CN103189248A - 用于自动的压缩空气制动器的控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自动的压缩空气制动器的控制阀，用来在至少一个连接的制动缸（4）中根据在列车的连接的主空气管路（L）中的压力和存储的参考压力（A）之间的压差形成制动缸压力，包括主体部件（1）、管路部件（2）和支架（3）、从管路部件经由支架到主体部件的附加排气通道（KZE），主体部件（1）包括下述构件：具有活塞杆（16）的控制活塞（7），该控制活塞在一侧被参考压力（A）加载、在另一侧被控制压力（S）和至少一个压簧（13）加载；补偿活塞（8），该补偿活塞被制动缸（4）的压力（C）逆着至少一个压簧（20）加载；和双座阀（10），在该双座阀中通过控制活塞（7）的靠近经由活塞杆（16）打开进入阀（103）并且通过该控制活塞的远离打开排出阀（101），其中，进入阀（103）处于从空气存储容器（5）朝向制动缸（4）的空气路径中，而排出阀（101）处于从制动缸（4）向环境（0）的空气路径中；其中，所述主体部件（1）包括下述的阀（11），该阀包括阀体（111）、压簧（112）和阀座（113），在阀体（111）上和阀座（113）上压力室相互对置，各所述压力室与附加排气通道（KZE）或制动缸（C）连接，并且阀体（111）经由机械连接装置（114、115）与控制活塞（7）经由活塞杆（16）连接。

Description

用于自动的压缩空气制动器的控制阀
技术领域
本发明涉及一种用于自动的压缩空气制动器的控制阀，用来根据在列车的连续的主空气管路中的压力和存储的、从主空气管路中的压力导出的参考压力之间的压差形成制动缸压力。
背景技术
本发明的应用领域是轨道车辆结构。轨道车辆大多具有自动的压缩空气制动器，在其中主空气管路中的压力从正常运行压力起的降低引起制动缸压力的形成。主空气管路中降低的压力到升高的制动缸压力的传递功能以及反向的传递功能由控制阀执行。
此外，控制阀还有其它功能，这些功能与借助存储的压缩空气对体积的填充、封闭及排气、与制动缸压力的特定静态特征曲线的调节以及与被编码为压头的信号在主空气管路中传递的加速有关。最后还包括这样的功能，这些功能当主空气管路中的压力迅速且剧烈地变化时，确保制动缸中的压力仅逐渐变化，以便限制车辆上出现的猛动和列车中的纵向力。
由作者为Asadtschenko,V.R.的教科书“AvtomatitscheskijeTormosa podvishnogo Sostawa sheleznogo Transporta”（俄语），莫斯科，2002年，第71页以后公开了控制阀的一般原理。该控制阀通常安装在阀支架上并且借助阀支架上的相关接口形成必要的压缩空气连接。在支架内设有用于控制压力S（滑阀室压力）和参考压力A的室。控制阀在这里包括主体部件和管路部件。主体部件产生制动缸压力，而管路部件则产生控制压力S。两个压力、A和S用于控制主体部件，其中压力A在施加制动时构成用于正常运行压力、即在行驶状态中主空气管路中原始压力的参考，压力S构成在制动期间在主空气管路中当前压力的时间校正的参考。
主体部分的重要组成部分是控制活塞、作用于该控制活塞上的压簧、集成的用于为连接的制动缸充气和排气的双座阀以及补偿活塞，该补偿活塞通过制动缸压力逆着两个可调节的压簧的力运动，可通过偏心元件——该偏心元件为控制阀支架的组成部分——在三个位置中推进所述压簧之一。这些位置用于调节出用于空载车辆、中等载重车辆或满载车辆的不同的制动缸压力。另外设有用于从空气存储容器填充制动缸的进入阀和用于从制动缸向大气排气的排出阀。
主体部件的附加机构和元件可以是：
－灵敏性孔，只要控制阀位于其初始位置（制动器松开）附近，该灵敏性孔就连接参考压力A和参考压力S；
－具有喷嘴的止回阀，通过该喷嘴可从主空气管路填充空气存储容器；
－装置（延时器），该装置在制动缸压力的初级升高之后节流从空气存储容器到进入阀的空气进入流，即通过密封装置滑动覆盖（封闭）运动的活塞杆的横向孔；
