УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДОПУСТИМОГО ДИАПАЗОНА ВЫХОДНОГО ДАВЛЕНИЯ ПНЕВМОПРИБОРОВ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ

Полезная модель относится железнодорожному транспорту, в частности, к устройствам индикации выходного давления и может быть использована, например, для контроля пневмоприборов тормозных систем железнодорожного подвижного состава на соответствие заданного ими выходного давления установленным техническим требованиям.
Известно устройство для контроля давления, содержащее размещенный в корпусе подпружиненный чувствительный элемент в виде поршня, жестко связанного с подпружиненным сигнальным штоком с возможностью обеспечения замыкания или размыкания электрической цепи при определенном перепаде измеряемого давления (авторское свидетельство №647161, МПК В60Т 17/22, 1979 г. (аналог)).
Недостатком известного устройства является использование в его конструкции электрических компонентов, что ограничивает его применение на железнодорожном транспорте, а также сложность в изготовлении.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является устройство для контроля давления, содержащее размещенный в корпусе подпружиненный чувствительный элемент в виде поршня, герметично разделяющий рабочую полость, постоянно связанную с рабочей полостью тормозного цилиндра и атмосферную полость, связанную с атмосферой, взаимодействующий с сигнальным флажком (патент на полезную модель №40033, МПК В60Т 17/22, 2004 г. (прототип)).
Недостатком известного устройства является сложность визуального контроля допустимого диапазона выходного давления из-за сложности определения начала перемещения сигнального флажка, поскольку исходное положение сигнального флажка определяется за пределами корпуса, а также из-за сложности определения окончания перемещения сигнального флажка, свидетельствующего об избыточном выходном давлении, из-за плавного перемещения сигнального флажка в процессе повышения давления.
Для специалистов в отрасли железнодорожного транспорта приоритетным направлением является, прежде всего, повышение безопасности движения, которое заключается в обеспечении надежной и слаженной работы всей тормозной системы, в частности пневмоприборов, которые должны отвечать всем нормам и требованиям, предъявляемым к ним в различных условиях эксплуатации.
При создании полезной модели решалась задача облегчения контроля надлежащего функционирования пневмоаппаратуры (авторежима и воздухораспределителя) тормозной системы железнодорожного транспортного средства.
Технический результат - повышение точности контроля допустимого диапазона значений выходного давления пневмоприборов на соответствие нормативно заданному.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для контроля допустимого диапазона выходного давления пневмоприборов тормозной системы содержит размещенный в корпусе подпружиненный чувствительный элемент, герметично разделяющий рабочую полость, постоянно связанную с полостью выходного давления и атмосферную полость, согласно полезной модели, чувствительный элемент выполнен в виде вставленных друг в друга подпружиненных поршней, взаимодействующих с сигнальным штоком, который выполнен с возможностью дискретного продольного перемещения и оснащен пружинным фиксатором, сферический упор которого выполнен с возможностью свободного продвижения в радиальной проточке на внешней боковой поверхности сигнального штока при перемещении сигнального штока вдоль корпуса под воздействием выходного давления и беспрепятственного выхода за пределы проточки при превышении выходного давления.
При этом, согласно полезной модели, пружина большого поршня выполнена со сравнительно меньшим усилием, чем пружина малого поршня.
При этом, согласно полезной модели, малый поршень жестко связан с сигнальным штоком и выполнен с возможностью продольного перемещения под воздействием выходного давления в полости большого поршня.
При этом, согласно полезной модели, большой поршень связан с сигнальным штоком посредством пружины малого поршня и выполнен с возможностью продольного перемещения под воздействием выходного давления в полости корпуса.
При этом, согласно полезной модели, большой и малый поршни снабжены уплотнениями, выполненными в виде манжет.
При этом, согласно полезной модели, уплотнения большого и малого поршней выполнены из резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука.
При этом, согласно полезной модели, на свободном торце сигнального штока выполнены риски.
При этом, согласно полезной модели, на свободном торце сигнального штока выполнены накладки из полимерного материала разных цветов.
При этом, согласно полезной модели, корпус выполнен в виде отдельной детали.
При этом, согласно полезной модели, корпус выполнен заединое целое с корпусом пневмоприбора.
При этом, согласно полезной модели, крышка закреплена на корпусе путем вворачивания внутрь корпуса.
При этом, согласно полезной модели, на корпусе закреплен защитный колпак, выполненный из прозрачного ударопрочного полимерного материала.
При этом, согласно полезной модели, устройство выполнено с возможностью настройки диапазона выходного давления.
