КОНЦЕВОЙ КРАН ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ Российский патент 2022 года по МПК F16K31/52 B60T17/04 B61H13/00 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта (железнодорожного, метрополитена), в частности к концевым кранам тормозных магистралей, и может быть использована для перекрытия воздушных тормозной и питательной магистралей `отдельной единицы железнодорожного подвижного состава.

Известен концевой кран тормозной магистрали, содержащий корпус с размещенным в нём двухседельным клапаном с толкателем, взаимодействующим с ручным приводом с обеспечением продольного перемещения в корпусе двухседельного клапана с поочередным герметичным перекрытием его сёдел. (Патент РФ на изобретение № 2037080, МПК6 F16K 31/52, 09.06.1995).

Недостатком известного концевого крана является ограниченная возможность известной конструкции концевого крана тормозной магистрали обеспечить надежность взаимодействия элементов концевого крана и элементов запорного органа в процессе перехода концевого крана от закрытого состояния к открытому и наоборот, который характеризуется резкими перепадами давления внутри корпуса концевого крана.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является концевой кран тормозной магистрали, содержащий корпус с размещенным в нём двухседельным клапаном с толкателем, взаимодействующим с ручным приводом с обеспечением продольного перемещения в корпусе полостной двухседельной тарелки двухседельного клапана с поочередным герметичным перекрытием его сёдел. При этом двухседельная тарелка со стороны седла открытого положения снабжена внешним уплотнительным кольцом с эластичным кольцевым лепестком по наружному его диаметру, а с другой стороны закрыта внутренним уплотнительным кольцом с С-образным поперечным сечением, охватывающим жесткое кольцевое основание (Патент РФ на изобретение № 2334636, МПК6 B60T 17/04, B61H 13/00, F16K 31/52, 27.09.2008).

Недостатком известного концевого крана является повышенный износ деталей тарельчатого клапана при переключении концевого крана из закрытого состояния в открытое и наоборот, влияющий на обеспечение герметичности перекрытия сёдел концевого крана на протяжении всего срока службы. В результате чего снижается надежность работы концевого крана вплоть до полного выхода его из строя, особенно, в неблагоприятных условиях эксплуатации (при попадании в корпус крана различных загрязнений, в условиях низких температур).

При создании изобретения решалась задача повышения безопасности движения подвижного состава за счет повышения надежности работы концевого крана тормозной магистрали.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения – повышение надежности и увеличение эксплуатационного ресурса концевого крана тормозной магистрали путем снижения износа уплотнения его подвижных частей.

Новыми по сравнению с прототипом признаками заявляемого концевого крана тормозной магистрали являются такие конструктивные особенности, как изменение геометрии наружной боковой поверхности внутреннего уплотнительного кольца с С-образным поперечным сечением, которая является поверхностью вращения с образующей в виде вогнутой кривой. Такая криволинейная поверхность имеет две рабочие поверхности, контактирующие с внутренней поверхностью тарелки с образованием замкнутого пространства между наружной боковой поверхностью внутреннего уплотнительного кольца и внутренней поверхностью тарелки.

Замкнутое пространство заполняется смазочным составом для снижения трения и минимизации воздействия на рабочие поверхности внутреннего уплотнительного кольца при перемещении.

Кроме того, криволинейная поверхность обеспечивает более плотное прилегание рабочих поверхностей, обеспечивая тем самым очистку внутренней поверхности тарелки от инородных частиц, пыли и грязи и надежную герметичность внутренней полости тарелки. Кроме того, плотное прилегание рабочих поверхностей обеспечивает более сильное поджатие жесткого кольцевого основания со стороны толкателя валиком.

Кроме того для увеличения срока службы внутреннее уплотнительное кольцо выполнено с кольцевой канавкой на внешней торцевой части для исключения концентраций напряжений при упругой деформации, возникающей при взаимодействии внутреннего уплотнительного кольца с тарелкой.

