CN1009446B - 带有应急活塞滑阀和校准阀用以提供加速制动控制功能的货车制动控制阀 - Google Patents

Abstract

一种货车制动阀装置，它有用于操纵一对滑阀的应急活塞，以便提供一个连续的，局部的制动管压力缩减，以响应当制动管压力缩减的一个工作速率已形成时应急活塞的初始致动，从而提供列车制动器的加速控制。这种加速控制功能是当应急活塞向应急位置运动中达到的，在该运动中，速动室“排气”功能也同时发生，该“排气”功能现在与应急活塞滑阀相结合以便开始致动后，即稳定应急活塞，从而阻止进一步驱动应急活塞向应急位置运动。

Description

目前标准的美国铁路协会（A，A，R）批准的，由西屋空气制动器公司（Westing-house    Air    Brake    Company）制造的ABDW货车制动控制阀，该阀包括一个加速控制阀部分，它安装在阀的应急部分上，并在常用制动控制中对应急活塞所产生的速动室“排气”压力作出反应而工作。快速动作室的“排气”在工作制动控制中是必要的，这是为了稳定应急活塞以克服不当的应急操作。这种速动室“排气”压力用于操纵加速控制阀，它反过来在常用制动控制中又以循环的方式以产生一个局部的快速的制动管供气压力降以补充列车中每个车厢的制动管压力降。

所以应当可以理解，加速控制阀的操作基于使应急活塞运动至一个位置，在此位置上，活塞一端的速动室压力排放到大气中去，从而以相应作用于活塞另一端的制动管压力降低率的速率降低，由此来防止应急活塞进一步移动至急控位。

应当进一步理解的是，此应急活塞包括一个滑阀，经过此阀，速动室压力排放或“排气”连接通道就建立起来。除了提供速动室“排气”功能外，该应急活塞滑阀还提供进行操纵排气阀以取得快速应急。众所周知，虽然滑阀结构具有长而不需要维修的工作寿命，但它比其它型式的阀更贵一些。但是，多种阀控制功能可以结合在一个相对小的阀装置上从而补偿阀的初始费用。

在同时待批的853，519号美国申请中，公开了一种滑阀结构用于在 应急活塞中结合进加速控制阀的功能。但是，应当了解的是，滑阀操作的一个特性是，在运动的一个方向所产生的第一个作用是在反方向运动所产生的最后一个作用。因此，为了使制动管压力的加速控制排气终止于速动室压力终止排气之前，以保证加速控制不维持下去，则制动管压力的加速控制排气开始于速动室压力排放之后。由此，加速控制作用在其运作中是不可靠的，因为在应急活塞移动至足以影响加速控制作用之前制动管中相对小的压力降就可能被速动室的排气所抵消了。

美国专利4，188，071号提供了一种铁路货车制动装置，但未能克服现有的缺点。

所以，本发明的一个目的，就是提供一种简化的货车制动控制阀装置，其中将加速控制阀的作用结合于已经存在的应急活塞滑阀中。

本发明的另一个目的就是获得应急活塞运动的一个更可靠的控制，以保证加速控制作用的终止依随常用制动控制，而不减低加速控制作用的效率。

本发明还有另外一个目的，就是取消标准的ABDW型货车控制阀装置的加速控制阀部分，以便降低成本和重量。

简言之，这些目的达到是通过改进现有的ABDW型华车制动控制阀的应急部分，在应急活塞滑阀端面上设置一个沟槽，经过它，设置在滑阀座上附加的通道在应急活塞的正常“排气”动作时，都连通起来。应急活塞的这一“排气”动作是在响应活塞运动至一定位置时发生的，在该位置在活塞一端的速动室压力以一定速率排放到大气中去，在该速率下防止活塞另一端的制动管压降常用率产生一个足够的压力差以促动活塞移动至一应急控制位置，这样来克服在常用制动控制中发生不当的应急动作，以稳定应急活塞。

在滑阀座上的另外一些通气道，当经过上面所述的滑阀中的沟槽连通时，在列车的每个车厢中建立起制动管压力的一个局部排气口，以增 加列车线制动管的压力降，并由此加速沿着列车的制动管压力降的传播。

一个校准滑阀与应急活塞滑阀结合在一起，以提供一顺序操作，其中各自的通道的打开和关闭的正常定时，对应于应急活塞在加速控制和排气位置之间的运动是反向的，由此来保证对加速控制作用的更可靠的控制。

