CN102356265A - 用于火车车厢端部软管的舒适手柄装置及垫圈 - Google Patents

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Abstract

一种带有改进垫圈的舒适手柄，用于火车车厢的端部软管的耦合。增加了该垫圈表面积以具有更宽的密封面，从而增强了与舒适手柄上的另一垫圈进行耦合的密封性能。

Description

用于火车车厢端部软管的舒适手柄装置及垫圈
技术领域
本发明涉及一种改进的舒适手柄(hand)及垫圈组合件，用于在火车车厢的空气制动软管端部上的两个舒适手柄接头之间形成密封连接。具体而言，本发明涉及一种改进的舒适手柄，对其垫圈形状进行了改进，适于更好对准及更有效地密封，从而减小了无意分离手柄接头情况的发生。更具体而言，本发明涉及一种改进的垫圈，增大了入口角及密封面，从而连接过程中可更好地对准及密封。
背景技术
在传统的铁路火车制动系统中，每一铁路车辆都设置有沿车辆长度方向伸展的制动管线。该管线通过储存器和阀连接到制动缸上。制动管线的每一端通过弯头旋塞或锁闭开关及柔性软管连接到“舒适手柄”连接件上。该舒适手柄连接件紧固在一起，从而形成了从火车头向最后一节火车车厢伸展的连续管线。每一柔性软管的每一端具有起耦合件作用的舒适手柄，用于在连接其他单个火车车厢时，可拆卸地将相邻车厢的软管部分连接在一起。
通过向上拉动相邻车厢的软管、推动位于每一软管端部的舒适手柄上的密封垫圈相对准并靠紧、然后向下旋转耦合件以使从耦合件伸出的适配凸缘及凸耳相互啮合，这样就将舒适手柄连接在一起。通过这种耦合会在相邻火车车厢的空气软管之间形成密封的流体通道，保持所有单个车厢的制动器处于“不起作用”位置。如果大大减小软管管线内的气压，例如车厢出轨或分离的情况下，制动器就会移动到“起作用”位置。两空气软管之间的耦合发生任何意外分离都会引起紧急制动火车车厢，从而中断列车运行服务。重要的是需要既安全又经济地避免这种中断。
通常难以合适对准空气软管之间的耦合件。如果不合适对准耦合件，将不会形成气密封，从而会引起泄露或不可靠的密封。即使耦合件合适对准，垫圈所形成的密封在操作过程中也必须能承受得住90磅/平方英寸(psi)以上的气压。公知的问题是：目前的垫圈结构有时难以承受这种气压，其会产生缓慢或快速泄露，从而会导致紧急制动。普遍问题涉及两相邻耦合件之间的密封圈的对准。为了在操作过程中形成合适密封以承受得住压力，这种对准是关键的。
火车部件的设计和制造要满足美国铁路协会(AAR)的标准，通常这些部件是类似的。“AAR标准与推荐惯例手册、制动器及制动设备”这两部分是为舒适手柄连接器及密封垫圈设定的标准，即：标准S-456及规范M-602。标准S-456规定了其图表6.1的标准垫圈的尺寸，表示垫圈表面积为0.659平方英寸。规范M-602规定了其图表4.1中的标准垫圈的其他尺寸，还表示斜边缘与垫圈中心线之间的角度为45度。
美国专利No.6,290,238号公开了一种垫圈，用于可拆卸地连接火车车厢的空气制动软管端部上的两个类似的耦合件。该文献公开的垫圈具有倾斜的入口角、两个朝外的凸出部以及用于对准和密封的宽密封面。但是，在这种结构中，垫圈上形成有通道，通道可啮合舒适手柄上的凸出部。垫圈在凸出部外侧的这种薄部分支靠着舒适手柄装置，易破裂或受损。
尽管已经对垫圈结构进行了改进，但是现有技术并不能完全解决连接的空气制动器软管错位、以及不能合适密封的问题。
本发明能解决舒适手柄及垫圈组件的问题，使组件具有自动对准结构及加宽的密封面，从而提高了软管端部耦合的可靠性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的舒适手柄及垫圈，可用于软管端部耦合。
本发明的另一个目的是提供一种改进的垫圈，可有效地对准相对的舒适手柄上的相对垫圈外表面，从而当外表面承受压力时可避免错位。
