СРЕДСТВО КРЕПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к средствам крепления трубопроводов и предназначена для использования в тормозных системах железнодорожного транспорта при закреплении элементов воздухопроводов, в т.ч. концевых кранов, на опорных поверхностях.
Известно средство крепления по патенту US 1636805, D60T 17/00, 1927.07.26 в составе хомута или скобы (аналогичных, например, ГОСТ 24137-80 или ГОСТ 24195-80) для крепления с помощью известных гаек к опорной поверхности концевого крана, имеющего шестигранную часть, которая служит для соединения крана с магистральной трубой вагона. На шестигранной части крана выполняют круговую канавку, полукруглую в сечении, для посадки хомута. Здесь и далее в тексте настоящей заявки предполагается, если не оговаривается иное, что: опорная поверхность имеет сквозные отверстия для пропуска прямолинейных участков хомута - концов; концы хомута, за исключением конструкции по авторскому свидетельству SU 1668802, имеют резьбу и удерживаются с обратной стороны опорной поверхности гайками и шайбами; хомут и другие детали комплектов крепления являются симметричными; опорная поверхность представляет собой плоский стальной лист, закрепленный одним краем на раме вагона сварным соединением. Крепление согласно патенту US 1636805 обеспечивает фиксацию крана упором одной из граней в опорную поверхность. Обеспечивается распределение усилия обжима со стороны хомута по канавке полукруглого сечения, но это преимущество не будет реализовано на тех конструкциях концевых кранов, для крепления которых предназначена предлагаемая полезная модель. Например, концевой кран 190 (Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава. Справочник. В.И.Крылов и др., М. 1989, с.228) имеет шестигранный штуцер с круговой канавкой приблизительно прямоугольного сечения (такая форма канавки позволяет осевым перемещением при установке крана корректировать его положение относительно магистральной трубы вагона, если ширина канавки превышает ширину сечения хомута). Хомут, образованный из
стержня круглого сечения, оказывает более сосредоточенное давление на цилиндрическую поверхность канавки штуцера по сравнению с канавкой полукруглого сечения. Хомут или скоба, подобные ГОСТ 24137-80 или ГОСТ 24195-80, не имеют средств, ограничивающих их перемещение в сторону опорной поверхности при установке, поэтому не исключены перекосы хомута и излишнее усилие обжатия штуцера. Отсутствуют средства гашения вибрации, что способствует ослаблению гаек.
Существует предложение формировать на опорной поверхности так называемое седло с вогнутой поверхностью для посадки трубы (либо цилиндрического участка крана). При этом трубу прижимают к седлу с помощью известного хомута, кран опирается на опорную поверхность одною из плоскостей своей шестигранной части. Согласно патенту US 1616086, В60Т 17/00, 1927.02.01 седло образуют приданием опорной поверхности соответствующей ступенчатой формы или прорезыванием в плоской опорной поверхности язычка и отгибанием его в направлении трубы. Седло препятствует изгибу трубы или перекосу крана. Такое решение трудно реализовать, используя для опорной поверхности прочный металлопрокат. Использование тонкого листа снижает прочность и надежность седла и всей конструкции.
Известна конструкция стяжки для обжатия и фиксирования на опорной поверхности места телескопического соединения двух труб по патенту US 6234541, F16L 21/06, 2001.05.22. В этой конструкции зажимаемый предмет охватывается с одной стороны полукруглым участком хомута в виде так называемого U-образного болта или стержня с резьбой на концах, а с противоположной стороны - вогнутой полукруглой стороной седла, в данном случае стальной перепонки, которая имеет по бокам каналы (пазы) для прохождения концов хомута, а также имеет плоский участок (основание) со стороны опорной поверхности. Предусмотрено применение одной или двух полуцилиндрических вставок, имеющих элементы для закрепления вставок на седле с его полукруглой стороны или для закрепления на полукруглом участке хомута. Эта конструкция распределяет усилие обжима по поверхности трубы благодаря полуцилиндрическим вставкам. Края верхней вставки при упоре в седло или в нижнюю вставку могли бы, служить ограничителями перемещения хомута в направлении опорной поверхности, если бы вставки изготавливались
более прочными, чем этого требует их назначение согласно изобретению US 6234541. Являясь отдельными деталями, вставки усложняют конструкцию. Кроме того, недостатком является возможность ослабления крепления при переменных нагрузках, т.е. уязвимость этого средства крепления к вибрации.
