РАЗОБЩИТЕЛЬНЫЙ КРАН
ANGLE COCK

Изобретение относится к конструкциям кранов, используемых в тормозных пневматических системах железнодорожного транспорта и допускающих ремонт без полного разделения трубопровода. Кран предназначен для включения или выключения магистральной линии воздухораспределителя тормозной системы отдельно взятого вагона из тормозной магистрали состава.
Известна конструкция крана, содержащего размещенные в корпусе уплотняющий элемент и сферическую пробку со смонтированным на ней органом управления (RU №2108512, F16K 5/20, 1996.01.30). К поверхности сферической пробки с двух сторон поджимаются седла с уплотняющими эластомерами, завальцованными в соответствующих пазах. Особенностью этого устройства является высокая герметичность, присущая контакту участка шаровой поверхности и кругового края седла. Предусмотрена возможность замены седел и проведения ремонта без извлечения корпуса крана из линии трубопровода (повышенная ремонтопригодность). Недостатком данной конструкции является сложность ее изготовления, а замена уплотняющих элементов, выполненных завальцованными, невозможна. Из-за отсутствия атмосферного канала эта конструкция не может без доработки использоваться в магистральной линии воздухораспределителя.
Известна конструкция разобщительного крана воздухопровода тормоза железнодорожного транспортного средства, в которой в корпусе разобщительного крана размещены штуцеры для соединения с входной и выходной трубами воздухопровода, между которыми установлен шаровой затвор, поджатый манжетами, установленными в кольцевых проточках во внутренних торцах штуцеров (RU №2246064, F16K 5/06, 2005.02.10). В этой конструкции круговая линия контакта манжеты и участка шаровой поверхности имеет высокую герметичность. Недостатком данной конструкции разобщительного крана является необходимость полной разборки отвода магистрального воздухопровода при ремонте.
Известен разобщительный кран повышенной ремонтопригодности (RU №2005123152/06, F16K 5/02, В60Т 17/04, 2005.05.18) как наиболее близкий аналог предлагаемого изобретения, корпус которого изготовлен в виде двух отдельных частей, соединенных между собой, при этом одна часть содержит входной и выходной штуцера, разделенные перегородкой, и устанавливается в отвод магистрального воздухопровода, а другая съемная часть содержит затвор, орган управления затвором в виде управляющего стержня, выполненного как одно целое с затвором, и управляющего рычага (рукоятки). Вверху съемной части имеется «горловина», через которую управляющий стержень выступает за пределы корпуса. В канавке на внутренней цилиндрической поверхности «горловины» расположено одно из уплотнений затвора, охватывающее управляющий стержень. Затвор устройства является притертой усеченной конической пробкой и выполнен с проходным каналом таким образом, что одно отверстие канала находится на конической поверхности затвора, а второе на его большем основании со стороны несъемной части корпуса. Прижатие конической поверхности затвора к притертой поверхности съемной части корпуса обеспечивается пружиной, расположенной вне корпуса крана внутри «стакана» (цилиндра на «горловине») с упором в корпус крана и в тело управляющего рычага, закрепленного на управляющем стержне затвора. Кроме того, в затворе имеется атмосферный канал, одно отверстие которого расположено на конической поверхности затвора со стороны, противоположной одному из отверстий проходного канала. Второе отверстие атмосферного канала находится на поверхности управляющего стержня, расположенной за пределами посадочного места, и является атмосферным отверстием крана. Управляющий рычаг поворачивается на 180 градусов из открытого в закрытое положение. Высокая ремонтопригодность этого устройства обеспечивается возможностью съема одной части корпуса, содержащей затвор и орган управления, без отсоединения воздушных линий от штуцеров другой его части. Надежность устройства обеспечивается наличием элементов защиты от попадания посторонних частиц в кран: углубления в виде кармана в части корпуса, содержащей присоединительные штуцера; сетки-фильтра на выходе из указанного кармана, установленной с сохранением общего воздушного сопротивления магистрали. Недостатком этого устройства является тип примененного затвора - притертая усеченная коническая пробка. Ее коническая поверхность по площади уступает некоторым другим усеченным телам вращения при равных высотах и диаметрах оснований. С течением времени возможная неравномерность износа притертых поверхностей приводит к уменьшению плотности перекрытия. Это ведет к понижению надежности устройства. Пружина, расположенная вокруг «горловины», увеличивает размер (габариты) крана.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в уменьшении габаритов разобщительного крана повышенной ремонтопригодности и повышении его надежности за счет повышенной герметичности, достигаемой увеличением площади притертой поверхности затвора.