本发明的另一目的是提供一种带垫圈的改进舒适手柄，增加了垫圈的入口角，从而具有更大的面对表面，使垫圈更可靠地承座在舒适手柄装置内。
本发明的另一目的是提供一种垫圈，其表面积增加以更大程度防止了分离，从而减小了紧急制动事件的发生。
本发明的另一目的是提供一种舒适手柄及垫圈组件，通过在现有技术基础上进行的结构改进，可延长使用寿命。
一种新颖的舒适手柄及垫圈组合件可实现本发明的这些及其他目的，在优选实施例中，该组件包括：单一的环形垫圈，具有贯穿其中心的孔、平坦的环形外表面、带肋的内表面、以及具有凸出部的侧部。所述孔具有竖向的平坦侧壁表面；所述侧壁表面与斜边缘相接，斜边缘从所述孔侧壁表面向内表面上的肋伸展。肋具有与所述斜边缘相对的第二斜面并朝垫圈外围伸展。可容纳在垫圈凹槽内的凸出部从所述肋朝垫圈的外围伸展、从垫圈外围朝垫圈侧部上的竖向面伸展，该竖向面垂直于平坦的环形外表面并与其相接。
适于容纳垫圈的舒适手柄装置具有开口、以及适于接收所述凸起部的凹槽；该开口比这类装置惯常使用的开口要大。凹槽内侧的台阶部分具有垂直于垫圈中心线的支撑面，该支撑面邻接垫圈的肋。
这种结构使外表面面积最大化，而不影响完整性及稳定性，因为垫圈侧部远离外表面竖向伸展以与凸出部相接。肋相对于外表面的布置使得压力施加到垫圈外表面上时可更均衡地分布压力。
通过参照下面的附图来阅读并理解下面的概述内容及详细说明，本发明的优点及好处将是显而易见的。
附图说明
图1是根据本发明的垫圈的透视图；
图2是垫圈的截面图；
图3是组件的舒适把手部分的截面图；
图4是舒适把手的详细截面图，示出了用于容纳垫圈的孔；
图5是详细视图，示出了现有技术中的传统舒适把手。
具体实施方式
图1至3示出了经过本发明改进的舒适把手及垫圈。通过耦连两个把手可将软管成串连接在一起，这样就形成了从一个构件到另一个构件的密封通道，这些在现有技术中是公知技术。舒适手柄的传统耦合特征包括锁紧凸缘90以及适配凹槽92，如图3所示，可旋转它们以紧密接触，从而将压力施加在垫圈面朝它们的表面上。例如，美国专利No.3,879,066和No.5,388,864号公开的这类部件实质上是公知的，因而在此不将详细阐述，将参照这两篇文献的公开内容结合到本发明中。
从图1的透视图可看出，本发明的垫圈及舒适手柄组件的优选实施例包括单一的环形构件10(或简称为“垫圈”)，具有穿过其中心的孔11。孔11的中心线也是垫圈的中心线。本发明所使用的“竖向的”意为平行于垫圈的中心线。垫圈10具有带肋13的内表面12、平坦的环形外表面14(图1的透视图未示出)，该外表面面朝邻近的舒适把手上的类似环形表面并朝该类似环形表面施压。在此所表述的“外”意为朝着装置或软管的开口的方向。“内”意为相反方向，即朝着装置或软管内侧。垫圈还具有外围侧部表面，具有容纳在舒适手柄凹槽中的凸出部15。“外围”和“外周”指垫圈远离中心线的径向侧部。本发明所使用的“上方”和“下方”表示图2所示的垫圈的定位。因而，带肋的内表面在此描述为位于平坦的、环形外表面14上方。
所述孔具有竖向的平坦侧壁表面16，与垫圈的斜边缘17相接。斜边缘17从孔的侧壁表面向所述肋伸展，从而形成了肋13的侧部。第二斜面18形成了肋的相对侧部。
凸出部15从肋13伸展到垫圈的侧外围、从垫圈的外周伸展到垫圈侧部的竖向面19上。竖向面19垂直于平坦的外表面14并与其相接。本发明的优选实施例的特征在于：位于凸出部15和平坦的外表面14之间的垫圈侧部是笔直的竖向面。所述孔的侧壁表面16和侧表面19在环形外表面14到凸出部15之间基本上是平行的，从而环形外表面的支撑能力可达最大。在图2所示的优选实施例中，凸出部15的底部是倾斜的。
在优选实施例中，中心线和斜面之间的角度大致大于45度，优选大致大于55度，最好大致为60度。根据本发明，垫圈使用的入口角越大，在朝向垫圈侧部的方向上肋13的顶部就越远离孔的侧壁表面16。因而，肋13比相对的环形面14更靠近中心一些。因而，将邻近的舒适手柄压在一起时所施加的力可被更均衡地分布。所述肋位于孔侧壁的内侧(inboard)。“内侧”意为在径向方向上远离孔侧壁，或在径向方向上远离垫圈的外围表面。