通过在现有的应急活塞滑阀上组合以这种加速控制功能，现有的应用在ABDW型货车制动控制阀上的分离的加速控制阀部分现就可以取消，而且其功能则由应急活塞来实现，只需要对它进行少量的修改便可以。据此，就可以实现节约重量以及减少维修费用。

具体来说，本发明提供一种用于具有一个充有压力的流体的制动管同各相邻车厢的制动管相连的铁路上火车的每个车厢的控制阀装置，该控制阀可以根据选择的工作或为进行一种工作或一种应急制动控制在上述制动管的压力的应急缩减速率进行操纵，上述控制阀装置包括：

（a）一个带有腔体的壳体;

（b）在上述空腔内有一个活塞，通过它形成腔体的第一和第二压力室;

（c）通道装置，设置在上述制动管和上述第一和第二室之间，经过这些通道使上述第一和第二室被充以制动管所具有的流体压力;

（d）第一节流口装置，它用于限制在上述制动管和上述第二室之间的流体压力的流动;和

（e）安装在活塞中的滑动阀装置，它用于当压力差在上述第一和第二室之间已经建立以响应上述制动管流体压力选择的缩减，除了上述制动管流体压力在上述活塞在一个方向上的初始运动中的选择压力缩减之外，实现上述制动管流体压力的进一步缩减，并在此后实现在上述第一节流口装置的旁路的上述第二室内作用的流体压力的缩减，使之达到这样一个程度，即当上述制动管流体压力选择缩减率为上述工作速率时， 平衡第一室的流体压力的缩减，由此可以阻止上述活塞在上述一个方向上进一步运动，并用以终止仅仅当随着上述制动管流压力选择缩减终止之后，上述活塞在与上述运动方向相反的方向运动时，上述第二室内的流体压力的进一步缩减。

（f）在上述活塞中的一个凹孔;

本发明改进之处在于，

（g）上述滑阀装置包括：

（ⅰ）一个安装在上述凹孔中的第一滑阀，上述第一滑阀具有一个小于上述凹孔轴向尺寸的轴向尺寸，以便当上述活塞的初始移动无效运动发生在上述活塞和上述第一滑阀之间，而且在此以后上述第一滑阀才与上述活塞一起运动;和

（ⅱ）一个第二滑阀，它牢牢地安装在上述凹孔内用于它们之间的连续地运动，从而在上述活塞的上述初始运动中，在第一和第二滑阀之间发生相对运动，上述第一和第二滑阀协同地安装着以便在它们之间提供一个第一流体流路，经过该流路上述制动管压力的进一步缩减，在上述活塞在上述一个方向上的初始运动中就建立起来，并通过该流路上述制动管压力的上述进一步缩减在上述活塞在相反的方向上的初始运动中截止。

这些和其它的目的以及附加的优点将通过以下结合附图进行更详细地描述就会一目了然，其中：

图1    是一个结构剖视图，显示一种常规的ABDW型货车制动控制阀的应急活塞在其排放和充气位置，以及应急活塞主滑阀与一个校准滑阀组合在一起安装情况;

图2    是显示本发明的应急活塞，主滑阀和校准滑阀处于起始工作位置的局部放大图;

图3    是显示本发明的应急活塞，主滑阀和校准滑阀处于中间工作位 置的局部放大图;

图4    是显示本发明的应急活塞，主滑阀和校准滑阀处于最大工作位置时的局部放大图;

图5    是显示本发明的应急活塞，主滑阀和校准滑阀处于起始排放位置的局部放大图;而

图6    是显示本发明的应急活塞，主滑阀和校准滑阀处于应急位置的局部放大图。

参看图1，图中显示组合在一个常规的货车制动控制阀装置，如西屋空气制动公司生产的ABDW型货车制动控制阀的应急部分1的一个带有主滑阀3的应急活塞2，一个与一个滑阀衬套5上的适当的座4a相配合的端部平面4。一个由活塞2的薄膜6同阀体形成的在其一端的腔体7，压缩空气被带进列车线制动管（未显示）经过一个制动管支路8通向腔体7，并有一个腔体9位于阀体的另一端，向速动室（未显示）内施加压缩空气。速动室压力是由制动管支路8经过一个节流口10，腔体9，和一个通道8a充进的，所以，当制动管充气时，腔体7内的压力大于腔体9内的压力，而且由于这个作用在活塞截面积上的压力差所产生的有效力就会使活塞建立和保持在其最低排放位置（如图中所示），一直到制动管压力减小的时候为止。此排放位置是由应急活塞尾部11与一个提供众所周知的应急加速排放功能的弹簧加载槽阀12的配合情况确定，该槽阀不属于本发明的一部分。

