ШАРОВОЙ КЛАПАН С ВСТРОЕННЫМ ВНУТРЕННИМ МИКРОВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ, УПРАВЛЯЕМЫМ КУЛАЧКОМ
BALL VALVE WITH INTEGRATED CAM OPERATED INTERNAL MICROSWITCH

Область техники
[001] Настоящее изобретение относится к шаровому клапану, функционирующему как отсекающий клапан в системе сжатого воздуха поезда или локомотива. В частности, настоящее изобретение относится к шаровому клапану, который содержит внутренний микровыключатель, взаимодействующий со штоком шарового клапана и включаемый для передачи сигнала, указывающего на состояние открытия или закрытия шарового клапана, на пульт машиниста поезда или локомотива.
Описание материалов, использованных при экспертизе заявки
[002] Железнодорожные товарные вагоны и локомотивы обычно содержат один или большее количество отсекающих клапанов, которые могут быть выпускными или не выпускными клапанами, расположенными в системе сжатого воздуха для распределения сжатого воздуха, служащего для регулирования уровня блоков балок и дисковых тормозов железнодорожного товарного вагона или локомотивов. В системе сжатого воздуха может быть использовано один или большее количество отсекающих клапанов для выпуска сжатого воздуха из системы перед выполнением технического обслуживания или удаления оборудования из системы сжатого воздуха. Многие такие клапаны снабжены внешним выключателем, прикрепленным к ним с помощью держателя, который срабатывает благодаря взаимодействию с частью рукоятки клапана, нажимающей «кнопку» на выключателе, когда рукоятка приводится в действие для открывания или закрывания клапана. Затем выключатель передает соответствующий сигнал, вызывающий включение светового или аналогичного индикатора на пульте машиниста поезда или локомотива.
[003] Такая конфигурация обладает рядом недостатков, поскольку потенциально создает условие нагрузки на «кнопку» выключателя, которое нежелательно, так как в определенных обстоятельствах позволяет рукоятке нажимать «кнопку» выключателя до конца. Кроме того, выключатель подвергается воздействию таких условий в грузовом или железнодорожном вагоне, которые приводят к повреждению или преждевременному выходу из строя выключателя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[004] Соответственно, существует общая потребность в клапанном блоке, используемом в качестве отсекающего клапана в системе сжатого воздуха, которая содержит встроенный внутренний выключатель для передачи сигнала об открытом или закрытом состоянии клапана на пульт машиниста или в другое место на железнодорожном вагоне или локомотиве.
[005] Согласно одному из вариантов реализации клапан создает место отсечения для системы сжатого воздуха железнодорожного вагона или локомотива для предупреждения машиниста поезда или другого персонала, что линия сжатого воздуха отсечена посредством внутреннего выключателя. Кроме того, выключатель может быть размещен в кожухе клапана для защиты выключателя от окружающей среды и уменьшения общей площади, например, устанавливаемого на панели или поточного шарового клапана. Кроме того, клапан, подробно описанный в настоящей заявке, уменьшает риск повреждения внутреннего микровыключателя во время работы клапана путем создания профиля кулачка на штоке клапана для взаимодействия и включения микровыключателя.
[006] В одном из вариантов реализации раскрыт шаровой клапан (выпускной или не выпускной), который содержит внутренний микровыключатель, который включают путем взаимодействия между рычагом выключателя и профилем кулачка, выполненным в штоке шарового клапана. Этот блок может быть реализован в поточных шаровых клапанах или шаровых клапанах, устанавливаемых на панели. Профиль кулачка, который выполнен в штоке, может быть отрегулирован в зависимости от степени необходимого поворота до включения, поворота по часовой стрелке или против часовой стрелки или в любом другом режиме. Встраивание микровыключателя в корпус клапана обеспечивает защиту от окружающей среды и уменьшает риск повреждения незакрепленными объектами, присутствующими под поездом при его работе. Выключатель включают путем использования профиля кулачка, выполненного на штоке клапана, что обеспечивает уменьшение напряжения, прилагаемого к выключателю. При повороте штока клапана вокруг своей центральной оси, профиль наезжает на рычаг выключателя до момента включения выключателя. Этот процесс позволяет установить на клапане ограничитель поворотного движения, который отделен от выключателя, создавая условия, при которых на выключателе отсутствует нежелательная нагрузка.