－装置，该装置在制动开始时保持附加排气通道打开并且在制动开始之后封闭该通道，即通过两个密封装置滑动覆盖（封闭）运动的活塞杆的其它横向孔。
管路部件的重要组成部分是膜活塞，该膜活塞被来自主空气管路的压力和控制压力S加载。另外还存在主空气管路的附加排气阀。主空气管路通过控制阀的附加排气用于加速长列车中的压力变化，因为仅通过位于列车头部上的驾驶员制动阀引起的压力变化无法在整个列车中产生足够快的效果。从该阀出来的压缩空气经由附加排气通道被输入给主体部件中并且撞击到所述装置上，该装置在制动开始后封闭通道，以便将附加排气限制到适合程度上。
作用方式如下：
在制动时，主空气管路中的压力下降。与此相应，控制活塞上的压力S也下降，而相对置的参考压力A基本保持不变。由此产生的控制活塞逆着压簧的运动导致进入阀打开。在此，压缩空气从存储容器经由控制活塞的钻成中空的活塞杆的横向孔流向进入阀并且经由该进入阀流向制动缸。
通过下述方式确定产生的制动缸压力：补偿活塞在产生的制动缸压力的作用下偏移，直到进入阀再次关闭。产生何种压力取决于补偿活塞上的压簧的位置，可通过控制阀支架内的偏心元件手动调节这些压簧。
在控制活塞的一定行程中，通过延时器节流横向孔的有效横截面，即通过关闭横向孔中的几个，以便减缓制动缸压力上升的速度。在此的目的是，使制动缸压力只快速地上升，避免长列车中的危险的纵向力。对于较短列车的运行则不需要该装置。
该配置结构的缺点在于，为了通过主体部件的该装置封闭附加排气通道而需要多个密封装置，这些密封装置可运动到待封闭的孔上。所述孔必须具有足够的横截面，但所需尺寸的孔不能借助一个滑动覆盖的（überschleifend）密封装置封闭。出于该原因，横截面必须被分为更多数量的并联作用的较小的孔。产生高的结构费用，密封作用的可达到的可靠性和使用寿命低，因为在孔上滑动的密封装置在孔的边缘上迅速磨损。密封装置的任何不密封性导致压缩空气从附加排气通道进入制动缸中，由此导致总体上涉及列车制动动力的过程，其中，在故障情况下列车中可出现危险的纵向力或机车驾驶员无法控制列车制动。
RU 2180628公开了控制阀的一种类似的结构形式。在该结构形式中，通过主体部件中单独的气动机构来封闭附加排气通道。在此，在制动开始时，所产生的制动缸压力被导向附加的单独的机构的活塞上，在达到制动缸压力的预定值之后该活塞与压簧共同作用地封闭一个座阀并且由此中断所述通道与大气的连接。由此虽然消除了与滑动覆盖的密封装置相关联的缺点，但却产生了自身开关机构的结构费用的缺点，该开关机构的活塞表面和压簧加难了工作方式的精度。不利的还有，操作开关机构的制动缸压力为间接值，该间接值由主空气管路中的压力下降——用于封闭通道的目标值——通过多个具有公差和延时的机构产生。
RU2395416公开了控制阀的另一种结构方式。该结构方式除了多处纯粹的结构方式的改进外在主体部件中还包括一个用于封闭附加排气通道的装置，该装置仅以一个滑动覆盖孔的双作用的密封装置工作。因此原则上没有克服滑动覆盖的密封装置寿命有限和可靠性低的问题。
发明内容
本发明所基于的任务是提供一种控制阀，借助该控制阀能以低的结构费用、在寿命长和可靠性高的情况下实现附加排气通道的封闭。
该任务从根据权利要求1前序部分的气动控制阀出发结合该权利要求特征部分的特征来解决。下面的从属权利要求给出本发明有利的扩展方案。
本发明包括这样的技术教导，即，主体部件包括下述的阀，该阀包括阀体、压簧和阀座，在阀体上和阀座上压力室相互对置，各所述压力室与附加排气通道（KZE）或制动缸（C）连接，并且阀体经由机械连接装置与控制活塞经由活塞杆连接。
本发明基于下述认识：如控制功能直接机械地从主活塞系统传递到座阀上，则提高寿命和可靠性。座阀可无磨损地打开和关闭更大的横截面。将座阀直接连接到主活塞系统上的优点在于，省略了用于附加机构的结构费用并避免了在这类附加机构及导出的控制压力的公差中的无法衡量性。根据本发明的解决方案的优点还在于，始终通过基于主活塞运动检测的在附加排气时的压力下降来控制在封闭附加排气通道时的开关点。