Один технический результат, который будет получен при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в повышенной герметичности (в сравнении с прототипом) разобщительного крана. Герметичность повышается по мере увеличения площади притертой поверхности затвора при изменении ее формы от конической до полусферической, а более точно по мере увеличения расстояния между отверстиями на притертой поверхности затвора, отсчитанного по этой поверхности. Расположение упругого элемента между затвором и несъемной частью корпуса приводит к уменьшению продольного (в направлении оси поворота затвора) размера «горловины» крана, что является техническим результатом, обеспечивающим уменьшение габаритов крана.
Общим с прототипом существенным признаком предлагаемого изобретения является полый корпус в составе двух разъемных частей. Несъемная часть устанавливается в отвод магистрального воздухопровода, а вторая съемная часть герметично крепится к несъемной части. Съемная часть содержит притертый затвор, поджатый упругим элементом, с проходным каналом и атмосферным каналом. Одно из отверстий проходного канала находится на поверхности основания затвора и постоянно сообщено с магистральным воздухопроводом. Второе отверстие проходного канала находится на притертой поверхности затвора. Также на притертой поверхности затвора на стороне, противоположной относительно второго отверстия проходного канала, расположено одно из отверстий атмосферного канала.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа формой притертой части затвора, выполненной как любая из множества форм тел вращения от конической до полусферической.
Другим отличительным признаком является размещение упругого элемента, поджимающего затвор, в несъемной части корпуса.
Отличительным признаком является упругий элемент, поджимающий затвор, выполненный как кольцо из эластомера (резины), отделенное от основания затвора кольцевой прокладкой с антифрикционными свойствами.
Отличительные признаки независимого пункта формулы в совокупности обеспечивают технические результаты. Выигрыш в габарите крана за счет размещения упругого элемента в несъемной части корпуса позволяет пропорционально увеличить размер затвора (не выходя за габарит прототипа) и, следовательно, герметичность за счет большего расстояния между отверстиями на притертой поверхности затвора. Выбор для затвора полусферической формы (или промежуточной между полусферической и конусной) увеличивает расстояние между отверстиями на притертой поверхности затвора и таким образом позволяет пропорционально уменьшить размеры затвора в такой мере, чтобы герметичность оставалась выше, чем у конусного затвора прототипа. То есть более выгодная форма затвора может обеспечить выигрыш в габарите крана.
К настоящему описанию прилагаются два дополнительных материала (чертежи):
фиг.1 - упрощенное изображение в разрезе крана с упругим элементом из резины;
фиг.2 - упрощенное изображение в разрезе крана с полусферическим затвором.
Ниже поясняется сущность изобретения с использованием его существенных (в т.ч. отличительных) признаков на примере реализации.
Высокая ремонтопригодность крана обеспечена наличием двух частей корпуса: одной несъемной, постоянно установленной в отвод магистрального воздухопровода, и второй съемной запорной части. На фиг.1 схематично изображена конструкция, наиболее простая в изготовлении и наглядно демонстрирующая преимущества предлагаемого технического решения при сохранении существенных признаков прототипа в их первоначальном виде. На фигуре обозначены несъемная 1 и съемная 2 части корпуса, конический затвор 3 с проходным 4 и атмосферным 5 каналами, резиновое кольцо 6, поджимающее затвор и расположенное в проточке несъемной части корпуса 1, сетка-фильтр 7 в форме корзины (чашки) на выходе из углубления 8 в виде кармана, атмосферное отверстие 9, расположенное вне корпуса на поверхности управляющего стержня 10 (выполненного в этом примере одним целым с телом затвора). Управляющий рычаг 11 во взаимодействии с управляющим стержнем 10 образуют орган управления затвором. Тело затвора выполнено с небольшим цилиндрическим продолжением 12 со стороны основания для создания поверхностей контакта с уплотнительным кольцом 13. Фторопластовая кольцевая прокладка 14 с антифрикционными свойствами, расположенная между затвором 3 и упругим резиновым кольцом 6, облегчает скольжение затвора по кольцу. В рабочем состоянии крана съемная часть корпуса герметично закреплена на несъемной части, которая постоянно включена в отвод магистрального воздухопровода. В несъемной части имеются посадочные места для присоединительных штуцеров и две изолированные друг от друга полости. Одна полость сообщена с магистральной частью линии, а другая сообщена с линией со стороны воздухораспределителя, и каждая из них также открывается в сторону съемной части корпуса. Соединение двух частей корпуса крана уплотнено кольцами 15 и 16, расположенными в проточках в несъемной части корпуса. Затвор дополнительно уплотнен кольцом 17. Герметичность крана обусловлена типом применяемого затвора и находится на уровне прототипа с идентичным затвором. Резиновое кольцо 6 можно заменить малогабаритной пружиной, например волнистой кольцевой или тарельчатой.