Известна опора трубопровода по авторскому свидетельству SU 1668802, F16L 3/10, 1991.08.07 в составе видоизмененного хомута или скобы, по форме аналогичной ГОСТ 24133-80 (U-образный захват с отогнутыми параллельно опорной поверхности концами, имеющими сквозные отверстия), и перемычки, которая прилегает к опорной поверхности и имеет отверстия напротив отверстий опорной поверхности. Также в состав опоры входят сегментные вкладыши, установленные в проем захвата и перемычки. Вкладыши в собранном положении имеют поверхность контакта с трубой, точно соответствующую ее форме (например, форме шестигранной трубы). Из существенных признаков конструкции можно выделить сегментный вкладыш, расположенный со стороны опорной поверхности, простой в изготовлении, имеющий высокую жесткость и большую поверхность контакта с трубой. Этот вкладыш, зафиксированный на перемычке пазовым соединением, выполняет функцию седла в иных решениях аналогичного назначения. Недостатками этого средства крепления являются сложность конструкции и уязвимость к вибрациям. В примере реализации конструкции, который приводится в описании изобретения SU 1668802, упор отогнутых концов захвата в опорную поверхность не предусмотрен. Такой упор, противостоящий вибрации, можно обеспечить выбором подходящего размера захвата или формы перемычки, но надежность сохранения упора при вибрации была бы недостаточна, т.к. головки винтов не зафиксированы на концах захвата и могут испытывать осевые и угловые смещения.
Известны изготовленные из эластомера вставки-подушки в проем хомута для крепления труб, патент US 5215281, F16L 3/08, 1993.06.01. Однако использование для гашения вибрации и распределения усилия обжима трубы или крана отдельных деталей имеет и недостатки: усложняется установка и требуется дополнительный контроль правильности установки работниками большого количества средств крепления.
Наиболее близка предлагаемому решению конструкция средства крепления в виде U-образного хомута для крепления трубопровода,
определенная в ГОСТ 24138-80. Хомут является симметрично изогнутым U-образным изделием с центральной частью прямоугольного сечения и с круглыми в сечении концами, снабженными резьбой. Центральная часть изогнута в форме полуокружности, концы параллельны друг другу. Недостатком является возможность ослабления гаек при вибрации. Эта конструкция не снабжена в достаточной степени средствами, направленными на исключение перекосов хомута при установке и на ограничение давления на прижимаемую трубу (или цилиндрическую часть штуцера концевого крана). Такими средствами могли бы служить уступы в местах сварных соединений полукруглой части хомута и его концов, но вероятность деформация этих уступов при упоре в опорную поверхность велика, т.к. подобные нагрузки на центральную часть не предусмотрены. Применение в качестве таких средств дополнительных гаек с лицевой стороны опорной поверхности повышает требования к контролю правильности установки хомута.
Предлагается средство крепления, предназначенное для фиксирования концевого крана на опорной поверхности, содержащее U-образный хомут как обязательную деталь и предпочтительно дополняемое седлом. Хомут имеет ограничительные выступы, определяющие глубину посадки хомута, и в этом смысле является модифицированным. Центральная изогнутая часть хомута предпочтительно имеет уплощенную в сечении со стороны зажимаемого предмета форму. Ограничительные выступы хомута при установке средства крепления, дополнительно содержащего седло, упираются в тело седла, прижимая его к опорной поверхности, и препятствуют излишнему или несимметричному перемещению хомута в направлении опорной поверхности. Седло образовано ложементом, имеющим вогнутую цилиндрическую поверхность для опоры цилиндрической части крана, и жестко прикрепленным к ложементу кронштейном, имеющим плоский участок для опоры одного из плоских участков крана (в понятие «кран» может быть включен его присоединительный штуцер, а в понятие «цилиндрическая часть крана» цилиндрическая часть штуцера или часть магистральной трубы, примыкающая к крану). Основания ложемента и кронштейна образуют сплошной участок плоской поверхности седла, которым седло прилегает к опорной поверхности. В ложементе имеются сквозные прямолинейные каналы, которые
устанавливаются напротив сквозных отверстий опорной поверхности перпендикулярно к ней. Концы хомута проходят через каналы ложемента. Поверх вогнутой поверхности ложемента может располагаться слой упругого материала, например, резины. Для размещения слоя упругого материала может предусматриваться выемка в виде канавки (выборки) на вогнутой цилиндрической поверхности ложемента.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение надежности и удобства крепления концевого крана.
