CN101959728A - 具有aav稳定性的制动控制阀 - Google Patents

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Abstract

一种由标准紧急制动阀部构成的通气阀。该通气阀包括紧急部主体，该紧急部主体具有与管托的紧急部界面配合的界面。该主体包括具有至少一个盖的铸件，且该铸件包括用于紧急部的所有浇铸腔和通道。通气阀将第一制动管口选择性地连接到主体上的通气口。通气活塞控制通气阀，且排出阀气动地控制通气活塞。紧急部响应于制动管压力，用于控制排出阀。该主体不包括跃升阀和加速应用阀中的至少一个。

Description

具有AAV稳定性的制动控制阀
技术领域
本发明一般涉及紧急通气阀，更具体地涉及一种制动控制阀的紧急通气阀和加速应用传感器阀。
背景技术
如图1所示，气动制动控制阀一般包括安装至管托的伺服部和紧急部。紧急部20被示出为DB60的紧急部，DB60已知为可从纽约气闸公司买到的DB20并且在美国专利4,586,765中描述。
DB-20和DB-20L式紧急部当前使用加速应用传感器阀，该加速应用传感器阀打开或关闭，但是与紧急活塞位置和先导压力(即，制动管减小)无关。该类型特征是开环控制系统，原因是其完全操作或关闭。该类型系统的缺陷在于，在某些减小中，传感器阀可能变为自传播。这在较短长度的制动管被附连到紧急部20时会发生。
加速应用的功能是将制动管(BP)减小信号传播到整个列车，用于改进制动应用时间。当前这是通过紧急活塞响应于制动管压力的下降而向上移动预定距离以打开加速应用传感器阀来实现的。该传感器阀允许快速动作体积(QA)压力在混合室中与制动管混合，然后借助于加速应用或脉动阀排气到大气。当足够的制动管和快速动作体积被排气时，紧急活塞稳定，从而关闭传感器阀，因此阻止加速应用活动。
然而，当制动管与快速动作体积的比对于各个阀设计下降时，制动管压力稳定紧急活塞的能力变得更困难。如前所述，传感器阀被打开并将QA压力馈送到混合室，或者传感器阀被关闭从而停止加速应用活动。当传感器阀保持打开时，恒定体积的空气经由传感器阀的固定孔被馈送到混合室。
该恒定体积的空气会继续该加速应用活动，直到以下两个事件中的一个发生：1)QA压力减小到与混合室中的相等，该压力不能克服脉动阀的弹簧力；或者2)传感器阀由于活塞的稳定性而关闭，从而停止QA压力流入到混合室。如果这不发生，则出现制动管压力的进一步减小，从而导致活塞的更加不稳定，且继续这种循环。
发明内容
为了消除自传播加速应用的问题，需要引入闭环控制系统。本发明中紧急通气阀和加速动作传感器阀的设计提供对加速应用和紧急活塞稳定的闭环控制。
制动控制阀包括体积和连接到管托的界面的紧急通气阀。该紧急通气阀包括用于将第一制动管口选择性地连接到通气口的通气阀和用于控制通气阀的通气活塞。紧急活塞包括连接到体积口的第一侧和连接到第二制动管口的第二侧。排出阀被连接到紧急活塞，并且根据紧急活塞的移位而选择性地与通气活塞的第二侧、通气口和体积口互连。加速应用阀响应于来自体积口的压力而将体积口和第二制动管口选择性地连接到通气口。加速应用传感器阀连接到紧急活塞并且根据紧急活塞的移位将体积口选择性地连接到加速应用阀。
在第一实施例中，排出阀作为加速应用传感器阀操作并替换加速应用传感器阀，仍将所述体积选择性地连接到加速应用阀。在这种情况下，排出阀的通气口和加速应用阀到通气活塞的第二侧和体积口的连接是可变孔，该可变孔的开度根据紧急活塞的移位而变。在第二实施例中，加速应用传感器阀具有可变孔。这可以是分离的传感器阀或者第一实施例的组合阀。在第三实施例中，排出阀的通气口到通气活塞的第二侧和体积口的连接是可变孔，该可变孔的开度根据紧急活塞的移位而变。该排出阀可以单独使用或者与第二实施例的分离传感器阀一起使用。
阀的可变孔可以包括阀座和连接到紧急活塞的锥状阀构件。