应急活塞主滑阀3安装在应急活塞的一个凹孔13内，凹孔13的轴向尺寸大于主滑动阀3，这样以便使主滑阀通过活塞2以它们之间的无效运动使主滑阀产生运动。一个校准滑阀3a以紧配合安装在活塞2的另一个凹孔13a内，这样以便使校准阀的一个平面3b与主滑阀3上的一个适当的表面3c相配合。主滑阀上各自的平表面，滑阀座，和校准滑阀都是经过研磨以提供它们之间的有效的金属与金属的配合。在活塞2的本体 和校准滑阀3a之间的凹孔13a内的一个弹簧14顶紧主滑阀3，滑动阀座和校准阀的毗连的各表面，以足够的力将它们挤紧在一起，那些经过研磨过的配合表面为它们之间的通道之间提供压力气密。

除了在滑阀3的端面4上形成的沟槽21和在校准滑阀3a的端面3b上形成的沟槽21a以外，在衬套5内有四个这样的通道15，16，17和18，在主滑阀3内有三个通道19，19a，和19b。在活塞2中一个通道22将腔体9内的速动室空气通向凹孔13，13a，由该凹孔经过通道19并经过一个沿着紧挨着主滑阀3的一端的凹孔13的一端制成的槽形通道22a将此速动室空气连通至主滑阀/座配合处。通道15包含一个速动室排气节流口23，而通道17包含一个加速控制节流口24，后者的尺寸要小于前者，其目的下面进行阐述。通道15和16是通过一个与大气相通的通道25在阀体体内相连通。通道17与通道8相连通，而通道18与辅助阀装置（未显示）相连通，该辅助阀是用以起动和传播列车制动器的应急控制的。

在图1所示的排放位置上，通道19在滑阀/座配合面的开口处设置在中间通道15和17之间，这样以便使滑阀中断流体压力在这些通道之间的连通。同样地，在主滑阀3中的沟槽21覆盖着套筒5上通道16的开口，以便使主滑阀/座配合表面遮断通道16和每个挨近它的通道17和18之间的流体压力的连通。而且，通道18的开口被滑阀3的表面4所覆盖，以便隔绝通道18与凹孔13，13a之间的流体压力连通。而且，滑阀通道19在端面3c通向凹孔13是打开的，而通道19a是由校准阀3a在校准滑阀/主滑阀配合表面处被阻挡住，通道19b是由校准阀沟槽21a阻挡住。

当一个选择的工作压力缩减速率被传输至列车制动管时，如所周知，ABDW型控制阀装置的工作部分（未显示）使工作制动控制生效，而与此同时，制动管压缩减是经过通道8在腔体7中显示出来。由于节流口10防止了速动室压力在腔体9中以如同在腔体7中压力缩减的速率下降，一个由活塞2的截面积所产生的压力差就会推动应急活塞由排放位置向 上朝着紧急控制位置运动。

在工作制动控制状态下，应急活塞的一个众所周知的功能是：响应应活塞2朝着紧急控制位置的运动而建立一个速动室压力的排放或“排气”。据此，作用于腔体9的压力就会以一个足够的速度进行缩减，以平衡作用于腔体7内的制动管的工作缩减速率，由此来稳定应急活塞以免它向紧急控制位置的进一步的运动。依照本发明，应急活塞的另一个功能是提供制动器的一个加速控制，以便响应在工作制动控制中应急活塞在这一控制条件下的运动。

