Концевой кран

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта. Концевой кран содержит корпус с седлом открытого положения запорного органа и с седлом закрытого положения запорного органа, запорный орган, привод запорного органа. Запорный орган выполнен в виде двухседельного тарельчатого затвора с отражателем и с толкателем, снабженного уплотнительными кольцами. Первое уплотнительное кольцо размещено со стороны седла закрытого положения запорного органа, а второе жестко закреплено со стороны седла открытого положения запорного органа. Привод запорного органа выполнен в виде шпинделя с установленной на нем рукояткой, соединенного с толкателем тарельчатого затвора посредством эксцентрикового кулачка, жестко связанного со шпинделем. Элемент эксцентрикового кулачка выполнен в виде двух деталей, одна из которых установлена с возможностью вращения при перемещении эксцентрикового кулачка в пазу толкателя. Шпиндель запорного органа выполнен с резьбовым отверстием и жестко соединен с ответным элементом рукоятки с помощью винта с фиксацией. Достигается повышение надежности запирания крана, срок службы уплотнительных колец и увеличение межремонтных сроков, а также снижение затрат на ремонт крана за счет восстановления работоспособности без полной замены деталей крана. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта и может быть использовано для перекрытия воздушных магистралей отдельной единицы подвижного состава.

Известен концевой кран воздушной магистрали подвижного состава рельсового транспорта (Пат. RU №2126752, B60T 17/04, B60T 15/54, 1998.03.24), содержащий корпус с прямым штуцером для соединения с межвагонным рукавом. В центральной полости между двумя уплотнителями с отверстиями установлен запорный орган в виде поворотной шаровой пробки с каналом, установленной с герметичным опиранием на противолежащие кольцевые уплотнители с обеспечением возможности ее поворота вокруг своей горизонтальной оси, перпендикулярной оси входного отверстия и оси отверстия патрубка, при этом сквозной криволинейный канал пробки выполнен с обеспечением возможности совмещения в каждом соответствующем рабочем положении шаровой поворотной пробки пары его отверстий с выходным отверстием входного штуцера и отверстием углового патрубка или с отверстием углового патрубка и промежуточным выходным отверстием при одновременном герметичном перекрытии соответственно промежуточного выходного отверстия или выходного отверстия входного штуцера. Шаровая пробка жестко соединена с концом вертикального шпинделя, с установленной на нем рукояткой и пропущенного сквозь крышку. Шпиндель привода запорного органа снабжен уплотнительными элементами, рукоятка снабжена фиксатором крайних положений запорного органа. То есть указанный концевой кран относится к шаровым по типу затвора кранам.

Недостатком вышеприведенного крана является то, что шаровая поворотная пробка в месте ее сочленения с приводом имеет паз прямоугольного сечения с вогнутым основанием и посадочную площадку, что создает сложности технологического характера при изготовлении и затруднения при ремонте изношенного крана. Герметичность шаровой поворотной пробки обеспечивается только за счет упругости уплотнительных элементов, что недостаточно в жестких условиях эксплуатации.

Известен также концевой кран воздушного тормоза (Пат. RU №2037080, 6 F16K 31/52, 1992.12.29) с клапанным двухседельным затвором, тарелка которого снабжена уплотняющими кольцами, а хвостовик - пазом, куда входит эксцентриковый кулачок, фиксирующий два крайних положения клапанной тарелки, переставляемой поворотной рукояткой.

Указанный кран имеет недостаточную надежность при эксплуатации, так как имеются большие контактные напряжения между пальцем эксцентрикового кулачка и стенками паза штока, что приводит к большому износу пальца эксцентрикового кулачка и боковой поверхности паза штока, вследствие чего уменьшается усилие прижатия тарельчатого затвора к седлу клапана и нарушается герметичность крана при закрытии. Кроме того, на надежность запирания клапана в данной конструкции оказывают значительное влияние точность изготовления и износ других элементов. При неблагоприятных условиях (большой износ) возможно недозакрытие концевого крана и последующее самопроизвольное открывание крана от воздействия вибрационных нагрузок или под действием рабочего давления в хвостовом вагоне в движущемся поезде.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является концевой кран воздушной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с входным отверстием, в котором жестко установлен входной штуцер, с противолежащим входному отверстию промежуточным выходным отверстием, выполненным в промежуточной стенке корпуса на одной оси с входным отверстием, с атмосферным отверстием, с отверстием патрубка, выполненным в нижней стенке корпуса с осью, перпендикулярной оси входного отверстия, запорный орган, выполненный в виде тарельчатого затвора со штоком и размещенный в полости корпуса с возможностью продольного перемещения, привод запорного органа, выполненный в виде шпинделя с установленной на нем рукояткой, соединенного со штоком тарельчатого затвора посредством эксцентрикового кулачка, жестко связанного со шпинделем, и упоры открытого и закрытого положений запорного органа (Пат. RU №2180629, B60T 17/04, 2000.04.21). Недостатком указанного концевого крана воздушной магистрали подвижного состава является сложность конструкции, большие контактные напряжения между пальцем эксцентрикового кулачка и стенками паза штока, что приводит к большому износу пальца эксцентрикового кулачка, вследствие чего уменьшается усилие прижатия тарельчатого затвора к седлу клапана и нарушается герметичность крана при закрытии. Все указанные конструкции концевых кранов предназначены для работы в составе воздушной магистрали выпускаемых промышленностью вагонов и имеют унифицированные присоединительные размеры.