对于紧急活塞的制动解除位置，排出阀将体积口和通气活塞的第二侧与通气口断开；对于紧急活塞的制动施加位置，排出阀将体积口和通气活塞的第二侧连接到通气口；以及对于紧急活塞的紧急位置，排出阀将体积口与通气活塞的第二侧和通气口断开且将通气活塞的第二侧连接到通气口。
在第一实施例中，对于紧急活塞的制动解除位置，排出阀将体积口与加速应用阀断开；以及对于紧急活塞的制动施加位置，排出阀将体积口连接到加速应用阀。
在第二实施例中，对于紧急活塞的制动解除位置，加速应用传感器阀将体积口与加速应用阀断开，以及对于紧急活塞的制动施加位置，加速应用传感器阀将体积口连接到加速应用阀。
排出阀和加速应用传感器阀可以是与紧急活塞同轴的提升阀。在第二实施例和第三实施例中，排出阀可以通过空动机构连接到紧急活塞，使得加速应用传感器阀在排出阀打开之前打开。
当结合附图考虑下面的本发明的详细说明时，本发明的其他目的、优点和新颖特征将变得明显。
附图说明
图1为根据现有技术具有安装至管托的伺服部(service portion)和紧急部的制动控制阀的示意图；
图2为根据本公开的排出阀和加速应用传感器阀的改进部的第一实施例的示意图；
图3为第一实施例的经修改的排出阀和加速应用传感器阀的放大细节图；
图4为根据本公开的加速应用传感器阀的改进部的第二实施例的示意图。
具体实施方式
本设计的目的是提供例如用于DB-20式紧急部和DB-20L式紧急部两者的系统。如前所述，加速应用操作依赖于混合室中BP和QA压力的均衡。混合室在正常伺服操作期间总是包含系统BP压力。在该室内通过隔膜密封保持该压力。当足够的QA空气压力进入该室内时，隔膜打开，且均衡的空气可进入加速应用或脉动阀，然后继续进入大气。
本设计利用活塞位置来控制QA从体积34流到混合室MX。这通过形成通向混合室MX的用于QA空气流的可变孔(见图1和图2)来实现。当紧急活塞244朝向伺服稳定性位置移动时，流到混合室的QA空气流被减小到足够的水平，以辅助阻止加速应用活动(即，均衡压力减小)。在紧急活塞244稳定时，该特征会防止BP的减小。用于该控制的针阀270的几何形状可以被优化成使得在活塞244的所有伺服位置实现所需的空气流。
由于本设计直接将紧急活塞位置与QA空气流相关联，因此在伺服应用(即，制动管减小)期间能更精确地控制加速应用活动。当需要更大的减小时，更多的QA空气会进入混合室MX，由此协助适当的加速应用活动以及信号传播。正常的紧急功能不会由于加速应用传感器阀或排出阀的修改而受影响。
加速应用的闭环控制机构的基本思想例如在图2中示出。在制动保压位置(service lap position)期间，针阀270座落在下衬套座247上，从而相对于大气和混合室MX两者密封压力。制动保压位置通过相等的BP(活塞244的顶侧)和QA(活塞244的底侧)压力形成。当BP减小时，BP和QA之间的压力差迫使活塞244向上，因此针阀270脱离座247。这允许QA空气进入下衬套并且流出到：1)大气；以及2)混合室MX。活塞移动以及由此产生的QA空气流依赖于初始BP减小。减小的程度越大(即，BP下降越大)，活塞244向上移动得越多，且通往混合室MX的空气流越多。这允许实现对加速应用活动的精确控制，并且将反馈控制机构并入加速应用功能中。
紧急部20的紧急应用特性通过紧急活塞244的向上移动使得针阀270密封上衬套座249来实现。这能够允许产生紧急应用所需的事件按正常顺序发生。这包括打开通气阀256，以将制动管口B34连接到大气。
现有技术的制动控制阀的示例在图1中示出，且在图2至图4中示出修改。在描述修改之前描述现有技术的操作。
图1示出根据现有技术的制动控制阀。该制动控制阀包括在界面31处安装至管托30的标准伺服部10以及在界面32处连接到适配器板40的标准紧急部20。该制动控制阀可以使用伺服部10和紧急部20以气动模式操作。如果在标准制动控制阀上额外使用电控气动(ECP)部，则ECP的车厢控制装置会控制制动汽缸的制动。作为示例，参见Truglio等人的美国专利5,967,620。
