ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АВАРИЙНЫЙ ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2017 года по МПК F02D17/04 F02M37/00 

Изобретение касается устройства для защиты установок согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Такое устройство уже известно из практики. Эксплуатирующиеся в Соединенных Штатах Америки локомотивы частично имеют устройства аварийного отключения, которые могут приводиться в действие вручную и действуют чисто механически. Такие устройства аварийного отключения имеют, например, тяговый трос и клапан с коленчатым рычагом, или другие клапаны.

Из US 4492191 А известно устройство прерывания подачи топлива для впрыскивающих топливо насосов для многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Топливо посредством впрыскивающих насосов нагнетается из топливного бака во впрыскивающие трубки, на концах которых расположены впрыскивающие сопла для впрыска топлива в цилиндры двигателя. В этих впрыскивающих трубках расположены переключающие клапаны, которые имеют положение впрыска для подачи топлива к впрыскивающим соплам и возвращающее положение для возврата топлива в топливный бак. Переключающие клапаны могут пневматически управляться посредством пневматических цилиндров. Когда поршень такого цилиндра нагружается напорным воздухом, поршневой шток приводит переключающие клапаны в положение впрыска. Когда нагружение напорным воздухом прерывается, возвратная пружина перемещает поршень и его шток обратно, вследствие чего переключающий клапан приводится в свое возвращающее положение. Пневматический цилиндр нагружается напорным воздухом из бака напорного воздуха, если промежуточно включенный, электрически приводимый управляющий клапан освобождает соединение для напорного воздуха.

Кроме того, известны локомотивы, которые с каждой из двух своих сторон оснащены выключателем. Установленный там выключатель инициирует отключение двигателя, которое, однако, - в частности у дизельных двигателей - предрасположено к неисправностям и не всегда надежно осуществляет остановку двигателя.

Из практики известны также пневматические топливные запорные клапаны, снабженные электропневматическим предварительным регулированием. Однако эти уже известные пневматические аварийные запорные клапаны таковы, что при отсутствующем сжатом воздухе они автоматически переходят в свое открытое положение. Это является целесообразным для обеспечения возможности повторного оснащения локомотивов, поставленных на запасной путь на долгие периоды времени, у которых в ресивере для сжатого воздуха больше нет сжатого воздуха. Когда пневматические аварийные запорные клапаны находятся в своем открытом положении, топливный бак, несмотря на это, постоянно соединен с потребителем. Так образуется брешь в безопасности всей системы.

Поэтому задачей изобретения является создать устройство вышеназванного рода, которое обеспечит постоянную и полную безопасность.

Эта задача в рамках изобретения решается за счет того, что в заявленном устройстве для защиты установок, имеющем потребитель, топливный бак, который соединен с потребителем топливопроводом, и установленный в топливопроводе, пневматически приводимый в действие аварийный запорный клапан, который в запертом положении запирает, а в пропускном положении открывает топливопровод, причем аварийный запорный клапан (7) без приведения в действие остается в своем запертом положении или же автоматически переходит в него, указанный аварийный запорный клапан выполнен с возможностью приведения в действие дополнительно электрическим или электромагнитным способом и выполнен с возможностью соединения с аккумулятором энергии через электрический контур запорного клапана.

Таким образом, в соответствии с изобретением аварийный запорный клапан дополнительно может приводиться в действие электрическим или электромагнитным способом и соединяться электрическим контуром запорного клапана с аккумулятором энергии. Наряду с пневматической настройкой аварийного запорного клапана, в рамках изобретения, кроме того, возможно также электрическое приведение в действие или, другими словами, электрическая настройка аварийного запорного клапана. Так, аварийный запорный клапан имеет, например, катушку, которая при замкнутом электрическом контуре аварийного запорного клапана возбуждается и создает магнитное поле, которое переводит аварийный запорный клапан в его пропускное положение. Согласно этому аварийный запорный клапан не обязательно должен приводиться в действие пневматически. Если, например, предлагаемое изобретением устройство является частью локомотива и этот локомотив после долгих простоев полностью разоборудован, его ресиверы для сжатого воздуха больше не содержат сжатого воздуха (напорный воздух). Пуск дизельных двигателей был бы тогда невозможен, так как топливный бак и потребитель отделены друг от друга аварийным запорным клапаном. В этом случае аккумулятор энергии предоставляет необходимую электроэнергию, так что аварийный запорный клапан может открываться посредством этого электрического аварийного подключения. В качестве аккумулятора энергии здесь пригодна, например, батарея, другими словами, химический аккумулятор или другой аккумулятор энергии, который предназначен для получения электроэнергии и для запитывания током электрического контура запорного клапана.

