ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЫ
LOCKING DEVICE FOR RAIL TANK CAR

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к железнодорожным цистернам.
Прототипом является запорное устройство железнодорожной цистерны, содержащее основной затвор, размещенный в нижней части цистерны в зоне выходного окна сливного патрубка и связанный с поворотной штангой, имеющей рукоятки управления в зоне наливной горловины цистерны, и дополнительный затвор, расположенный на конце сливного патрубка цистерны, основной затвор выполнен в виде шарового крана, имеющего соединенные между собой во внутреннем объеме цистерны, в зоне выходного окна, наружный и расположенный в его полости внутренний корпусы, полости которых имеют входные отверстия, продольные оси которых перпендикулярны к продольной оси сливного патрубка и параллельны продольной оси цистерны [Пат. РФ 2185982, МПК B61D 5/00, B61D 90/54, 2002].
Недостатками прототипа являются:
- относительно сложная конструкция запорной арматуры;
- неудобство в эксплуатации, вызванное отсутствием возможности очистки снизу цистерны элементов запорного устройства от отложений. Кроме того, относительно продолжительное время открывания основного затвора из заливной горловины цистерны приводит к нежелательному воздействию паров жидкости на обслуживающий персонал.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в запорном устройстве железнодорожной цистерны, содержащем рукоятки управления в зоне наливной горловины цистерны, основной затвор в виде шарового крана, размещенный в нижней части цистерны в зоне выходного окна сливного патрубка, и дополнительный затвор, расположенный на конце сливного патрубка цистерны, в корпусе шарового крана выполнен паз с заклинивающей поверхностью, в котором размещено тело качения, имеющее возможность контакта с его осью, при этом заклинивающая поверхность выполнена в виде упругой балки, имеющей возможность взаимодействия с рукояткой управления.
Дополнительный затвор выполнен в виде шарового крана, в корпусе которого выполнен паз с заклинивающей поверхностью, в котором размещено тело качения, имеющее возможность контакта с его осью, при этом заклинивающая поверхность выполнена в виде упругой балки. Конец упругой балки паза корпуса шарового крана основного затвора выполнен в виде мембраны. Ось шарового крана основного запорного элемента размещена снаружи цистерны. Конец упругой балки паза корпуса шарового крана дополнительного затвора выполнен в виде фиксатора. Часть осей шаровых кранов основного и дополнительного затворов выполнена в виде ограничителей взаимного поворота. Мембрана выполнена с возможностью деформации под действием давления наливаемого в цистерну жидкого продукта.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение в корпусе шарового крана паза с заклинивающей поверхностью, в котором размещено тело качения, имеющее возможность контакта с его осью, и - заклинивающей поверхности в виде упругой балки, имеющей возможность взаимодействия с рукояткой управления, позволяет из заливной горловины проводить только блокировку (разблокировку) открывания крана, что уменьшает время взаимодействия с рукояткой управления и снижает прикладываемое к ней физическое усилие. Это улучшает эксплуатационные характеристики и упрощает конструкцию.
Выполнение дополнительного затвора в виде шарового крана, в корпусе которого сделан паз с заклинивающей поверхностью, в котором размещено тело качения, имеющее возможность контакта с его осью, и выполнение заклинивающей поверхности в виде упругой балки упрощает конструкцию устройства, так как уменьшает номенклатуру деталей запорного устройства.
Выполнение конца упругой балки паза корпуса шарового крана основного затвора в виде мембраны позволяет герметизировать механизм блокировки крана, что повышает его надежность работы и эксплуатационные характеристики.
Размещение оси шарового крана основного запорного элемента снаружи цистерны повышает удобство процедуры открывания (закрывания) крана. Выполнение конца упругой балки паза корпуса шарового крана дополнительного затвора в виде фиксатора позволяет автоматически заблокировать кран в закрытом положении, что улучшает эксплуатационные характеристики. Выполнение части осей шаровых кранов основного и дополнительного затворов в виде ограничителей взаимного поворота обуславливает работу с ними в строго определенной последовательности по технологии, что повышает надежность и эксплуатационные характеристики.
Выполнение мембраны с возможностью деформации под действием давления наливаемого в цистерну жидкого продукта позволяет автоматически фиксировать запирающий элемент в процессе налива в цистерну жидкого продукта, что улучшает эксплуатационные характеристики.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема запорного устройства железнодорожной цистерны в положении «Закрыто». На фиг. 2 изображен разрез А-А запорного устройства. На фиг. 3 изображена схема запорного устройства в положении «Открыто». На фиг. 4 изображен разрез Б-Б запорного устройства.
Запорное устройство железнодорожной цистерны содержит размещенные с возможностью поворота в корпусе 1, имеющем входной 2 и выходной 3 патрубки, запирающие элементы 4, 5 сферической формы с отверстием 6 и ступенчатой осью 7, имеющей ограничитель 8. В корпусе с заклинивающей поверхностью 9 выполнены пазы 10, в каждом из которых размещено тело 11 качения, подпружиненное упругим элементом 12 и имеющее возможность контакта с заклинивающей поверхностью и осью 7. Часть пазов выполнена в виде упругой балки 13, при этом конец одной балки имеет возможность взаимодействия через мембрану 14 с двуплечим рычагом 15, свободно установленным на оси 16, а конец другой балки - с выступом 17 ограничителя 18, установленным с возможностью линейного перемещения в корпусе 1 и подпружиненным упругим элементом 19. Двуплечий рычаг 15 посредством шарнира 20 соединен с одним концом рукоятки 21 управления, другой конец которой размещен в заливной горловине цистерны 22, нижняя часть которой сообщена с входным патрубком 2 корпуса 1.
