КОНЦЕВОЙ КРАН Российский патент 1995 года по МПК F16K31/52 

Изобретение относится к устройствам для перекрытия трубопроводов, преимущественно воздухопровода тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава.

Известен концевой кран главного трубопровода воздушного тормоза [1] с клапанным двухседельным затвором, тарелка которого снабжена уплотняющими кольцами, а хвостовик вырезом, куда входит эксцентриковый кулачок, фиксирующий два крайних положения клапанной тарелки, переставляемой поворотной рукояткой.

Указанный кран имеет недостаточную надежность запирания, так как возможно отжимание кулачка под действием давления сжатого воздуха, поскольку в закрытом положении длинная ось кулачка расположена параллельно оси хвостовика (без эксцентриситета).

На надежность запирания клапана в данной конструкции оказывают значительное влияние точность изготовления и износ деталей, а также загрязнение и обледенение расположенных снаружи упора и рукоятки, которые фиксируют закрытое положение крана. При неблагоприятных условиях возможно недозакрытие крана и последующее самопроизвольное открывание крана от воздействия вибрационных нагрузок в движущемся поезде, что подтверждено многолетней эксплуатацией кранов на подвижном составе. Для предотвращения самопроизвольного открывания крана на хвостовых вагонах поездов рукоятку концевого крана в закрытом положении дополнительно крепят проволокой.

Известен концевой кран главного воздухопровода [2] В кране изменены самоуплотняющиеся кольца от головок соединительных тормозных рукавов железнодорожных транспортных средств, в стенке гнезда для уплотнительного кольца выполнены отверстия, ось кривошипа размещена в завинчивающейся в корпус втулке, при этом кривошип снабжен заплечиком, упирающимся в стенки корпуса. Данный кран имеет вышеуказанные недостатки, присущие крану [1] Кроме того, в эксплуатации выявлены массовые случаи утери рукояток крана, а также самоотвинчивание и утеря втулок и кривошипов. При длительной эксплуатации кранов имеет место прочное коррозионное схватывание втулки с корпусом по резьбовому соединению, из-за чего разборка крана при ремонте весьма затруднительна. Следует также отметить, что для закрытия и открытия кранов требуется приложение значительного усилия на рукоятку, поскольку из-за допустимых отклонений по размерам на детали запирающего механизма происходит большая деформация уплотняющего кольца (пережим кольца).

Известен концевой кран шарового типа для воздухопровода тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава [3] в котором открытое и закрытое положения надежно фиксируются рукояткой, входящей в пазы на корпусе крана, при этом рукоятка выполнена в виде защелки, выводимой из зацепления с корпусом при постановке рукоятки в конечные положения. Требуемый момент для поворота заслонки шарового крана ниже, чем у кранов клапанного типа. Однако вышеуказанный шаровой кран по сравнению с применяемым на транспортных средствах стран СНГ имеет следующие недостатки:
кран и все его детали, включая уплотнительные кольца, невзаимозаменяемы с находящимся в эксплуатации краном [2]
вес и габариты шарового крана несколько больше;
расположение рукоятки сверху и потребность при ее переключениях производить два движения (сначала подъем, а затем поворот) усложняют работу обслуживающего персонала, в особенности, когда необходимо при сцепленных вагонах одновременно закрыть или открыть два смежных крана.

В связи с отмеченными недостатками концевой шаровой кран американского типа не находит применения на европейских железных дорогах.

Задачей изобретения является повышение надежности крана.

Кран содержит корпус 1, снабженный расположенными внутри него упорами открытого 2 и закрытого 3 положений крана, запорный клапан 4, уплотнительные элементы 5 и 6, а также механизм переключения клапана, включающий кривошип 7, втулку 8, рукоятку 9. Втулка 8 установлена в корпусе 1 с возможностью фиксации в различных положениях посредством выполненных на ней углублений, взаимодействующих с фиксирующим элементом на корпусе. Пpи этом внутреннее отверстие втулки для размещения оси кривошипа выполнено с эксцентриситетом "е" по отношению к наружной поверхности. В закрытом положении вектор усилия давления сжатого воздуха приложен по отношению к центру поворота кривошипа на плече "н" и направлен в сторону закрытия крана.

На фиг. 1 изображен концевой кран клапанного типа в открытом положении (вид сбоку, разрез); на фиг.2 то же (вид сверху, разрез); на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 запорный кран в закрытом положении (вид сбоку, разрез); на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.1.

Концевой кран содержит корпус 1, снабженный расположенными внутри него фиксаторами 2 открытого и 3 закрытого положений крана. В корпусе размещен клапан 4, в гнездах которого установлены уплотнительные кольца 5 и 6. Клапан 4 находится в зацеплении с кривошипом 7, установленным посредством эксцентриковой втулки 8 в корпусе. На конце кривошипа закреплена заклепкой рукоятка 9. Палец 10 кривошипа снабжен сменной втулкой 11, предохраняющей палец от износа и облегчающей ремонт крана. Эксцентриковая втулка 8 (фиг.3) крепится на корпусе шплинтом 12, для чего на ней имеются три сегментные проточки 13, которые одновременно позволяют при установке шплинта фиксировать втулку от проворота относительно корпуса в различных положениях. Внутреннее отверстие втулки выполнено с эксцентриситетом "е" по отношению к ее наружной поверхности, что обеспечивает регулировку размера L и величину сжатия уплотнительного кольца 5, а следовательно, и величину усилия на рукоятке крана при ее переключении. Наличие трех сегментных проточек 13 позволяет устанавливать втулку в трех положениях, т.е. размер L может увеличиваться или уменьшаться на величину эксцентриситета "e".