Потребитель представляет собой, например, газовую турбину, двигатель внутреннего сгорания, в частности дизельный двигатель, или другую машину внутреннего сгорания.

Предпочтительно аварийный запорный клапан трубопроводом сжатого воздуха может соединяться с ресивером для сжатого воздуха. Таким образом, если ресивер для сжатого воздуха наполнен сжатым воздухом, в аварийный запорный клапан может подаваться сжатый воздух, при этом он переводится или удерживается в своем пропускном положении. В этом положении потребитель соединен с топливным баком, так что при сжигании находящегося в топливном баке топлива в потребителе может создаваться движение привода, например, для локомотива.

Предпочтительно в электрическом контуре запорного клапана установлен пневматический выключатель, который трубопроводом сжатого воздуха соединен с ресивером для сжатого воздуха, причем этот пневматический выключатель при подаче сжатого воздуха прерывает электрический контур запорного клапана. Согласно этому предпочтительному усовершенствованию предусмотрено, что электрическое или электромагнитное приведение в действие аварийного запорного клапана снова прекращается тогда, когда имеется в распоряжении достаточно сжатого воздуха, чтобы можно было приводить в действие аварийный запорный клапан только пневматически и таким образом держать его в его открытом положении. Отключение электромагнитного приведения в действие в рамках этого усовершенствования осуществляется пневматически, так что указанное отключение может выполняться только тогда, когда имеется в распоряжении достаточно сжатого воздуха как для приведения в действие аварийного запорного клапана, так и для отключения электрического контура запорного клапана. Таким образом, при эксплуатации устройство приводится в действие только пневматически. При пневматическом приведении в действие предотвращается дополнительная тепловая нагрузка, приводящая к нежелательному повышению температуры. Кроме того, только пневматически приводимые в действие клапаны, как правило, менее чувствительны к колебаниям температуры и высоким температурам, чем клапаны, которые настраиваются электрическим или электромагнитным способом. Электрическое или электродинамическое приведение в действие в рамках изобретения представляет собой только электрическое аварийное приведение в действие (вспомогательное приведение в действие).

По одному из предпочтительных вариантов осуществления аварийный запорный клапан и пневматический выключатель соединены одним общим участком трубопровода сжатого воздуха с ресивером для сжатого воздуха, причем в этом общем участке трубопровода сжатого воздуха установлен клапан предварительного регулирования. Клапан предварительного регулирования может обеспечивать возможность или же прерывать соединение между ресивером для сжатого воздуха и аварийным запорным клапаном или, соответственно, пневматическим выключателем. Когда клапан предварительного регулирования прерывает указанное соединение, ни пневматическое приведение в действие аварийного запорного клапана, ни пневматическое приведение в действие пневматического выключателя невозможно. Это приводит к тому, что электрический контур запорного клапана не прерван, и при этом аварийный запорный клапан может приводиться в действие электрическим или электромагнитным способом. Без пневматического или электрического, или электромагнитного приведения в действие аварийный запорный клапан в рамках изобретения переводится в свое запертое положение, так чтобы топливный бак был отъединен от потребителя.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления клапан предварительного регулирования может приводиться в действие электрическим или электромагнитным способом. Для этого клапан предварительного регулирования, например, электрическим контуром запорного клапана соединен с аккумулятором энергии, так что обеспечена возможность электрического или электромагнитного приведения в действие клапана предварительного регулирования.

