close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 13681

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 61H 13/00
F 16K 31/52
КОНЦЕВОЙ КРАН ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ
И ЕГО ЗАПОРНЫЙ ОРГАН
(21) Номер заявки: a 20081449
(22) 2008.11.14
(43) 2010.06.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "РИТМ" Тверское производство тормозной аппаратуры (RU)
(72) Авторы: Белов Игорь Вячеславович;
Дубровский Александр Васильевич;
Фетисов Валентин Степанович (RU)
BY 13681 C1 2010.10.30
BY (11) 13681
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "РИТМ" Тверское
производство тормозной аппаратуры
(RU)
(56) RU 2180629 C2, 2002.
RU 2037080 C1, 1995.
SU 1054152 A, 1983.
DE 3209247 A1, 1983.
US 4595243, 1986.
EP 0167968 A2, 1986.
(57)
1. Концевой кран тормозной магистрали, характеризующийся тем, что содержит корпус с угловым патрубком, с седлом открытого состояния концевого крана и с седлом закрытого состояния концевого крана, установленный в корпусе ручной привод и
размещенный в полости корпуса с возможностью продольного перемещения с обеспечением возможности поочередного герметичного перекрытия седел связанный с приводом
запорный орган, выполненный в виде полостной двухседельной тарелки, жестко соединенной с одной стороны с толкателем и закрытой с другой стороны внутренним уплотнительным кольцом с С-образным поперечным сечением, установленным с обеспечением
возможности аксиального перемещения в полости тарелки под действием седла закрытого
состояния в закрытом состоянии концевого крана и возврата в исходное положение под
действием упругого элемента в процессе перехода концевого крана в открытое состояние,
Фиг. 1
BY 13681 C1 2010.10.30
с жестко соединенной с толкателем головкой, установленной с возможностью прилегания
к поверхности внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки в открытом
состоянии концевого крана, причем двухседельная тарелка со стороны седла открытого
состояния концевого крана снабжена внешним уплотнительным кольцом с эластичным
кольцевым лепестком по наружному его диаметру, а на прилегающей к внутреннему
уплотнительному кольцу двухседельной тарелки поверхности головки имеется сквозная
канавка, соединяющая полость корпуса с полостью двухседельной тарелки.
2. Концевой кран по п. 1, отличающийся тем, что привод выполнен в виде шпинделя
с рукояткой, соединенного с толкателем запорного органа посредством жестко связанного
со шпинделем эксцентрикового кулачка, размещенного в приводной канавке на наружной
поверхности толкателя.
3. Концевой кран по п. 1, отличающийся тем, что головка имеет отражательную поверхность, направленную в сторону отверстия углового патрубка, при этом плоскость
симметрии отражательной поверхности параллельна или совпадает с плоскостью основания приводной канавки, а положение отражательной поверхности жестко зафиксировано
посредством центрально расположенного болта со срывной головкой.
4. Концевой кран по п. 1 или 3, отличающийся тем, что наружный диаметр головки
меньше внутреннего диаметра седла закрытого состояния концевого крана, а наружный
диаметр внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки больше наружного
диаметра седла закрытого состояния концевого крана.
5. Концевой кран по п. 1, отличающийся тем, что включает жесткое кольцевое основание, плотно охваченное внутренним уплотнительным кольцом, причем внутреннее
уплотнительное кольцо поджимает жесткое кольцевое основание со стороны толкателя
валиком, окаймляющим контур отверстия C-образного поперечного сечения.
6. Концевой кран по п. 5, отличающийся тем, что жесткое кольцевое основание внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки выполнено металлическим, а его
диаметр выбран так, что зазор между внутренним диаметром двухседельной тарелки и
наружным диаметром жесткого кольцевого основания меньше толщины валика внутреннего уплотнительного кольца.
7. Концевой кран по п. 1, отличающийся тем, что головка имеет хвостовик, выполненный в виде опирающейся на толкатель втулки, проходящей сквозь полость двухседельной тарелки.
8. Концевой кран по п. 1 или 7, отличающийся тем, что головка жестко соединена с
толкателем посредством болта со срывной головкой.
9. Концевой кран по п. 7, отличающийся тем, что внутреннее уплотнительное кольцо
двухседельной тарелки подпружинено свободно охватывающим хвостовик головки упругим элементом, установленным в полости тарелки с опиранием на толкатель.
10. Концевой кран по п. 1, отличающийся тем, что эластичный кольцевой лепесток
выполнен из материала внешнего уплотнительного кольца и заодно целое с ним, при этом
он расположен под тупым углом к торцевой поверхности внешнего уплотнительного
кольца со стороны толкателя и выступает за пределы ее поверхности.
11. Концевой кран по п. 1, отличающийся тем, что внутреннее и внешнее уплотнительные кольца выполнены из эластичного материала.
12. Концевой кран по п. 11, отличающийся тем, что внутреннее и внешнее уплотнительные кольца выполнены из полиуретановой композиции.
13. Концевой кран по п. 1, отличающийся тем, что корпус концевого крана выполнен
в правом или в левом исполнении.