В случае некорректного функционирования пневмоприборов таких, как авторежим или воздухораспределитель, происходит существенное снижение эффективности торможения вагона. Для объективной оценки надлежащего функционирования пневмоприборов является контроль допустимого тормозными нормативами диапазона выходного давления, задаваемого пневмоприборами.
Новым по сравнению с прототипом является то, что сигнальный шток выполнен с возможностью дискретного продольного перемещения, позволяющего четко визуально определить допустимый диапазон допустимого выходного давления, а также наличие избыточного выходного давления. Применение предлагаемой к защите полезной модели позволит легко контролировать выходное давление в пределах допустимого диапазона значений, а также своевременно выявить неисправности тормозного оборудования вагона.
Создана новая совокупность существенных признаков устройство для контроля допустимого пневмоприборов тормозной системы железнодорожного транспортного средства, повышающая точность контроля допустимого диапазона значений выходного давления пневмоприборов на соответствие нормативно заданному, обеспечивающая оперативное выявление избыточного выходного давления, свидетельствующего о неисправностях тормозного оборудования вагона, устранение которых предотвращает возникновение юзовых моментов во время торможения (ползун, выщербина, неравномерный прокат, трещина диска колеса, разрушение диска колеса).
Сущность полезной модели поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и иллюстрируется прилагаемыми графическими материалами, где на:
фиг. 1 - устройство для контроля допустимого диапазона выходного давления;
фиг. 2 - встраиваемое в корпус прибора устройство для контроля допустимого диапазона выходного давления с крышкой, закрепленной внутри корпуса;
фиг. 3 - работа устройства в режиме допустимого диапазона выходного давления;
фиг. 4 - срабатывание устройства в режиме избыточного выходного давления.
Устройство для контроля допустимого диапазона выходного давления пневмоприборов тормозной системы содержит корпус 1 с входным отверстием 2 (фиг. 1). В корпусе 1 выполнена открытая поршневая полость 3 для размещения чувствительного элемента 5, закрываемая жестко закрепленной на корпусе 1 крышкой 6. Для закрепления на корпусе 1 крышка 6 выполнена с внутренней резьбой 7 и шестигранником на наружной ее боковой поверхности, выполненным «под ключ».
Чувствительный элемент 5 герметично разделяет полость 3 на рабочую полость 8, постоянно связанную посредством входного отверстия 2 с полостью выходного давления (не показана), задаваемого пневмоприбором, например, рабочей полостью тормозного цилиндра, и атмосферную полость 9.
2
2
Чувствительный элемент 5 выполнен в виде двух вставленных друг в друга поршней - большого 10 и малого 11, которые в процессе повышения давления выдвигаются последовательно друг за другом. Поршни 10 и 11 подпружинены, например, пружинами сжатия 12 и 13 соответственно. Причем пружина 12 большого поршня 10 выполнена со сравнительно меньшим усилием, чем пружина 13 малого поршня 11. Так, в нашем примере, усилие пружины 12 большого поршня 10 выдерживает давление до 0,6 кгс/см, а усилие пружины 13 малого поршня 11 выдерживает давление до 0,8 кгс/см. Малый поршень 11 жестко связан с сигнальным штоком 14. Предпочтительное исполнение решения, если поршень 11 и сигнальный шток 14 выполнены в виде одной детали. Малый поршень 11 выполнен с возможностью продольного перемещения под воздействием выходного давления в полости 15, образованной в теле большого поршня 10. Большой поршень 10 связан с сигнальным штоком 14 посредством пружины 13 и выполнен с возможностью продольного перемещения под воздействием выходного давления в полости 3. Сигнальный шток 14, связанный с большим 10 и малым 11 поршнями, выполнен с возможностью дискретного продольного перемещения, при котором достигается только два четких положения сигнального штока 14: первое (с одной риской), соответствующее значению выходного давления в пределах допустимого диапазона; второе (с двумя рисками) - значению выходного давления, превышающему пределы допустимого (избыточному давлению).
Корпус 1 крышка 6, поршни 10 и 11, а также и сигнальный шток 14 расположены соосно относительно друг друга. Для обеспечения герметичного разделения полостей 3 и 15 соответствующие поршни 10 и 11 снабжены уплотнениями 16 и 17 соответственно, выполненными в виде манжет, материал которых подобран таким образом, чтобы выдерживать, не меняя своих технических характеристик, жесткие условия эксплуатации (например, расширенный диапазон температур, их резкие перепады). Уплотнения 16 и 17 могут быть выполнены, например, из эластомеров, в частности, из резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука или эластомерного компаунда, сохраняющих свои эластичные свойства в сложных климатических условиях, связанных с частыми и значительными перепадами температур от минус 60°С до плюс 80°С с кратковременным подъемом температуры до плюс 120°С.
