УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники
Полезная модель относится к соединительным элементам тормозных систем подвижного состава рельсового транспорта (железнодорожного, метрополитена) и может быть использована для соединения труб между собой и соединения трубами конструктивных элементов тормозной системы отдельной единицы подвижного состава.
Уровень техники
Известно устройство разъемного соединения трубопроводов (Свидетельство РФ № 8769, МПК F16L19/08, 16.12.1998),  содержащее корпус с присоединительным патрубком, снабженным резьбовой накидной гайкой с рабочей конической поверхностью. Внутри накидной гайки последовательно размещены уплотнительное кольцо и втулка с наружной конической поверхностью. На внутренней поверхности втулки выполнены кольцевые выступы с острыми кромками для наилучшего зацепления разрезной втулки с трубой.
Недостаткам известного устройства является возникающая при взаимодействии накидной гайки с втулкой относительно большая площадь контакта, увеличивающая аксиальные усилия при затягивании накидной гайки, влияющие на эффективность обжатия втулкой трубы. Это приводит к снижению надежности устройства соединения. Также недостатком, приводящим к конструктивной ненадежности устройства, является существование ступенчатого перехода от одной поверхности к другой в проточке, выполненной во внутренней поверхности втулки, что приводит к концентрации напряжений в процессе эксплуатации, особенно под воздействием вибрационных и ударных нагрузок во время движения, поскольку втулка работает в режиме упругих деформаций, которые могут привести к разрушению втулки в зоне ступенчатого перехода.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является устройство соединения труб пневматической тормозной системы железнодорожного транспортного средства (Патент РФ № 110810, МПК F16L33/00, 27.11.2011), содержащее корпус с присоединительным патрубком, на который накручена накидная гайка. Внутри накидной гайки последовательно размещены уплотнительное кольцо, упорное кольцо и разрезное пружинное кольцо. Накидная гайка выполнена с внутренней поверхностью, контактирующей с кольцом разрезным, которая образована путем вращения элемента окружности постоянного радиуса вокруг оси гайки.
Недостатком известного устройства, приводящим к конструктивной ненадежности, является деформация стенок трубы под воздействием вибрационных и ударных нагрузок. Из-за малой площади контакта зажимного кольца с трубой в процессе эксплуатации под длительным воздействием вибрации деформируются стенки трубы, образуется канавка, снижается уплотняющее воздействие на упорное кольцо, образованное взаимодействием накидной гайки и зажимного кольца, что может привести к потере герметичности.
Появление утечек воздуха влечет за собой снижение плотности тормозной магистрали подвижного состава, что влияет на исправную работу тормозной системы и безопасность эксплуатации подвижного состава в целом.
Раскрытие полезной модели
При создании полезной модели решалась задача повышения безопасности эксплуатации подвижного состава железнодорожного транспорта.
Технический результат – повышение надежности устройства соединения труб тормозной системы железнодорожного транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство соединения труб тормозной системы железнодорожного транспортного средства содержит корпус со сквозным отверстием и с присоединительным патрубком, снабженный резьбовой накидной гайкой, внутри которой последовательно размещены примыкающее к торцу присоединительного патрубка упорное кольцо и разрезная втулка, накидная гайка содержит участок внутренней поверхности, сужающейся от торца присоединительного патрубка, при этом согласно полезной модели, разрезная втулка выполнена цилиндрической формы с торцом бóльшего наружного диаметра, контактирующим с упорным кольцом, при этом наружная поверхность разрезной втулки и внутренняя поверхность накидной гайки выполнены с обеспечением сопряжения по кольцевому пояску, образующемуся на выпуклой поверхности одной из сопрягаемых деталей.
При этом, согласно полезной модели, наружная поверхность разрезной втулки выпуклая и является поверхностью вращения дуги вокруг оси симметрии, при этом внутренняя поверхность накидной гайки выполнена конической.
При этом, согласно полезной модели, внутренняя поверхность накидной гайки выпуклая и является поверхностью вращения дуги вокруг оси симметрии, при этом наружная поверхность разрезной втулки выполнена конической.
При этом, согласно полезной модели, на внутренней поверхности разрезной втулки выполнены кольцевые выступы.
При этом, согласно полезной модели, внутренняя поверхность сквозного отверстия корпуса выполнена гладкой.
При этом, согласно полезной модели, на торце присоединительного патрубка выполнена кольцевая канавка в форме усеченного конуса для размещения уплотнительного элемента.