活塞2，响应制动管压力的一个选择的工作压力缩减速率，由图1所示的排放位置上向上开始朝着图2所示的起始工作位置运动，这时由于在活塞凹孔13和主滑阀3之间具有起始空间，活塞2对主滑阀3的运动不产生影响。这种在活塞2和主滑动阀3之间的无效运动，可以使校准阀3a通过活塞2相对于主滑阀3被向上推动，通过沟槽21a建立起第一流体压力流道，其中滑阀通道19a和19b都连通起来。据此，在通道8中的制动管压力经通节流口24，座通道17，通道19a，沟槽21a，通道19a，沟槽21，通道16和通道25排放出去。这就引起制动管压力局部缩减使得在速动室的“排气”功能发生之前得以增加列车制动管压力的缩减，因为通道19与通道15导向排气通道25，直到滑阀3在其位置上被移位（如图1和图2所示）之前一直保持切断状态。在发生前面所述的速动室“排气”功能之前就开始进行制动管压力的局部缩减的目的，是为了在响应即或是制动管压力的轻微的缩减时，也要使应急活塞产生一个向上朝着应急控制位置的稳定的运动，由此以便保证得到制动器的加速控制。

当这一制动管压力局部缩减发生时，则由活塞2的作用在腔体7和9之间的压力差就趋于增加，以推动活塞2由如图2所示的工作位置朝着一个如图3所示的中间工作位置连续地向上运动。在此位置上，加速 控制存在一个中间阶段，在该阶段，当主滑阀3连同校准滑阀3a一起通过活塞2向上移位时，衬套5中的通道15向着通道19有裂缝的打开，由此引起起动室9中的速动室压力通过通道22，凹孔13，通道19和15，节流口23和通道25的排放。在这方面，制动管压力的最大排放是经过节流口24和经过主滑阀3和校准滑阀3a所建立的流通道发生的，与此同时，由于通过前面的通道19和15之间的裂缝式开口的受限制的连通流路，使速动室压力的排放是很小的。最终结果，一个横过活塞2向上作用的压力差不断发展，由此保证活塞连续地向上运动。

如图4所示，主滑阀3和校准滑阀3a连同活塞2的运动在座通道16和17之间经过在沟槽21a的支路上的滑阀沟槽21提供了一个第二流体流通道，为了一个下面所解释的目的，与此同时，通道15和19都构成全面连通，后者的连通构成一个第三流体流通道。在这一最大加速控制位置，全面流动连通是经过第三流通道的相连接的各自的开口建立起来的。在通道8中的节流口24就是这样为建立制动管流体压力作用下的最大流量设置的，它以局部通气以增加制动管压力在列车线上的缩减，而在通道25中的节流口23建立起速动室压力在最大水平上的排放或“排气”。节流口23是这样选择的，要使这种速动室压力的最的大“排气”导致腔体9内的压力下降比作用干腔体7中的压力要快一些，由此以便使腔体7和9之间的压力差方向反转。据此，活塞2的连续地向上运动在到达图6所示的应急控制位置之前被停止，以获得工作稳定性。此外，在腔体7和9之间的压力差的方向反转就引起活塞2的向下运动，由于在主滑阀和活塞2之间在凹孔13的上端的空间，活塞2的向下运动在开始发生时不对滑阀3的运动起作用。因为校准阀3a与活塞凹孔13a紧配合在一起，校准阀相对于滑阀被向下移位，这样则在滑阀开口19a和19b之间的连通被沟模21a遮断，如图5所示。这样就建立起一个局部制动管排气的切断，由此使滑阀沟槽21作为单独的流道连接，经过该流道制动管 压力的连续局部排放就得到控制。如图5所示，在活塞2与滑阀3的配合下，活塞2的进一步向下位移将导致在沟槽21和座通道17之间的连接的流动面积的减小。与此同时，在通道19和15之间在滑阀/座配合面处的连通流动面积也减小了，一直到活塞在其向下运行中在起始切断位置（图5）和排放位置（图1）之间找到一个稳定状态位置为止，其中在腔体7中由制动管压力的连续局部排放所形成的有效压力就由作用于腔体9的速动室压力的有效缩减所平衡。这样就建立起制动管压力局部连续排放的流量，这就是对于当工作制动时列车制动管压力选择的缩减的增加，对于制动管压力一个给定的缩减速率的增加，由此来获得制动器的加速控制。只要制动管压力选择的缩减继续进行，这一动作将连续进行下去。