Таким образом, использование в конструкции концевого крана внутреннего уплотнительного кольца с измененной боковой поверхностью предотвращает быстрый износ внутреннего уплотнительного кольца и преждевременный ремонт концевого крана в целом, а также предупреждает выворачивание внутреннего уплотнительного кольца избыточным давлением рабочей среды тормозной магистрали.

Несмотря на известность отдельных элементов, создана новая совокупность существенных признаков, направленная на снижение износа подвижных частей концевого крана. Таким образом, при осуществлении полезной модели обеспечивается достижение указанного технического результата: повышение надежности и увеличение межремонтного срока службы концевого крана.

Полезная модель поясняется описанием примера её выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых на:

фиг. 1 изображён концевой кран тормозной магистрали в открытом состоянии (общий вид);

фиг. 2 – вид А фиг. 1 (установленное в тарельчатый клапан внутреннее уплотнительное кольцо).

фиг. 3 – внутреннее уплотнительное кольцо в свободном состоянии;

Осуществление изобретения

Концевой кран тормозной магистрали содержит корпус 1 (фиг.1) с входным отверстием 2 и проходным каналом 3. Корпус выполнен в виде двух смежных сообщающихся полостей: атмосферной 4 и центральной 5. В корпусе 1 крана аксиально размещен двухседельный клапан 6, выполненный в виде полостной двухседельной тарелки 7, размещенной в центральной полости 5 корпуса 1, с головкой 8, имеющей отражательную поверхность, и толкателем 9, взаимодействующим с ручным приводом 10 с обеспечением продольного перемещения в корпусе 1 двухседельного клапана 6 с поочередным герметичным перекрытием его сёдел 11 и 12 в центральной полости.

Тарелка 7 снабжена уплотнительными кольцами 13 и 14, выполненными с возможностью эластичного поджатия соответственно сёдел 11 и 12 двухседельного клапана 6.

Внутреннее уплотнительное кольцо 14 имеет С-образное поперечное сечение (фиг. 2, 3), которое позволяет плотно охватить жесткое кольцевое основание 15 с поджатием жесткого кольцевого основания 15 со стороны толкателя 9 валиком 16, расположенным по контуру внутреннего уплотнительного кольца 14. Жесткое кольцевое основание 15 может быть выполнено металлическим. Диаметр жесткого кольцевого основания 15 подобран таким образом, чтобы обеспечить зазор между ним и внутренним диаметром тарелки 7 меньший, чем толщина валика 16. Внутреннее уплотнительное кольцо 14 подпружинено через охватываемое им жесткое кольцевое основание 15 со стороны толкателя 9 пружиной 17, установленной в полости тарелки 7 с опиранием на толкатель 9.

Таким образом внутреннее уплотнительное кольцо 14 установлено в полости двухседельной тарелки 7 с возможностью перемещения под воздействием давления тормозной магистрали со стороны головки двухседельного клапана 6 или пружины сжатия 17 со стороны толкателя 9.

Наружная боковая поверхность 18 внутреннего уплотнительного кольца 14 является поверхностью вращения с образующей в виде вогнутой кривой. При установке внутреннего уплотнительного кольца 14 в полость двухседельной тарелки 7 обеспечивается поджатие наружной боковой поверхности 18 с двух сторон: со стороны внешнего торца внутреннего уплотнительного кольца 14 и со стороны его валика 16.

При поджатии образуются две рабочие поверхности 19 и 20 внутреннего уплотнительного кольца 14 (фиг. 2), взаимодействующие с внутренней поверхностью двухседельной тарелки 7 с образованием замкнутого пространства 21, ограниченного наружной боковой поверхностью 18 внутреннего уплотнительного кольца 14, рабочими поверхностями 19 и 20 и внутренней поверхностью двухнедельной тарелки 7. Замкнутое пространство 21 заполняется смазкой для снижения трения и минимизации воздействия на рабочие поверхности 19 и 20 внутреннего уплотнительного кольца 14 при перемещении.