Задачей, решаемой при создании изобретения, является повышение надежности в работе и удобства при эксплуатации концевого крана воздушной магистрали подвижного состава.

Технический результат - создание конструкции более надежного в работе и удобного в эксплуатации концевого крана воздушной магистрали подвижного состава.

Указанный технический результат достигается тем, что концевой кран воздушной магистрали, содержащий корпус с седлом открытого положения запорного органа и с седлом закрытого положения запорного органа, запорный орган, размещенный в полости корпуса с возможностью продольного перемещения с обеспечением возможности герметичного перекрытия седла открытого положения запорного органа и выполненный в виде двухседельного клапана с отражателем и с толкателем, снабженный уплотнительными кольцами, первое из которых размещено со стороны седла закрытого положения запорного органа, а второе закреплено со стороны седла открытого положения запорного органа, и привод запорного органа, выполненный в виде шпинделя и втулки с установленной на нем рукояткой, соединенного с толкателем тарельчатого затвора посредством эксцентрикового кулачка, жестко связанного со шпинделем и с возможностью перемещения в прямоугольном в плане пазу толкателя согласно изобретению элемент указанного кулачка, непосредственно передающий толкателю движение, выполнен в виде двух деталей, одна из которых установлена с возможностью вращения при перемещении эксцентрикового кулачка в пазу толкателя, причем твердость материала невращающейся детали не меньше твердости материала вращающейся детали, а шпиндель запорного органа выполнен с резьбовым отверстием в части, входящей во втулку таким образом, что жестко соединен в ней с ответным элементом ручки с помощью винта с фиксацией, при этом твердость материала втулки меньше твердости материала корпуса.

При этом согласно изобретению элемент, передающий движение указанного кулачка, выполнен в виде вала, имеющего на торце глухое посадочное место для шарика, устанавливаемого в нем с возможностью вращения при перемещении указанного эксцентрикового кулачка в полукруглом в плане пазу толкателя.

Кроме того, эксцентриковый кулачок может иметь и шарик на торце, и втулку, вращающихся при перемещении указанного кулачка в соответствующем профиле паза толкателя.

Кроме того, эксцентриковый кулачок может иметь посадочное место для шарика, устанавливаемого с возможностью вращения при перемещении указанного эксцентрикового кулачка в полукруглом в плане пазу толкателя.

При этом согласно изобретению указанный кулачок выполнен в виде вала и вращающейся на нем втулки, причем крепление на валу осуществлено способом, не препятствующим вращению, например завальцовкой края втулки в канавку на валике.

При этом согласно изобретению опорные поверхности паза, сопряженные с эксцентриковым кулачком, имеют длину, по крайней мере, не меньшую, чем расстояние в крайних положениях между продольными осями вращающейся детали, и могут содержать, по крайней мере, по элементу фиксации на опорных поверхностях паза в открытом и закрытом положениях.

Кроме того, задняя стенка паза толкателя может быть укороченной на нерабочую часть, при этом рабочая часть открытого положения может иметь скос, соответствующий траектории хода вала эксцентрикового кулачка.

При этом положения фиксации дополнительно дублируются на положениях ручки управления закрытым и открытым состоянием тарельчатого клапана.

Кроме того, в плоскости ручки, соприкасающейся с корпусом, выполнены пазы под уплотнения, состоящие из (антифрикционного) кольца с низким коэффициентом трения и эластомерного уплотнения, при этом аналогичные уплотнения установлены и в месте контакта втулки с корпусом, со стороны эксцентрикового кулачка.