优选地，机械连接装置包括与活塞连接的止挡和邻接于阀体的杆，止挡和杆在活塞的初始位置中和该初始位置附近相互接触并且阀体在此通过杆逆着压簧的作用从阀座上抬起。由此实现简单且稳固的结构解决方案。
另外，根据一种改进本发明的措施提出，止挡和杆从活塞的一定行程起脱离接合，其中，所述止挡和杆释放自由空间以便使阀体在压簧的作用下运动到阀座上，并且活塞的所述行程有利地由靠置在该活塞上的压簧的力和压力A和S的为附加排气要达到的压差决定。
附图说明
下面借助附图结合对本发明优选实施例的说明详细阐述改进本发明的其它措施。
附图如下：
图1为根据第一种实施例的气动控制阀作为用于被调节地给制动缸加载压缩空气的调节件的示意性纵剖面图；
图2为根据另一种实施例的气动控制阀的示意性纵剖面图；和
图3为用于封闭通道KZE的阀的示意性纵剖面图作为图1的细节图。
具体实施方式
根据图1，一个控制阀包括一个主体部件1、一个支架2和一个管路部件3。控制阀安装在这里未示出的轨道车辆上。在支架2上连接有通往制动缸4、空气存储容器5和主空气管路6的连接装置。
在支架2中或在其上连接有各一个用于控制压力S的体积23和用于参考压力A的体积24。为了引导在主体部件1和管路部件3之间的压缩空气，支架2还包括用于来自空气存储容器5的压力R和附加排气通道KZE的连接装置。
在控制阀的任意位置上设有未示出的用于从主空气管路6填充空气存储容器5的止回阀以及用于手动为参考压力A排气的阀。
管路部件3用于借助未详细示出的器件从主空气管路L的压力导出控制压力S和参考压力A，它们被进一步引导到主体部件1上。另外，管路部件3在制动开始时控制从主空气管路L至附加排气通道KZE的连接。
主体部件1在一个壳体9中包括一个控制活塞7、一个补偿活塞8、一个双座阀10和一个用于封闭通道KZE的阀11和一个用于调节控制阀负荷位置的调节装置12以及其它元件如压簧、滤网（过滤器）和密封装置。
双座阀10包括一个排出阀101、一个阀体102、一个进入阀103和一个压簧104。
控制活塞7受到相互对置的压力A和S加载，一个压簧13作用于S压力侧。该控制活塞与一个密封装置14共同作用，该密封装置使两种压力彼此密封。当控制活塞7位于其初始位置附近时，相对于该密封装置14，一个旁路通过喷嘴15起作用。密封装置14位于壳体9中并且喷嘴15位于控制活塞中。
下文中将控制活塞7的这样的位置称为初始位置，在该位置中，该控制活塞在压力A和S相等时在压簧13的作用下位于其在压力A侧上的止挡上，这相当于制动器松开时的行驶状态。
控制活塞7还具有一个活塞杆16，该活塞杆在两个密封装置17和18之间一个具有压力R进入活塞杆16内部中的输入部25。双座阀10位于活塞杆16的端部上，该双座阀使压力从空气存储容器R进入制动缸4中、即压力C，或从该制动缸离开进入环境0中。
补偿活塞8受到来自制动缸4的压力C加载，与之相对的是环境压力。在环境压力侧设有一个或多个压簧19、20。至少一个压簧19、20可通过调节装置12朝向补偿活塞8被调节。
根据图3，阀11为了封闭通往填充有压力C（制动缸）的空间的通道KZE而具有一个阀体111、一个压簧112和一个阀座113。阀体111和从其伸出的杆114具有这样的几何结构，该几何结构在活塞杆16的上终端位置附近与一个在该活塞杆上的止挡115嵌接并且使阀11逆着压簧112打开，由此形成从通道KZE到填充有压力C（制动缸）的空间的连接。在轨道车辆制动时，该配置结构的作用方式如下：
为了制动，由机车驾驶员或其它器件、从正常运行压力出发降低在主空气管路中的压力。该降低通过管路部件3传递到控制压力S上，参考压力A首先保持不变。如果压力下降足够快且强，以便克服经由喷嘴15以及压簧13的初始力的压力补偿的作用，则控制活塞7朝向补偿活塞8运动。该运动正好这样大，以致在控制活塞7上再次建立压力和弹簧力的平衡。由于活塞靠近，排出阀101与双座阀10的阀体102接触。