[007] Согласно одному из конкретных вариантов реализации шаровой клапан выполнен таким образом, что он содержит кожух клапана, имеющий основной проход, выполненный в этом кожухе клапан, и клапанный блок. Клапанный блок содержит корпус клапана, по меньшей мере частично расположенный в основном проходе кожуха. Корпус клапана выполнен с возможностью поворота в кожухе между открытым положением, обеспечивающим прохождение текучей среды или газа через основной проход кожуха, и закрытым положением, перекрывающим прохождение текучей среды через основной проход кожуха. Шток клапана жестко связан с корпусом клапана и расположен с возможностью поворота в кожухе. Шаровой клапан также содержит рукоятку, расположенную на кожухе клапана. Рукоятка соединена со штоком клапана и выполнена с возможностью поворота этого штока клапана и корпуса клапана для перемещения корпуса клапана между открытым и закрытым положениями. Выключатель расположен в кожухе. Выключатель функционально связан с клапанным блоком и выполнен с возможностью передачи сигнала о положении корпуса клапана на пульт машиниста или в другое место.
[008] Согласно одному из вариантов реализации выключатель выполнен с возможностью передачи сигнала при нахождении корпуса клапана в открытом положении. Согласно другому варианту реализации выключатель выполнен с возможностью передачи сигнала при нахождении корпуса клапана в закрытом положении. Согласно еще одному варианту реализации выключатель выполнен с возможностью передачи сигнала при нахождении корпуса клапана между открытым и закрытым положениями. Выключатель может представлять собой микровыключатель. Корпус клапана предпочтительно представляет собой шар, имеющий сквозное отверстие.
[009] Выключатель расположен в корпусе вплотную к штоку клапана и содержит плечо рычага, которое связано со штоком клапана. Плечо рычага может совершать перемещение для включения выключателя с обеспечением передачи сигнала. Шток клапана имеет наружный диаметр и углубленную часть, образующие профиль кулачка, который взаимодействует с плечом рычага выключателя. Профиль кулачка взаимодействует с плечом рычага выключателя таким образом, что при нахождении корпуса клапана в открытом положении, плечо рычага расположено в выдвинутом положении в углубленной части штока клапана, а при нахождении корпуса клапана не в открытом положении, плечо рычага расположено в нажатом положении для включения выключателя с обеспечением передачи сигнала. В альтернативном варианте профиль кулачка взаимодействует с плечом рычага выключателя таким образом, что при нахождении корпуса клапана в закрытом положении, плечо рычага расположено в выдвинутом положении в углубленной части штока клапана, а при нахождении корпуса клапана не в закрытом положении, плечо рычага расположено в нажатом положении для включения выключателя с обеспечением передачи сигнала.
[0010] Шаровой клапан может представлять собой поточный шаровой клапан или шаровой клапан, устанавливаемый на панели.
[0011] Шаровой клапан может также содержать уплотняющие элементы, расположенные в основном проходе кожуха. Уплотняющие элементы выполнены с возможностью уплотняющего взаимодействия с корпусом клапана для предотвращения прохождения текучей среды через основной проход вокруг корпуса клапана.
[0012] Другие подробности и преимущества различных вариантов реализации изобретения, подробно описанные в настоящей заявке, станут ясны после рассмотрения следующего подробного описания предпочтительных вариантов реализации в сочетании с сопровождающими чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] На фиг.1 представлен вид в перспективе одного из вариантов реализации шарового клапана.
[0014] На фиг.2 показан вид сверху шарового клапана по ФИГ.1 с шаровым клапаном в закрытом положении.