14. Запорный орган концевого крана тормозной магистрали, характеризующийся тем,
что выполнен в виде полостной двухседельной тарелки, жестко соединенной с одной стороны с толкателем и закрытой с другой стороны внутренним уплотнительным кольцом с
С-образным поперечным сечением, установленным с обеспечением возможности акси2
BY 13681 C1 2010.10.30
ального перемещения в полости тарелки и подпружиненным через охватываемое им жесткое кольцевое основание со стороны толкателя, с жестко соединенной с толкателем головки, прилегающей к поверхности внутреннего уплотнительного кольца двухседельной
тарелки, причем двухседельная тарелка со стороны толкателя снабжена внешним уплотнительным кольцом с эластичным кольцевым лепестком по наружному диаметру со стороны толкателя, а в прилегающей к внутреннему уплотнительному кольцу двухседельной
тарелки поверхности головки имеется сквозная канавка, выходящая в полость двухседельной тарелки.
15. Запорный орган по п. 14, отличающийся тем, что на наружной поверхности толкателя выполнена приводная канавка.
16. Запорный орган по п. 15, отличающийся тем, что головка имеет отражательную
поверхность, плоскость симметрии которой параллельна или совпадает с плоскостью основания приводной канавки, при этом положение отражательной поверхности жестко зафиксировано посредством центрально расположенного болта со срывной головкой.
17. Запорный орган по п. 14 или 16, отличающийся тем, что наружный диаметр головки меньше наружного диаметра внутреннего уплотнительного кольца.
18. Запорный орган по п. 14, отличающийся тем, что внутреннее уплотнительное
кольцо плотно охватывает жесткое кольцевое основание, причем C-образное поперечное
сечение внутреннего уплотнительного кольца поджимает жесткое кольцевое основание со
стороны толкателя валиком, окаймляющим контур отверстия C-образного поперечного
сечения.
19. Запорный орган по п. 18, отличающийся тем, что жесткое кольцевое основание
внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки выполнено металлическим, а
его диаметр выбран так, что зазор между внутренним диаметром тарелки и наружным
диаметром жесткого кольцевого основания меньше толщины валика внутреннего уплотнительного кольца.
20. Запорный орган по п. 14, отличающийся тем, что головка имеет хвостовик, выполненный в виде опирающейся на толкатель втулки, проходящей сквозь полость двухседельной тарелки.
21. Запорный орган по п. 14 или 20, отличающийся тем, что головка жестко соединена с толкателем посредством болта со срывной головкой.
22. Запорный орган по п. 20, отличающийся тем, что внутреннее уплотнительное
кольцо двухседельной тарелки подпружинено свободно охватывающим хвостовик головки упругим элементом, установленным в полости тарелки с опиранием на толкатель.
23. Запорный орган по п. 14, отличающийся тем, что эластичный кольцевой лепесток
выполнен из материала внешнего уплотнительного кольца и заодно целое с ним, при этом
он расположен под тупым углом к торцевой поверхности внешнего уплотнительного
кольца со стороны толкателя и выступает за пределы ее поверхности.
24. Запорный орган по п. 14, отличающийся тем, что внутреннее и внешнее уплотнительные кольца выполнены из эластичного материала.
25. Запорный орган по п. 24, отличающийся тем, что внутреннее и внешнее уплотнительные кольца выполнены из полиуретановой композиции.
Изобретение относится к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта (железнодорожного, метрополитена), в
частности к концевым кранам тормозных магистралей, и могут быть использованы для
перекрытия воздушных тормозной и питательной магистралей отдельной единицы подвижного состава.
Известен концевой кран преимущественно для тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава, содержащий корпус с упорами открытого и закрытого положе3
BY 13681 C1 2010.10.30
ний, 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 [1].
Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является концевой кран
тормозной магистрали, характеризующемся тем, что он содержит корпус с седлом открытого состояния концевого крана и с седлом закрытого состояния концевого крана и размещенный в полости корпуса с возможностью продольного перемещения с обеспечением
возможности поочередного герметичного перекрытия седел связанный с приводом запорный орган, выполненный в виде полостной двухседельной тарелки, жестко соединенной со
стороны седла открытого состояния концевого крана с толкателем и закрытой со стороны
седла закрытого состояния концевого крана установленным с обеспечением возможности
аксиального перемещения в полости тарелки подпружиненным через жесткое кольцевое
основание внутренним уплотнительным кольцом, и жестко соединенной с толкателем имеющей отражательную поверхность головки, установленной с обеспечением возможности
взаимодействия в открытом состоянии концевого крана с внутренним уплотнительным
кольцом двухседельной тарелки, причем двухседельная тарелка со стороны седла открытого состояния концевого крана снабжена внешним уплотнительным кольцом [2].
Однако 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.
Известен запорный орган концевого крана тормозной магистрали, содержащий толкатель, тарельчатый затвор и отражатель, выполненные в виде единого целого, при этом тарельчатый затвор снабжен жестко прикрепленными к нему уплотнительными кольцами,
первое из которых размещено со стороны толкателя, а второе - со стороны отражателя [3].