在最优实施例中，最好如图2所示，肋13大致在平坦的环形外表面14正中央处的竖向上方。
为了增加环形外表面的表面积，舒适手柄装置可构造成具有比现有传统技术采用的更宽开口。环形外表面面积至少大致为0.850平方英寸，优选大致等于或大于1.400平方英寸。如果舒适手柄装置的开口被加大，由上述平行侧部支撑的环形外表面就会更大。
在图3中，示出了适于容纳垫圈的舒适手柄装置30，手柄装置30具有开口31、适于容纳凸出部15的凹槽32以及位于凹槽内部的台阶部分33。该台阶部分包括垂直于垫圈中心线的支撑面34，该台阶部分邻接垫圈的肋。在现有技术中，如图5所示，表面34′总是弯曲的。
在具体实施例中，可如下设计垫圈10：孔11的宽度为1.1875英寸；垫圈10在外表面14处的直径范围为1.796英寸至1.827英寸，标称直径为1.812英寸；垫圈10在最宽处的直径，即在凸出部15边缘处的直径范围为2.108英寸至2.140英寸，标称直径为2.124英寸；垫圈10在肋13处的直径范围为1.544英寸至1.564英寸，标称直径为1.554英寸；垫圈10从外表面14到位于肋13底部的内表面12的高度范围为0.341英寸至0.354英寸，标称高度为0.343英寸；垫圈10从外表面14到肋13的顶部的高度范围为0.372英寸至0.392英寸，标称高度为0.382英寸；所述凸出部在外围面处的高度范围为0.135英寸至0.145英寸，标称高度为0.140英寸。AAR标准允许一定的尺寸容许偏差，在此已经列举了所有尺寸，无论这些尺寸是否用“大约”来修饰，都应该理解为包括这些容许偏差。
图5示出了现有技术中的传统舒适把手装置，符合所述图表6.1所示标准S-456的标准，垫圈凹槽设置有半径为5/8英寸的支撑面。相比较而言，如图4所示，本发明的凹槽33的支撑面34大致垂直于垫圈的中心线，“大致垂直”定义为半径小于5/8英寸，优选小于1/4英寸，最好是笔直线。
由于垫圈结构发生了这些所述变化，因而本发明的密封面面积超过现有技术的两倍。具体而言，基于上述例子，经过本发明改进的垫圈的表面面积大致为1.470平方英寸。相比较而言，在没有对斜边缘的角度进行改进的情况下，同一例子的垫圈表面面积为0.659平方英寸。由于大大增加了表面面积，可直接提高耦合效果，因而增强了密封性能。
垫圈10可由形成密封的任何材料构成，但优选由诸如聚丁橡胶的弹性聚合物模制或采用其他方法制造而成。在一优选实施例中，制成垫圈的材料包括臭氧抑制剂，另外，橡胶为较软的橡胶。
本发明公开的垫圈可用于空气制动器软管耦合件，舒适手柄上的相邻垫圈的外表面14相互对压以形成密封，可承受60至90磅/平方英寸或90磅/平方英寸(psi)之上的气压。
操作中，垫圈安装时可充分弯曲，从而凸出部15可容纳到凹槽32中。一旦垫圈10充分插入开口32中足以使凸出部15与凹槽对准时，倾斜底部就可使构件在凹槽中运作，从而在垫圈10和舒适手柄装置30之间形成严密密封，足以承受至少90磅/平方英寸(psi)的压力。
当相邻的两火车车厢连接时，相邻车厢的空气制动软管管线也必须连接在一起。软管部分(未示出)从相邻火车车厢的端部向外伸展，然后连接到合适的空气管道及连接到安装在车厢上的相关制动设备上。舒适手柄30连接到每一软管端部上，通常位于火车车厢的机械耦合机构之下，从而乘务员可容易抓握构件30，构件30由连接到火车车厢上的单独链条或其他装置支撑，从而能提供支撑。在通常的空气制动软管耦合过程中，乘务员将抓握一对相邻的耦合构件30，一只手抓握一个，然后向上并朝向彼此弯曲软管端部以使它们对准。舒适手柄然后可一起移动，从而使垫圈10相互压紧。
标准S-456规定垫圈的表面面积为0.659平方英寸，而本发明经过改进的垫圈表面面积为1.470平方英寸。另外，规范M-602规定斜边缘与垫圈中心线之间的角度为45度，而本发明经过改进的垫圈的角度要大于45度。