[0015] На фиг.3 показан вид сверху шарового клапана по ФИГ.1 с шаровым клапаном в открытом положении.
[0016] На фиг.4 представлен вид в перспективе одного из вариантов реализации устанавливаемого на панели шарового клапана.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
[0017] Для целей настоящего описания термины пространственной ориентации, используемые в дальнейшем, должны относиться к указанному варианту реализации в том виде, как он ориентирован на сопровождающих чертежах, или описан иным способом в следующем подробном описании. Однако следует понимать, что варианты, описанные в дальнейшем, могут допускать много альтернативных вариантов и конфигураций. Кроме того, следует понимать, что конкретные компоненты, устройства и функции, показанные на сопровождающих чертежах, и описанные здесь, являются просто примерами, и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.
[0018] Со ссылками на фиг.1-3, согласно одному из вариантов описан поточный шаровой клапан 10. Как показано, шаровой клапан 10 содержит кожух 11 клапана, состоящий из одной или большего количества деталей 12, 13 кожуха, которые соединены вместе посредством соединительных деталей (не показано). Кожух 11 клапана имеет основной проход 14, выполненный в этом кожухе клапана для обеспечения прохождения газа или жидкости, в частности сжатого воздуха, через шаровой клапан 10. Кожух 11 клапана может также иметь продувочный канал (не показано), выполненный в этом кожухе клапана для обеспечения прохождения жидкости или газа от основного прохода 14 наружу из шарового клапана 10 при открытом шаровом клапане 10, что обеспечивает вентилирование воздуховода сжатого воздуха выше по течению от клапана 10. Снаружи кожуха 11 может быть предусмотрен разъем 16 для соединения клапана 10 с электрическим реле или кабелепроводом.
[0019] Клапанный блок 20 расположен в кожухе 11 шарового клапана 10 для открывания и закрывания основного прохода 14. Клапанный блок содержит корпус клапана 21, по меньшей мере частично расположенный в основном проходе 14 кожуха 11. Корпус 21 клапана имеет отверстие 22, проходящее через него, и выполнен с возможностью поворота в основном проходе 14 между открытым положением и закрытым положением. В открытом положении отверстие 22 корпуса 21 клапана выровнено с основным проходом 14 для обеспечения возможности прохождения газа или жидкости через основной проход 14 кожуха 11. В закрытом положении отверстие 22 корпуса 21 клапана не выровнено с основным проходом 14 для блокирования прохождения газа или жидкости через основной проход 14.
[0020] При нахождении корпуса 21 клапана в закрытом положении, корпус 21 клапана блокирует прохождение текучей среды через основной проход 14 и может дополнительно обеспечивать возможность прохождения газа или жидкости от основного прохода 14 в продувочный канал (не показан) выше по течению от корпуса 21 клапана, так что газ или жидкость выходит из кожуха 11. Как показано, корпус 21 клапана представляет собой шар, хотя должно быть понятно, что корпус клапана может иметь любую подходящую форму, известную специалисту в данной области. В основном проходе 14 также установлены уплотняющие элементы 17, 18. Уплотняющие элементы выполнены с возможностью уплотняющего взаимодействия с корпусом 21 клапана для предотвращения прохождения газа или жидкости через основной проход 14 вокруг наружной части корпуса 21 клапана.
[0021] Клапанный блок 20 дополнительно содержит шток 24 клапана, который размещен с возможностью поворота в кожухе 11 клапана и проходит через кожух 11 от основного прохода 14 до наружной части кожуха 11. Шток 24 клапана жестко связан с вырезом 23, выполненным в корпусе 21 клапана, так что шток 24 клапана закреплен с возможностью поворота относительно корпуса 21 клапана и способен передавать крутящий момент к корпусу 21 клапана для перемещения корпуса 21 клапана между открытым и закрытым положениями. Шток 24 клапана имеет наружный диаметр 26 и углубленную часть 25, выполненную в наружном диаметре. Как показано на фиг.2 и 3, углубленная часть 25 представляет собой плоское углубление, выполненное в штоке 24 клапана. Совместно углубленная часть 25 и наружный диаметр 26 образуют профиль 27 кулачка.