Предпочтительно в рамках изобретения предусмотрены пусковые выключатели для замыкания и прерывания электрического контура клапана предварительного регулирования и/или электрического контура запорного клапана. С помощью пускового выключателя может, например, замыкаться электрический контур клапана предварительного регулирования, так что катушка клапана предварительного регулирования возбуждается, и он переводится в свое открытое положение. В открытом положении пневматический выключатель и пневматически приводимый в действие аварийный запорный клапан соединены с наполненным сжатым воздухом ресивером для сжатого воздуха, так что аварийный запорный клапан пневматически может приводиться в действие, а электрический контур запорного клапана прерываться.

В рамках изобретения может быть предусмотрен только один пусковой выключатель. В отличие от этого, предусмотрены, например, два пусковых выключателя, которые установлены каждый на одном из двух пультов управления машиниста локомотива.

Наряду с пусковыми выключателями, в соответствии с изобретением можно также предусмотреть аварийные выключатели, которые установлены, например, в боковой области локомотива или в его машинном отделении, в котором встроено устройство в соответствии с настоящим изобретением. Аварийные выключатели служат для прерывания электрического контура клапана предварительного регулирования и/или электрического контура запорного клапана. Таким образом клапан предварительного регулирования переводится в свое запертое положение, так чтобы пневматическое приведение в действие аварийного запорного клапана было больше невозможно. Поэтому без электрического или электромагнитного приведения в действие он переводится в свое запертое положение. Тогда топливный бак и потребитель разъединены друг с другом. Электрическое или электромагнитное приведение в действие аварийного запорного клапана вследствие разъединения электрического контура запорного клапана после приведения в действия аварийных выключателей невозможно.

Изобретение касается также единицы рельсового подвижного состава, снабженной устройством в соответствии с изложенным выше изобретением.

Другие целесообразные варианты осуществления и преимущества изобретения являются предметом последующего описания одного из примеров осуществления изобретения со ссылкой на фигуру, причем на фигуре показан один из примеров осуществления предлагаемого изобретением устройства.

На единственной фигуре показан один из примеров осуществления предлагаемого изобретением устройства 1, которое имеет топливный бак 2, а также дизельный двигатель 3 в качестве потребителя. Топливный бак 2 наполнен топливом 4, при этом степень наполнения топливного бака 2 регистрируется с помощью поплавка 5 и отображается с помощью не изображенного на фигуре средства передачи сигнала на пульте управления машиниста локомотива.

Дизельный двигатель 3 соединен топливопроводом 6 с топливным баком 2. В топливопроводе 2 установлен аварийный запорный клапан 7. Показанный аварийный запорный клапан 7 представляет собой двухходовой клапан с запертым исходным положением. Другими словами, аварийный запорный клапан 7 без приведения в действие либо переходит в свое показанное на фигуре запертое положение, либо остается в нем. Когда аварийный запорный клапан 7 находится в своем показанном запертом положении, соединение между дизельным двигателем 3 и топливным баком 2 прервано. Таким образом, предъявляемые устройству 1 требования безопасности в рамках изобретения выполнены. Изображенный на фигуре аварийный запорный клапан 7 представляет собой пневматически приводимый в действие аварийный запорный клапан 7, при этом одновременно возможно электрическое или электромагнитное приведение в действие, на котором более точно остановимся ниже.