При этом, согласно полезной модели, уплотнительный элемент выполнен из полиуретана.
При этом, согласно полезной модели, уплотнительный элемент выполнен из фторсиликоновой резины.
При этом, согласно полезной модели, упорное кольцо выполнено в виде шайбы.
Особенностью заявленного технического решения являются использование в качестве фиксирующего элемента разрезной втулки, а также взаимодействие разрезной втулки с накидной гайкой и с трубой. Разрезная втулка обеспечивает равномерное распределение усилий при затяжке накидной гайки, передающихся от накидной гайки:
- в зону контакта внутренней поверхности разрезной втулки с телом трубы,
- в зону контакта поверхности торца разрезной втулки с упорным кольцом,
- в зону контакта наружной поверхности разрезной втулки с внутренней поверхностью накидной гайки.
За счет увеличения площади контакта внутренней поверхности разрезной втулки с телом трубы значительно снижена возможность колебаний трубы вокруг места контакта разрезной втулки с трубой под воздействием динамических нагрузок, что уменьшило вероятность ослабления соединения, снижения его плотности и потери герметичности.
Контактирующая с упорным кольцом торцевая поверхность разрезной втулки имеет бóльшую площадь контакта, обеспечивающую равномерное поджатие упорного кольца к торцу присоединительного патрубка.
Вместе с тем, снижение аксиальных усилий при затягивании накидной гайки достигается путем уменьшения площади контакта при сопряжении наружной поверхности разрезной втулки с внутренней поверхностью накидной гайки за счет сферической контактной поверхности одной из сопрягаемых деталей.
Таким образом, при использовании заявленного решения достигается технический результат, выраженный в обеспечении надежности устройства соединения труб тормозной системы железнодорожного транспортного средства.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемыми графическими материалами, где на:
фиг.1 изображен узел соединения, корпус которого выполнен в виде штуцера;
фиг.2 – вид А фиг. 1 (взаимодействие разрезной втулки с выпуклой наружной сферической поверхностью с накидной гайкой и трубой);
фиг.3 – взаимодействие накидной гайки с выпуклой наружной сферической поверхностью с разрезной втулкой и трубой;
фиг.4 – узел соединения, корпус которого выполнен в виде муфты.
Осуществление полезной модели
Полезная модель иллюстрируется примером конкретного выполнения устройства соединения труб тормозной системы железнодорожного транспортного средства, которое содержит корпус 1 с присоединительным патрубком 2 для размещения трубы 3, снабженным резьбовой накидной гайкой 4. Внутри накидной гайки 4 последовательно размещены примыкающее к торцу присоединительного патрубка 2 корпуса 1 упорное кольцо 5 и разрезная втулка 6 (фиг. 1).
Накидная гайка 4 имеет сквозное центральное отверстие для прохода трубы 3, на котором выполнены участок с внутренней резьбой 7 и участок с внутренней поверхностью 8, сужающейся от торца присоединительного патрубка 2 корпуса 1. Участок внутренней поверхности 8 выполнен с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью 9 разрезной втулки 6 при затягивании накидной гайки.
Корпус 1 выполнен со сквозным внутренним отверстием для свободного прохода сжатого воздуха. На наружной поверхности присоединительного патрубка 2 корпуса 1 выполнен участок наружной резьбы 10, соответствующий внутренней резьбе 7 на накидной гайке 4, при этом поверхность сквозного внутреннего отверстия корпуса 1 выполнена гладкой. Корпус 1 может быть выполнен с одним присоединительным патрубком 2, как показано на фиг. 1, может быть выполнен также с двумя присоединительными патрубками 2, как показано на фиг. 4. Вместе с тем, описание полезной модели не ограничивает ее использование, например в варианте осуществления полезной модели, имеющей три и более присоединительных патрубка 2.
Разрезная втулка 6 установлена с обеспечением возможности фиксации положения трубы 3 тормозной системы в корпусе 1 под воздействием контактирующей с ней внутренней поверхности центрального отверстия накидной гайки 4 (фиг.1).
Разрезная втулка 6 выполнена цилиндрической формы с торцами, имеющими разные наружные диаметры. Для обеспечения бóльшей площади контакта с упорным кольцом 5 контактирующий торец 11 разрезной втулки 6 выполнен бóльшего наружного диаметра. Разрезная втулка 6 имеет разомкнутый периметр, например, С образный, и может быть выполнена, например, из стали точением или по технологии порошковой металлургии.