Кроме того поверхность вращения с криволинейной образующей внутреннего уплотнительного кольца 14 обеспечивает более плотное прилегание рабочих поверхностей 19 и 20, обеспечивая тем самым очистку внутренней поверхности тарелки 7 от инородных частиц, пыли и грязи и надежную герметичность внутренней полости тарелки 7. Кроме того, плотное прилегание рабочей поверхности 20 обеспечивает более сильное поджатие жесткого кольцевого основания 15 со стороны толкателя 9 валиком 16.

Кроме того для увеличения срока службы внутреннее уплотнительное кольцо 14 выполнено с кольцевой канавкой 22 на внешней торцевой части для исключения концентраций напряжений при упругой деформации, возникающей при взаимодействии внутреннего уплотнительного кольца 14 с двухседельной тарелкой 7.

Тарелка 7 со стороны толкателя 9 снабжена внешним уплотнительным кольцом 13 с эластичным кольцевым лепестком по наружному диаметру (фиг. 1).

Материал уплотнительных колец 13 и 14 подобран таким образом, чтобы выдерживать, не меняя своих технических характеристик, жесткие условия эксплуатации (например, расширенный диапазон температур, их резкие перепады). Например, уплотняющие кольца 13 и 14 могут быть из термопластичного полиуретанового эластомера, например, полиуретана LT-PU.

Ручной привод 10 состоит из кривошипа 23 и рукоятки 24, установленной на валике кривошипа 23.

Во входное отверстие 2 корпуса 1 ввёрнут штуцер 25, торец которого со стороны входного отверстия 2 является седлом 12 закрытого состояния концевого крана. Штуцер 25 может быть выполнен с наружной резьбой и снабжён накидной гайкой 26, внутренняя поверхность которой выполнена в виде конической поверхности, сужающейся от торца штуцера 25.

Корпус 1 концевого крана может быть выполнен как в правом, так и в левом исполнении.

Концевой кран работает следующим образом.

Концевой кран тормозной магистрали посредством штуцера 25 соединяется с тормозной магистралью (на чертеже не показано).

В открытом состоянии концевого крана тормозной магистрали (фиг.1) тарелка 7 двухседельного клапана 6 герметично перекрывает седло 11, при этом уплотнительное кольцо 13 прижато к седлу 11.

Рабочая среда из тормозной магистрали свободно через штуцер 25 и проходной канал 3 поступает в межвагонный рукав (на фиг. не показан). При этом головка 8 с отражательной поверхностью направляет воздушный поток в сторону проходного канала 3.

В открытом состоянии концевого крана рукоятка 24 ручного привода 10 толкателя 9 находится в нижнем положении.

Для переключения концевого крана из открытого состояния в закрытое необходимо рукоятку 24 ручного привода 10 перевести в вертикальное положение.

Внутреннее уплотнительное кольцо 14 упрется в седло 12 закрытого состояния концевого крана. Пружина 17 начнет сжиматься, а головка 8 под действием толкателя 9 пройдет в полость штуцера 18, отходя от внутреннего уплотнительного кольца 14 и освобождая перекрытое ею центральное сквозное отверстие внутреннего уплотнительного кольца 14. Внутреннее уплотнительное кольцо 14 при этом переместится в полости двухседельной тарелки 7 под действием седла 12 закрытого состояния в закрытом состоянии концевого крана.

В то же время сжатый воздух из тормозной магистрали поступает в полость тарелки 7 через открытое центральное сквозное отверстие внутреннего уплотнительного кольца 14, достаточно плавно выравнивая давление внутри полости тарелки 7 и воздействуя на внутреннее уплотнительное кольцо 14 со стороны пружины 17. Под воздействием пружины 17 внутреннее уплотнительное кольцо 14 постепенно перемещается внутри тарелки 7 к седлу 12 закрытого состояния. После выравнивания рабочая среда тормозной магистрали и пружина 17 дополнительно начинают поджимать внутреннее уплотнительное кольцо 14 к седлу 12 закрытого состояния концевого крана, герметично его перекрывая.