Известен запорный орган концевого крана тормозной магистрали, содержащий толкатель, закрепленный в толкателе отражатель с хвостовиком и двухседельный тарельчатый
затвор с внутренним и внешним уплотнительными кольцами, при этом отражатель выполнен составным из скрепленных между собой хвостовика отражателя и чаши с отражательной поверхностью, а внешнее уплотнительное кольцо выполнено с уменьшением его
наружного диаметра от тарельчатого затвора к толкателю [4].
Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является запорный орган концевого крана тормозной магистрали, характеризующийся тем, что он выполнен в
виде полостной двухседельной тарелки, жестко соединенной с одной стороны с толкателем и закрытой с другой стороны установленным с обеспечением возможности аксиального перемещения в полости тарелки подпружиненным через жесткое кольцевое
основание внутренним уплотнительным кольцом, и жестко соединенной с толкателем
имеющей отражательную поверхность головки, прилегающей к поверхности внутреннего
уплотнительного кольца двухседельной тарелки, причем двухседельная тарелка со стороны толкателя снабжена внешним уплотнительным кольцом [5].
Однако недостатком известного запорного органа концевого крана является ограниченная возможность известной конструкции запорного органа концевого крана тормозной
магистрали обеспечить надежность взаимодействия элементов запорного органа между
собой и элементов запорного органа с элементами концевого крана в процессе перехода
концевого крана от закрытого состояния к открытому и наоборот.
При создании изобретений решалась задача повышения безопасности движения подвижного состава за счет повышения надежности работы концевого крана тормозной магистрали и его запорного органа.
4
BY 13681 C1 2010.10.30
Дело в том, что в процессе перехода концевого крана от закрытого состояния к открытому во время эксплуатации концевого крана тормозной магистрали происходит резкое падение давления воздуха внутри корпуса концевого крана, так и в полости двухседельной
тарелки, что может спровоцировать как выворачивание внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки, так и перенапряжение внешнего уплотнительного кольца, что и
приводит к сокращению межремонтного срока службы концевых кранов тормозной магистрали в целом. Следует отметить, что над разрешением проблем переходных состояний
как в технике вообще, так и в отрасли тормозной техники, специалисты работают уже многие десятки лет, тем более в отношении концевых кранов тормозной магистрали, которые
являются предметом повышенного контроля со стороны обслуживающего их персонала, так
как для обеспечения безопасности движения поездов не допускается эксплуатация единиц
подвижного состава, если выявлена даже незначительная утечка воздуха.
Технический результат - повышение надежности взаимодействия элементов запорного
органа между собой и элементов запорного органа с элементами концевого крана в процессе перехода концевого крана от закрытого состояния к открытому и наоборот.
Указанный технический результат достигается тем, что концевой кран тормозной магистрали содержит корпус с седлом открытого состояния концевого крана и с седлом закрытого состояния концевого крана, установленный в корпусе ручной привод и
размещенный в полости корпуса с возможностью продольного перемещения с обеспечением возможности поочередного герметичного перекрытия седел связанный с приводом
запорный орган, выполненный в виде полостной двухседельной тарелки, жестко соединенной с одной стороны с толкателем и закрытой с другой стороны внутренним уплотнительным кольцом с С-образным поперечным сечением, установленным с обеспечением
возможности аксиального перемещения в полости тарелки под действием седла закрытого
состояния в закрытом состоянии концевого крана и возврата в исходное положение под
действием упругого элемента в процессе перехода концевого крана в открытое состояние,
с жестко соединенной с толкателем головкой, установленной с возможностью прилегания
к поверхности внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки в открытом
состоянии концевого крана, причем двухседельная тарелка со стороны седла открытого
состояния концевого крана снабжена внешним уплотнительным кольцом с эластичным
кольцевым лепестком по наружному его диаметру, а на прилегающей к внутреннему
уплотнительному кольцу двухседельной тарелки поверхности головки имеется сквозная
канавка, соединяющая полость корпуса с полостью двухседельной тарелки.
При этом, согласно изобретению, привод выполнен в виде шпинделя с рукояткой, соединенного с толкателем запорного органа посредством жестко связанного со шпинделем
эксцентрикового кулачка, размещенного в приводной канавке на наружной поверхности
толкателя.
При этом, согласно изобретению, головка имеет отражательную поверхность, плоскость симметрии которой параллельна или совпадает с плоскостью основания приводной
канавки, при этом положение отражательной поверхности жестко зафиксировано посредством центрально расположенного болта со срывной головкой.
При этом, согласно изобретению, наружный диаметр головки меньше внутреннего
диаметра седла закрытого состояния концевого крана, а наружный диаметр внутреннего
уплотнительного кольца двухседельной тарелки больше наружного диаметра седла закрытого состояния концевого крана.
При этом, согласно изобретению, внутреннее уплотнительное кольцо плотно охватывает жесткое кольцевое основание, причем С-образное поперечное сечение поджимает
жесткое кольцевое основание со стороны толкателя валиком, окаймляющим контур отверстия С-образного поперечного сечения.
