ШАРОВОЙ КРАН ВОЗДУШНОЙ МАГИСТРАЛИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Российский патент 2008 года по МПК B60T17/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к унифицированным серийно выпускаемым элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта (железнодорожного, метрополитена, трамваев), в частности к шаровым разобщительным кранам, шаровым кранам двойной тяги, и может быть использована для перекрытия воздушных тормозной и питательной магистралей отдельной единицы подвижного состава.

Известен шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями и с установленной между ними посредством двух уплотнительных колец шаровой заслонкой, имеющей сквозной канал, и ручной привод, выполненный в виде соединенного с шаровой заслонкой шпинделя с закрепленной на нем рукояткой. (Краны шаровые. Технические условия ТУ 3184-003-10785350-99. Министерство путей сообщения РФ, 1999, с.22.)

Известен разобщительный шаровой кран, состоящий из полого корпуса с установленными в нем входным и выходным штуцерами, на внутренних торцах которых размещены кольцевые манжеты, поджимающие шаровой затвор, имеющий проходной канал и паз для установки стержня управления, на верхней части которого закреплен рычаг управления, имеющий ограничительную ось поворота, при этом паз шарового затвора выполнен наклонным относительно горизонтальной оси разобщительного крана. (Заявка на выдачу патента РФ №2003105773, МПК F16К 5/06, 2004 (аналог)).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с имеющимся в теле корпуса между входным и выходным отверстиями атмосферным отверстием и с установленной напротив последнего посредством двух уплотнительных колец шаровой заслонкой со сквозным каналом и сквозным отверстием, выполненным с обеспечением возможности образования в закрытом положении шаровой заслонки канала от выходного отверстия корпуса до атмосферного отверстия, и ручной привод, выполненный в виде соединенного с шаровой заслонкой шпинделя с установленной на нем рукояткой, при этом на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом поверхности имеется, по крайней мере, один кольцевой выступ. (Свидетельство на полезную модель РФ №22646, МПК В60Т 17/04, 2002 (прототип).)

В процессе эксплуатации известного шарового крана выявилась проблема, связанная с недостаточной эффективностью уплотнения в месте контакта шаровой заслонки и уплотнительного кольца, установленного со стороны тормозной магистрали.

Раскрытие изобретения

При создании изобретения решалась задача обеспечения герметичности тормозной магистрали.

Технический результат - предотвращение утечки воздуха из тормозной магистрали.

Указанный технический результат достигается тем, что шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с имеющимся в его теле между входным и выходным отверстиями отверстием и с установленной напротив последнего посредством двух уплотнительных колец шаровой заслонкой со сквозным каналом и сквозным отверстием, выполненным с обеспечением возможности образования в закрытом положении шаровой заслонки канала от выходного отверстия корпуса до отверстия в теле корпуса, ручной привод, выполненный в виде соединенного с шаровой заслонкой шпинделя с установленной на нем рукояткой, и выполненное в виде сквозного отверстия атмосферное отверстие, согласно изобретению дополнительно снабжен установленными в отверстии тела корпуса торцевой гайкой и размещенной между шаровой заслонкой и торцевой гайкой уплотнительной втулкой, при этом атмосферное отверстие выполнено в торцевой гайке.

При этом согласно изобретению отверстие в теле корпуса выполнено двухступенчатым, причем ступень с большим диаметром выполнена с резьбой по внутреннему ее диаметру для установки торцевой гайки.

При этом согласно изобретению наружная поверхность уплотнительной втулки выполнена двухступенчатой, при этом ступень меньшего диаметра размещена со стороны шаровой заслонки, а вторая ступень большего диаметра выполнена в виде кольца, контактирующего с внутренней торцевой поверхностью торцевой гайки.

При этом согласно изобретению атмосферное отверстие выполнено в виде расположенной со стороны наружного торца торцевой гайки ступени с меньшим диаметром двухступенчатого сквозного отверстия.

При этом согласно изобретению уплотнительная втулка и уплотнительные кольца выполнены из термопластичного эластомера.

При этом согласно изобретению уплотнительная втулка и уплотнительные кольца выполнены из эластомера «Т-Экопур».

При этом согласно изобретению шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава дополнительно имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ, выполненный на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности корпуса.

При этом согласно изобретению кольцевой выступ имеет треугольное сечение.

При этом согласно изобретению корпус со стороны входного отверстия снабжен последовательно установленными полым тонкостенным цилиндрическим уплотнительным элементом из пластичного материала и штуцером.

При этом согласно изобретению шаровая заслонка запорного органа в месте ее сочленения с приводом имеет паз прямоугольного сечения с вогнутым основанием.

При этом согласно изобретению паз прямоугольного сечения с вогнутым основанием выполнен так, что его длина ориентирована вдоль оси входного отверстия в закрытом положении шаровой заслонки.