为了有助于理解控制阀中的各通道，制动管通道用“B”表示，制动汽缸通道用“C”表示，紧急储气缸通道用“E”表示，保持器通道用“R”表示，辅助储气缸通道用“A”表示，快速动作或控制体积用“QA”表示，排气或大气用“EX”表示，以及用于制动汽缸的来自紧急部的控制阀或制动信号通道用“V”表示。
紧急部20被示为DB60的紧急部，DB60已知为可从纽约空闸公司买到的DB20并且在美国专利4,586,765中描述。
紧急部20包括主体200，主体200具有安装在铸件240的面241、243和245上的盖210、220和230。盖210包括用于传感器阀212中的加速应用的通道和腔。
盖220包括用于紧急加速解除阀222、紧急加速解除单向阀224、混合室MX、脉动阀226和制动管(BP)排出阀228的腔和通道。脉动阀226和BP排出阀228形成加速应用阀。
盖230包括用于跃升阀236的弹簧部234和高压阀232的通道和腔。跃升阀236的阀部238限定制动汽缸的两阶段建立。
铸件240包括紧急活塞244用面241中的腔242。紧急活塞244通过空动布置246连接到腔250中的排出阀248。跃升阀236位于铸件240的面245中的腔252中。同样在面245中的腔254被设置用于通气阀256。盖230覆盖跃升阀236用腔252和通气阀256用腔254。铸件240包括用于紧急加速解除阀222、紧急加速解除单向阀224、加速应用阀的脉动阀226和BP排出阀228的面243中的腔262、264、266和268。这些腔被盖220覆盖，并且钻入铸件的面243中，以与作为铸件240的一部分的内部通道连接。所述的其它腔是铸件的一部分且未被钻孔。
众所周知，紧急活塞244在其顶表面具有经由通道B36到制动管界面口B32的制动管压力。紧急活塞的底通过通道QA34连接到管托30中的控制体积34用控制体积界面口QA32，在业内也称为“快速动作室”。制动管BP压力的变化改变紧急活塞244的位置。紧急活塞244操作加速应用传感器212。紧急活塞244还通过空动机构246操作排出阀248。
通气阀256选择性地连接制动管和制动管界面口B34，以经由通道EX32排气。通气阀256的活塞部的左侧经由通道QA36连接到控制体积口QA32。通气阀的右侧经由通道255通过QA排出阀248选择性地连接到通气口或控制体积口CV32。响应于制动管中的紧急压力下降，紧急活塞244操作QA排出阀248，以移动通气阀256从而打开通气阀256，并将制动管口B34连接到排气。
跃升阀236被示为位于伺服应用的位置，由此允许制动汽缸口C32具有不受限制的流。在紧急应用中，高压阀232从该示出的位置改变位置，这允许跃升阀236移动到左侧，致使端部238受到约束，由此减缓在口C32处致动汽缸压力在其第一阶段期间的建立。在给定时间段之后，跃升阀236移回右侧，以便实现不受限制的流。该两阶段的建立是防止列车的不同车厢在其它车厢开始制动之前进行完全紧急制动的标准。该流动限制防止紧急部20被用于从制动汽缸口BC驱动多于一个车厢组。
加速应用阀的脉动阀226和BP排出阀228响应于通过经由通道QA38打开加速应用传感器阀212而提供给混合室MX的压力，以将制动管口B32在室254处连接到排气。
图2和图3示出第一实施例，其中，快速动作传感器阀212被并入快速动作排出阀248，作为单个阀270。由于快速动作传感器阀212和快速动作排出阀248组合，因此，组合的快速动作QA排出和传感器阀270到活塞244的连接246’是直接连接，取代图1所示的空动。对于解除状态，组合的QA阀270仍抵接下阀座247，对于伺服应用，组合的QA阀270离开阀座247但未达到阀座249，而在紧急状态下，组合的QA阀270抵接在阀座249上。QA阀270为锥状，且与阀座247形成可变孔，其开度随着紧急活塞244的移位而变。