При этом, согласно изобретению, жесткое кольцевое основание внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки выполнено металлическим, а его диаметр выбран
5
BY 13681 C1 2010.10.30
так, что зазор между внутренним диаметром тарелки и наружным диаметром жесткого
кольцевого основания меньше толщины валика внутреннего уплотнительного кольца.
При этом, согласно изобретению, головка имеет хвостовик, выполненный в виде опирающейся на толкатель втулки, проходящей сквозь полость двухседельной тарелки.
При этом, согласно изобретению, головка жестко соединена с толкателем посредством
проходящего сквозь хвостовик болта со срывной головкой.
При этом, согласно изобретению, внутреннее уплотнительное кольцо двухседельной
тарелки подпружинено свободно охватывающим хвостовик головки упругим элементом,
установленным в полости тарелки с опиранием на толкатель.
При этом, согласно изобретению, эластичный кольцевой лепесток выполнен из материала внешнего уплотнительного кольца и заодно целое с ним, при этом он расположен
под тупым утлом к торцевой поверхности внешнего уплотнительного кольца со стороны
толкателя и выступает за пределы ее поверхности.
Кроме того, согласно изобретению, уплотнительные кольца выполнены из эластичного материала.
Кроме того, согласно изобретению, уплотнительные кольца выполнены из полиуретановой композиции.
При этом, согласно изобретению, корпус концевого крана выполнен в правом или в
левом исполнении.
Указанный технический результат достигается тем, что приводной запорный орган
концевого крана тормозной магистрали выполнен в виде полостной двухседельной тарелки, жестко соединенной с одной стороны с толкателем и закрытой с другой стороны внутренним уплотнительным кольцом с С-образным поперечным сечением, установленным с
обеспечением возможности аксиального перемещения в полости тарелки и подпружиненным через охватываемое им жесткое кольцевое основание со стороны толкателя, с жестко
соединенной с толкателем головки, прилегающей к поверхности внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки, причем двухседельная тарелка со стороны толкателя снабжена внешним уплотнительным кольцом с эластичным кольцевым лепестком по
наружному диаметру со стороны толкателя, а в прилегающей к внутреннему уплотнительному кольцу двухседельной тарелки поверхности головки имеется сквозная канавка,
выходящая в полость двухседельной тарелки.
При этом, согласно изобретению, на наружной поверхности толкателя имеется приводная канавка.
При этом, согласно изобретению, головка имеет отражательную поверхность, плоскость симметрии которой параллельна или совпадает с плоскостью основания приводной
канавки, при этом положение отражательной поверхности жестко зафиксировано посредством центрально расположенного болта со срывной головкой.
При этом, согласно изобретению, наружный диаметр головки меньше наружного диаметра внутреннего уплотнительного кольца.
При этом, согласно изобретению, внутреннее уплотнительное кольцо плотно охватывает жесткое кольцевое основание, причем С-образное поперечное сечение поджимает
жесткое кольцевое основание со стороны толкателя валиком, окаймляющим контур отверстия С-образного поперечного сечения.
При этом, согласно изобретению, жесткое кольцевое основание внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки выполнено металлическим, а его диаметр выбран
так, что зазор между внутренним диаметром тарелки и наружным диаметром жесткого
кольцевого основания меньше толщины валика внутреннего уплотнительного кольца.
При этом, согласно изобретению, головка имеет хвостовик, выполненный в виде опирающейся на толкатель втулки, проходящей сквозь полость двухседельной тарелки.
При этом, согласно изобретению, головка жестко соединена с толкателем посредством
проходящего сквозь хвостовик болта со срывной головкой.
6
BY 13681 C1 2010.10.30
При этом, согласно изобретению, внутреннее уплотнительное кольцо двухседельной
тарелки подпружинено свободно охватывающим хвостовик головки упругим элементом,
установленным в полости тарелки с опиранием на толкатель.
При этом, согласно изобретению, эластичный кольцевой лепесток выполнен из материала внешнего уплотнительного кольца и заодно целое с ним, при этом он расположен
под тупым углом к торцевой поверхности внешнего уплотнительного кольца со стороны
толкателя и выступает за пределы ее поверхности.
Кроме того, согласно изобретению, уплотнительные кольца тарельчатого затвора выполнены из эластичного материала.
Кроме того, согласно изобретению, уплотнительные кольца тарельчатого затвора выполнены из полиуретановой композиции.
Основными новыми по сравнению с прототипом признаками заявляемого концевого
крана тормозной магистрали от указанного выше известного, наиболее близкого к нему,
являются такие конструктивные особенности как оснащение со стороны седла открытого
состояния концевого крана внешнего уплотнительного кольца по наружному его диаметру
эластичным кольцевым лепестком, который позволяет обеспечить его прилегание к седлу
открытого состояния концевого крана по типу прилегания "присоска", что позволяет
обеспечить его переменную жесткость, небольшую в начале и увеличивающуюся в процессе перехода от одного состояния к другому по мере возрастания силы прижатия клапана в результате увеличения давления в тормозной магистрали на седло открытого
состояния концевого крана, что позволило снизить возникающие в материале внешнего
уплотнительного кольца напряжения, которые вызывали его разрушение в зоне концентрации напряжений, и увеличить срок службы до 6 лет.