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

фиг.1 схематично изображен концевой кран воздушный магистрали подвижного состава, в разрезе (в закрытом положении);

фиг.2 - варианты вращающейся на валу детали;

фиг.3 - положение вращающейся детали в фиксирующем элементе паза толкателя.

Концевой кран воздушной магистрали подвижного состава содержит корпус 1 с входным штуцером - седло запорного органа 2, имеющего входное отверстие 3 с атмосферным отверстием 4, запорным органом 5, выполненного в виде толкателя 6 и двухседельного клапана 7 с отражателем и кольцевыми уплотнителями, а также с механизмом переключения запорного органа, выполненным в виде эксцентрикового кулачка 8, установленного на шпинделе 9 и приводимым в действие рукояткой10 и входящим во втулку 11. Уплотнительные кольца 12 и 13 установлены между корпусом 1 и втулкой 11 и рукояткой 10. При этом между уплотнительным элементом и дном для указанного элемента устанавливается кольцо14 с антифрикционными свойствами. Рукоятка 10 имеет ответную часть, которая входит во втулку 11 и закрепляется в ней винтом 18 с фиксацией его положения. Седлами для двухседельного клапана служат корпус штуцера 2 и промежуточная стенка 19. Рукоятка 10 снабжена упорами открытого и закрытого положений запорного органа посредством выполненных на корпусе упоров, взаимодействующих с ограничивающим элементом на рукоятке или соответствующей конструкцией эксцентрикого кулачка. Упоры на корпусе могут быть выполнены съемными и с регулируемым положением. При этом важно то, чтобы зафиксированные положения ручки и элемента, непосредственно передающего движение толкателю (шарика, втулки и др.), совпадали. Рукоятка 10 может быть последовательно зафиксирована, по крайней мере, в одном из возможных положений, при этом необходимость использования другого фиксированного состояния и, следовательно, другого уровня поджима уплотняющей прокладки определяется в процессе эксплуатации. Эксцентриковый кулачок 8 содержит вал 15 с посадочным местом для вращающейся детали 16. В качестве варианта вращающаяся деталь 16 может быть установлена непосредственно в тело эксцентрикого кулачка в виде шара. На фиг.2 показаны варианты использования такой вращающейся детали в эксцентриковом кулачке. Вращающаяся деталь16 на вале 15 перемещается в пазу толкателя 17, форма которого определяется формой детали вращения. При этом длина паза толкателя может быть сделана такой, чтобы в самом крайнем положении деталь, передающая движение толкателю, не выходила за границы паза. На поверхности паза могут быть сделаны углубления 20 и 21 для фиксации положения эксцентрикового кулачка в закрытом и открытом состоянии. На фиг.3 приведено по одному положению для каждого состояния запорного органа 5

Кроме того, задняя стенка паза толкателя может быть укороченной на нерабочую часть, при этом рабочая часть открытого положения может иметь скос, соответствующий траектории хода вала эксцентрикового кулачка.

Работа концевого крана воздушной магистрали подвижного состава осуществляется следующим образом.

Концевой кран воздушной магистрали посредством входного штуцера 2 соединяется с воздушной магистралью, а наклонный патрубок - к соединительному межвагонному рукаву (не показаны).

На фиг.1 кран изображен в закрытом положении. Рукоятка крана находится в соответствующем положении. Уплотнительное кольцо, расположенное со стороны входного штуцера, под действием давления эксцентрикового кулачка плотно прижато к седлу корпуса штуцера 2, и запорный орган разобщает магистраль одного вагона от другого или атмосферы. Элементы фиксации, выполненные в пазу толкателя и ручке управления, ограничивают одновременно ход запорного органа и ограничивают пережим уплотняющего элемента для данной степени эксплуатационной изношенности крана. В закрытом положении сжатый воздух из межвагонного рукава, подсоединенного к наклонному патрубку, выпускается в атмосферу через отверстие 4, что позволяет безопасно соединять и разъединять рукава.

При открывании крана его рукоятка 10 переводится в соответствующее положение. При этом эксцентриковый кулачок повернется вокруг центра оси до упора в соответствующий ограничитель (крайней мере, один) на задней стенке паза 17 толкателя, а затворный орган 5 передвинется в открытое положение. Другое уплотнительное кольцо двухседельного клапана 7, расположенное со стороны промежуточной стенки 19, прижмется к ней, препятствуя проходу сжатого воздуха в полость с механизмом перемещения запорного органа со стороны входного штуцера. Давление сжатого воздуха в открытом положении надежно держит запорный орган концевого крана тормозной магистрали в открытом положении и способствует дополнительному уплотнению. Применение дополнительных колец с антифрикционными свойствами совместно с эластомерными уплотнениями позволяет уменьшить износ последних без потери герметичности.