在沿该方向的进一步运动中，阀体102从进入阀103上抬起，因此压缩空气可从空气存储容器5经由控制活塞7的空心活塞杆16流向制动缸4。
管路部件的另一功能在于，在制动开始时打开从主空气管路2到附加排气通道KZE的连接。因此，来自主空气管路L的压缩空气经由通道KZE和打开的阀11流向制动缸4，并且只要排出阀102仍是打开的，同时也流入到环境0中。
由于压差A－S增大，活塞16连同止挡115、杆114和阀体111向下运动直至阀体配合到阀座113上并且因此阀是关闭的。在活塞7的进一步行程中，所述这些部件脱离接合并且在杆和止挡之间或在杆和阀体之间产生间隙。
由此，来自主空气管路L的压缩空气在制动开始时在该路径上的流出中断，在此已形成由压簧13和控制活塞7的表面确定的压差A-S，因此亦形成预定的初始制动缸压力。该功能用于在列车长度上加速在主空气管路L中压力下降的传播并确保制动器迅速且正确计量的初始接合（erstes Anlegen）。
建立的压力C向补偿活塞8施加力，该补偿活塞运动直至与压簧19、20的力达到力平衡。因此，每个制动级——通过主空气管路L中的压力下降值来控制——相应于控制活塞7的一段确定行程。一旦达到预定的制动压力C，则补偿活塞8也实施了相应的运动，在该运动之后进入阀和排出阀都关闭（封闭位置）。
用于调节控制阀负荷位置的调节装置12包括一根轴121，该轴带有一个偏心元件122。该轴可由铁路职员从控制阀一侧转动，以便使控制阀适配于车厢的当前负荷。在此，偏心元件靠近用于压簧19的止挡或从其远离。这导致在补偿活塞8的相同行程时通过压簧13施加更大或更小的力。压簧19尤其是可在远离的位置“空载”中离补偿活塞8具有下述的距离，该距离防止在整个可能的工作行程中产生弹簧力。
如上所述，制动缸压力C由于补偿活塞8上的力平衡而等于压簧的涉及活塞面的力。因此可调节出高的弹簧力用以实现用于满载车辆的高制动缸压力C，对于空载或部分装载的车辆而言则通过反向调节偏心元件122来实现较小的弹簧力。
尤其是对于部分装载的车辆而言一种有利的实施方案在于，压簧具有累进的特征曲线，或一个专门用于“部分装载”位置的第三压簧被偏心元件122无间隙地压向补偿活塞，在此，用于“满载”位置的另一压簧还有间隙。
对于“满载”位置，通过累进的特征曲线或压簧19的初始间隙同样可得到优点，因为开始相对小的总弹簧力不引起过于尖锐的初始制动，在进一步的工作行程中，弹簧力和制动缸压力便更强烈地增大。
为了松开制动器，在相反的方向上减小制动缸压力C——受主空气管路L中的上升的压力和/或减小的压力A控制。在初始位置附近，用于封闭通道KZE的阀11再次打开。一旦管路部件3识别出制动开始并且释放从主空气管路L向通道KZE的压缩空气路径，控制阀7就为重新加速制动做好准备。
在图2中示出一种替换的实施方式。该实施方式的作用方式相应于上面已经描述的实施方式的作用方式。
代替图1中提到的、在活塞杆16中的要被密封装置滑动覆盖的喷嘴（该喷嘴用于连接压力A和S以实现控制阀的一定的不灵敏性），示出一个阀15'，该阀通过控制活塞7'保持在打开位置中，只要该控制活塞处于初始位置中或附近。
用于使压力R从空气存储容器5'到进入阀103'的输入部25'的密封装置17'和18'在此位于补偿活塞8'上，双座阀10'也是一样。
在补偿活塞8'和控制活塞7'上的密封装置在该实施例中在衬套中密封。调节装置现在位于支架壳体中，而非位于控制活塞7'的主体部件1'的壳体中。
上述特征可在一定条件下实现简化的结构、提高的可靠性或与旧结构类型的控制阀的兼容性。每种列举的变型方案可单独结合到基本实施方式中。另外，根据本发明的控制阀可与其它的、在此未示出的对于本领域技术人员已知的变型方案相结合。
附图标记列表
1   主体部件                14  密封装置