Наружная поверхность 9 разрезной втулки 6 и внутренняя поверхность 8 накидной гайки 4 выполнены с обеспечением сопряжения по кольцевому пояску 12, образующемуся на выпуклой поверхности одной из сопрягаемых деталей (фиг. 1-3). Так, для обеспечения сопряжения по кольцевому пояску 12, наружная поверхность 9 разрезной втулки 6 может быть выпуклой и являться поверхностью, образованной при вращении дуги вокруг оси 13 симметрии устройства соединения труб, при этом внутренняя поверхность 8 накидной гайки  4 выполнена конической (фиг. 2). Также для обеспечения сопряжения по кольцевому пояску 12 внутренняя поверхность 8 накидной гайки 4 может быть выпуклая и являться поверхностью, образованной при вращении дуги вокруг оси симметрии 13 устройства соединения труб, при этом наружная поверхность 9 разрезной втулки 6 выполнена конической (фиг. 3).
На внутренней поверхности 14 сквозного центрального отверстия разрезной втулки 6 выполнены кольцевые выступы 15 для наилучшего зацепления разрезной втулки 6 с трубой 3 и препятствования выходу трубы 3 из соединения в процессе эксплуатации.
Упорное кольцо 5 может быть выполнено в виде шайбы, которая при затягивании накидной гайки 4 поджимается торцом бóльшего наружного диаметра 11 разрезной втулки 6 и опирается на торец присоединительного патрубка 2 корпуса 1. Упорное кольцо 5 может быть выполнено из металла, например, из стали (фиг. 1).
Величина внутреннего диаметра упорного кольца 5 и разрезной втулки 6 постоянная и подобрана с обеспечением свободного прохода сквозь них вставляемой в корпус 1 трубы 3.
На торце присоединительного патрубка 2 корпуса 1 выполнена кольцевая канавка 17 в форме усеченного конуса для размещения в ней уплотнительного элемента 18. Уплотнительный элемент 18 выполнен с обеспечением герметичности соединения под воздействием на него упорного кольца 5 при закручивании накидной гайки 4.
Уплотнительный элемент 18 может быть выполнен из термопластичного материала, например, фторсиликоновой резины или полиуретана марки «Т Экопур».
Устройство соединения труб тормозной системы железнодорожного транспортного средства предназначено для соединения труб между собой или для соединения трубы с прибором тормозной системы железнодорожного транспорта.
Трубу 3 тормозной магистрали последовательно проводят сквозь накидную гайку 4, разрезную втулку 6, упорное кольцо 5, уплотнительный элемент 18 и вставляют в сквозное отверстие присоединительного патрубка 2 корпуса 1, смещая накидную гайку 4, разрезную втулку 6, упорное кольцо 5, уплотнительный элемент 18 до упора в присоединительный патрубок 2.  Положение вставленной в корпус 1 трубы 3 фиксируют, закручивая накидную гайку 4 на присоединительный патрубок 2. Под воздействием внутренней поверхности 8 накидной гайки 4 разрезная втулка 6 смещается в осевом направлении и, одновременно сжимаясь в радиальном направлении, т.е. уменьшаясь в диаметре, жестко охватывает зажимаемую трубу 3, воздействуя при этом торцевой поверхностью бóльшего диаметра 11 на упорное кольцо 5. Уплотнительный элемент 18 под воздействием упорного кольца 5 плотно прижимается к внутренней поверхности канавки 17 присоединительного патрубка 2 корпуса 1 и к зажимаемой трубе 3 обеспечивая герметичность соединения.
Снижение аксиальных усилий при затягивании накидной гайки 4 происходит вследствие того, что взаимодействие разрезной втулки 6 с накидной гайки 4 происходит по кольцевому пояску 12 с обеспечением сопряжения наружной поверхности 11 разрезной втулки 6 с внутренней поверхностью 8 накидной гайки 4, образующемуся на сферической поверхности одной из сопрягаемых деталей (фиг. 2).
Заявленная конструкция устройства соединения труб тормозной системы железнодорожного транспортного средства выдерживает вибрационные и иные динамические нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации железнодорожного транспортного средства, что увеличивает эксплуатационные характеристики соединительного устройства, исключающие утечки воздуха из тормозной магистрали в месте соединения. Таким образом, заявленное устройство соединения труб более надежно в тяжелых условиях эксплуатации тормозного оборудования подвижного состава по сравнению с известными аналогами.