При этом согласно изобретению рукоятка выполнена в виде рычага, прямого или изогнутого в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рычага.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, где на:

фиг.1 изображен шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава рельсового транспорта, в разрезе (в открытом положении);

фиг.2 - шаровой кран в разрезе (в закрытом положении: сквозной канал от выходного отверстия корпуса до атмосферного отверстия).

Осуществление изобретения

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава содержит корпус 1 с входным отверстием, в котором установлен штуцер 2, и с противолежащим входному выходным отверстием 3, шаровую заслонку 4 со сквозным каналом 5 и сквозным отверстием 6, ручной привод 7.

Корпус 1 выполнен в виде двух смежных сообщающихся между собой полостей: полость входного отверстия, часть которой занимает установленный в нем штуцер 2, и полость выходного отверстия 3.

Промежуточная стенка 8 корпуса 1, разделяющая полости, выполнена с открытой со стороны входного отверстия корпуса 1 кольцевой проточкой для установки одного из уплотнительных колец 9 шаровой заслонки 4. При этом промежуточная стенка 8 имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ 10 с сечением, например, треугольной формы.

На внутренней поверхности корпуса 1 шарового крана со стороны входного отверстия выполнена открытая кольцевая проточка, в которой установлен полый тонкостенный цилиндрический уплотнительный элемент 11 из пластичного материала, например фторопласта. Ширина полого тонкостенного цилиндрического уплотнительного элемента 11 выбрана такой, что она выходит за пределы кольцевой проточки.

Во входное отверстие корпуса 1 ввернут штуцер 2.

В свободной части полости входного отверстия корпуса 1 шарового крана враспор между двумя уплотнительными кольцами 9 установлена шаровая заслонка 4. В настоящем примере одно из уплотнительных колец 9 установлено в кольцевой проточке, выполненной в промежуточной стенке 8, т.е. можно сказать, что на торцевой поверхности корпуса, а другое - в торце штуцера 2 со стороны шаровой заслонки 4. При этом на поверхности торца штуцера 2, к которой прилегает второе уплотнительное кольцо 9, также выполнен, например, один, кольцевой выступ 10 с сечением, например, треугольной формы.

Таким образом, шаровой кран имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ, выполненный на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности корпуса и/или штуцера.

Уплотнительные кольца 9 шаровой заслонки 4 выполнены в виде кольцевых прокладок из эластичного материала, например полиуретана, или из термопластичного эластомера марки Т-Экопур.

Шаровая заслонка 4 установлена в полости корпуса 1 так, что горизонтальная геометрическая ось шаровой заслонки 4 совпадает с геометрической осью входного отверстия корпуса 1 и находящегося с ним на одной оси выходного отверстия 3, а вертикальная геометрическая ось шаровой заслонки 4 совпадает с геометрической осью шпинделя 12 ручного привода 7.

В шаровой заслонке 4 выполнен сквозной канал 5, соединяющий в открытом ее положении полость штуцера 2 с полостью выходного отверстия 3.

Шаровая заслонка 4 имеет сквозное отверстие 6, выполненное в шаровой заслонке 4 сбоку без нарушения целостности сквозного канала 5.

В теле корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 13, размещенное между уплотнительными кольцами 9.

Отверстие 13 в теле корпуса 1 выполнено двухступенчатым, при этом ступень с меньшим диаметром расположена со стороны шаровой заслонки 4.

Ступень с большим диаметром отверстия 13 выполнена с резьбой, например метрической, по внутреннему ее диаметру для установки торцевой гайки 14 с ответной резьбой по внешнему диаметру.

В теле торцевой гайки 14 выполнено сквозное отверстие 15.

Отверстие 15 может быть выполнено, например, двухступенчатым, при этом ступень 16 с меньшим диаметром расположена со стороны наружного торца 17 торцевой гайки 14 и является атмосферным отверстием, т.е. можно сказать, что атмосферное отверстие выполнено в торцевой гайке 14, причем атмосферное отверстие выполнено в виде расположенной со стороны наружного торца 17 торцевой гайки 14 ступени с меньшим диаметром двухступенчатого сквозного отверстия.

Между шаровой заслонкой 4 и торцевой гайкой 14 в отверстии 13 в теле корпуса 1 размещена имеющая сквозное отверстие 18 уплотнительная втулка 19.

Наружная поверхность уплотнительной втулки 19 может быть выполнена, например, двухступенчатой, при этом ступень 20 меньшего диаметра расположена со стороны шаровой заслонки 4, высота ступени 20 выбрана больше, чем высота ступени с меньшим диаметром отверстия 13, при этом ступень 20 прилегает к шаровой заслонке 4, а вторая ступень 21 большего диаметра выполнена в виде кольца, расположенного в ступени с большим диаметром, и контактирует с внутренней 22 торцевой поверхностью торцевой гайки 14.