Новым для запорного органа является как выполнение внутреннего уплотнительного
кольца с С-образным поперечным сечением, плотно охватывающим его жесткое основание, так и введение в конструкцию запорного органа на торцевой поверхности его головки
со стороны внутреннего уплотнительного кольца двухседельной тарелки канавки, которая
позволяет в открытом и переходном состоянии концевого крана выравнивать давление
внутри запорного органа и снаружи, т.е. со стороны давления рабочей среды тормозной
магистрали, тем самым предотвращая быстрый износ внутреннего уплотнительного кольца и преждевременный ремонт концевого крана в целом, а также предупреждая выворачивание внутреннего уплотнительного кольца избыточным давлением рабочей среды
тормозной магистрали при открывании концевого крана, т.е. в процессе перехода от закрытого состояния концевого крана к открытому, когда внутреннее уплотнительное кольцо начало отходить от седла закрытого состояния.
Несмотря на известность отдельных элементов, созданы новые совокупности существенных признаков как концевого крана, так и его запорного органа, обеспечивающих
решение проблем, связанных с процессами, происходящими в концевом кране и запорном
органе в переходных от открытого к закрытому и обратно состояниях, которые не были
решены в течение многих лет до этого решения.
Таким образом, можно констатировать достижение указанного технического результата: повышение надежности взаимодействия элементов запорного органа между собой и
элементов запорного органа с элементами концевого крана в процессе перехода концевого
крана от закрытого состояния к открытому путем исключения влияния изменяющегося
внутри корпуса давления рабочей среды на отдельные элементы запорного органа, что и
обеспечило надежность взаимодействия элементов запорного органа между собой и элементов запорного органа с элементами концевого крана.
Изобретение поясняется описанием примера его выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает концевой кран тормозной магистрали в разрезе в открытом положении;
7
BY 13681 C1 2010.10.30
фиг. 2 - концевой кран тормозной магистрали в разрезе в закрытом положении;
фиг. 3 - концевой кран тормозной магистрали в разрезе в открытом положении (правое
исполнение крана);
фиг. 4 - сечение А-А фиг. 1 (привод запорного органа);
фиг. 5 - запорный орган (общий вид);
фиг. 6 - запорный орган (вид сверху).
Концевой кран тормозной магистрали содержит корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3,
фиг. 4) с седлом 2 открытого состояния концевого крана и с седлом 3 закрытого состояния
концевого крана, запорный орган 4 (фиг. 5, фиг. 6), выполненный в виде полостной двухседельной тарелки 5, жестко соединенной со стороны седла 2 открытого состояния концевого крана с толкателем 6, закрытой со стороны седла 3 закрытого состояния концевого
крана установленным с обеспечением возможности аксиального перемещения в полости
тарелки 5 подпружиненным внутренним уплотнительным кольцом 7, с головкой 8, имеющей отражающую поверхность 9, и привод 10 толкателя.
Корпус 1 имеет традиционную для концевых кранов конструкцию, т.е. он выполнен в
виде двух смежных сообщающихся между собой посредством промежуточного выходного
отверстия полостей: центральной полости 11 и атмосферной полости 12, дно которой имеет атмосферное отверстие 13. Между ними расположена промежуточная стенка 14, в которой выполнено промежуточное выходное отверстие. Промежуточная стенка 14 и
является седлом 2 открытого состояния концевого крана. Дно центральной полости 11
корпуса 1 имеет отверстие 15 углового патрубка 16. На внутренней поверхности корпуса 1
концевого крана со стороны входного отверстия может быть выполнена открытая кольцевая проточка, в которой может быть установлен полый тонкостенный цилиндрический
уплотнительный элемент 17 из пластичного материала, например фторопласта. Ширина
полого тонкостенного цилиндрического уплотнительного элемента 17 выбрана такой, что
она выходит за пределы кольцевой проточки.
Во входное отверстие корпуса 1 ввернут штуцер 18, торец которого со стороны запорного органа 4 и является седлом 3 закрытого состояния концевого крана. Штуцер 18 может быть выполнен как с внутренней резьбой для подключения к тормозной магистрали,
так и без нее. Однако в этом случае штуцер 18 со стороны подключения к тормозной магистрали может быть выполнен с наружной резьбой и снабжен накидной гайкой традиционной конструкции.
Приводной запорный орган 4 концевого крана тормозной магистрали выполнен в виде
полостной двухседельной тарелки 5, жестко соединенной с одной стороны с толкателем 6
и закрытой с другой стороны внутренним уплотнительным кольцом 7 с С-образным поперечным сечением, с головкой 8 (фиг. 5).
С одного конца на наружной поверхности толкателя 6 выполнена имеющая основание
приводная канавка 20 для размещения в ней эксцентрикового кулачка 21 ручного привода
10 традиционной для концевых кранов конструкции.
С другого конца в теле толкателя 6 выполнены коаксиальные глухие отверстия: резьбовое отверстие 22 под болт 23 со срывной головкой и отверстие 24 для установки в нем
упругого элемента, например пружины 25 (в данном примере применена пружина сжатия,
цилиндрическая), опорный виток которой, находясь в теле толкателя 6 в условиях нашего
примера, опирается на толкатель. Диаметр отверстия 24 для размещения упругого элемента больше диаметра отверстия 22.