[0022] Рукоятка 28 расположена на кожухе 11 клапана. Рукоятка 28 соединена со штоком 24 клапана и выполнена с возможностью приводить во вращение, вручную или с помощью механики, шток 24 клапана и корпус 21 клапана для перемещения корпуса 21 клапана между открытым и закрытым положениями.
[0023] Выключатель 30 также расположен в кожухе 11 и функционально связан с клапанным блоком 20. Выключатель 30 выполнен с возможностью передачи сигнала о положении корпуса 21 клапана на пульт машиниста, расположенный в любом месте локомотива или другого железнодорожного вагона для предупреждения машиниста поезда или рабочего о положении шарового клапана 10. Например, выключатель 30 может быть выполнен с возможностью передачи сигнала при открытом клапане 10, как показано на фиг.3, или для передачи сигнала при закрытом клапане 10, и поток сжатого воздуха через клапан 10 прерван. Кроме того, выключатель 30 может быть выполнен с возможностью передачи сигнала при нахождении клапана 10 между полностью закрытым и полностью открытым положениями, и поток газа или жидкости через клапан 10 затруднен при помощи корпуса 21 клапана, но не полностью заблокирован. Как показано, выключатель 30 представляет собой микровыключатель, встроенный в кожух 11 шарового клапана 10, хотя должно быть понятно, что выключатель 30 может быть любого подходящего типа или конфигурации, известной специалисту в данной области. Кроме того, выключатель 30 может быть соединен с пультом машиниста или другим местом посредством электрической, волоконно-оптической или аналогичной физической связи, или путем беспроводной передачи.
[0024] Как показано на фиг.1-3, выключатель 30 расположен в кожухе 11 вплотную к штоку 24 клапана. Выключатель 30 содержит плечо 31 рычага, которое тянется от выключателя 30 и взаимодействует с профилем 27 кулачка штока 24 клапана. Плечо 31 рычага может совершать перемещение для включения выключателя 30 с обеспечением передачи сигнала. Как показано на фиг.2 и 3, профиль кулачка 27 на штоке 24 клапана взаимодействует с плечом 31 рычага выключателя 30 таким образом, что при нахождении корпуса 21 клапана в закрытом положении, плечо 31 рычага расположено в выдвинутом положении в углубленной части 25 штока 24 клапана, а при нахождении корпуса 21 клапана в открытом положении, плечо 31 рычага расположено в нажатом положении для включения выключателя 30 с обеспечением передачи сигнала на пульт машиниста или в другое место.
[0025] Со ссылками на фиг.1-3, теперь будет описано действие шарового клапана 10. Как показано на фиг. 2, при нахождении корпуса 21 клапана в закрытом положении, так что газ или жидкость не может протекать через основной проход 14 клапана 10, и вместо того может выпускаться из кожуха 11 клапана, выключатель 30 не действует для передачи сигнала на пульт машиниста, и рычаг 31 выключателя расположено в выдвинутом положении в углубленной части 25 штока 24 клапана. При повороте рукоятки 28 на 90° по часовой стрелке, как показано на фиг.3, корпус 21 клапана расположено в открытом положении, и газ или жидкость может протекать через шаровой клапан 10. Поворот рукоятки 28 вызывает взаимодействие профиля 27 кулачка в штоке 24 клапана с плечом 31 рычага и перемещение плеча 31 рычага в нажатое положение с обеспечением включения выключателя 30 для передачи на пульт машиниста сигнала, указывающего на то, что клапан 10 открыт, а газ или жидкость может протекать через систему. Углубленная часть 25 и профиль 27 кулачка сформированы таким образом, что обеспечена возможность плавного нажатия плеча 31 рычага.
[0026] Должно быть понятно, что углубленная часть 25 и профиль 27 кулачка могут быть механически обработаны или сформированы другим способом в штоке 24 клапана любым подходящим способом, известным специалисту в данной области, и в соответствии с конкретной системой, которая будет содержать один или большее количество клапанов 10. Например, углубленная часть 25 и профиль 27 кулачка могут быть сформированы для нажатия плеча 31 рычага и включения выключателя 30 при повороте рукоятки на 10°, для включения выключателя 30 при нахождении корпуса 21 клапана в закрытом положении, или для регулирования положения и глубины углубленной части 25.
[0027] Согласно одному из вариантов настоящего изобретения, профиль 27 кулачка сформирован таким образом, что при нахождении корпуса 21 клапана в закрытом положении, показанном на фиг.2, плечо 31 рычага расположено в выдвинутом положении в углубленной части 25 штока 24 клапана, а при нахождении корпуса 21 клапана не в закрытом положении, плечо 31 рычага расположено в нажатом положении для включения выключателя 30 с обеспечением передачи сигнала. Таким образом, для включения выключателя 30 необходимо только частичное поворотное смещение корпуса 21 клапана из закрытого положения по направлению к открытому положению, показанному на фиг.3. Согласно другому варианту настоящего изобретения, профиль 27 кулачка сформирован таким образом, что при нахождении корпуса 21 клапана в открытом положении, плечо 31 рычага расположено в выдвинутом положении в углубленной части 25 штока 24 клапана, а при нахождении корпуса 21 клапана не в открытом положении, плечо 31 рычага расположено в нажатом положении для включения выключателя 30 с обеспечением передачи сигнала. Таким образом, для включения выключателя 30 необходимо только частичное поворотное смещение корпуса 21 клапана из открытого положения по направлению к закрытому положению.
[0028] Для предотвращения нежелательной нагрузки на выключатель 30, кожух 11 и/или шток 24 клапана могут также содержать ограничитель поворота (не показано), который предотвращает поворот клапанного блока 20 сверх величины, которая необходима для перемещения корпуса 21 клапана между открытым и закрытым положениями.
[0029] Согласно другому варианту, со ссылками на фиг.4, описан устанавливаемый на панели шаровой клапан 100. Клапанный блок устанавливаемого на панели шарового клапана 100, показанного на фиг.4, аналогичен блоку в поточном клапане 10, описанном выше со ссылками на фиг.1-3, однако конструкция устанавливаемого на панели шарового клапана 100 такова, что шаровой клапан 100 подходит для прикрепления к плоской поверхности стенки вагона или детали оборудования. Как показано на фиг.4, шаровой клапан 100 может быть вентилируемым для обеспечения выхода сжатого воздуха в точке, в которой сжатый воздух выходит из стенки или оборудования или входит туда.
[0030] Указанные шаровые клапаны 10, 100 объединяют концепцию включения выключателя 30 путем использования профиля, механически обработанного на штоке 24 клапана, что обеспечивает уменьшение напряжения, прилагаемого к выключателю 30. При повороте штока 24 клапана вокруг своей центральной оси, профиль будет наезжать на плечо 31 рычага выключателя, пока выключатель 30 не сработает. Этот процесс позволяет установить на шаровом клапане 10, 100, ограничитель поворота, который отделен от выключателя 30, создающий условия, при которых на выключателе 30 отсутствует нежелательная нагрузка.
[0031] Хотя в предыдущем описании раскрыты варианты шарового клапана для железнодорожных вагонов и других транспортных средств, специалист в данной области может выполнить модификации и изменения этих вариантов без отступления от сущности и объема изобретения. Соответственно, предшествующее описание имеет иллюстративный, а не ограничительный характер. Описанное выше изобретение, определено в прилагаемой формуле, и все изменения изобретения, которые находятся в рамках объема и доктрины эквивалентов формулы, должны охватываться ее объемом.