Торцевая гайка 14 посредством резьбового соединена установлена в отверстии 13.

Сквозное отверстие 6 выполнено в шаровой заслонке 4 так, что в закрытом положении шаровой заслонки 4 образуется канал, соединяющий полость выходного отверстия 3 корпуса 1 через сквозное отверстие 18 уплотнительной втулки 19 с атмосферным отверстием 16, т.е. можно сказать, что сквозное отверстие 6 выполнено в шаровой заслонке 4 с обеспечением возможности образования в закрытом ее положении канала от выходного отверстия 3 корпуса 1 до атмосферного отверстия 16.

В шаровой заслонке 4 в месте сочленения со шпинделем 12 выполнен паз 23 с прямоугольным поперечным сечением, что позволило максимально сохранить сферическую форму заслонки. Паз 23 выполнен так, что его длина ориентирована вдоль геометрической оси входного отверстия корпуса 1 в закрытом положении шаровой заслонки 4. При этом продольное основание паза 23 выполнено криволинейным, вогнутым.

Ручной привод 7 выполнен в виде шпинделя 12, соединенного с шаровой заслонкой 4.

Шпиндель 12 имеет рукоятку 24.

Шпиндель 12 выполнен цилиндрическим, многоступенчатым, например двухступенчатым, при этом вторая ступень выполнена в виде кольца, на плечи которого установлено кольцо 25 из пластичного материала, например фторопласта, надетое на шпиндель 12. Со стороны шаровой заслонки 4 шпиндель 12 плечами второй ступени опирается на шайбу 26, выполненную из пластичного материала, например фторопласта. Торец контактирующей с шаровой заслонкой 4 ступени шпинделя 12 снабжен 4 шипом 27 с криволинейным выпуклым основанием, профиль основания которого соответствует профилю основания паза 23 и позволяет максимально сохранить сферическую форму шаровой заслонки 4. Длина шипа 27 меньше длины паза 23 шаровой заслонки 4, чем обеспечивается «плавающее» положение шаровой заслонки и соответственно оптимальное ее самопозицирование между уплотнительными кольцами 9 и уплотнительной втулкой 19.

Для установки шпинделя 12 в стенке корпуса 1 выполнено трехступенчатое отверстие с уменьшением диаметра ступени в направлении от рукоятки 24 к шаровой заслонке 4, при этом ступень со стороны рукоятки имеет резьбу, например метрическую, для закрепления шпинделя 12 в корпусе 1 посредством гайки 28 с ответной резьбой по внешнему диаметру.

Рукоятка 24 может быть закреплена на внешнем, выступающем из корпуса 1 конце шпинделя 12 посредством, например, штифта.

Рукоятка 24 может быть выполнена в виде рычага, прямого, как это показано в нашем примере, или изогнутого в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рычага.

Рукоятка 24 может иметь прилив, которым она упирается в один из упоров крайнего положения (на чертеже не показаны). Упоры крайних положений могут быть выполнены традиционно в виде соответствующих выступающих приливов на внешней поверхности корпуса. При этом взаимное расположение упоров соответствует углу поворота шаровой заслонки для обеспечения надежного перекрытия того или иного отверстия. Например, в настоящем примере выполнения шарового крана шаровая заслонка должна повернуться на 90 градусов вокруг своей оси, угол поворота рукоятки составляет также 90 градусов.

Работа шарового крана воздушной магистрали подвижного состава осуществляется следующим образом.

Шаровой кран воздушной магистрали посредством штуцера 2 соединен с тормозной магистралью 29.

В открытом положении шарового крана сквозной канал 5 шаровой заслонки 4 совмещается с отверстием штуцера 2 и с выходным отверстием 3 корпуса 1, обеспечивая тем самым возможность образования в открытом положении шаровой заслонки сквозного канала от штуцера 2 до выходного отверстия 3 и далее к тормозному прибору, например воздухораспределителю (на чертеже не показан). В это время атмосферное отверстие 16 герметично перекрыто. Сжатый воздух, свободно проходя штуцер 2, по сквозному каналу 5 шаровой заслонки 4 поступает через выходное отверстие 3 к тормозному прибору, например воздухораспределителю.

В открытом положении рукоятка 24 расположена вдоль оси шарового крана. Для переключения шарового крана из открытого положения в закрытое рукоятку 24 поворачивают против часовой стрелки до контакта боковой поверхности прилива рукоятки 24 с упором корпуса 1, при этом шаровая заслонка 4 повернется вокруг своей оси симметрии на 90 градусов и перекроет отверстие штуцера 2, т.е. тормозная магистраль отсоединена от воздухораспределителя.