Устройство 1 включает в себя также ресивер 8 для сжатого воздуха, который может соединяться с патрубком 9 пневматического управления аварийного запорного клапана 7, а также с пневматическим выключателем 10. Для этого патрубок 9 пневматического управления первым пневматическим соединением 11, а пневматический выключатель вторым пневматическим соединением 12 соединены с ресивером 8 для сжатого воздуха. При этом выполнен один общий для двух соединений участок 13 трубопровода сжатого воздуха, в котором установлен клапан 14 предварительного регулирования. Клапан 13 предварительного регулирования может приводиться в действие электрическим, а в этом случае электромагнитным способом, при этом для электромагнитного приведения в действие, например, должна возбуждаться катушка 15 клапана 14 предварительного регулирования. Для электрического или электромагнитного приведения его в действие аварийный запорный клапан 7 также имеет катушку 15. Катушка 15 клапана 14 предварительного регулирования электрическим контуром 16 предварительного регулирования соединена с батареей 17 в качестве аккумулятора энергии. Катушка 15 аварийного запорного клапана 7 электрическим контуром 18 запорного клапана соединена с той же самой батареей 17. Как в электрический контур 18 запорного клапана, так и в электрический контур 16 клапана предварительного регулирования включен пусковой выключатель 19, который установлен на пульте управления машиниста локомотива. Второй, не изображенный на фигуре пусковой выключатель включен параллельно пусковому выключателю 19 и установлен на другом пульте управления машиниста локомотива. Кроме того, предусмотрены, например, шесть аварийных выключателей 20, которые, как и пусковые выключатели 19, служат для прерывания и замыкания электрического контура 18 запорного клапана и электрического контура 16 клапана предварительного регулирования. Два аварийных выключателя установлены на пультах управления машиниста, два других снаружи на боковой стенке, и, наконец, два в машинном отделении. Чтобы с помощью одних и тех же выключателей 19, 20 одновременно можно было прерывать два электрических контура 16 и 18, электрический контур 18 запорного клапана и электрический контур 16 клапана предварительного регулирования имеют одну общую ветвь 21, в которой установлены указанные выключатели 19 и 20.

Ресивер 8 для сжатого воздуха при работающем дизельном двигателе 3 может наполняться сжатым воздухом посредством не изображенного на фигуре компрессора единицы рельсового подвижного состава. При этом привод компрессора осуществляется при работе дизельного двигателя 3.

Для разоборудования единицы рельсового подвижного состава дизельный двигатель 3 отключается. Затем клапан 14 предварительного регулирования путем приведения в действие пускового выключателя 19 на пульте управления машиниста переводится в свое показанное на фигуре запертое положение. Таким образом, пневматического приведения в действие аварийного запорного клапана 7 нет. Так как при размыкании электрического контура 18 запорного клапана и электрического контура 16 клапана предварительного регулирования с помощью пускового выключателя 19 электромагнитное приведение в действие аварийного запорного клапана 7 также больше невозможно, он автоматически, например, с помощью не показанной на фигуре пружины, переводится в свое запертое положение, так что дизельный двигатель 3, как описано выше, отъединяется от топливного бака 2. Поэтому запертое положение одновременно является исходным положением аварийного запорного клапана 7.

Для прерывания электрического контура 18 запорного клапана пневматический выключатель 10 взаимодействует с выключателем 22, который установлен в электрическом контуре 18 запорного клапана. Когда в пневматический выключатель 10 подается сжатый воздух, пневматический выключатель 10 размыкает выключатель 22. Это приводит к прерыванию электрического контура 18 запорного клапана и, таким образом, к снятию возбуждения катушки 15 аварийного запорного клапана 7. Нагрев катушки 15 и аварийного запорного клапана 7 катушкой 15 и, кроме того, нежелательный расход энергии могут таким образом предотвращаться.

