ШАРОВОЙ КРАН ВОЗДУШНОЙ МАГИСТРАЛИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к унифицированным с серийно выпускаемыми элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта (железнодорожного, метрополитена, трамваев), в частности к шаровым кранам воздушной магистрали, и может быть использована для перекрытия воздушных магистралей, а также подключения (отключения) пневматических приборов тормозных систем отдельной единицы подвижного состава.
Уровень техники
Известен шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с входным и выходными отверстиями и с установленной между ними посредством двух уплотнительных колец шаровой заслонкой, имеющей сквозной канал, и ручной привод, выполненный в виде соединенного с шаровой заслонкой шпинделя и с закрепленной на нем рукояткой. (КРАНЫ ШАРОВЫЕ. Технические условия ТУ 3184-003-10785350-99. Министерство путей сообщения РФ. 1999. с.22) (аналог).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава, содержащий корпус с имеющимися в теле корпуса между входным и выходным отверстиями, атмосферным отверстием и с установленной напротив последнего посредством двух уплотнительных колец шаровой заслонкой, соединенной с ручным приводом. (Свидетельство на полезную модель РФ №22646, МПК В 60 Т 17/04, 2002 (прототип)).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является шаровой кран, состоящий из полого корпуса с имеющимися в нем входным и двумя выходными отверстиями и шаровой заслонкой, соединенной с ручным приводом, причем между выходными отверстиями и шаровой заслонкой расположены
уплотнительные элементы. (КРАНЫ ШАРОВЫЕ. Технические условия ТУ 3184-005-10785350-2003. Министерство путей сообщения РФ, 2003. с.25 (прототип)).
Раскрытие изобретения
При создании полезной модели решалась задача расширения арсенала шаровых кранов воздушной магистрали подвижного состава.
Технический результат - создание надежной износостойкой конструкции шарового крана воздушной магистрали подвижного состава, выдерживающей жесткие условия эксплуатации (например, расширенный диапазон температур, их резкие перепады) и исключающей возможность утечек сжатого воздуха через кран.
Указанный технический результат достигается тем, что шаровой кран содержит корпус с входным и выходным отверстиями, которые перекрываются установленной между двумя уплотнительными кольцами шаровой заслонкой со сквозным переходным каналом, и ручной привод, выполненный в виде сопряженного с шаровой заслонкой шпинделя и закрепленной на нем рукояткой, согласно полезной модели, уплотнительные кольца шаровой заслонки выполнены из термопластичного полиуретанового эластомера "Т-Экопур".
При этом, согласно полезной модели, входное и выходное отверстия выполнены резьбовыми.
При этом, согласно полезной модели, входное и выходное отверстия выполнены безрезьбовыми.
При этом, согласно полезной модели, корпус шарового крана имеет расположенное между двумя уплотнительными кольцами сквозное атмосферное отверстие, а шаровая заслонка имеет дополнительное сквозное отверстие, выполненное с обеспечением возможности образования в закрытом положении шаровой заслонки канала от выходного отверстия корпуса до атмосферного отверстия.
При этом. согласно полезной модели, корпус шарового крана подвижного состава имеет, по крайней мере, по одному кольцевому выступу с треугольным сечением, выполненному на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности.
При этом, согласно полезной модели, уплотнительные кольца шаровой заслонки выполнены в виде седловых прокладок.
При этом, согласно полезной модели, корпус со стороны входного отверстия снабжен последовательно установленными полым тонкостенным цилиндрическим уплотнительным элементом из пластичного материала и штуцером.
При этом, согласно полезной модели, шаровая заслонка в месте ее сопряжения с ручным приводом имеет паз прямоугольного сечения с вогнутым основанием.
При этом. согласно полезной модели, паз выполнен так, что его длина ориентирована вдоль оси входного отверстия в закрытом положении шаровой заслонки.
При этом, согласно полезной модели, рукоятка выполнена в виде рычага, прямою или изогнутого в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рычага.
Указанный технический результат достигается тем, что шаровой кран содержит корпус с входным и двумя выходными отверстиями, которые перекрываются установленной между двумя уплотнительными кольцами шаровой заслонкой со сквозным переходным каналом, выполненным криволинейным, и ручной привод, выполненный в виде сопряженного с шаровой заслонкой шпинделя и закрепленной на нем рукояткой, согласно полезной модели, уплотнительные кольца шаровой заслонки выполнены из термопластичного полиуретанового эластомера "Т-Экопур".