Запорное устройство железнодорожной цистерны работает следующим образом.
В исходном состоянии запирающие элементы 4, 5 находятся в закрытом состоянии, в котором оси их отверстий 6 горизонтальны, вследствие чего входной 2 и выходной патрубки корпуса 1 разобщены (фиг. 1, 2). Двуплечий рычаг 15 своим плечом прижимает мембрану 14 к концу упругой балки 13 паза 10 корпуса верхнего (основного затвора) запирающего элемента 4, а выступ 17 ограничителя 18 касается конца упругой балки 13 паза 10 корпуса нижнего (дополнительного затвора) запирающего элемента 5, что препятствует повороту осей этих запирающих элементов в направлении стрелки (фиг. 2). В случае поворота запирающих элементов в указанном направлении тело качения 11 находит на заклинивающую поверхность 9 и блокирует вращение оси 7. Кроме того, повороту запирающего элемента 4 также препятствует еще и ограничитель 8 оси 7 нижнего запирающего элемента 5. Поскольку сумма радиусов ограничителей 8 запирающих элементов больше межцентрового расстояния между ними, то при повороте ограничитель верхнего запирающего элемента упрется в ограничитель нижнего. Этим обеспечивается надежная фиксация основного затвора в закрытом положении. Заметим, что на выступающий из корпуса 1 конец ограничителя 18 может быть надета пломба для фиксирования несанкционированного нажатия последнего.
Для слива из цистерны 22 жидкого продукта присоединяют к патрубку 3 сливной шланг (не показан) и переводят двуплечий рычаг 15 в положение, при котором он освобождает мембрану 14 и, следовательно, конец упругой балки 13 паза 10 корпуса верхнего запирающего элемента 4 (фиг. 3, 4). Указанный рычаг переводят посредством рукоятки 21 управления, конец которой расположен в заливной горловине цистерны, поскольку по условиям размещения управляющих механизмов запорных устройств железнодорожных цистерн необходимо устанавливать эти механизмы в наиболее удаленной зоне, имеющей наилучшие показатели обзорности для исключения несанкционированного открытия запорных устройств цистерн.
После этого снимают пломбу (если она была установлена) с конца ограничителя 18 и нажимают на него, преодолевая усилие пружины 19. В результате этого выступ 17 отходит от конца консольной балки паза 10 корпуса нижнего запирающего элемента 5. Начинают поворачивать ось 7 последнего против часовой стрелки, при этом тело 11 качения заходит на заклинивающую поверхность 9, продвигается по ней и отодвигает (опускает) край консольной балки. Отпускают конец ограничителя, после чего за счет силы пружины 19 он начинает возвращаться в исходное состояние, упирается в выступающий конец консольной балки 13 и фиксируется в этом положении (фиг. 4). Продолжают поворачивать ось 7 запирающего элемента 5 против часовой стрелки до упора, при этом тело качения проворачивается (проскальзывает) на заклинивающей поверхности, не препятствуя повороту оси. Дойдя до упора, край ограничителя 8 со скосом оказывается левее вертикали, освобождая путь для движения ограничителя оси элемента 4, который поворачивают против часовой стрелки. При этом тело 11 качения будет находить на заклинивающую поверхность 9, приподнимая конец балки 13 и проскальзывая по ней, не препятствуя повороту оси. В результате входной 2 и выходной 3 патрубки оказываются сообщенными, и жидкий продукт из цистерны начинает сливаться (фиг. 3).
Для прекращения слива (или после его окончания) сначала закрывают верхний запирающий элемент 4 поворотом по часовой стрелке до упора, так как край ограничителя его оси, находящийся на вертикальной линии, не даст повернуться ограничителю оси нижнего запирающего элемента 5. При этом тело 11 качения будет двигаться по заклинивающей поверхности в сторону паза 10, опуская консольную балку 13. После закрытия остатки жидкого продукта, находящиеся между запирающими элементами, вытекут через отверстие нижнего запирающего элемента 5.
Далее производят закрывание нижнего запорного элемента, поворачивая его ось по часовой стрелке до упора. При этом тело 11 качения будет двигаться по заклинивающей поверхности в сторону паза 10, конец консольной балки 13 начнет подниматься и через некоторое он освободит выступ 17 ограничителя 18, который под действием пружины 19 переместится влево в исходное положение. Нижний запирающий элемент автоматически заблокируется в закрытом положении, и край фиксатора его оси, находящийся на вертикальной линии, будет препятствовать открыванию верхнего запирающего элемента. Поэтому при отсутствии необходимости верхний запирающий элемент можно не фиксировать через заливную горловину цистерны. Заметим, что верхнее фиксирование запирающего элемента 4 можно производить автоматически при наливании в цистерну жидкого продукта. Для этого мембрана 14 должна быть рассчитана так, чтобы она прогибалась под действием давления столба жидкого продукта, после чего двуплечий рычаг 15 под действием силы веса шарнира 20 и рукоятки 21 управления повернется в исходное положение, препятствующее подъему конца консольной балки 13.
Заметим, что рукоятка 21 управления может управлять двуплечими рычагами нескольких запорных устройств, что ускоряет слив жидкого продукта (фиг. 5).
Внедрение изобретения позволит создать простое по конструкции, надежное и удобное в эксплуатации запорное устройство.