При недостаточном поджатии шаровой заслонки 4 к уплотнительному кольцу 9 со стороны штуцера 2, например при износе уплотнительных колец 9, под действием давления среды тормозной магистрали 29 шаровая заслонка 4 сдвигается в сторону выходного отверстия 3 корпуса 1 и происходит утечка среды из тормозной магистрали 29 в свободную полость шарового крана до момента заполнения ее пустот, но в связи с тем, что уплотнительная втулка 19, поджатая к шаровой заслонке 4 с помощью торцевой гайки 14, герметично перекрывает свободную полость в районе нахождения отверстия 13 в теле корпуса 1, утечка рабочей среды из тормозной магистрали 29 в атмосферу исключена.

В это же время сквозное отверстие 6 шаровой заслонки 4, соединяя полость выходного отверстия 3 корпуса 1 с отверстием 18 уплотнительной втулки 19, образует канал для сброса воздуха из воздухораспределителя в атмосферу через ступень 16 с меньшим диаметром отверстия 15 торцевой гайки 14, дополнительно поджимая при этом шаровую заслонку 4 к телу уплотнительной втулки 19.

Таким образом, технический результат достигнут: исключена возможность сообщения внутренней полости крана с атмосферой, что в свою очередь привело к тому, что предотвращена утечка воздуха из тормозной магистрали.

Изобретение относится к унифицированным серийно выпускаемым элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава. Шаровой кран воздушной магистрали состоит из корпуса, ручного привода и дополнительной торцевой гайки. Корпус имеет отверстие с установленной посредством двух уплотнительных колец шаровой заслонкой со сквозным каналом и сквозным отверстием. Сквозное отверстие выполнено с обеспечением возможности образования в закрытом положении шаровой заслонки канала от выходного отверстия корпуса до отверстия в теле корпуса. Ручной привод выполнен в виде соединенного с шаровой заслонкой шпинделя с установленной на нем рукояткой. Атмосферное отверстие выполнено в виде сквозного отверстия в корпусе. Торцевая гайка расположена в отверстии тела корпуса и уплотнительная втулка размещена между шаровой заслонкой и торцевой гайкой. Отверстие в теле корпуса выполнено двухступенчатым, причем ступень с большим диаметром имеет резьбу для установки торцевой гайки. Наружная поверхность уплотнительной втулки выполнена двухступенчатой, причем ступень меньшего диаметра размещена со стороны шаровой заслонки, а вторая ступень большего диаметра выполнена в виде кольца, контактирующего с внутренней торцевой поверхностью торцевой гайки. Достигается предотвращение утечки воздуха из тормозной магистрали. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с имеющимся в его теле между входным и выходным отверстиями отверстием и с установленной напротив последнего посредством двух уплотнительных колец шаровой заслонкой со сквозным каналом и сквозным отверстием, выполненным с обеспечением возможности образования в закрытом положении шаровой заслонки канала от выходного отверстия корпуса до отверстия в теле корпуса, ручной привод, выполненный в виде соединенного с шаровой заслонкой шпинделя с установленной на нем рукояткой, и выполненное в виде сквозного отверстия атмосферное отверстие, отличающийся тем, что дополнительно снабжен установленными в отверстии тела корпуса торцевой гайкой и размещенной между шаровой заслонкой и торцевой гайкой уплотнительной втулкой, при этом отверстие в теле корпуса выполнено двухступенчатым, причем ступень с большим диаметром имеет резьбу по внутреннему ее диаметру для установки торцевой гайки, наружная поверхность уплотнительной втулки выполнена двухступенчатой, причем ступень меньшего диаметра размещена со стороны шаровой заслонки, а вторая ступень большего диаметра выполнена в виде кольца, контактирующего с внутренней торцевой поверхностью торцевой гайки, а атмосферное отверстие выполнено в торцевой гайке.2. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1, отличающийся тем, что атмосферное отверстие выполнено в виде расположенной со стороны наружного торца торцевой гайки ступени с меньшим диаметром двухступенчатого сквозного отверстия.3. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1, отличающийся тем, что уплотнительная втулка и уплотнительные кольца выполнены из термопластичного эластомера.4. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1 или 3, отличающийся тем, что уплотнительная втулка и уплотнительные кольца выполнены из эластомера «Т-Экопур».5. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1, отличающийся тем, что шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава дополнительно имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ, выполненный на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности корпуса.6. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1, отличающийся тем, что корпус со стороны входного отверстия снабжен последовательно установленными полым тонкостенным цилиндрическим уплотнительным элементом из пластичного материала и штуцером.7. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1, отличающийся тем, что шаровая заслонка запорного органа в месте ее сочленения с приводом имеет паз прямоугольного сечения с вогнутым основанием.8. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1, отличающийся тем, что паз прямоугольного сечения с вогнутым основанием выполнен так, что его длина ориентирована вдоль оси входного отверстия в закрытом положении шаровой заслонки.9. Шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава по п.1, отличающийся тем, что рукоятка выполнена в виде рычага, прямого или изогнутого в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рычага.