Двухседельная тарелка 5 выполнена в виде оболочки 26, жестко соединенной с толкателем 6 с образованием закрытой со стороны толкателя полости 27 и закрытой с другой
стороны внутренним уплотнительным кольцом 7.
Внутреннее уплотнительное кольцо 7 имеет С-образное поперечное сечение, которое
позволяет плотно охватить жесткое кольцевое основание 28, при этом С-образное попе-
8
BY 13681 C1 2010.10.30
речное сечение поджимает жесткое кольцевое основание 28 со стороны толкателя 6 валиком 29, расположенным по контуру его отверстия.
Жесткое кольцевое основание 28 внутреннего уплотнительного кольца 7 может быть
выполнено металлическим, а его диаметр выбран так, что зазор между внутренним диаметром тарелки 5 и наружным диаметром внутреннего уплотнительного кольца 7 с охватываемым им жестким кольцевым основанием 28 меньше толщины валика 29, которым
как бы окантовано отверстие С-образного сечения внутреннего уплотнительного кольца 7.
Таким образом, внутреннее уплотнительное кольцо 7 установлено в полости двухседельной тарелки 5 обеспечением возможности его аксиального перемещения в полости тарелки 5, при этом введение в конструкцию валика 29 позволило воспрепятствовать
возможности выворачивания внутреннего уплотнительного кольца 7 в переходном процессе при открывании крана избыточным давлением из полости двухседельной тарелки 5
в процессе эксплуатации.
Внутреннее уплотнительное кольцо 7 подпружинено через охватываемое им жесткое
кольцевое основание 28 со стороны толкателя 6 установленной в теле толкателя 6 пружиной 25, т.к. установленная в теле толкателя 6 пружина 25 с одной стороны упирается в тело толкателя 6, а с другой - в жесткое кольцевое основание 28.
Во внутреннем уплотнительном кольце 7 и в жестком кольцевом основании 28 выполнены коаксиальные отверстия для прохода опирающегося на толкатель 6 хвостовика головки 8, который может быть выполнен в виде втулки 30, жестко соединенной с
отражательной поверхностью 9. В отражательной поверхности 9 выполнено сквозное отверстие с выходом во втулку 30 для прохода болта 23 со срывной головкой. Наружный
диаметр втулки 30 подобран так, что витки пружины 25 перемещаются вдоль втулки 30,
как по направляющей. Таким образом, внутреннее уплотнительное кольцо 7 двухседельной тарелки 5 подпружинено свободно охватывающим хвостовик головки упругим элементом, установленным в полости тарелки 5 с опиранием на толкатель 6.
Головка 8 (фиг. 5) установлена так, что ее поверхность, обращенная к наружной поверхности внутреннего уплотнительного кольца 7, прилегает к последней, при этом
наружный диаметр головки 8 меньше наружного диаметра внутреннего уплотнительного
кольца 7. В прилегающей к поверхности внутреннего уплотнительного кольца 7 поверхности головки 8 имеется сквозная канавка 31, выходящая в полость двухседельной тарелки 5 через зазоры между наружным диаметром втулки 30 головки и центрально
расположенными отверстиями внутреннего уплотнительного кольца 7 и охватываемого
последним жесткого кольцевого основания 28, что позволяет обеспечить возможность выравнивания давления внутри полости двухседельной тарелки 5 и вне ее, что особенно
важно в переходных процессах от закрытого состояния к открытому состоянию в процессе эксплуатации и наоборот.
Двухседельная тарелка 5 со стороны толкателя 6 снабжена внешним уплотнительным
кольцом 32 с эластичным кольцевым лепестком 33 по наружному диаметру внешнего
уплотнительного кольца 32 со стороны толкателя 6.
Эластичный кольцевой лепесток 33 выполнен из материала внешнего уплотнительного кольца 32 и заодно целое с ним, при этом он расположен под тупым углом к торцевой
34 поверхности внешнего уплотнительного кольца 32 и выступает за пределы ее поверхности.
Уплотнительные кольца 7 и 32 выполнены из эластичного материала, например из полиуретановой композиции.
Как уже было сказано выше, конструкция привода 10 (фиг. 4) запорного органа традиционна для концевых кранов: привод 10 выполнен в виде шпинделя 35 с рукояткой, соединенного с толкателем 6 запорного органа посредством жестко связанного со
шпинделем 35 эксцентрикового кулачка 21, размещенного в приводной канавке 20 на
наружной поверхности толкателя 6. Для установки шпинделя 35 привода 10 запорного ор9
BY 13681 C1 2010.10.30
гана в стенке корпуса 1 имеется отверстие, геометрическая ось которого перпендикулярна
плоскости геометрической оси концевого крана и геометрической оси отверстия 15 углового патрубка 16.