2   支架                    15  喷嘴
3   管路部件                16  活塞杆
4   制动缸                  17  密封装置
5   空气存储容器            18  密封装置
6   主空气管路              19  压簧
7   控制活塞                20  压簧
8   补偿活塞                21  阀
9   壳体                    22  密封装置
10  双座阀                  23  用于控制压力S的体积
101 排出阀                  24  用于控制压力A的体积
102 阀体                    25  输入部
103 进入阀
104 压簧                    图2中所有附图标记在相同的对
                            应中设有“'”
11  用于封闭通道KZE的阀
111 阀体                    A   参考压力
112 压簧                    S   控制压力
113 阀座                    L   主空气管路
114 机械连接装置、杆        C   制动缸压力
115 机械连接装置、止挡      R   存储空气压力
12  调节装置                KZE 附加排气通道
13  压簧

Claims (4)

1.用于自动的压缩空气制动器的控制阀，用来在至少一个连接的制动缸（4）中根据在列车的连接的主空气管路（L）中的压力和存储的参考压力（A）之间的压差形成制动缸压力，包括主体部件（1）、管路部件（2）和支架（3）、从管路部件经由支架到主体部件的附加排气通道（KZE），主体部件（1）包括下述构件：
具有活塞杆（16）的控制活塞（7），该控制活塞在一侧被参考压力（A）加载、在另一侧被控制压力（S）和至少一个压簧（13）加载，
补偿活塞（8），该补偿活塞被制动缸（4）的压力（C）逆着至少一个压簧（20）加载，和
双座阀（10），在该双座阀中通过控制活塞（7）的靠近经由活塞杆（16）打开进入阀（103）并且通过该控制活塞的远离打开排出阀（101），其中，进入阀（103）处于从空气存储容器（5）朝向制动缸（4）的空气路径中，而排出阀（101）处于从制动缸（4）向环境（0）的空气路径中，
其特征在于，
所述主体部件（1）包括下述的阀（11），该阀包括阀体（111）、压簧（112）和阀座（113），在阀体（111）上和阀座（113）上压力室相互对置，各所述压力室与附加排气通道（KZE）或制动缸（C）连接，并且阀体（111）经由机械连接装置（114、115）与控制活塞（7）经由活塞杆（16）连接。
2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述机械连接装置（114、115）包括与活塞（7）连接的止挡（115）和邻接于阀体（111）的杆（114），其中，止挡（115）和杆（114）在活塞（7）的初始位置中和在该初始位置附近相互接触并且阀体（111）在此通过杆（114）逆着压簧（112）的作用从阀座（113）上抬起。
3.根据上述权利要求中至少之一项所述的控制阀，其特征在于，所述止挡（115）和杆（114）从活塞（7）的确定的行程起脱离接合，其中，所述止挡和杆释放自由空间以便使阀体（111）在压簧（112）的作用下运动到阀座（113）上，并且活塞（7）的所述行程由靠置在该活塞上的压簧（13）的力和压力A和S的为附加排气要达到的压差决定。
4.轨道车辆，包括至少一个根据上述权利要求之一所述的控制阀。
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