由于去除了位于壳体顶部的QA传感器阀212，所以从盖210去除了从QA传感器阀到混合室MX的通道QA38，并且该通道QA38在主体200内被连接到混合室MX。
腔250包括通过O形环274固定在腔250中的第一衬套272。QA阀270到活塞244的连接246’与内部衬套272分隔开，从而在隔膜244下方的QA空气与腔250之间形成通道QA40。阀座249位于衬套272的面上。包括阀座247的下衬套276也通过O形环278固定在腔250中。缩径部或节流部280将衬套276的孔连接到排气通道EX32。位于两个阀座247和249之间的腔250通过通道255连接到通气阀256。节流部282通过通道QA38将内部衬套276连接到混合室MX。通道QA38是从盖210去除的通道。
如前所述，锥状阀270形成可变孔和用于加速应用的闭环控制机构。在制动保压位置期间，针阀270座落在下衬套座247上，从而对于大气和混合室MX两者密封压力。制动保压位置通过相等的BP(活塞244的顶侧)和QA(活塞244的底侧)压力产生。当BP减小时，BP和QA之间的压力差迫使活塞244向上，由此针阀270脱离座247。这允许QA空气进入下衬套并且流出：1)经由EX32到大气；以及2)经由QA38到混合室MX。活塞244移动以及因此产生的QA空气流依赖于初始BP减小。减小的程度越大(即，BP下降越大)，活塞244向上移动的越多，并且通往混合室MX的空气流越多。这允许实现对加速应用活动的精确控制，并且将反馈控制机构并入加速应用功能中。
加速应用操作的另一反馈机构在图4中示出。图4与图1的现有技术的不同主要在于：在快速动作传感器阀212’处产生可变孔。该新的阀212’具有与图3的锥状体270类似的锥状体。由此，该阀212’以相同的方式起作用，以提供依赖于紧急活塞244位置的可变孔。QA排出阀240与图1的相比未作修改。作为图4的变型，QA排出阀248可以被锥状阀270替换。在这种情况下，由于不需要空动，因此阀270的连接246可以是到紧急活塞244的直接连接。锥状阀270可提供可变孔，该可变孔依赖于紧急活塞244的移位而变。
作为另一种可选方案，仅QA排出阀248可以是锥状阀270。其可以通过直接连接246’而不是空动连接连接到活塞244。可以使用常规QA传感器阀212。由于可变孔依赖于活塞244的位置，因此能提供紧急活塞244的稳定性的反馈。这可能需要对制动阀作一些修改。
尽管已经详细描述并图示了本发明的制动阀，但是应该清楚地理解，这仅作为图示和示例，而并非用作限制。本发明的通气阀还可以用在单侧管托的紧急部界面处。本发明的范围仅由权利要求的表述来限制。

Claims (17)

1.一种制动控制阀，包括：体积和连接到管托的界面的紧急通气阀，所述界面包括第一制动管口和第二制动管口以及体积口，所述紧急通气阀包括：
通气阀，该通气阀将所述第一制动管口选择性地连接到通气口；
通气活塞，该通气活塞控制所述通气阀，所述通气活塞包括第二侧及连接到所述体积口的第一侧；
紧急活塞，该紧急活塞包括连接到所述体积口的第一侧和连接到所述第二制动管口的第二侧；
排出阀，该排出阀连接到所述紧急活塞，且根据所述紧急活塞的移位而选择性地与所述通气活塞的第二侧、所述通气口和所述体积口互连；以及
所述排出阀的通气口到所述通气活塞的第二侧和所述体积口的连接是可变孔，该可变孔的开度根据所述紧急活塞的移位而变。
2.根据权利要求1所述的制动控制阀，其中，所述排出阀的可变孔包括阀座和连接到所述紧急活塞的锥状阀构件。
3.根据权利要求1所述的制动控制阀，其中：
对于所述紧急活塞的制动解除位置，所述排出阀将所述体积口和所述通气活塞的第二侧与所述通气口断开；
对于所述紧急活塞的制动施加位置，所述排出阀将所述体积口和所述通气活塞的第二侧连接到所述通气口；以及