Для решения этой задачи и обеспечения результата размеры частей средства крепления выбираются таким образом, чтобы в рабочем положении средства крепления, содержащего дополнительно седло, при упоре ограничительных выступов модифицированного хомута в тело ложемента цилиндрическая часть крана была плотно обжата полукруглой частью хомута и вогнутой поверхностью ложемента, а один из плоских участков крана был прижат к обращенной к нему плоскости кронштейна (и чтобы ось прилегающей к крану части трубы была параллельна опорной поверхности). При такой установке средства крепления совокупность его существенных признаков обеспечивает технический результат: достигается соосность крана с примыкающим участком магистральной трубы и плотная фиксация крана относительно опорной поверхности, вибрация гасится слоем упругого материала, излишнее обжатие крана хомутом исключается благодаря ограничительным выступам, а также благодаря слою упругого материала (и благодаря предпочтительно уплощенной со стороны зажимаемого крана форме центральной изогнутой части хомута). Перекосы при установке хомута также исключаются благодаря ограничительным выступам и большому размеру поверхности седла со стороны опорной поверхности.
Применение слоя упругого материала обеспечивает дополнительный результат: возможность небольших продольных смещений установленного крана для компенсации продольных смещений магистральной трубы тормозного воздухопровода вагона.
Выемка в виде канавки (выборки) на вогнутой цилиндрической поверхности ложемента для размещения слоя упругого материала упрочняет связь упругого материала с ложементом и этим повышает надежность крепления.
Модифицированный хомут с ограничительными выступами может применяться в качестве средства крепления без использования седла (при соответствующем расположении ограничительных выступов), если контакт между поверхностями хомута и крана происходит через промежуточный слой упругого материала, например, через резиновую втулку или т.п. В этом случае сохраняется возможность небольших смещений крана для компенсации нагрузок со стороны магистральной трубы. При этом благодаря ограничительным выступам, которые упираются непосредственно в опорную поверхность, также уменьшается вероятность перекоса хомута и исключается излишнее обжатие крана.
В широком смысле U-образный хомут может иметь центральную часть, изогнутую не полукругом, а иным образом, например, в виде ломаной линии, если этого требует форма закрепляемого предмета. Технический результат будет обеспечиваться наличием ограничительных выступов на концах хомута.
Предлагаемую конструкцию объединяет с прототипом наличие U-образного хомута.
Отличием являются симметрично расположенные ограничительные выступы хомута, определяющие глубину посадки хомута.
Отличием является предусмотренная возможность использовать в составе средства крепления седло, образованное ложементом и кронштейном, жестко прикрепленным к ложементу таким образом, что основания ложемента и кронштейна образуют сплошной участок плоской поверхности седла, предназначенный для прилегания к опорной поверхности. Ложемент имеет сквозные прямолинейные каналы, в которые плотно входят концы хомута и которые устанавливаются напротив сквозных отверстий опорной поверхности перпендикулярно к ней. При этом ограничительные выступы располагаются на концах хомута таким образом, чтобы они при упоре в седло позволяли плотное обжатие крана изогнутой частью хомута.
Отличием является вогнутая цилиндрическая форма поверхности участка ложемента, предназначенного для опоры цилиндрической части крана.
Отличием является плоская форма поверхности участка кронштейна, предназначенного для опоры одного из плоских участков крана.
Отличием является слой упругого материала поверх вогнутой цилиндрической поверхности ложемента.
Отличием является выемка в виде канавки на вогнутой цилиндрической поверхности ложемента.
К описанию прилагаются три фигуры, упрощенно изображающие пример исполнения заявителем предлагаемой конструкции. На вогнутой части ложемента имеется выемка для упрочнения связи с ложементом слоя резины, полученного вулканизацией. Этот слой можно закрепить иным известным способом, например, приклеить. Все детали конструкции, кроме слоя упругого материала, изготовлены из металла.