С другой стороны при перемещении двухседельного клапана 6 вдоль центральной полости 5 внешнее уплотнительное кольцо 13 отходит от седла открытого состояния 11 и открывает сообщение между атмосферной полостью 3 и центральной полостью 5, выпуская оставшийся воздух из центральной полости 5 в атмосферу.

Для перехода концевого крана из закрытого состояния в открытое рукоятку 24 ручного привода 10 возвращают в нижнее положение, двухседельный клапан 6 возвращается в исходное положение.

Заявленная конструкция концевого крана обладает повышенными показателями надежности и увеличенным межремонтным сроком службы благодаря уменьшению усилия на ручной привод и снижению тем самым износа его подвижных частей.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к концевым кранам тормозных магистралей. Концевой кран тормозной магистрали содержит корпус с размещенным в нём двухседельным клапаном с толкателем, взаимодействующим с ручным приводом с обеспечением продольного перемещения в корпусе двухседельного клапана с поочередным герметичным перекрытием его сёдел. Двухседельный клапан выполнен в виде полостной тарелки, закрытой внутренним уплотнительным кольцом с С-образным поперечным сечением, охватывающим жесткое кольцевое основание. При этом наружная боковая поверхность внутреннего уплотнительного кольца является поверхностью вращения с образующей в виде вогнутой кривой и имеет две рабочие поверхности, контактирующие с внутренней поверхностью тарелки с образованием замкнутого пространства между наружной боковой поверхностью внутреннего уплотнительного кольца и внутренней поверхностью тарелки, заполненного смазочным составом. Технический результат – повышение надежности и увеличение межремонтного срока службы концевого крана путем снижения износа его подвижных частей. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Концевой кран тормозной магистрали содержит корпус с размещенным в нём двухседельным клапаном с толкателем, взаимодействующим с ручным приводом, при этом двухседельный клапан выполнен в виде полостной тарелки, закрытой внутренним уплотнительным кольцом с С-образным поперечным сечением, охватывающим жесткое кольцевое основание, внутреннее уплотнительное кольцо установлено с возможностью перемещения в полости тарелки под действием седла при закрытии концевого крана и возврата в исходное положение под действием пружины при его открытии, отличающийся тем, что наружная боковая поверхность внутреннего уплотнительного кольца является поверхностью вращения с образующей в виде вогнутой кривой и имеет две рабочие поверхности, контактирующие с внутренней поверхностью тарелки с образованием замкнутого пространства между наружной боковой поверхностью внутреннего уплотнительного кольца и внутренней поверхностью тарелки, заполненного смазочным составом.

2. Концевой кран по п.1, отличающийся тем, что внутреннее уплотнительное кольцо выполнено с возможностью поджатия жесткого кольцевого основания с помощью валика, расположенного по контуру внутреннего уплотнительного кольца.

3. Концевой кран по п.1, отличающийся тем, что внутреннее уплотнительное кольцо выполнено с кольцевой канавкой на внешней торцевой части.

4. Концевой кран по п.1, отличающийся тем, что тарелка со стороны толкателя снабжена внешним уплотнительным кольцом с эластичным кольцевым лепестком по наружному диаметру.

5. Концевой кран по п.1 или 4, отличающийся тем, что уплотнительные кольца выполнены из термопластичного полиуретана LT-PU.

6. Концевой кран по п.1, отличающийся тем, что ручной привод состоит из кривошипа и рукоятки, установленной на валике кривошипа.

7. Концевой кран по п.1, отличающийся тем, что во входное отверстие корпуса ввёрнут штуцер, торец которого со стороны входного отверстия является седлом закрытого состояния концевого крана.

8. Концевой кран по п.7, отличающийся тем, что штуцер выполнен с наружной резьбой и снабжён накидной гайкой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде конической поверхности, сужающейся от торца штуцера.