При этом, согласно полезной модели, входное и выходные отверстия выполнены резьбовыми.
При этом, согласно полезной модели, входное и выходные отверстия выполнены безрезьбовыми.
При этом, согласно полезной модели, корпус шарового крана имеет расположенное между двумя уплотнительными кольцами сквозное атмосферное отверстие, а шаровая заслонка имеет дополнительное сквозное отверстие, выполненное с обеспечением возможности образования канала от одного из выходных отверстий корпуса в зависимости от положения шаровой заслонки до атмосферного отверстия.
При этом, согласно полезной модели, атмосферное отверстие выполнено в торцевой гайке, установленной в отверстии тела корпуса шарового крана.
При этом, согласно полезной модели, между шаровой заслонкой и торцевой гайкой размещена уплотнительная втулка, выполненная из термопластичного полиуретанового эластомера «Т-Экопур».
При этом, согласно полезной модели, корпус шарового крана подвижного состава имеет, по крайней мере, по одному кольцевому выступу с треугольным сечением, выполненному на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности.
При этом, согласно полезной модели, уплотнительные кольца шаровой заслонки выполнены в виде седловых прокладок.
При этом, согласно полезной модели, корпус со стороны одного из выходных отверстий снабжен последовательно установленными полым тонкостенным цилиндрическим уплотнительным элементом из пластичного материала и штуцером.
При этом, согласно полезной модели, шаровая заслонка в месте ее сопряжения с ручным приводом имеет паз прямоугольного сечения с вогнутым основанием.
При этом, согласно полезной модели, рукоятка выполнена в виде рычага, прямого или изогнутого в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рычага.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемыми графическими материалами, где на:
фиг.1 изображен шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава рельсового транспорта, в разрезе (в открытом положении) (вариант 1);
фиг.2 - шаровой кран в разрезе в закрытом положении.
фиг.3 - шаровой кран с двумя выходными отверстиями, в разрезе (в открытом положении) (вариант 2);
фиг.4 - шаровой кран с двумя выходными отверстиями, в разрезе (вид сверху).
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Вариант 1.
Шаровой кран воздушной магистрали содержит корпус 1 с входным 2 и противолежащим входному выходным 3 отверстиями и с установленной посредством двух уплотнительных колец 5 и 6 шаровой заслонкой 7, имеющей сквозной канал 8, и ручной привод 9, выполненный в виде сопряженного с шаровой заслонкой 7 шпинделя 10 с закрепленной на нем рукояткой 11 (фиг.1).
Корпус 1 выполнен в виде двух смежных сообщающихся между собой полостей: полости входного 2 отверстия и полости выходного 3 отверстия.
На внутренней поверхности корпуса 1 шарового крана со стороны входного 2 отверстия выполнена открытая кольцевая проточка, в которой может быть установлен полый тонкостенный цилиндрический уплотнительный элемент 12 из пластичного материала, например, фторопласта. Во входное 2 отверстие корпуса 1 ввернут штуцер 13. Таким образом, корпус 1 со стороны входного 2 отверстия может быть снабжен последовательно установленными полым тонкостенным цилиндрическим уплотнительным элементом 12 из пластичного материала и штуцером 13.
В свободной части полости входного отверстия корпуса 1 шарового крана шаровая заслонка 7 установлена между двумя уплотнительными кольцами 5 и 6, обеспечивающими полную герметичность их соединения. В настоящем примере одно из уплотнительных колец, например, 6, установлено в кольцевой проточке,
выполненной в промежуточной стенке 14, т.е. на торцевой поверхности корпуса, а другое уплотнительное кольцо, например, 5, - в торце штуцера 13 со стороны шаровой заслонки 7.
При этом, шаровой кран имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ 15, выполненный на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности корпуса и/или штуцера.
Уплотнительные кольца 5 и 6 шаровой заслонки 7 выполнены в виде седловых кольцевых прокладок из термопластичного эластомера «Т-Экопур», что позволило обеспечить высокую надежность конструкции шарового крана благодаря сохранению высокоэластичных свойств уплотнения в широком интервале температур, охватывающем всю область температур при эксплуатации шаровых кранов, а также их резких перепадов. Кроме того, уплотнительные кольца обеспечивают повышенную герметичность соединения за счет их сопротивления как истиранию в процессе работы, так и сопротивлению механическому повреждению в виде трещин.
В шаровой заслонке 7 выполнен сквозной канал 8, соединяющий в открытом ее положении полость штуцера 13 с полостью выходного отверстия 3.