На фиг. 5 показан вариант выполнения втулки, которая имеет кольцевую проточку 14 для шплинта и углубления (пазы) 15 для размещения фиксирующего элемента, например головки заклепки 16. Углубления расположены по периметру наружной поверхности втулки. В зависимости от количества углублений обеспечивается соответствующая установка втулки и желаемый шаг по регулировке размера L.

Фиксация втулки как от осевого перемещения, так и от проворота с установкой в различные положения может быть осуществлена и другими способами, например съемным винтом (не показан).

Кран подсоединяется штуцером 18 к концу воздухопровода тормозной магистрали, а отросткам 20 к соединительному межвагонному рукаву (не показаны).

Запорный кран работает следующим образом.

На фиг. 1 кран изображен в открытом положении. Уплотнительное кольцо 6 под действием давления сжатого воздуха, плотно прижатого к седлу корпуса, является одновременно ограничителем 2 хода клапана. Воздушные полости штуцера 18 и отростка 20 соединены между собой. Рукоятка крана находится в нижнем положении. При повороте рукоятки по стрелке 21 кривошип 2 повернется вокруг центра оси 19 до упора плеча 22 в ограничитель 3 на стенке корпуса 1. При этом клапан 4 передвинется посредством пальца 10 в закрытое положение, показанное на фиг.4. Уплотнительное кольцо 5 прижмется к седлу 17, препятствуя проходу сжатого воздуха в отросток 20 со стороны штуцера 18. Сжатый воздух по каналам 24 и 25 проникает под уплотнительное кольцо 5, способствуя более надежному прижатию его к седлу 17. Во избежание самопроизвольного открывания клапана при воздействии вибрационных нагрузок в процессе движения поезда кривошип в закрытом положении установлен так, что между центром оси 19 и пальца 10 кривошипа 7 образуется плечо n. В этом случае усилие Р, воздействующее через хвостовик клапана 4 на палец 10, удерживает кривошип от поворота в открытое положение. В закрытом положении сжатый воздух из межвагонного рукава, подсоединенного к отростку 20, выпускается в атмосферу через отверстие 23, что позволяет безопасно соединять и разъединять рукава.

Пpи открывании крана его рукоятка 9 переводится в нижнее положение, показанное на фиг.1.

В случае износа деталей запирающего механизма нарушается герметичность крана в закрытом положении. При этом известный кран требует снятия с вагона и ремонта. Герметичность крана по изобретению может быть восстановлена без снятия его с вагона путем поворота втулки в положение, уменьшающее размер K, при котором достигается необходимое прижатие уплотнительного кольца 5 к седлу 17. Возможна также постановка вместо изношенной втулки 8 другой (ремонтной втулки), имеющей соответствующий ремонтный эксцентриситет "а".

Технический эффект изобретения заключается в следующем.

Повышается надежность запирания крана, срок службы уплотнительного кольца и крана в целом, а также увеличиваются межремонтные сроки за счет регулировки величины прижатия уплотнительного кольца 5, исключающей ее перенапряжение.

Достигается снижение величины требуемого усилия на рукоятке для закрытия и открытия крана, что облегчает обслуживание крана в эксплуатации.

Исключается возможность недозакрытия крана вследствие расположения ограничителя поворота рукоятки внутри корпуса, что устраняет загрязнение и обледенение частей крана, влияющих на величину закрытия.

Исключается самопроизвольное открывание крана в эксплуатации, так как усилие от клапана воздействует поворотно на кривошип в сторону закрытия.

Снижаются затраты на ремонт крана, поскольку восстановление герметичности может производиться без демонтажа крана с вагона и без полной его разборки.

К положительным свойствам крана следует отнести также то, что у установленного в соответствии с действующими правилами на подвижном составе крана с наклоном отростка 20 в сторону середины вагона рукоятка располагается над корпусом, вследствие чего вероятность утери ручки, втулки и кривошипа при воздействии вибрационных нагрузок значительно уменьшается по сравнению с известным краном, у которого рукоятка расположена под корпусом.

Кроме того, уменьшается коррозионное схватывание втулки и корпуса, так как контактируемые поверхности выполнены нерезьбовыми.

Сущность изобретения: механизм перемещения запорного органа с уплотнительными элементами выполнен в виде соединенного с корпусом втулкой кривошипа и установленной на нем рукоятки. Отверстие втулки выполнено эксцентрично относительно ее наружной поверхности. Узел фиксации втулки выполнен в виде установленного в корпусе фиксирующего элемента, взаимодействующего с ответным ему профилем,выполненным на наружной поверхности втулки. Упор, взаимодействующий с кривошипом при закрытом положении крана, выполнен на наружной поверхности корпуса. В закрытом положении крана ось кривошипа смещена относительно оси его поворота в сторону упора. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. КОНЦЕВОЙ КРАН преимущественно для тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава, содержащий корпус с упорами открытого и закрытого положений, запорный орган с уплотнительными элементами и механизм перемещения запорного органа в виде соединенного с корпусом посредством втулки кривошипа и установленной на нем рукоятки, отличающийся тем, что он снабжен узлом фиксации углового положения втулки, а отверстие втулки выполнено эксцентрично относительно ее наружной поверхности. 2. Кран по п.1, отличающийся тем, что узел фиксации втулки выполнен в виде установленного в корпусе фиксирующего элемента, взаимодействующего с ответным ему профилем, выполненным на наружной поверхности втулки. 3. Кран по п.1, отличающийся тем, что упор, взаимодействующий с кривошипом при закрытом положении крана, выполнен на внутренней поверхности корпуса. 4. Кран по п.1 или 3, отличающийся тем, что в закрытом положении крана ось кривошипа смещена относительно оси его поворота в сторону упора.