При сборке запорного органа 4 в полость двухседельной тарелки 5 вставляют пружину
25, в данном случае пружину сжатия, и закрывают внутренним уплотнительным кольцом
7 с охватываемым им жестким кольцевым основанием 28. Затем вставляют головку 8, которую устанавливают так, что плоскость симметрии отражательной поверхности 9 параллельна или, как это показано в нашем примере, совпадает с плоскостью основания
приводной канавки 20. Выставленное взаимное расположение отражательной поверхности
9 и приводной канавки 20 фиксируют болтом 23 со срывной головкой, предварительно
смазав резьбовую часть болта 23 герметиком. Болт 23 вкручивают в тело толкателя 6. При
упоре его борта в посадочное место в отражательной поверхности 9 срывная головка (на
чертеже не показана) срывается, обеспечивая определенное усилие затяжки болта 23,
обеспечивая надежность конструкции запорного органа за счет его целостной конструкции, так как посадка на герметик в теле толкателя 6 болта 23 со срывной головкой практически полностью предотвращает возможность самооткручивания болта 23. Таким
образом, головка имеет отражательную поверхность, ориентированную так, что ее ось
симметрии совпадает с осью симметрии запорного органа 4 и лежит в одной плоскости с
основанием приводной канавки 20, положение которой жестко зафиксировано посредством центрально расположенного болта 23 со срывной головкой.
Запорный орган 4 собран и может быть установлен в корпусе 1 концевого крана как
левого (фиг. 1), так и правого исполнения (фиг. 3): для этого достаточно направить отражательную поверхность 9 головки 8 в сторону углового патрубка 16, независимо от конкретного исполнения концевого крана.
Собранный запорный орган 4 размещен в корпусе 1 так, что его двухседельная тарелка 5 размещена в центральной полости 11 корпуса 1 концевого крана, которая одновременно является и направляющей для двухседельной тарелки 5, а толкатель 6,
взаимодействующий с эксцентриковым кулачком 21 - в атмосферной полости 12.
Отражающая поверхность 9 головки 8 имеет форму, традиционную для концевых кранов тормозной магистрали.
Собранный концевой кран работает следующим образом.
Концевой кран тормозной магистрали посредством штуцера 18 соединяется с воздушной магистралью (на чертеже не показано).
В открытом состоянии концевого крана тормозной магистрали (фиг. 1) двухседельная
тарелка 5 запорного органа 4 герметично перекрывает седло 2 открытого состояния концевого крана, при этом эластичный кольцевой лепесток 33 внешнего уплотнительного
кольца 32 прижат к седлу 2.
Рабочая среда, например, сжатый воздух, из тормозной магистрали свободно через
штуцер 18 и отверстие 15 углового патрубка 16 поступает в межвагонный рукав (на чертежах не показан). При этом отражательная поверхность 9 хоть и перекрывает центральное отверстие внутреннего уплотнительного кольца 7, направляя воздушный поток в
сторону отверстия 15 углового патрубка 16, но сквозная канавка 31, соединяя полость
центральной 11 полости с полостью двухседельной тарелки 5, выравнивает давление
внутри и снаружи, обеспечивая тем самым нормальное взаимодействие элементов запорного органа между собой, т.е. не выворачивая избыточным давлением, например, внутреннее уплотнительное кольцо 7.
В открытом состоянии концевого крана рукоятка привода 10 толкателя находится в
нижнем положении.
Для переключения концевого крана из открытого состояния в закрытое необходимо
рукоятку привода 10 перевести в вертикальное положение, как показано на фиг. 2.
10
BY 13681 C1 2010.10.30
При повороте рукоятки шпиндель 35, вращаясь, приведет в движение жестко прикрепленный к нему эксцентриковый кулачок 21, расположенный в приводной канавке 20
толкателя 6 (фиг. 4). Под действием эксцентрикового кулачка 21 толкатель 6, а вместе с
ним двухседельная тарелка 5 и головка 8 перемещаются вдоль центральной полости 11,
открывая отверстие в промежуточной стенке 14, при этом атмосферная полость 12 и центральная полость 11 становятся сообщающимися.
Как только внутреннее уплотнительное кольцо 7 упрется в седло 3 закрытого состояния концевого крана, упругий элемент 25 начнет сжиматься, а головка 8 под действием
толкателя 6 пройдет в полость штуцера 18, отходя от внутреннего уплотнительного кольца 7 и освобождая перекрытое ею центральное сквозное отверстие внутреннего уплотнительного кольца 7. Таким образом, можно сказать, что внутреннее уплотнительное кольцо
7 установлено с обеспечением возможности аксиального перемещения в полости тарелки
5 под действием седла 3 закрытого состояния в закрытом состоянии концевого крана.
В то же время благодаря сквозной канавке 31 рабочая среда из тормозной магистрали
поступает в полость двухседельной тарелки 5, достаточно плавно выравнивая давление
внутри полости двухседельной тарелки 5 и снаружи, и воздействует на внутреннее уплотнительное кольцо 7 со стороны пружины 25. Из-за разницы площадей, получившейся в
результате того, что наружный диаметр головки 8 меньше внутреннего диаметра седла 3
закрытого состояния концевого крана, а внешний диаметр внутреннего уплотнительного
кольца 7 двухседельной тарелки 5 больше наружного диаметра седла 3 закрытого состояния концевого крана, рабочая среда тормозной магистрали дополнительно поджимает
внутреннее уплотнительное кольцо 7 к седлу 3 закрытого состояния концевого крана,
герметично его перекрывая.