Сигнальный шток 14 оснащен пружинным фиксатором 18. Для достижения заявленного технического результата достаточно использовать один фиксатор, однако использование нескольких пружинных фиксаторов, располагаемых, например, радиально в крышке 6 устройства, не должно являться ограничением по использованию предложенной к защите полезной модели. Пружинный фиксатор 18 может быть выполнен в виде размещенного в стакане 19 подпружиненного, например, пружиной сжатия 20, сферического упора 21. Жесткое крепление стакана 19 к крышке 6 обеспечено, например, резьбовым соединением с помощью винта 22 со шлицей или с шестигранным профилем. Сферический упор 21 выполнен с возможностью свободного продвижения в радиальной проточке 23 на внешней боковой поверхности сигнального штока 14 при перемещении сигнального штока 14 вдоль корпуса 1 устройства (вправо по чертежу) и беспрепятственного выхода за пределы проточки 23 при занятии штоком 14 крайнего правого положения при избыточном выходном давлении, для чего боковые стенки 24 радиальной проточки 23 выполнены скругленными, повторяющими профиль сферического упора 21. Причем усилие пружины 20 обеспечивает удержание сигнального штока 14 в пределах кольцевой проточки 23 до тех пор, пока значение выходного давления находится в пределах допустимого нормативной документацией диапазона.
На свободном торце 25 сигнального штока 14 выполнены риски 26 и 27, визуально определяющие предельные значения выходного давления. Первое положение выдвижения сигнального штока 14 с визуализацией риски 26 определяет наличие выходного давления в пределах допустимого диапазона. Второе положение выдвижения сигнального штока 14 с визуализацией одновременно рисок 27 и 26 определяет наличие избыточного выходного давления, т.е. выход его значения за рамки допустимого диапазона. Риски 26 и 27 могут быть выкрашены яркой или флуоресцентной краской для облегчения визуализации при осмотре вагона. Вместо рисок 26 и 27 могут быть использованы определяющие накладки 28, выполненные из полимерного материала разных цветов, например полиуретана, включающего светоотражающие элементы (фиг. 2).
Предпочтительно устройство для контроля допустимого диапазона выходного давления устанавливается на задней крышке тормозного цилиндра (не показан), однако может быть выбрано любое другое место в тормозной системе, где имеется выходное давление, заданное пневмоприборами, например - на воздухопроводе между авторежимом и тормозным цилиндром. В этом случае корпус 1 устройства выполнен в виде отдельной детали, которая имеет внешнюю боковую резьбу 29 для крепления (фиг. 1).
Вместе с тем, устройство для контроля допустимого диапазона выходного давления может быть встроенным в корпус пневмоприбора, например, тормозного цилиндра (фиг. 2). Благодаря чему предоставляется возможность дополнительной защиты устройства от несанкционированного снятия. В этом случае корпус 1 устройства выполнен за единое целое с корпусом пневмоприбора, для чего на корпусе пневмоприбора выполняется прилив 30 с цилиндрической полостью 31, образующей поршневую полость 3 для размещения в ней чувствительного элемента 5 устройства для контроля допустимого диапазона выходного давления.
Крышка 6 устройства, закрывающая поршневую полость 3 может быть закреплена на корпусе 1 путем вворачивания внутрь корпуса 1. В этом случае крышка 6 выполнена с внешней боковой резьбой 32. Для вворачивания на торце крышки 6 предусмотрены специальные отверстия для монтажного инструмента.
Для защиты свободного торца 25 сигнального штока 14 от грязи и влаги может быть использован традиционный грязесъемник по ГОСТ 24811-81 либо, как показано в нашем примере для защиты штока от грязи и влаги на торцевой части устройства может быть закреплен на посадочной канавке защитный колпак 33, выполненный из прозрачного ударопрочного полимерного материала, например целлулойда по ГОСТ 21228-75.
При этом предлагаемое к защите устройство предполагает настройку диапазона выходного давления. Минимальный предел в диапазоне настраивается путем кручения крышки 6 корпуса 1, позволяющего регулировать усилие пружины 12, с последующей ее фиксацией с помощью, например, установочным винтом 34 по ГОСТ 1476-93. Максимальный предел в диапазоне настраивается путем кручения винта 22 пружинного фиксатора 18, позволяющего регулировать усилие пружины 20 (фиг. 1).