Для пуска локомотива приводится в действие пусковой выключатель 19 на одном из пультов управления машиниста. При этом как электрический контур 16 клапана предварительного регулирования, так и электрический контур 18 запорного клапана замыкаются. Батарея 17 возбуждает катушку 15 клапана 14 предварительного регулирования, так что он переводится в свое пропускное положение. Если в ресивере 8 для сжатого воздуха имеется сжатый воздух, приводится в действие пневматический выключатель 10, вследствие чего электрический контур 18 запорного клапана прерывается. Таким образом, аварийный запорный клапан 7 только пневматически переводится в свое пропускное положение. После долгих простоев локомотива весь сжатый воздух из ресивера 8 для сжатого воздуха может улетучиться. Таким образом, в смысле изобретения сжатый воздух отсутствует. Поэтому аварийный запорный клапан 7 не может приводиться в действие пневматически. Однако в рамках изобретения в этом случае не происходит размыкание электрического контура 18 запорного клапана с помощью пневматического выключателя 10 или, соответственно, выключателя 22. Другими словами, катушка 15 аварийного запорного клапана 7 остается соединенной с батареей 17 и поэтому возбуждается. Происходит электромагнитное приведение в действие аварийного запорного клапана 7, который при этом переводится в свое пропускное положение. Теперь может запускаться дизельный двигатель 3, который, в свою очередь, осуществляет привод компрессора для обеспечения сжатого воздуха в ресивере 8 для сжатого воздуха. Когда ресивер 8 для сжатого воздуха достаточно наполнен сжатым воздухом, происходит пневматическое приведение в действие пневматического выключателя 10 и аварийного запорного клапана 7, при этом соединение между катушкой 15 аварийного запорного клапана 7 и батареей 17 при размыкании выключателя 22 прерывается. Теперь уже аварийный запорный клапан 7 приводится в действие только пневматически и поэтому практически без потерь.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС), предпочтительно железнодорожного подвижного состава. Предложенное устройство (1) для защиты установок имеет потребитель (3), топливный бак (2), который соединен с потребителем (3) топливопроводом (6), и установленный в топливопроводе (6), пневматически приводимый в действие аварийный запорный клапан (7), который в запертом положении запирает, а в пропускном положении открывает топливопровод (6), причем аварийный запорный клапан (7) без приведения в действие остается в своем запертом положении или же автоматически переходит в него. Запорный клапан (7) также имеет возможность приведения в действие электрическим или электромагнитным способом, для чего он соединен с аккумулятором (17) энергии через электрический контур (18). Технический результат – повышение безопасности системы топливоподачи. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство (1) для защиты установок, имеющее

- потребитель (3),

- топливный бак (2), который соединен с потребителем (3) топливопроводом (6), и

- установленный в топливопроводе (6), пневматически приводимый в действие аварийный запорный клапан (7), который в запертом положении запирает, а в пропускном положении открывает топливопровод (6),

причем аварийный запорный клапан (7) без приведения в действие остается в своем запертом положении или же автоматически переходит в него,

отличающееся тем, что аварийный запорный клапан (7) выполнен с возможностью приведения в действие дополнительно электрическим или электромагнитным способом и выполнен с возможностью соединения с аккумулятором (17) энергии через электрический контур (18) запорного клапана.

2. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что аварийный запорный клапан (7) трубопроводом сжатого воздуха может соединяться с ресивером (8) для сжатого воздуха.

3. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что в электрическом контуре (18) запорного клапана установлен пневматический выключатель (10), который трубопроводом сжатого воздуха соединен с ресивером (8) для сжатого воздуха, причем этот пневматический выключатель (10) при пневматическом приведении в действие прерывает электрический контур (18) запорного клапана.

4. Устройство (1) по п. 3, отличающееся тем, что аварийный запорный клапан (7) и пневматический выключатель (10) соединены одним общим участком (13) трубопровода сжатого воздуха с ресивером (8) для сжатого воздуха, причем в этом общем участке (13) трубопровода сжатого воздуха установлен клапан (14) предварительного регулирования.

5. Устройство (1) по п. 4, отличающееся тем, что клапан (14) предварительного регулирования может приводиться в действие электрическим или электромагнитным способом.

6. Устройство (1) по п. 5, отличающееся аккумулятором (17) энергии, который электрическим контуром (16) клапана предварительного регулирования соединен с клапаном (14) предварительного регулирования для приведения его в действие.

7. Устройство (1) по п. 6, отличающееся пусковыми выключателями (19) для замыкания и прерывания электрического контура (16) клапана предварительного регулирования и/или электрического контура (18) запорного клапана.

8. Устройство (1) по п. 6 или 7, отличающееся тем, что по меньшей мере один аварийный выключатель (20) установлен в электрическом контуре (16) клапана предварительного регулирования и/или электрическом контуре (18) запорного клапана.

9. Единица рельсового подвижного состава, снабженная устройством (1) по одному из предыдущих пунктов.