В случае износа деталей запорного органа нарушается герметичность крана в закрытом положении. Герметичность крана согласно изобретению может быть восстановлена без снятия его с вагона путем использования другого фиксирующего режима, позволяющего перевести элемент, непосредственно осуществляющий перемещение толкателя запорного органа, в другое положение, при котором достигается требуемое прижатие уплотнительного кольца 6 к седлу входного штуцера.

Технический эффект изобретения заключается в следующем.

Повышается надежность запирания крана, срок службы уплотнительных колец и крана в целом, а также увеличиваются межремонтные сроки за счет ступенчатого изменения величины прижатия уплотнительного кольца, позволяющие использовать его потенциальный ресурс. Снижаются затраты на ремонт крана, поскольку восстановление работоспособности может производиться без полной замены деталей крана.

В настоящее время на заявляемую конструкцию разработана техническая документация и идет подготовка к изготовлению опытной партии концевых кранов.

1. Концевой кран тормозной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с седлом открытого положения запорного органа и с седлом закрытого положения запорного органа, запорный орган, выполненный в виде двухседельного тарельчатого затвора с отражателем и с толкателем, снабженного уплотнительными кольцами, первое из которых размещено со стороны седла закрытого положения запорного органа, а второе жестко закреплено со стороны седла открытого положения запорного органа, и размещенный в полости корпуса с возможностью продольного перемещения с обеспечением возможности герметичного перекрытия седла открытого положения запорного органа, привод запорного органа, выполненный в виде шпинделя с установленной на нем рукояткой, соединенного с толкателем тарельчатого затвора посредством эксцентрикового кулачка, жестко связанного со шпинделем, отличающийся тем, что элемент указанного эксцентрикового кулачка, непосредственно передающий толкателю движение, выполнен в виде двух деталей, одна из которых установлена с возможностью вращения при перемещении эксцентрикового кулачка в пазу толкателя, причем твердость материала невращающейся детали не меньше твердости материала вращающейся детали, а шпиндель запорного органа выполнен с резьбовым отверстием в части, входящей во втулку таким образом, что жестко соединен в ней с ответным элементом рукоятки с помощью винта с фиксацией, при этом твердость материала втулки меньше твердости материала корпуса.

2. Кран по п.1, отличающийся тем, что элемент, передающий движение указанного эксцентрикового кулачка толкателю, выполнен в виде вала, имеющего на торце глухое посадочное место для шарика, устанавливаемого в нем с возможностью вращения при перемещении указанного эксцентрикового кулачка в полукруглом в плане пазу толкателя.

3. Кран по п.2, отличающийся тем, что эксцентриковый кулачок имеет и шарик на торце, и втулку, вращающиеся при перемещении указанного кулачка в соответствующем профиле паза толкателя.

4. Кран по п.2 или 3, отличающийся тем, что эксцентриковый кулачок имеет посадочное место для шарика, устанавливаемого с возможностью вращения при перемещении указанного эксцентрикового кулачка в полукруглом в плане пазу толкателя.

5. Кран по п.1, отличающийся тем, что указанный эксцентриковый кулачок выполнен в виде вала и вращающейся на нем втулки, причем крепление на вале осуществлено способом, не препятствующим вращению, например завальцовкой края втулки в канавку на валике.

6. Кран по п.1, отличающийся тем, что опорные поверхности паза, сопряженные с эксцентриковым кулачком, имеют длину, по крайней мере, не меньшую, чем расстояние в крайних положениях между продольными осями втулки или шарика, и могут содержать, по крайней мере, по элементу фиксации на опорных поверхностях паза в открытом и закрытом положениях.

7. Кран по п.1, отличающийся тем, что положения фиксации дополнительно дублируются на положениях рукоятки управления закрытым и открытым состоянием двухседельного клапана.

8. Кран по п.1, отличающийся тем, что задняя стенка паза толкателя может быть укороченной на нерабочую часть, при этом рабочая часть открытого положения может иметь скос, соответствующий траектории хода вала эксцентрикового кулачка.

9. Кран по п.1, отличающийся тем, что в плоскости рукоятки, соприкасающейся с корпусом, выполнены пазы под уплотнения, состоящие из кольца с низким коэффициентом трения и эластомерного уплотнения, при этом аналогичные уплотнения установлены и в месте контакта втулки с корпусом, со стороны эксцентрикового кулачка.