Обратный клапан воздухораспределителя
Обратный клапан предназначен для использования в трубопроводной арматуре. Обратный клапан содержит корпус, шарик, запорный элемент, взаимодействующий с седлом. Клапан находится в закрытом состоянии под действием веса шарика и самого запорного элемента, при этом остроугольная конструкция уплотнения обеспечивает надежное перекрытие отверстия седла. Полезная модель позволяет уменьшить погрешности в изготовлении, уменьшить его трудоемкость, повысить надежность и упростить конструкцию устройства. 1 з.п.ф, 1 илл.
Полезная модель относится к устройствам для регулирования давления, в частности к встроенным обратным клапанам воздухораспределителя тормозной магистрали подвижного состава, и может быть использована для регулирования текучих сред в различных инженерных системах, где требуется эффективное управление потоками, например, воздушными.
Обычно обратный клапан относят к типу защитной трубопроводной арматуры. Он представляет собой запорный клапан, который монтируется на трубопровод для исключения движения потока рабочей среды в обратном нормальному направлении. Обратный поток среды возникает, как правило, при отключении насоса, аварии на трубопроводе или определен технологическим регламентом.
Так известен обратный клапан, полностью выполненный из эластомера и прижатый к седлу за счет упругих сил возникающих при его изготовлении в форме полуокружности (пат. RU 
2182273, F16K 31/02, от 15.06.2000). При превышении определенного давления происходит изменение форму и запорный элемент отходит от седла, открывая проход воздуха. В таком решении будет наблюдаться большая температурная нестабильность, если не использовать соответствующий температурно нечувствительный материал. Известен обратный клапан, который имеет в качестве запорного органа шар, который опирается на седло и перекрывает движение потока со стороны выхода (пат. RU 2059138 F16K 15/04, от 1990.07.09). Когда на входе давление превышает выходное, шар открывает проход и среда вместе с шаром перемещаются до второго выходного седла. Как только шар перекроет выход, истечение прекратиться. После возвращения запорного органа (шара) в седло обратный клапан готов к повторному включению. Шаровой запорный орган требует точного изготовления посадочного места и поэтому достаточно трудоемок. Кроме того, здесь присутствует ударное действие среды, что укорачивает срок службы устройства.
На подвижном составе используются различного вида обратные клапана. Так известен обратный клапан 155 и 155А, устанавливаемый между главным резервуаром и компрессором локомотива. Он содержит корпус с входным и выходным резьбовыми патрубками и цилиндрическую часть, в которой с кольцевым зазором относительно корпуса расположен клапан с окончанием конической формы. Под собственным весом окончание нормально расположено в седле корпуса. При давлении достаточном для его подъема он начинает пропускать воздушный поток от компрессора в резервуар. А как только компрессор прекращает подачу воздуха, конус клапана прижимается к седлу за счет остаточного давления (Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормоза. М. Транспорт, 1981, стр.302). Для плотного прилегания требуется достаточная точность в изготовлении, а это повышение трудоемкости при его производстве.
Там же описан другой тип подъемного обратного клапана для трубопроводов (30Ф), который наоборот служит для подзарядки главного резервуара из тормозной магистрали. Здесь в качестве запорного элемента клапана используется резиновое уплотнение. Запорный узел поджимается к седлу за счет действия силы от пружины, при этом уплотнение клапана перекрывает поток из резервуара в магистраль. Здесь использование пружины для перекрытия потока приводит к разбросу усилий при разной температуре, которая по техническим условиям может изменяться в диапазоне до сотни градусов. Здесь может возникать и сезонный перепад рабочего давления.
Примерно аналогичную конструкцию имеет и встроенный в воздухораспределитель обратный клапан (Там же, стр.179 или (Крылов В.И. и др. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава. Справочник. - М.: Транспорт, 1989, стр.176, тип 270-006), взятый в качестве наиболее близкого технического решения. Он установлен в канале, сообщающем магистральный воздухопровод с запасным резервуаром. Прижатие к седлу также осуществлено пружиной. Другой вариант выполнения обратного клапана для зарядки запасного резервуара это изготовление запорного элемента в виде простой резиновой пластины, поджатой пластмассовым упором. Такое решение при всей своей простоте не отличатся стабильностью характеристик со временем и в разное время года. При низких температурах жесткость резиновой пластины увеличивается так же, как и меняется у материала пружины. А при большом перепаде давления большим усилием при сжатии резиновую пластину может и прорезать.
Поэтому возникает потребность в улучшении обратного клапана воздухораспределителя таким образом, чтобы имелась возможность сохранения уплотнительных свойств эластомера и использовалось его вертикальное расположение при эксплуатации (собственный вес запорного органа для прижима).
Поэтому есть необходимость усовершенствования конструкции данного устройства Поэтому полезная модель предназначена для решения задачи повышения стабильности работы прибора при проходе воздуха из тормозной магистрали, увеличения его ресурса и повышения ремонтопригодности.
Технический результат заключается в создании конструкции безпружинного обратного клапана, использующего вес запорного органа на начальном этапе перекрытия потока.