На фиг.2 изображена конструкция, использующая полусферический затвор и металлическую витую пружину, поджимающую затвор. Цифрой 6 обозначена витая цилиндрическая пружина. Обозначения прочих деталей совпадают с обозначениями фиг.1. Управляющий стержень выполнен как одно целое с затвором. Герметичность обусловлена типом применяемого затвора - в данном случае полусферическим, сохраняющим достоинства затвора в виде целого шара, но кроме этого позволяющего разместить одно из отверстий проходного канала на плоском основании (подобно прототипу) и уменьшить вертикальный габарит затвора (в сравнении с целым шаром). Площадь притертой части затвора увеличена относительно конического затвора с равным основанием и равной высотой. За счет этого увеличено сопротивление утечкам воздуха между притертыми поверхностями.
Расположение одного из отверстий проходного канала на основании затвора (как конического, так и полусферического) обеспечивает возможность переключения крана поворотом затвора на 180 градусов (подобно прототипу). Это позволяет разместить одно из отверстий атмосферного канала на притертой поверхности затвора на максимальном удалении от одного из отверстий проходного канала на этой же поверхности.
Затвор 3 (в каждой из конструкций, изображенных на фиг.1 и фиг.2) разобщает части трубопровода, лежащие по течению выше и ниже крана, при одном (закрытом) положении затвора и сообщает их при другом (открытом) положении затвора. Затвор 3 имеет помимо проходного канала 4 для свободного сообщения обеих частей трубопровода при открытом положении затвора также и атмосферный канал 5, обеспечивающий при закрытом положении затвора сообщение с атмосферой одной из двух частей трубопровода. Переключение положений затвора производится с помощью органа управления (в составе управляющего стержня 10 и управляющего рычага 11), одна часть которого взаимодействует с затвором, а другая часть расположена вне корпуса крана.
Разобщительный кран повышенной ремонтопригодности в описанных выше исполнениях работает следующим образом. Переключение крана, т.е. поворот затвора из открытого положения в закрытое, осуществляют поворотом на 180 градусов (например, по часовой стрелке) управляющего рычага 11 из одного крайнего положения в другое. При этом воздух из магистрального трубопровода не поступает через кран, а воздух из трубопровода со стороны воздухораспределителя выходит в атмосферу через атмосферный канал и атмосферное отверстие. Поворотом (против часовой стрелки) управляющего рычага в прежнее крайнее положение возвращают затвор в открытое положение. При этом воздух может свободно поступать из одной части трубопровода в другую, а сообщение трубопровода с атмосферой через атмосферный канал и атмосферное отверстие прекращается. Повороты управляющего рычага за пределы угла в 180 градусов исключаются стопорными выступами или иными известными вспомогательными конструктивными элементами.
Детали крана изготовляют из металла за исключением уплотнительных элементов, которые можно изготовить из резины и пластика, и, возможно, за исключением упругого элемента, поджимающего затвор.
В настоящее время на заявляемую конструкцию в описанных выше исполнениях разработана техническая документация и идет подготовка к изготовлению опытной партии разобщительных кранов.
Предлагаемый разобщительный кран воздушной тормозной магистрали обладает широкой применимостью в тормозных системах различных технических средств.