Шаровая заслонка 7 может иметь дополнительное сквозное отверстие 16, выполненное в шаровой заслонке 7 сбоку без нарушении целостности сквозного канала 8, если корпус 1 имеет размещенное между уплотнительными кольцами 5 и 6 сквозное атмосферное отверстие 17, выполненное, например, в дне корпуса 1.
Сквозное отверстие 16 выполнено в шаровой заслонке так, что в закрытом положении шаровой заслонки 7 образуется канал, соединяющий полость выходного 3 отверстия корпуса 1, с атмосферным отверстием 17, обеспечивающий возможность образования в закрытом положении шаровой заслонки 7 канала от выходного 3 отверстия корпуса 1 до атмосферного отверстия (фиг.2).
В шаровой заслонке 7 на месте ее сочленения со шпинделем 10 выполнен паз 18 с прямоугольным поперечным сечением. Паз 18 выполнен так, что его длина сориентирована вдоль геометрической оси входного отверстия корпуса 1 в закрытом положении шаровой заслонки 7. При этом продольное основание паза 18 выполнено криволинейным, вогнутым, что позволило максимально сохранить сферическую форму заслонки 7 при достаточной для установки шпинделя 10 глубине паза 18. В нашем примере оно составляет часть окружности.
Ручной привод 9 выполнен в виде соединенного с рукояткой 11 шпинделя 10, сопряженного с шаровой заслонкой 7.
Шпиндель 10 выполнен цилиндрическим, многоступенчатым, например, двухступенчатым, при этом вторая ступень выполнена в виде кольца, на плечи которого установлено кольцо из пластичного материала, например, фторопласта, надетое на шпиндель 10. Со стороны шаровой заслонки 7 шпиндель 10 плечами второй ступени опирается на шайбу 19, выполненную из пластичного материала, например, фторопласта. Торец контактирующей с шаровой заслонкой 7 ступени шпинделя снабжен шипом 20 с криволинейным выпуклым основанием, профиль основания которого соответствует профилю основания паза 18 шаровой заслонки. Длина шипа 20 меньше длины паза 18 шаровой заслонки 7, чем обеспечивается возможность поджатия под давлением сжатого воздуха шаровой заслонки 7 к уплотнительному кольцу 6 в закрытом положении.
Для установки шпинделя 10 в стенке корпуса 1 выполнено трехступенчатое отверстие с уменьшением диаметра ступени в направлении от рукоятки 11 к шаровой заслонке 7, при этом ступень со стороны рукоятки 11 имеет резьбу, например, метрическую, для закрепления шпинделя 10 в корпусе 1 посредством гайки с ответной резьбой по внешнему диаметру.
Рукоятка 11 закреплена на внешнем, выступающем из корпуса 1 конце шпинделя 10 посредством, например, заклепки.
Рукоятка 11 может быть выполнена в виде рычага, прямого, как показано в нашем примере, или изогнутого в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рычага.
Рукоятка 11 имеет прилив, которым она упирается в один из упоров крайнего положения (на чертеже не показаны). Упоры крайних положений могут быть выполнены традиционно в виде соответствующих выступающих приливов на внешней поверхности корпуса. При этом взаимное расположение упоров соответствует углу поворота шаровой заслонки для обеспечения надежного перекрытия того или иного отверстия.
Например, в настоящем примере выполнения шарового крана шаровая заслонка 7 должна повернуться на 90 градусов вокруг своей оси, угол поворота рукоятки составляет также 90 градусов.
Работа шарового крана воздушной магистрали подвижного состава осуществляется следующим образом.
Шаровой кран воздушной магистрали посредством штуцера 13 соединен с тормозной магистралью 21.
В открытом положении шарового крана сквозной канал 8 шаровой заслонки 7 совмещается с выходным отверстием штуцера 13 и выходным отверстием 3 корпуса 1, обеспечивая тем самым возможность образования в открытом положении шаровой заслонки 7 сквозного канала от штуцера 13 до выходного отверстия 3 и далее к тормозному прибору, например, воздухораспределителю (на чертеже не показан). В это время, если шаровой кран имеет атмосферное отверстие, то оно герметично перекрыто. Сжатый воздух, свободно проходя штуцер 13, по сквозному каналу 8 шаровой заслонки 7 поступает через выходное отверстие 3 к тормозному прибору, например, воздухораспределителю.
В открытом положении рукоятка 11 расположена вдоль оси шарового крана.