Достигаемый технический результат заключается также в простоте обслуживания из-за простой замены или очистки головки клапана после разборки и его дальнейшего использования после повторной сборки, что обеспечивает увеличение ресурса при последующей эксплуатации.
При этом достигнутое повышение стабильности и надежности работы обратного клапана обеспечивается при сохранении габаритов устройства.
Технический результат достигается тем, что обратный клапан воздухораспределителя содержащий подпружиненный запорный орган и седло в корпусе имеет запорный орган с эластомерным уплотнительным элементом который поджат за счет веса шарика расположенного над ним, при этом как сверху на ограничителе перемещения указанного шарика так и снизу на опоре клапанной головки могут быть расположены упругие амортизаторы-ограничители.
При этом упругий демпфер на клапанной головке выполнен тонким из эластомера, заодно с уплотнительным элементом методом вулканизации.
Полезная модель поясняется чертежом (фиг.1), где представлен продольный разрез обратного клапана воздухораспределителя в собранном состоянии и в закрытом положении.
Обратный клапан содержит запорный орган в виде головки клапана 1, сверху которого находится шарик 2. Корпус клапанной головки представляет собой не высокий диск с выточкой под уплотнительный элемент и выступ-ограничитель деформации уплотнения. Уплотнительное эластомерное кольцо 3, которое имеет головка клапана 1, в данном случае выполнено методом вулканизации.
Головка клапана и шарик расположены в полости стакана 4, имеющего наружную резьбу и уплотнение 5. В дно стакана может устанавливаться ограничитель перемещения и использоваться в качестве амортизатора. Наружная часть стакана выполнена под ключ. Резьба может выполняться и конической, но понятно, что это сложнее в изготовлении. Однако, конические резьбы считаются самоуплотняющимися. Уплотнение головки клапана 4 опирается на торец втулки 6, с проходным дроссельным отверстием. При этом деформация уплотнения ограничена выступом на клапанной головке. Снизу на клапанной головке со стороны шарика может быть также расположена демпферная (амортизирующая) подкладка 7. Изготовление указанного демфера-ограничителя 7 может быть выполнено таким же методом вулканизации, что и изготовление уплотнительного элемента 3. Стакан 4 ввинчивается в основание 8. Устройство в составе воздухораспределителя работает следующим образом. При зарядке воздух подается в полость втулки 6 перед отверстием. Когда усилия со стороны поступающего воздуха становится достаточно, чтобы преодолеть вес запорного узла (клапанной головки 1, шарика 2 и усилия со стороны остаточного давления в резервуаре на клапанную головку) головка 1 поднимается и воздух поступает в резервуар. Перемещение шарика ограничено дном стакана 4 или ограничителем-амортизатором, установленным там. При сравнении указанных сил или уменьшении давления в магистрали клапанная головка опускается на седло и деформацией уплотнительного элемента перекрывает обратный поток воздуха в магистраль. Затем может снова возобновиться процесс подзарядки запасного резервуара.
Данная конструкция клапана обратного имеет определенные преимущества по отношению к прототипу и другим известным решениям в части стабильности и надежности, что выражается в следующем:
1. Высокая ремонтообслуживаемость и ремонтообеспеченность в связи с тем, что изнашиваемый со временем уплотнительный элемент - сменный и исполнен на головке, методом вулканизации. Это, в свою очередь, уменьшает затраты на ремонт клапана который легко извлечь и заменить клапанную головку новой или очистить, т.к. имеется очень хороший доступ. Кроме того, достигнута высокая стабильность работы даже при малых перепадах давления из-за выбранного утонченного окончания уплотнения. В то же время, предпочтенный профиль уплотнения хорошо прилегая к поверхности седла, не подвергается излишней деформации, так как при увеличенном давлении со стороны запасного резервуара перемещение головки ограничено выступом на ее корпусе.
2. Все внутренние поверхности, может за исключением седла, не требуют тщательной обработки поверхности, т.к. можно подобрать соответствующий уплотнитель-эластомер по свойствам среди существующих современных материалов. Несмотря на то, что указанный уплотнительный элемент изготовлен путем вулканизации, допустим и отличный от выбранного метод изготовления при условии достижения того же результата. Таким образом, предлагаемая простая конструкция обратного клапана, имеющего выполнение прижима за счет использования веса элементов запорного органа и избранный профиль уплотнительного элемента, значительно увеличивает стабильность и надежность его работы, не требует больших затрат на изготовление клапана, а кроме того, обладает увеличенным ресурсом.
На предлагаемое техническое решение выполнена конструкторская документация и проводится выпуск главной части воздухораспределителя с таким обратный клапаном.
1. Обратный клапан воздухораспределителя, содержащий корпус с запорным органом и седлом, отличающийся тем, что запорный орган выполнен в виде клапанной головки с уплотнительным элементом, поджатым за счет веса шарика, расположенного над ним, при этом как сверху на ограничителе перемещения указанного шарика, так и снизу на опоре клапанной головки расположены упругие амортизаторы.
2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что упругий амортизатор на клапанной головке выполнен из эластомера заодно с уплотнительным элементом методом вулканизации.