与上述空气制动器软管耦合件一起使用的这种改进的垫圈结构简单，这种经过改进的垫圈是一种有效、安全、价廉且效率高的装置，可实现上述所有目的，消除了现有装置所存在的困难，解决了现有技术中的问题，可产生新的效果。
本发明的上述描述及阐述是针对一个例子进行的，本发明的保护范围并不局限于所示出或描述的具体细节。本领域的普通技术人员可以采用其他方式完成本发明。

Claims (11)

1.一种舒适手柄及垫圈组合件，包括：
单一的环形垫圈，具有贯穿其中心的孔、平坦的环形外表面、带肋的内表面、以及具有凸出部的侧部；
所述孔具有竖向的平坦侧壁表面；所述侧壁表面与从所述孔侧壁表面向肋伸展的斜边缘相接；肋具有与所述斜边缘相对的第二斜面并朝垫圈外周伸展；所述凸出部从肋朝垫圈的外周伸展并从垫圈外周朝垫圈侧部上的竖向面伸展，该竖向面垂直于所述平坦的环形外表面并与其相接；
舒适手柄装置，适于容纳所述垫圈，该舒适手柄装置具有开口、适于接收所述凸出部的凹槽、和位于所述凹槽内侧的台阶部分；
所述凹槽具有大致垂直于垫圈中心线的支撑面，该支撑面与垫圈的肋邻接。
2.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：所述斜边缘与垫圈中心线的角度大于45度。
3.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：所述斜边缘与垫圈中心线的角度大于55度。
4.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：所述斜边缘与垫圈中心线的角度大约为60度。
5.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：所述第二斜面与所述凸出部相接，该相接位置位于垫圈侧部上的竖向面的内侧，该竖向面垂直于所述平坦的环形表面并与其相接。
6.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：所述肋大致在平坦的环形外表面正中央的竖向上方。
7.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：舒适手柄具有开口，该开口和孔侧壁之间的距离至少约为1.500英寸。
8.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：孔侧壁表面和垫圈的侧部外围面垂直于所述环形外表面并与其相接，该环形外表面的面积至少大致为0.850平方英寸。
9.根据权利要求1所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：孔侧壁表面和垫圈的侧部外围面垂直于所述环形外表面并与其相接，该环形外表面的面积至少大致为1.400平方英寸。
10.一种舒适手柄及垫圈组合件，包括：
单一的环形垫圈，具有贯穿其中心的孔、平坦的环形外表面、带肋的内表面、以及具有凸出部的侧部；
该孔具有竖向的平坦侧壁表面；所述侧壁表面与从所述孔侧壁表面向肋伸展的斜边缘相接；肋具有与所述斜边缘相对的第二斜面并朝垫圈外围伸展；所述凸出部从肋朝垫圈的外周伸展、从垫圈外周朝垫圈侧部上的竖向面伸展，该竖向面垂直于所述平坦的环形外表面并与其相接；
舒适手柄装置，适于容纳垫圈，该舒适手柄装置具有开口以及适于接收所述凸起部的凹槽；
其中：孔的侧壁表面和垫圈的侧部外周表面以及环形外表面在从环形外表面到凸起部之间相互平行，以及
其中，环形外表面的面积至少大致为0.850平方英寸。
11.根据权利要求10所述的舒适手柄及垫圈组合件，其特征在于：环形外表面的面积至少大致为1.400平方英寸。
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