В это время эксцентриковый кулачок 21 переходит мертвую точку до упора в дно атмосферной полости 12, что и является упором закрытого состояния концевого крана. Концевой кран тормозной магистрали закрыт.
Сжатый воздух из межвагонного рукава через угловой патрубок 16, отверстие 15 поступает в центральную полость 11, в сообщающуюся с ней атмосферную полость 12 и через атмосферное отверстие 13 выходит в атмосферу. Как только шипение прекратилось,
межвагонный рукав свободен от сжатого воздуха.
Когда тормозная магистраль свободна от рабочей среды, концевой кран тормозной
магистрали остается закрытым благодаря тому, что предварительно напряженная пружина
25 прижимает внутреннее уплотнительное кольцо 7 к седлу 3 закрытого состояния концевого крана, герметично его перекрывая.
Для перехода концевого крана из закрытого состояния в открытое рукоятку привода
10 толкателя возвращают в нижнее положение, как показано на фиг. 1, запорный орган 4
возвращается в исходное положение. Таким образом, можно сказать, что запорный орган
4 размещен в полости корпуса с возможностью продольного перемещения с обеспечением
возможности поочередного герметичного перекрытия седел.
В начальный момент перехода концевого крана из закрытого состояния в открытое состояние внутреннее уплотнительное кольцо 7 возвращается в исходное положение под
действием упругого элемента 25. Полость 27 двухседельной тарелки 5 увеличивается, заполняясь рабочей средой, т.е. сжатым воздухом, тормозной магистрали. В этот момент на
внутреннее уплотнительное кольцо 7 и со стороны полости 27 и со стороны головки 8
действует избыточное давление рабочей среды тормозной магистрали. По мере продвижения вдоль центральной 11 полости корпуса 1 толкателя 6, а вместе с ним двухседельной
тарелки 5 и головки 8, входное отверстие корпуса 1, в которое ввернут штуцер 18, соединяется с отверстием 15 углового патрубка 16. Давление при этом со стороны седла 3 закрытого состояния начинает резко снижаться, в то время как в полости 27 двухседельной
тарелки 5 давление еще остается избыточным, постепенно выравниваясь посредством
сквозной канавки 31, соединяющей полость корпуса 1 с полостью 27 двухседельной та11
BY 13681 C1 2010.10.30
релки 5 через зазоры между наружным диаметром втулки 30 головки 8 и соответствующими внутренними диаметрами внутреннего уплотнительного кольца 7 и его жесткого
кольцевого основания 28. В момент перепада давлений в корпусе 1 крана валик 29 Собразного сечения, удерживая жесткое кольцевое основание 28 со стороны толкателя 6,
исключает возможность выворачивания внутреннего уплотнительного кольца 7. Давление
рабочей среды в центральной полости концевого крана нарастает, внешнее уплотнительное кольцо 32 двухседельной тарелки 5 начинает контактировать с седлом 2 открытого
состояния концевого крана. Сначала, т.е. при работе концевого крана на малых давлениях,
герметичность перекрытия седла 2 обеспечивается плотным прилеганием эластичного
кольцевого лепестка 33 к опорной поверхности седла 2 открытого состояния концевого
крана. Далее, т.е. при больших давлениях рабочей среды тормозной магистрали уплотнение происходит за счет еще большего поджатия эластичного кольцевого лепестка 33 и
поджатия прямолинейного участка внешнего уплотнительного кольца 32 к промежуточной стенке 14, при этом в зоне между эластичным кольцевым лепестком 33 и прямым
участком внешнего уплотнительного кольца 32 создается разряжение аналогично креплениям типа "присоска", обеспечивающее дополнительное поджатие внешнего уплотнительного кольца 32 (фиг. 4). Плавное нарастание жесткости, возрастающей по мере
возрастания силы прижатия запорного органа к седлу 2 открытого состояния концевого
крана под действием рабочей среды тормозной магистрали, в переходном процессе внешнего уплотнительного кольца 32 с эластичным кольцевым лепестком 33 снижает напряжения, возникающие в материале внешнего уплотнительного кольца 32, что препятствует
образованию концентраторов напряжения, а следовательно его разрушению. Срок службы
внешнего уплотнительного кольца 32 увеличивается почти на 50 %.
Источники информации:
1. Патент РФ 2037080, МПК6 F 16 K 31/52, 1995.
2. Патент РФ 2180629, МПК7 B 60 T 17/04, 2002.
3. Иноземцев В.Г., Абашкин И.В. Тормозное и пневматическое оборудование подвижного состава. - М.: Транспорт, 1984. - С. 159.
4. Свидетельство РФ на полезную модель 42490, МПК7 B 60 T 17/04, 2004.
5. Патент РФ 2180629, МПК7 B 60 T 17/04, 2002.
Фиг. 2
Фиг. 3
12
BY 13681 C1 2010.10.30
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
13
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
189 Кб
Теги
патент, 13681
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа