ЗАПОР ЛЮКА ЦИСТЕРНЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к запорам ригельного типа, которыми комплектуются нефтебензиновые и спиртовые емкости, преимущественно цистерны на железнодорожном транспорте.
Известна конструкция запора ригельного типа для люка горловины цистерны, содержащего крышку с прокладкой и ригель-рычаг, шарнирно соединенные между собой по оси люка, поворотное устройство, обеспечивающее открытие и закрытие ригеля с крышкой и служащее шарнирным закреплением для ригеля, и откидной болт с гайкой, создающий движущую силу для ригеля. Запор применяется в сосудах емкостного типа для хранения различных жидкостей (ОСТ 26-2001-77 «Люки со скобой стальных сварных сосудов и аппаратов. Конструкции и размеры». Аналог) (1).
По характеру расположения точки опоры и точек приложения движущей силы, создаваемой откидным болтом с гайкой, и силы сопротивления, передающейся на крышку люка, ригель относится к рычагу 2-го рода с соотношением плеч примерно 2:1.
Запор люка известной конструкции не предназначен для эксплуатации в сосудах, работающих под избыточным или остаточным давлением, так как гарантированно не обеспечивает требуемое усилие обжатия прокладки.
Известна конструкция запора ригельного типа для люка, выбранная в качестве прототипа («Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов». Справочное пособие. М., Изд-во стандартов, 1993.) (2). Запор включает усиленную прокладкой крышку и ригель с поворотным устройством, обеспечивающим открытие и закрытие крышки и ригеля и служащим шарнирным закреплением для ригеля, опирающегося на крышку по оси люка, механизм фиксации и стопорения в виде откидного болта с
гайкой, создающий движущую силу для ригеля. Запор применяется для люков железнодорожных цистерн, служащих для транспортировки нефти, нефтепродуктов и других жидкостей под наливом или небольшом избыточном давлении, но испытывающих значительные давления, возникающие от гидроударов перевозимых жидкостей при эксплуатации цистерн во время движения.
По характеру расположения точки опоры и точек приложения движущей силы, создаваемой откидным болтом с гайкой, и силы сопротивления, передающейся на крышку люка, ригель также как и в конструкции аналоге (1), описанном выше, относится к рычагу 2-го рода с соотношением плеч примерно 2:1.
Запор люка известной конструкции не обладает необходимой надежностью по герметизации при наличии в цистерне (емкости) избыточного давления, так как для обеспечения необходимого для герметизации усилия обжатия прокладки требуется примерно в 2 раза меньшая движущая сила, создаваемая откидным болтом с гайкой, но, с учетом современных требований по герметизации, для ее достижения требуются большие усилия затяжки на откидном болте с гайкой, доступные только физически сильному человеку.
Целью полезной модели является создание надежной конструкции запора, обеспечивающей гарантированное уплотнение люка горловины цистерны крышкой, при значительном снижении усилий затяжки, и, при этом, повышающей безопасность работ при обслуживании люка, а также повышение экологичности оборудования, в котором предлагаемый запор применяется.
Указанная цель достигается предлагаемой данной заявкой конструкцией запора рычажного типа для люка горловины цистерны, состоящего из ригеля и устройства герметизации в виде дополнительного рычага, по характеру приложения сил относительно точки опоры являющегося рычагом 1-го или 2-го рода с соотношением плеч более чем 2: 1 и взаимосвязанного с основным рычагом по различным кинематическим схемам.
Предлагаемый запор люка цистерны, содержит уплотненную прокладкой поворотную крышку, установленную в шарнирной опоре, откидной ригель в виде рычага, закрепленного в шарнирной опоре, смонтированной на цистерне, устройство фиксации и механизм стопорения, включающий передачу "винт-гайка", такой запор, согласно предложению, снабжен устройством герметизации крышки, выполненным в виде дополнительного поворотного рычага первого или второго рода, кинематически связанного с ригелем, механизмом стопорения и устройством фиксации, выполненным в виде откидного, установленного в шарнирной опоре на цистерне крюка-зацепа и опорной для него оси, смонтированной или в пазу ригеля или в пазу дополнительного рычага.
В запоре механизм стопорения, включающий передачу "винт-гайка", установлен в дополнительном рычаге и/или на ригеле - рычаге в фиксирующем пазу, или на цистерне в шарнирной опоре, при этом упомянутые фиксирующий паз и шарнирная опора размещены по продольной оси ригеля или со стороны шарнирных опор крышки и ригеля, или со стороны шарнирной опоры крюка-зацепа.
В предложенном запоре ригель и дополнительный рычаг снабжены контактными опорами, при этом упомянутая опора ригеля выполнена по оси симметрии люка, опора дополнительного рычага смещена от нее к периферии к одному из его торцов, а опора крышки выполнена по оси ее симметрии, свободно расположена в пазу ригеля, и с возможностью контакта с дополнительным рычагом. Запор может быть снабжен дополнительным устройством фиксации, выполненным в виде крюка-зацепа, смонтированного или на цистерне, или на ригеле, и опорной для этого крюка-зацепа оси, закрепленной в пазу соответственно или ригеля, или дополнительного рычага.
В предлагаемом запоре каждое устройство фиксации может быть выполнено в виде передачи "винт-гайка", смонтированной в шарнирной опоре.
Техническим результатом такого выполнения запора является повышение надежности закрытия люка по герметизации при наличии в
цистерне (емкости) избыточного давления за счет обеспечения гарантированного уплотнения люка крышкой при значительном снижении усилий затяжки; повышение безопасности эксплуатации, экологичности оборудования, в котором предлагаемый запор применяется.
На фиг.1-14 представлены различные варианты конструкции запора люка цистерны, отличающиеся кинематическими схемами расположения и соединения ригеля и дополнительного рычага устройства герметизации, а также выполнением устройства фиксации.
Запор люка, представленного на фиг.1, содержащего горловину 1, неразъемно-соединенную с корпусом цистерны (не обозн.) включает уплотненную прокладкой 2 поворотную крышку 3, установленную в шарнирной опоре 4, служащей для нее поворотным устройством, откидной ригель 5 в виде рычага, закрепленного в шарнирной опоре 6, смонтированной на цистерне и служащей поворотным устройством для устройства герметизации крышки 3, выполненного в виде дополнительного поворотного рычага 7 первого или второго рода, кинематически связанного с ригелем, механизмом стопорения и устройством фиксации. Дополнительный рычаг 7 несет ось 8, размещенную в пазу, устройства фиксации, и передачу «винт-гайка» 9 механизма стопорения, установленную на дополнительном рычаге 7 в фиксирующем пазу в зоне ригеля 5, и откидной крюк-зацеп 10 устройства фиксации, шарнирно установленный в опоре на корпусе цистерны и образующий для дополнительного рычага 7 в рабочих условиях в соединении с осью 8 точку опоры.
Дополнительный рычаг 7 устройства герметизации по характеру расположения точки опоры и точек приложения движущей силы, создаваемой передачей «винт-гайка» 9, механизма стопорения, и силы сопротивления, передающейся на ригель 5 через точку контакта или через шарнирное соединение 11, устройства фиксации, выполнен рычагом 1-го рода с соотношением плеч
Ригель 5, имеющий точку опоры в шарнирной опоре б и средней частью, опирающийся на крышку 3 по ее оси, по характеру расположения точки
опоры и точек приложения силы, передаваемой дополнительным рычагом 7, и силы сопротивления, передающейся на крышку люка, относится к рычагу 2-го рода с соотношением плеч, что примерно соответствует соотношению 2: 1.
Движущая сила, создаваемая передачей «винт-гайка» 9 механизма
стопорения усиливается дополнительным рычагом 7 устройства герметизации в соотношении и передается на ригель 5, которым дополнительно усиливается в соотношении  и передается на крышку 3 люка 1 по его оси.
Кроме того сила реакции от движущей силы, создаваемой передачей «винт-гайка» 9 на дополнительном рычаге 7 передается непосредственно на ригель и далее ригелем передается на крышку люка в соотношении
Таким образом, первоначальное усилие, образуемое в передаче «винт-гайка», механизма стопорения на крышке люка усиливается в
раз.
Запор люка, представленный на фиг.2, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.1, и отличается от него тем, что передача «винт-гайка» 9 механизма стопорения расположена вне зоны ригеля 5 и имеет шарнирную опору 12, закрепленную на корпусе цистерны и служащую поворотным устройством для дополнительного рычага 7, а сила реакции от движущей силы, создаваемой передачей «винт-гайка» 9 не передается на крышку люка 3 через ригель 5, а передается на корпус цистерны.
Таким образом, первоначальное усилие, образуемое в передаче «винт- гайка», на крышке люка усиливается в  раз, однако за счет возможности получения большего значения соотношения плеч дополнительного рычага  может быть получена большая величина общего увеличения первоначального усилия.
Запор люка, представленный на фиг.3, по принципу работы и получаемому эффекту аналогичен запору люка, представленному на фиг.1, и отличается от него тем, что точка опоры ригеля 5, выполненная осью 13,
расположенной на ригеле 5, и откидным крюком-зацепом 14 или откидным болтом с гайкой 15 устройства фиксации, и поворотное устройство 16 (шарнирная опора) рычажного механизма, состоящего из ригеля 5 и дополнительного рычага 7, расположены на разных концах ригеля, при этом откидной болт с гайкой 15 не участвует в создании движущей силы на ригель 5, а выполняет только функцию откидного зацепа.
Запор люка, представленный на фиг.4, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному 'на фиг.3, и отличается от него тем, что передача «винт-гайка» 9 расположены вне зоны ригеля 5 и имеет точку опоры на корпусе цистерны, а сила реакции от движущей силы, создаваемой передачей «винт-гайка» 9, не передается на крышку люка 3 через ригель 5, а передается на корпус цистерны.
Таким образом, первоначальное усилие, образуемое в передаче «винт-гайка», на крышке люка усиливается в  раз, однако позволяет получить большее значение увеличения первоначального усилия за счет большего значения соотношения плеч дополнительного рычага .
Запор люка, представленный на фиг.5, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.1, и отличается от него тем, что дополнительный рычаг 7 по характеру расположения точки опоры и точек приложения движущей силы, создаваемой передачей «винт-гайка» 9, и силы сопротивления, передающейся на ригель 5, выполняется рычагом 2-го рода с соотношением плеч (), при этом точка опоры дополнительного рычага 7 может также выполнятся откидным болтом с гайкой 17, не участвующим в создании движущей силы на ригель 5 и выполняющим только функцию откидного зацепа, а сила реакции от движущей силы, создаваемой передачей «винт-гайка» 9 на дополнительном рычаге 7, передается на ригель 5 в противоположном направлении.
Таким образом, первоначальное усилие, образуемое в передаче «винт- гайка», на крышке люка усиливается враз.
Запор люка, представленный на фиг.6, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.5, и отличается от него тем, что
передача «винт-гайка» 9 расположена вне зоны ригеля 5 и имеет точку опоры - шарнирную опору 18 на корпусе цистерны и служащую поворотным устройством для дополнительного рычага 7 устройства герметизации, а сила реакции от движущей силы, создаваемой передачей «винт-гайка» 9 механизма стопорения, не передается непосредственно на ригель 5, а передается на корпус цистерны.
Таким образом, первоначальное усилие, образуемое в передаче «винт-гайка» на крышке люка усиливается в раз, однако позволяет получить большее значение увеличения первоначального усилия за счет большего значения соотношения плеч дополнительного рычага ().
Запор люка, представленный на фиг.7, по принципу работы и получаемому эффекту аналогичен запору люка, представленному на фиг.5, и отличается от него тем, что точка опоры ригеля 5, выполненная осью 13, расположенной на ригеле 5, и откидным крюком-зацепом 14 или откидным болтом с гайкой 15, и поворотное устройство - шарнирная опора 19, рычажного механизма, состоящего из ригеля 5 и дополнительного рычага 7, расположены на разных концах ригеля, при этом откидной болт с гайкой 15, не участвует в создании движущей силы на ригель 5, а выполняет только функцию откидного зацепа.
Запор люка, представленный на фиг.8, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.7, и отличается от него тем, что передача "винт-гайка" 9 расположена вне зоны ригеля 5, имеет точку опоры на корпусе цистерны и выполняется откидным болтом с гайкой, а сила реакции от движущей силы, создаваемой передачей "винт-гайка" 9, не передается непосредственно на ригель 5, а передается на корпус цистерны.
Таким образом, первоначальное усилие, образуемое в передаче "винт-гайка, на крышке люка усиливается в раз, однако позволяет получить большее значение увеличения первоначального усилия за счет большего значения соотношения плеч дополнительного рычага ()
Запор люка, представленный на фиг.9, отличается от запора люка, представленного на фиг.1 тем, что ригель 5 в рабочих условиях закрепляется
неподвижно на корпусе цистерны над крышкой 3 люка 1 по разные его
стороны шарнирной опорой 6, поворотным устройством и откидным крюком-зацепом 14 или откидным болтов с гайкой 15, и кинематически не связанный с крышкой люка 3, служит основанием для размещения на нем дополнительного рычага 7 с соотношением плеч (),имеющего точку опоры в шарнирном соединении 8, расположенном на ригеле 5, но со смещением от оси люка, и передающего создаваемое усилие непосредственно на крышку люка по его оси.
Таким образом, первоначальное усилие, образуемое в передаче "винт-гайка", на крышке люка усиливается в () раз.
Запор люка, представленный на фиг.10, по принципу работы и получаемому эффекту аналогичен запору люка, представленному на фиг.9, и отличается от него тем, что дополнительный рычаг 7 по характеру расположения точки опоры и точек приложения движущей силы, создаваемой передачей "винт-гайка" 9 и силы сопротивления, передающейся на крышку 3, выполняется рычагом 2-го рода с соотношением плеч ().
Запор люка, представленный на фиг.11, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.9, и отличается от него тем, что передача "винт-гайка" 9 вынесена за пределы ригеля 5 в противоположную от шарнирных опор 4 и 6 (поворотных устройств) сторону, что позволяет получить большее значение увеличения первоначального усилия за счет большего значения соотношения плеч дополнительного рычага ().
Запор люка, представленный на фиг.12, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.10, и отличается от него тем, что передача "винт-гайка" 9 вынесена за пределы ригеля 5 в противоположную сторону от шарнирных опор 4 и 6 (поворотных устройств) сторону, что позволяет получить большее значение увеличения первоначального усилия за счет большего значения соотношения плеч дополнительного рычага
()
Запор люка, представленный на фиг.13, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.9, и отличается от него тем, что
передача "винт-гайка" 9 вынесена за пределы ригеля 5 в сторону шарнирных опор 4 и 6 (поворотных устройств) при этом, для обеспечения открытия-закрытия люка точка опоры дополнительного рычага 7 выполнена откидным крюком-зацепом 10 дополнительного устройства фиксации, образующим в соединении с осью 8 в рабочих условиях шарнирное соединение, а передача "винт-гайка" 9 имеет шарнирную опору 18, закрепленную на корпусе цистерны и служащую поворотным устройством для дополнительного рычага 7, что позволяет получить большее значение увеличения
первоначального усилия за счет большего значения соотношения плеч дополнительного рычага ()
Запор люка, представленный на фиг.14, по принципу работы аналогичен запору люка, представленному на фиг.9, и отличается от него тем, что передача "винт-гайка" 9 вынесена за пределы ригеля 5 в сторону шарнирных опор 4 и 6 (поворотных устройств), при этом для обеспечения открытия-закрытия люка точка опоры дополнительного рычага 7 выполнена откидным крюком-зацепом 10 дополнительного устройства фиксации, образующим в соединении с осью 8 в рабочих условиях шарнирное соединение, или откидным болтом с гайкой 17, а передача "винт-гайка" 9 имеет шарнирную опору 12, закрепленную на корпусе цистерны и служащую поворотным устройством для дополнительного рычага 7, что позволяет получить большее значение увеличение первоначального усилия за счет большего значения соотношения плеч дополнительного рычага ().
Для обеспечения необходимой движущей силы ригель 5 и дополнительный рычаг 7 или крышка 3 снабжены контактными опорами 20, при этом, контактная опора ригеля выполнена по оси симметрии люка, а опора дополнительного рычага смещена от нее к периферии, к одному из его торцов. Контактная опора крышки выполнена по оси ее симметрии, свободно расположена в пазу ригеля, и с возможностью контакта с дополнительным рычагом.
На предприятии-заявителе были изготовлены опытные образцы предлагаемого запора с использованием унифицированных узлов и элементов
нефтебензиновых и спиртовых цистерн, в которых применяется для люка-лаза крышка с ригельным запором. При испытаниях предложенной конструкции подтвердилось, что описанный выше запор обеспечивает надежность уплотнения, удобство и безопасность обслуживания. При нахождении цистерны, оборудованной разработанным запором, в эксплуатации на путях МПС отмечены его преимущества по сравнению с применяемыми в настоящее время запорами ригельного типа. Для производства предлагаемого запора не требуется специального оборудования, оснащение действующего парка цистерн заявляемой конструкцией запора возможно в любом депо.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. ОСТ 26-2001-77 «Люки со скобой стальных сварных сосудов и аппаратов. Конструкция и размеры», (аналог).
2. Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов. Справочное пособие. М., Издательство стандартов, 1993. (устройство-прототип).