对于所述紧急活塞的紧急位置，所述排出阀将所述体积口与所述通气活塞的第二侧和所述通气口断开，且将所述通气活塞的第二侧连接到所述通气口。
4.根据权利要求3所述的制动控制阀，包括加速应用阀，该加速应用阀响应于来自所述体积口的压力将所述体积口和所述第二制动管口选择性地连接到所述通气口；以及
其中，对于所述紧急活塞的制动解除位置，所述排出阀将所述体积口与所述加速应用阀断开；以及对于所述紧急活塞的制动施加位置，所述排出阀将所述体积口连接到所述加速应用阀。
5.根据权利要求4所述的制动控制阀，其中，所述排出阀是与所述紧急活塞同轴的提升阀。
6.根据权利要求3所述的制动控制阀，包括：加速应用阀，该加速应用阀响应于来自所述体积口的压力将所述体积口和所述第二制动管口选择性地连接到所述通气口；以及
连接到所述紧急活塞的加速应用传感器阀，对于所述紧急活塞的制动解除位置，该加速应用传感器阀将所述体积口与所述加速应用阀断开，并且对于所述紧急活塞的制动施加位置，将所述体积口连接到所述加速应用阀。
7.根据权利要求6所述的制动控制阀，其中，所述排出阀和所述加速应用传感器阀是与所述紧急活塞同轴的提升阀。
8.根据权利要求6所述的制动控制阀，其中，所述加速应用传感器阀的所述体积口到所述加速应用阀的连接是可变孔，该可变孔的开度根据所述紧急活塞的移位而变。
9.根据权利要求8所述的制动控制阀，其中，所述加速应用阀的可变孔包括阀座和连接到所述紧急活塞的锥状阀构件。
10.根据权利要求6所述的制动控制阀，其中，所述排出阀通过空动机构连接到所述紧急活塞，使得所述加速应用阀在所述排出阀打开之前打开。
11.根据权利要求1所述的制动控制阀，包括位于所述管托中且被连接到所述体积口的体积。
12.一种制动控制阀，包括：体积和连接到管托的界面的紧急通气阀，所述界面包括第一制动管口和第二制动管口以及体积口，所述紧急通气阀包括：
通气阀，该通气阀将所述第一制动管口选择性地连接到通气口；
通气活塞，该通气活塞控制所述通气阀，所述通气活塞包括第二侧及连接到所述体积口的第一侧；
紧急活塞，该紧急活塞包括连接到所述体积口的第一侧和连接到所述第二制动管口的第二侧；
排出阀，该排出阀连接到所述紧急活塞，且根据所述紧急活塞的移位而选择性地与所述通气活塞的第二侧、所述通气口和所述体积口互连；
加速应用阀，该加速应用阀响应于来自所述体积口的压力将所述体积口和所述第二制动管口选择性地连接到所述通气口；以及
加速应用传感器阀，该加速应用传感器阀连接到所述紧急活塞，并根据所述紧急活塞的移位而将所述体积口选择性地连接到所述加速应用阀；以及
所述加速应用传感器阀的所述体积口到所述加速应用阀的连接是可变孔，该可变孔的开度根据所述紧急活塞的移位而变。
13.根据权利要求12所述的制动控制阀，其中，所述加速应用阀的可变孔包括阀座和连接到所述紧急活塞的锥状阀构件。
14.根据权利要求12所述的制动控制阀，其中，对于所述紧急活塞的制动解除位置，所述加速应用传感器阀将所述体积口与所述加速应用阀断开，以及对于所述紧急活塞的制动施加位置，所述加速应用传感器阀将所述体积口连接到所述加速应用阀。
15.根据权利要求12所述的制动控制阀，其中：
对于所述紧急活塞的制动解除位置，所述排出阀将所述体积口和所述通气活塞的第二侧与所述通气口断开；
对于所述紧急活塞的制动施加位置，所述排出阀将所述体积口和所述通气活塞的第二侧连接到所述通气口；以及
对于所述紧急活塞的紧急位置，所述排出阀将所述体积口与所述通气活塞的第二侧和所述通气口断开且将所述通气活塞的第二侧连接到所述通气口。
16.根据权利要求12所述的制动控制阀，其中，所述排出阀和所述加速应用传感器阀是与所述紧急活塞同轴的提升阀。
17.根据权利要求12所述的制动控制阀，其中，所述排出阀通过空动机构连接到所述紧急活塞，使得所述加速应用阀在所述排出阀打开之前打开。
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