在一个工作制动控制中正常产生的制动管压力的缩减速率可以在一个相当宽的范围内变化，这取决于例如列车的长度，在列车中的某车厢的位置，和所存在的制动管泄露的量。这种工作速率的范围是通过应急活塞设定的不同“稳定状态”位置来确定的，在这个装置在滑阀/配合面处通道15和19之间的通气开口的最终尺寸将变化以建立起一个速动室压力“排气”速率，这种“排气”速率配合或平衡现存的制动管压力缩减。

经过它使制动管压力的局部排放得以发生的节流口24的尺寸大小，是如此选择，即当列车制动管压力缩减终止时，制动管压力作用于腔体7中的局部排放是不足以平衡速动室压力作用于腔体9中的压力连续缩减。活塞2上所产生的最终压力差将推动活塞从其稳定状态位置向下朝看排放位置移动。现在应当可以理解，当活塞2的这种进一步地向下移动，与通道16和17相通的滑阀沟槽21在通道15和19之间的连接流路在主滑阀/座配合面上被切断之前就隔断了。因为较准阀沟槽21a与通道19a和19b的流动连通在图5中所显示的起始切断位置已被中断，局部 制动管压力在速动室压力排放终止之前就与排放通路切断了。这种速动室压力的最终排放加强了活塞2的向下作用的压力差，由此保证活塞2的稳定完全的向着排放位置运动，如图1所示，以终止加速控制功能。

现在返回参看图4，图中显示应急活塞2是在其最大加速控制位置上，其中制动管压力和速动室压力的最大排气孔已经延立，可以理解，当列车制动管压力缩减超过工作速率的情况下，速动室压力经过节流口23的“排气”或排放将不足以使活塞2上向上作用的压力差进行反向。这样，则活塞2不是朝着一个稳定状态位置，如图5所示，返回运动，如同前面所论述的关于工作制动控制，而是有效压力差将保持活塞继续向上朝着应急位置运动，如图6所示。在这个位置上，通道19与通道15在主滑阀/座配合表面处被切断，以便终止速动室的排气功能，而与此同时，滑阀3的下端打开通道18以连通速动室压力由凹孔13，13a通向一个排气阀装置（未显示），用于以一种众所周知的方式操纵一个紧急制动控制。

根据以上所述，可以理解，加速制动控制动能比以前得以更可靠地完成，其原因是控制和排放两个方向都促进了应急活塞的稳定运作。相互间具有无效运动的主滑阀/校准设计布局使其有可能在非正常的其它顺序条件下得到线性控制功能。一般说来，在一个方向上运动中进行操纵的第一控制功能是在相反的方向运动中进行操纵的最后一个控制功能，反之亦然。依照本发明，这种控制顺序是反方向的。这就是，当活塞朝着控制位置运动时，制动管压力是在速动室压力排放之前进行排放的，但是当活塞在相反的方向朝着排放位置运动时，制动管压力的排放是在速动室压力终止之前就终止了。这样，在速动室压力排放前的制动管压力的排放趋于增加在朝着控制位置上运动方向上的活塞2上的压力差，由此达到活塞的稳定运作而不发生活塞失速以达到加速控制功能的可能。此外，当活塞朝着排放位置运动时，制动管压力的排放是在速动室压力 排放终止之前就终止了，由此趋于增加活塞2在其运动方向上，也就是朝着排放位置的方向上的压力差。而且，这样能够得到使活塞运动更加稳定的效果，以保证局部制动管压力缩减的终止，并由此防止局部制动管压力缩减的任何可能性，以便维持制动控制跟随着选择的列车制动管压力缩减的终止而进行。

Claims (9)

1、一种用于具有一个充有压力的流体的制动管同各相邻车厢的制动管相连的铁路上火车的每个车厢的控制阀装置，该控制阀可以根据选择的工作或为进行一种工作或一种应急制动控制在上述制动管的压力的应急缩减速率进行操纵，上述控制阀装置包括：