2
2
Устройство для контроля допустимого диапазона выходного давления работает следующим образом. Выходное давление определяет последовательное выдвижение поршней 10 и 11, поскольку усилие выходного давления уменьшается в каждом последующем поршне на величину уменьшения площади дна поршня, т.е. для сохранения усилия требуется повышение выходного давления в тормозной системе. Например, устройство настроено на диапазон допустимого давления от 0,6 кгс/см до 0,9 кгс/см.
2
При выходном давлении менее 0,6 кгс/см при среднем режиме торможения усилие пружины 12 большого поршня 10 настроено таким образом, чтобы удержать поршень 10 и связанный с ним сигнальный шток 14 в неподвижном состоянии. При этом свободный торец 25 сигнального штока 14 остается внутри корпуса 1 устройства.
2
2
2
Выходное давление, равное 0,6 кгс/см при среднем режиме торможения, воздействуя на большой поршень 10 и сжимая пружину 12 приводит его в движение до упора в корпус 1 (фиг. 3). Сигнальный шток 14, связанный с поршнем 10 выходит за пределы корпуса 1 устройства. При этом сферический упор 21 пружинного фиксатора 18 свободно продвигается по кольцевой проточке 23 сигнального штока 14 влево по чертежу до упора в боковую стенку 24 проточки 23. Визуально определяется риска 26. По мере увеличения выходного давления в допустимом диапазоне от 0,6 кгс/см до 0,9 кгс/см сигнальный шток 14 сохраняет принятое положение, оставаясь неподвижным, поскольку пружина 20 фиксатора 18 удерживает сферический упор 21 в положении упора в боковую стенку 24 проточки 23.
2
При превышении допустимого выходного давления более 0,9 кгс/см пружина 20 фиксатора 18 сжимается, позволяя сферическому упору 21 выйти за пределы кольцевой проточки 23 сигнального штока 14. Пружина 13, сжимаясь под действием выходного давления, приводит малый поршень 11 в движение вдоль полости 15 большого поршня 10. Ничем неудерживаемый сигнальный шток 14 резко перемещается вправо по чертежу. Визуально определяется риска 27 (фиг. 4).
При нормализации выходного давления перемещение поршней 10 и 11 происходит в обратном порядке, т.е. вначале в исходное положение возвращается малый поршень 11, потом - большой 10. При возращении малого поршня 11 в исходное положение сферический упор 21 пружинного фиксатора 18 возвращается в кольцевую проточку 23 сигнального штока 14. В этом положении сигнального штока 14 визуализируется только риска 26 (фиг. 3). При возвращении большого поршня 10 в исходное положение, связанный с ним посредством более жесткой пружины 13 сигнальный шток 14 также возвращается в исходное положение, т.е. свободный торец 25 перемещается внутрь корпуса 1. Риски 26 и 27 не визуализируются (фиг. 1).
2
2
Предлагаемое к защите решение предполагает настройку минимального и максимального предельных значений диапазона допустимого выходного давления. Для настройки минимального предельного значения диапазона выходного давления, для проверки срабатывания, сначала на входное отверстие подается давление менее 0,6 кгс/см. Если сигнальный шток 14 при таком давлении выдвигается из корпуса 1, следовательно усилие пружины 12 слабее требуемого, значит, необходимо подкрутить крышку 6 корпуса 1 для усиления жесткости пружины 12, до момента удержания ею большого поршня 10. Далее на входное отверстие 2 подается давление более 0,6 кгс/см. Если в этом случае сигнальный шток 14 остался внутри корпуса 1, то следует открутить крышку 6 корпуса 1 для ослабления усилия пружины 12, удерживающей движение большого поршня 10. После проведения настройки нижнего предельного значения крышку 6 корпуса 1 фиксируют от раскручивания установочным винтом 34.
2
2
Для настройки максимального предельного значения диапазона выходного давления для проверки срабатывания, поступают аналогичным образом. Сначала на входное отверстие 2 подается давление менее 0,9 кгс/см. В случае появления второй риски, свидетельствующей о наличие избыточного давления, необходимо подкрутить винт 22 пружинного фиксатора 18 для усиления жесткости пружины 20, удерживающей сферический упор 21 в кольцевой проточке 23 сигнального штока 14. Далее подается давление более допустимого значения, т.е. более 0,9 кгс/см. В случае отсутствия выдвижения сигнального штока 14 с появлением второй риски 27, винт 22 пружинного фиксатора 18, наоборот необходимо ослабить для обеспечения возможности освобождения сигнального штока 14 от излишней фиксации.
Использование предлагаемого в качестве полезной модели устройства для контроля допустимого диапазона выходного давления позволяет наиболее эффективно контролировать работу пневмооборудования вагона.