Для переключения шарового крана из открытого положения в закрытое рукоятку 11 поворачивают против часовой стрелки до контакта боковой поверхности прилива рукоятки 11 с упором корпуса, при этом шаровая заслонка 7 повернется вокруг ее оси симметрии и герметично перекроет отверстие штуцера 13, т.е. тормозная магистраль 21 отсоединена от воздухораспределителя.
В это время, если корпус 1 шарового крана имеет атмосферное отверстие 17, то дополнительное сквозное отверстие 16 шаровой заслонки 7, соединяя полость выходного отверстия 3 с атмосферным отверстием 17, образует канал для сброса воздуха из воздухораспределителя в атмосферу.
Вариант 2.
Шаровой кран воздушной магистрали содержит корпус 1 с входным 2, двумя противолежащими относительно друг друга выходными 3 и 4 отверстиями и с установленной посредством двух уплотнительных колец 5 и 6 шаровой заслонкой 7, имеющей сквозной канал 8, и ручной привод 9, выполненный в виде сопряженного с шаровой заслонкой 7 шпинделя 10 с закрепленной на нем рукояткой 11 (фиг.3).
Корпус 1 выполнен в виде трех смежных полостей: полости входного 2 отверстия и полостей выходных 3 и 4 отверстий. Таким образом, в отличие от варианта 1 корпус шарового крана имеет дополнительное выходное отверстие 4.
В нашем варианте на внутренней поверхности корпуса 1 шарового крана со стороны выходного 3 отверстия выполнена открытая кольцевая проточка, в которой может быть установлен полый тонкостенный цилиндрический уплотнительный элемент 12 из пластичного материала, например, фторопласта, и ввернут штуцер 13.
Уплотнительные кольца 5 и 6 установлены между шаровой заслонкой 7 и выходными отверстиями 3 и 4 соответственно.
В свободной части полости выходного 3 отверстия корпуса 1 шарового крана шаровая заслонка 7 установлена между двумя уплотнительными кольцами 5 и 6, обеспечивающими полную герметичность их соединения. В настоящем примере одно из уплотнительных колец, например, 6, установлено в кольцевой проточке, выполненной в промежуточной стенке 14, т.е. на торцевой поверхности корпуса, а другое уплотнительное кольцо, например, 5, - в торце штуцера 13 со стороны шаровой заслонки 7.
При этом, как и в варианте 1, шаровой кран имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ 15, выполненный на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности корпуса и/или штуцера.
Также как и в варианте 1 уплотнительные кольца 5 и 6 шаровой заслонки 7 выполнены в виде седловых кольцевых прокладок из термопластичного эластомера «Т-Экопур», что позволило обеспечить высокую надежность конструкции шарового крана благодаря сохранению высокоэластичных свойств уплотнения в широком интервале температур, охватывающем всю область температур при эксплуатации шаровых кранов, а также их резких перепадов. Кроме того, уплотнительные кольца обеспечивают повышенную герметичность соединения за счет их сопротивления как истиранию в процессе работы, так и сопротивлению механическому повреждению в виде трещин.
В шаровой заслонке 7 выполнен сквозной канал 8, соединяющий входную 2 полость с полостью одного из выходных 3 или 4 отверстий в зависимости от положения шаровой заслонки. Сквозной канал 8, в отличие от варианта 1, выполнен криволинейным.
Как и в варианте 1 шаровая заслонка может иметь дополнительное сквозное отверстие 16, выполненное в шаровой заслонке 7 сбоку без нарушении целостности сквозного канала 8, если корпус 1 имеет размещенное между уплотнительными кольцами 5 и 6 сквозное атмосферное отверстие 17, выполненное, например, в боковой части корпуса 1 и противолежащее входному 2 отверстию (фиг.4).
Сквозное отверстие 16 выполнено в шаровой заслонке так, что в зависимости от положения шаровой заслонки образуется канал, соединяющий полость одного из выходных 3 или 4 отверстия корпуса 1, с атмосферным отверстием 17, обеспечивающий возможность образования канала от одного из выходных 3 или 4 отверстий корпуса 1 до атмосферного отверстия.
Отверстие в теле корпуса 17 может быть двухступенчатым, при этом ступень с меньшим диаметром выполнена со стороны шаровой заслонки, а ступень с большим диаметром выполнена с резьбой, например метрической, по внутреннему ее диаметру для установки торцевой гайки 22 с ответной резьбой по внешнему диаметру. В теле торцевой гайки выполнено сквозное отверстие 23.