(a)一个带有腔体的壳体；

(b)在上述空腔内有一个活塞，通过它形成腔体的第一和第二压力室；

(c)通道装置，设置在上述制动管和上述第一和第二室之间，经过这些通道使上述第一和第二室被充以制动管所具有的流体压力；

(d)第一节流口装置，它用于限制在上述制动管和上述第二室之间的流体压力的流动；和

(e)安装在活塞中的滑动阀装置，它用于当压力差在上述第一和第二室之间已经建立以响应上述制动管流体压力选择的缩减，除了上述制动管流体压力在上述活塞在一个方向上的初始运动中的选择压力缩减之外，实现上述制动管流体压力的进一步缩减，并在此后实现在上述第一节流口装置的旁路的上述第二室内作用的流体压力的缩减，使之达到这样一个程度，即当上述制动管流体压力选择缩减率为上述工作速率时，平衡第一室的流体压力的缩减，由此可以阻止上述活塞在上述一个方向上进一步运动，并用以终止仅仅当随着上述制动管流压力选择缩减终止之后，上述活塞在与上述运动方向相反的方向运动时，上述第二室内的流体压力的进一步缩减；

(f)在上述活塞中的一个凹孔；

其特征在于，

(g)上述滑阀装置包括：

(i)一个安装在上述凹孔中的第一滑阀，上述第一滑阀具有一个小于上述凹孔轴向尺寸的轴向尺寸，以便当上述活塞的初始移动无效运动发生在上述活塞和上述第一滑阀之间，而且在此以后上述第一滑阀才与上述活塞一起运动；和

(ii)一个第二滑阀，它牢牢地安装在上述凹孔内用于它们之间的连续地运动，从而在上述活塞的上述初始运动中，在第一和第二滑阀之间发生相对运动，上述第一和第二滑阀协同地安装着以便在它们之间提供一个第一个流体流路，经过该流路上述制动管压力的进一步缩减，在上述活塞在上述一个方向上的初始运动中就建立起来，并通过该流路上述制动管压力的上述进一步缩减在上述活塞在相反的方向上的初始运动中截止。

2、如权利要求1所述的一种控制阀装置，其特征在于，进一步包括：

在上述凹孔中的一个衬套，其上设有一个阀座，上述第一滑阀与该阀座共同作用建立起一个在它们之间的第二流体流路，经过该流路，上述制动管流体压力的进一步缩减随着上述活塞在上述一方向上开始运动时就建立起来，并经过该流路，制动管流体压力的进一步缩减随着上述活塞在相反的方向上开始运动时就会截止。

3、如权利要求2所述的一种控制阀装置，其特征在于，其中所述第一滑阀和所述衬套提供一个第三流体流路，经过该流路上述第二室的排放随着上述活塞在上述一个方向上开始运动就建立起来，并且经过该流路上述排放会随着上述活塞在上述相反的方向上开始运动就截止。

4、如权利要求3所述的一种控制阀装置，其特征还在于，随着上述活塞在上述相反方向上开始运动，经过第二流体流路的上述制动管流体压力的进一步缩减的截止发生在上述第二室经过上述第三流体流路的上述排放的上述截止之前。

5、如权利要求4所述的一种控制阀装置，其特征在于，其中上述活塞在上述一个方向上的上述运动是响应上述制动管流体压力的选择缩率和上述进一步缩减而发生的。

6、如权利要求4所述的一种控制阀装置，其特征在于，其中上述活塞在上述相反方向上的上述运动是响应上述制动管流体压力的增加而发生的。

7、如权利要求5所述的一种控制阀装置，其特征在于，进一步包括：

（a）第二节流装置，用于建立一个最大缩减速率，上述制动管流体压力的上述进一步缩减以上速率实现;和

（b）第三节流装置，它用于按照作用于上述第一室的上述制动管流体压力的预定的缩减速率建立上述第二室的流体压力的最大缩减速率，上述第二和第三节流装置的关系应当是这样的，即当制动管流体压力的选择的缩减终止时，一个流体压力差就在上述第一和第二室之间延立起来以便使上述活塞在相反的方向上运动。

8、如权利要求7所述的一种控制阀装置，其特征在于，进一步包括：

（a）一个通道，经过该通道在上述空腔和上述第二室之间的流体压力连通就建立起来，上述活塞中的上述凹孔是与上述空腔相连通的;

（b）上述第一滑阀与上述衬套上的上述阀座进一步协同配合以建立一个第四流体流路，该流路仅仅是当上述制动管流体压力的缩减速率超过相当于预定的工作缩减速率时，响应上述活塞沿着它的上述起始运动的上述一个方向上运动而建立的。

9、如权利要求8所述的一种控制阀装置，其特征在于，其中流经所述第一、第二、和第三流体流路的流体，当第四流体流路建立起来时就被截止。

Images