На фиг.1 изображен модифицированный хомут 1, имеющий изогнутую центральную часть 2 с уплощенной в сечении со стороны зажимаемого предмета формой 3. Уплощенная форма в этом случае придается горячим прессованием при изгибе стержня круглого сечения по шаблону или иным известным способом обработки металлических изделий (формованием, ковкой, вальцеванием и т.п.). Цифрой 4 обозначены концы хомута, снабженные резьбой, а цифрой 5 - ограничительные выступы в виде буртиков на концах 4 вблизи их соединений с центральной частью 2. Буртики получены прессованием гаек, накрученных на концы хомута. При серийном производстве ограничительные выступы можно формировать из тела хомута в одном цикле с уплощением центральной части. Это средство крепления (модифицированный хомут) используют следующим образом. Изогнутой центральной частью 2 охватывают цилиндрическую часть крана, предварительно поместив между ними слой упругого материала, например, обернув резиновую ленту. Концы 4, снабженные резьбой, пропускают через отверстия в опорной поверхности и с обратной стороны поверхности крепят гайками. Гайки затягивают до упора выступов 5 в опорную поверхность и фиксируют контргайками (либо используют стопорные шайбы и т.п.). При этом хомут находится в нужном положении, перекосы исключены. Уплощенная поверхность 3 способствует удержанию крана в нужном положении. Усилие обжима распределяется по поверхности контакта хомута и крана, исключая деформацию крана и хомута.
На фиг.2 слева вверху изображен эскиз средства крепления (в составе хомута 1 и седла 6) в сборе с сохранением обозначений фиг.1 и с указанием стрелками А плоскости сечения. Сечение А-А изображено справа. Центральная изогнутая часть 2 хомута изготовлена из заготовки круглого сечения, так чтобы
образовалась уплощенная в сечении поверхность 3, обращенная к зажимаемому крану. На концах 4 хомута тонкими линиями обозначена резьба. Бурты 5 являются ограничительными выступами хомута. Ниже изображено седло 6, образованное ложементом 7 и кронштейном 8. На участке ложемента с вогнутой цилиндрической поверхностью 9 для опоры цилиндрической части крана имеется выемка 10 для размещения слоя упругого материала. Позиция 11 обозначает плоский участок кронштейна 8 для опоры одного из плоских участков крана. Позиция 12 указывает сквозные прямолинейные каналы ложемента, в которые плотно входят концы хомута и которые устанавливаются напротив сквозных отверстий опорной поверхности перпендикулярно к ней. Позиция 13 указывает слой упругого материала.
На фиг.3 изображен фрагмент концевого крана 14, установленного с помощью предлагаемой конструкции на опорной поверхности 15. Цилиндрическая часть 16, образованная круговой канавкой на поверхности шестигранного штуцера 17 крана 14, зафиксирована между вогнутыми цилиндрическими поверхностями центральной части 2 хомута и ложемента 7. Одна из плоскостей шестигранной части 18 корпуса крана упирается в плоскость 11 кронштейна 8.
Чтобы закрепить кран на опорной поверхности, цилиндрическую часть 16 штуцера 17 крана 14 укладывают на вогнутую часть 9 ложемента 8, покрытую слоем упругого материала 13. Затем цилиндрическую часть 16 штуцера 17 крана 14 со стороны, противоположной от ложемента, охватывают центральной изогнутой частью 2 хомута 1, пропуская концы 4 хомута 1 через сквозные отверстия 12 ложемента 8. Далее концы 4 пропускают через отверстия в опорной поверхности 15 и притягивают хомут с обратной стороны опорной поверхности гайками 19 до упора седла 6 в опорную поверхность 15, а выступов 5 хомута 1 - в ложемент 7. При этом седло прочно фиксируется благодаря большой площади контакта с опорной поверхностью. Хомут неподвижен относительно седла и опорной поверхности. Цилиндрическая часть штуцера крана зафиксирована между вогнутыми цилиндрическими поверхностями хомута и ложемента. Перекосы крана и хомута исключены. Усилие обжима распределяется по поверхности контакта хомута, ложемента и штуцера крана, исключая деформацию крана и хомута. Слой упругого материала также предотвращает деформацию крана и гасит вибрацию,
вызванную условиями эксплуатации концевых кранов тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта.
Образцы средств крепления были изготовлены и успешно испытаны. Подготавливается опытная партия средств крепления.