КОНЦЕВОЙ КРАН ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта (железнодорожного, метрополитена), в частности к концевым кранам, и может быть использована для перекрытия тормозной магистрали отдельной единицы железнодорожного подвижного состава.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является концевой кран тормозной магистрали, содержащий корпус с размещенным в нём двухседельным клапаном с толкателем, взаимодействующим с ручным приводом с обеспечением продольного перемещения в корпусе полостной двухседельной тарелки двухседельного клапана с поочередным герметичным перекрытием его сёдел. При этом двухседельная тарелка со стороны седла открытого положения снабжена внешним уплотнительным кольцом с эластичным кольцевым лепестком по наружному его диаметру, а с другой стороны закрыта внутренним уплотнительным кольцом с С-образным поперечным сечением, охватывающим жесткое кольцевое основание. Уплотнительные кольца выполнены из эластичной полиуретановой композиции, выдерживающей температурный диапазон в пределах 60°C до плюс 60°C (Патент РФ на изобретение № 2334636, МПК6 B60T 17/04, B61H 13/00, F16K 31/52, 27.09.2008).
Недостатком известного концевого крана является ухудшение упругих свойств уплотнительных элементов в течение срока службы концевого крана, способствующее снижению герметичного перекрытия седел двухседельного клапана концевого крана.
При создании полезной модели решалась задача повышения безопасности движения подвижного состава.
Технический результат – повышение надежности работы концевого крана тормозной магистрали, исключающей возможность утечек сжатого воздуха в тяжелых условиях эксплуатации, при перепаде температур окружающего воздуха, а также увеличение возможности безотказной работы на протяжении всего срока службы концевого крана.
Указанный технический результат достигается тем, что концевой кран тормозной магистрали содержит корпус с размещенным в нём двухседельным клапаном, выполненным с возможностью продольного перемещения в корпусе под воздействием ручного привода, при этом двухседельный клапан выполнен в виде полостной тарелки, снабжённой уплотнительными кольцами, выполненными с возможностью эластичного поджатия сёдел двухседельного клапана, при этом согласно полезной модели уплотнительные кольца выполнены из термопластичного полиуретанового эластомера марки LT-PU.
При этом согласно полезной модели, материал уплотнительных колец изготовлен методом литья.
При этом согласно полезной модели, ручной привод состоит из кривошипа и рукоятки, установленной на валике кривошипа.
При этом согласно полезной модели, во входное отверстие корпуса ввёрнут штуцер, торец которого со стороны входного отверстия является седлом закрытого состояния концевого крана.
При этом согласно полезной модели, штуцер выполнен с наружной резьбой и снабжён накидной гайкой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде конической поверхности, сужающейся от торца штуцера.
Новыми по сравнению с прототипом признаками заявляемого концевого крана тормозной магистрали является использование в конструкции концевого крана уплотнительных колец, которые выполнены из термопластичного полиуретанового эластомера марки LT-PU.
Основным требованием, предъявляемым к концевым кранам тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава, является герметичное перекрытие седел двухседельного клапана концевого крана, которое напрямую зависит от материала, применяемого для их уплотнения.
В настоящее время основным направлением по усовершенствованию концевого крана является повышение его эксплуатационного ресурса, поэтому выбор материала для уплотнения, прежде всего, основывается на таких показателях как: термостойкость и химическая стойкость к агрессивным средам (консистентная смазка), стойкость к атмосферному воздействию и к старению.
Допустимым технической документацией температурным диапазоном, при котором концевой кран должен сохранять свои технические характеристики и работоспособность, является диапазон от минус 60°C до плюс 60°C. Однако в процессе эксплуатации концевого крана возможно возникновение ситуации, когда вагоны подвергаются длительному нагреву в гаражах размораживания (тепляках) с целью восстановления сыпучести смерзшегося в монолит груза. При этом температура нагрева элементов вагона может достигать 120°C. Такие жесткие условия негативно сказываются на герметичности перекрытия седел. В частности, вследствие перепада температур происходит потеря упругих свойств уплотнительных элементов (эластичности), в результате чего увеличивается вероятность утечек воздуха через концевой кран.
Несмотря на многообразие эластомерных материалов в настоящее время далеко не все материалы подходят для применения в железнодорожной технике, поэтому для обеспечения необходимых рабочих характеристик крана необходимо проводить тщательный отбор материалов, подтверждая их работоспособность в жестких условиях многочисленными испытаниями. Но даже подходящий на начальном этапе материал по мере износа и старения теряет требуемые характеристики, поэтому также важно, чтобы выбранный материал сохранял свои параметры на всем протяжении срока эксплуатации крана.
Высокое значение относительной остаточной деформации при сжатии приводит к последующей потери уплотнительного действия, что может быть вызвано следующими причинами: низкое качество материала уплотнений, превышение рабочей температуры, контакт с несовместимой средой. Появление неисправностей данного типа можно избежать путем подбора эластомера, подходящего для условий эксплуатации.
По результатам испытаний рабочий температурный диапазон термопластичного полиуретанового эластомера марки LT-PU определяется в диапазоне от минус 60°C до плюс 120°C, что соответствует требованиям, предъявляемым к уплотнениям для концевых кранов тормозной магистрали железнодорожного транспортного средства.
Несмотря на известность отдельных элементов конструкции концевого крана создана новая совокупность существенных признаков, обеспечивающая решение заявленной проблемы. Таким образом, при осуществлении полезной модели обеспечивается достижение указанного технического результата.