Между шаровой заслонкой 7 и торцевой гайкой 22 в отверстии в теле корпуса 1 размещена имеющая сквозное отверстие уплотнительная втулка 24, выполненная, например, из термопластичного материала «Т-Экопур».
Наружная поверхность уплотнительной втулки 24 может быть выполнена, например, двухступенчатой, при этом ступень меньшего диаметра расположена со стороны шаровой заслонки 7 и прилегает к ней, а высота ступени выбрана больше, чем высота ступени с меньшим диаметром отверстия 17. вторая ступень уплотни тельной втулки 24 большего диаметра выполнена в виде кольца и контактирует с внутренней торцевой поверхностью торцевой гайки 24.
Как и в варианте 1 в шаровой заслонке 7 на месте ее сочленения со шпинделем 10 выполнен паз 18 с прямоугольным поперечным сечением. Паз 18 выполнен так, что его длина сориентирована вдоль геометрической оси входного отверстия корпуса 1 в закрытом положении шаровой заслонки 7. При этом продольное основание паза 18 выполнено криволинейным, вогнутым, что позволило максимально сохранить сферическую форму заслонки 7 при достаточной для установки шпинделя 10 глубине паза 18. В нашем примере оно составляет часть окружности.
Также как и в варианте 1 ручной привод 9 выполнен в виде соединенного с рукояткой 11 шпинделя 10, сопряженного с шаровой заслонкой 7.
Шпиндель 10 выполнен цилиндрическим, многоступенчатым, например, двухступенчатым, при этом вторая ступень выполнена в виде кольца, на плечи которого установлено кольцо из пластичного материала, например, фторопласта, надетое на шпиндель 10. Со стороны шаровой заслонки 7 шпиндель 10 плечами второй ступени опирается на шайбу 19, выполненную из пластичного материала, например, фторопласта. Торец контактирующей с шаровой заслонкой 7 ступени шпинделя снабжен шипом 20 с криволинейным выпуклым основанием, профиль основания которого соответствует профилю основания паза 18 шаровой заслонки (фиг.3).
Также как и в варианте 1 для установки шпинделя 10 в стенке корпуса 1 выполнено трехступенчатое отверстие с уменьшением диаметра ступени в направлении от рукоятки 11 к шаровой заслонке 7, при этом ступень со стороны рукоятки 11 имеет резьбу для закрепления шпинделя 10 в корпусе 1 посредством гайки с ответной резьбой по внешнему диаметру.
Рукоятка 11 закреплена на внешнем, выступающем из корпуса 1 конце шпинделя 10 посредством, например, заклепки.
Рукоятка 11 может быть выполнена в виде рычага, прямого, как показано в нашем примере, или изогнутого в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рычага.
Рукоятка 11 имеет прилив, которым она упирается в один из упоров крайнего положения (на чертеже не показаны). Упоры крайних положений могут быть выполнены традиционно в виде соответствующих выступающих приливов на внешней поверхности корпуса. Как и в варианте 1 шаровая заслонка 7 должна повернуться на 90 градусов вокруг своей оси, угол поворота рукоятки составляет также 90 градусов.
Работа шарового крана воздушной магистрали подвижного состава осуществляется следующим образом.
Входное 2 отверстие шарового кранам соединено с питающим трубопроводом. Выходное отверстие 3 соединено, например, с трубопроводом питательною резервуара, а выходное отверстие 4 соединено с трубопроводом от воздухораспределителя. Шаровая заслонка 7 имеет два положения.
В одном положении сквозной канал 8 шаровой заслонки 7 совмещается с входным 2 отверстием и выходным отверстием 3, соединенным с питательным резервуаром, выходное отверстие 4 при этом перекрыто.
Для переключения шарового крана из одного положения в другое рукоятку 11 поворачивают против часовой стрелки до контакта боковой поверхности прилива рукоятки 11 с упором корпуса, при этом шаровая заслонка 7 повернется вокруг ее оси симметрии и сообщит выходное отверстие 4, соединенное с трубопроводом от воздухораспределителя, с входным 2, одновременно перекрывая выходное отверстие 3. При этом сквозной канал 8 шаровой заслонки 7 совмещается с входным 2 отверстием и выходным отверстием 4.
Таким образом, технический результат достигнут: создана надежная износостойкая конструкция шарового крана воздушной магистрали подвижного состава, выдерживающая жесткие условия эксплуатации (например, расширенный диапазон температур, их резкие перепады) и исключающая возможность утечек сжатого воздуха через кран.