент, гіпс, вапно), харчові (сіль, мука, какао, яєчний порошок, сухе молоко, цукровий пісок, зерно та ін.), хімічні (сода, графіт, сульфат натрію, окис алюмінію).

Відмінною особливістю конструкції цистерн для перевезення сипких вантажів від інших типів цистерн є різноманітність способів їх розвантаження. Спосіб розвантаження цистерн для перевезення сипких вантажів може бути: гравітаційний або бункерний, самоскидний, механічний з допомогою шнеків і транспортерів, пневматичний і комбінований. Найбільше розповсюдження отримав пневматичний спосіб розвантаження. Цей спосіб забезпечує подачу вантажу безпосередньо до місця споживання, виключає зіткнення вантажу з навколишнім середовищем, а також запобігає втратам, забрудненню і зіпсуттю вантажу. Пневматичний спосіб розвантаження підрозділяється на аероційно-пневматичний, аерозольний, і комбінований. При аероційно-пневматичному способі розвантаження всередину цистерни нагнітається стиснуте повітря під невеликим тиском, що дорівнює 0,05 МПа, а до розвантажувального патрубка - під тиском 0,15-0,2 МПа. При аерозольному способі розвантаження стиснуте повітря подаєтся під невеликим тиском під похило встановлене днище, що призводить до переміщення нижніх шарів вантажу до розвантажувального отвору. Там вантаж захоплюється стиснутим повітрям, яке має тиск 0,15-0,2 МПа, і разом з повітрям поступає в розвантажувальний шланг (рукав). При комбінованому способі розвантаження сипких вантажів здійснюється поєднання різних способів розвантаження з пневматичною подачею вантажу в розвантажувальний шланг.

Цистерни для перевезення сипких вантажів мають різну форму: кульову, циліндричну і усіченого конуса. Вони можуть встановлюватися на рухомому складі вертикально, а також з невеликим горизонтальним нахилом назад.

Цистерни для перевезення цементу (рис.9.9) переважно мають циліндричну форму, пневматичне розвантаження і встановлюються на рухомому складі з деяким горизонтальним нахилом назад (на кут 7-9^°).

На рисунку 9.9, б, представлені схеми цистерни для транспортування цементу і її обладнання. Завантаження цистерни цементом здійснюється із бункера по тканинному рукаву через люк 14, що має герметичну кришку. При розвантаженні цистерни стиснуте повітря подається з компресора 1, який приводиться від двигуна автомобіля. Повітря проходить через вологооливорозподільник 2 до розподільника повітря 6, обладнаного манометром 8 й запобіжним клапаном 7, який відрегульований на тиск 0,25 МПа. З розподільника повітря стиснуте повітря по трубопроводах 3 і 11 надходить до аероднища 10 і розвантажувального патрубка 12. При цьому до аероднища стиснуте повітря проходить через зворотний клапан 5, а до розвантажувального патрубка він поступає через зворотний клапан 9. Зворотні клапани служать для запобігання попаданню цементу в трубопроводи системи розвантаження. Аероднище цистерни складається з декількох шарів пористої тканини 15, які размішені над металевою сіткою 16. Через аероднише стиснуте повітря проходить знизу вверх і насичує нижні шари цементу. Ці шари цементу переміщаються в розвантажувальний патрубок 12, куди також подається стиснуте повітря. В розвантажувальному патрубку стиснуте повітря захоплює цемент і через форсунки 13 потрапляє з ним в розвантажувальний шланг. У трубопроводі 3 і розвантажувальному патрубку встановлені вентилі 4, які служать для управління процесом розвантаження цистерни. Цистерни для перевезення цементу можуть бути використані також для транспортування гіпсу і хімічних добрив.

Рисунок 9.9 - Цистерни для перевезення цементу:

а - напівпричіп-цистерна (ТЦ-4); б – схема і обладнання цистерни.

Цистерни для перевезення муки призначені для доставки муки від млинів на хлібозаводи і хлібокомбінати. Вони відрізняються по конструкції від цистерн для перевезення інших сипких вантажів, оскільки мука володіє зниженою текучістю через малу її густину (0,55 т/м³). При розвантаженні цистерн для перевезення муки застосовується: аероційно-пневматичний спосіб.

У нашій країні на Одеському заводі «Продмаш» випускається напівпричіп-цистерна К-1040-2Э (рис. 9.10) для перевезення муки. Його вантажопідйомність 7 т, місткість 12,8 м³, час завантаження 25-30 хв., а час розвантаження 25-35 хв. Дальність подачі муки при развантаженні до 30 м, а висота подачі до 15 м.

На напівпричепі встановлені вертикально два резервуари 2 циліндрично-конічної форми і компресор з приводом від електродвигуна живлення якого здійснюється від зовнішньої мережі.

б)

Рисунок 9.10 - Цистерни для перевезення муки

а – напівприцеп-муковоз (К-1040-2Е); б – схема цистерни.

Завантаження резервуарів мукою (рис. 9.10) відбувається зверху через люки 1. При розвантаженні муки стиснуте повітря від компресора проходить через оливовологорозподільники і фільтр, а потім поступає в резервуар 2 по трьох каналах: у верхню сферичну частину, під аерозуючий пристрій 4 (пористу перегородку) у нижню частину резервуару і до розвантажувального наконечника. Аерована мука під дією власної ваги і тиску повітря поступає в конус 5 трубопроводу 3 і потім за допомогою піддування в розвантажувальний шланг. Резервуари обладнані горизонтальним майданчиком і сходами, які призначені для доступу до верхніх завантажувальних люків.