Полезная модель поясняется описанием примера её выполнения со ссылками на фиг. 1, где изображён концевой кран тормозной магистрали в открытом состоянии (общий вид).
Осуществление изобретения
Концевой кран тормозной магистрали содержит корпус 1 с входным отверстием 2 и проходным каналом 3. Корпус выполнен в виде двух смежных сообщающихся полостей: атмосферной 4 и центральной 5. В корпусе 1 крана аксиально размещен двухседельный клапан 6, выполненный в виде полостной двухседельной тарелки 7, размещенной в центральной полости 5 корпуса 1, с головкой 8, имеющей отражательную поверхность, и толкателем 9, взаимодействующим с ручным приводом 10 с обеспечением продольного перемещения в корпусе 1 двухседельного клапана 6 с поочередным герметичным перекрытием его сёдел 11 и 12 в центральной полости.
Тарелка 7 снабжена уплотнительными кольцами 13 и 14, выполненными из термопластичного полиуретанового эластомера марки LT-PU методом литья под давлением. Использование эластомера марки LT-PU позволило обеспечить высокую надежность конструкции концевого крана благодаря сохранению высокоэластичных свойств уплотнения в широком интервале температур, охватывающем всю область температур при эксплуатации концевых 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.
Внутреннее уплотнительное кольцо 14 имеет С-образное поперечное сечение, которое позволяет плотно охватить жесткое кольцевое основание 15, которое может быть выполнено металлическим. Внутреннее уплотнительное кольцо 14 установлено в полости двухседельной тарелки 7 с возможностью перемещения под воздействием давления тормозной магистрали со стороны головки двухседельного клапана 6 или пружины сжатия 16 со стороны толкателя 9.
Со стороны толкателя 9 тарелка 7 снабжена внешним уплотнительным кольцом 13 с эластичным кольцевым лепестком по наружному диаметру.
Ручной привод 10 состоит из кривошипа 17 и рукоятки 18, установленной на валике кривошипа 17.
Во входное отверстие 2 корпуса 1 ввёрнут штуцер 19, торец которого со стороны входного отверстия 2 является седлом 12 закрытого состояния концевого крана. Штуцер 19 может быть выполнен с наружной резьбой и снабжён накидной гайкой 20, внутренняя поверхность которой выполнена в виде конической поверхности, сужающейся от торца штуцера 19.
Корпус 1 концевого крана может быть выполнен как в правом, так и в левом исполнении.
Концевой кран тормозной магистрали посредством штуцера 19 соединяется с тормозной магистралью (на чертеже не показано).
В открытом состоянии концевого крана тормозной магистрали тарелка 7 двухседельного клапана 6 герметично перекрывает седло 11, при этом уплотнительное кольцо 13 прижато к седлу 11.
Рабочая среда из тормозной магистрали свободно через штуцер 19 и проходной канал 3 поступает в межвагонный  рукав (на фиг. не показан). При этом головка 8 с отражательной поверхностью направляет воздушный поток в сторону проходного канала 3.
В открытом состоянии концевого крана рукоятка 18 ручного привода 10 толкателя 9 находится в нижнем положении.
Для переключения концевого крана из открытого состояния в закрытое необходимо рукоятку 18 ручного привода 10 перевести в вертикальное положение.
Внутреннее уплотнительное кольцо 14 упрется в седло 12 закрытого состояния концевого крана. Пружина 16 начнет сжиматься, а головка 8 под действием толкателя пройдет в полость штуцера 19, отходя от внутреннего уплотнительного кольца 14 и освобождая перекрытое ею центральное сквозное отверстие внутреннего уплотнительного кольца 14. Внутреннее уплотнительное кольцо 14 при этом переместится в полости двухседельной тарелки 7 под действием седла 12 закрытого состояния в закрытом состоянии концевого крана.
В то же время сжатый воздух из тормозной магистрали поступает в полость тарелки 7 через открытое центральное сквозное отверстие внутреннего уплотнительного кольца 14, достаточно плавно выравнивая давление внутри полости тарелки 7 и воздействуя на внутреннее уплотнительное кольцо 14 со стороны пружины 16. Под воздействием пружины 16 внутреннее уплотнительное кольцо 14 постепенно перемещается внутри тарелки 7 к седлу 12 закрытого состояния. После выравнивания рабочая среда тормозной магистрали и пружина 16 дополнительно начинают поджимать внутреннее уплотнительное кольцо 14 к седлу 12 закрытого состояния концевого крана, герметично его перекрывая.
С другой стороны, при перемещении двухседельного клапана 6 вдоль центральной полости 5 внешнее уплотнительное кольцо 13 отходит от седла открытого состояния 11 и открывает сообщение между атмосферной полостью 3 и центральной полостью 5, выпуская оставшийся воздух из центральной полости 5 в атмосферу.
Для перехода концевого крана из закрытого состояния в открытое рукоятку 18 ручного привода 10 возвращают в нижнее положение, двухседельный клапан 6 возвращается в исходное положение.
Заявленная конструкция концевого крана обладает повышенными показателями надежности и увеличенным межремонтным сроком службы благодаря использованию в качестве уплотнения двухседельного клапана материалов полиуретанового эластомера марки LT-PU, подходящих для использования в жестких условиях эксплуатации.