CN103189249B - 具有用于在制动压力特征曲线之间转换的调节装置的控制阀 - 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，用于在至少一个连接的制动缸（4）中根据列车的连接的主空气管路（6）中的压力（L）和存储的参考压力（A）之间的压差形成制动缸压力，该控制阀至少包括主体部件（1）和管路部件（2），所述主体部件（1）包括在一侧被参考压力（A）加载并且在另一侧被控制压力（S）和至少一个压簧（13）加载的控制活塞（7）和被制动缸（4）的压力（C）逆着至少一个压簧（19、20）加载的补偿活塞（8），为了在不同制动压力特征曲线之间转换，作用于补偿活塞（8）的压簧（19）能通过机械的调节装置（12）预紧。根据本发明，所述调节装置（12）包括旋转支承地设置在主体部件（2）壳体（9）中的开关轴（121），该开关轴通过至少一个调节凸轮（122）改变压簧（19）的预紧。

Description

具有用于在制动压力特征曲线之间转换的调节装置的控制阀
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，用于根据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。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相反传递功能由控制阀执行。
控制阀还有其它功能，其与借助存储的压缩空气对空间的填充、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，即使在主空气管路中的压力迅速且剧烈地变化时，也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.的专业书籍“AvtomatitscheskijeTormosapodvishnogoSostawasheleznogoTransporta”(俄罗斯)，莫斯科，2002年，第71页以后，公开了本发明关注的控制阀类型的一般原理。该控制阀通常安装在阀支座上并且借助阀支座上相关接口形成必要的压缩空气连接。在支座内设置用于控制压力S和参考压力A的室。该控制阀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，该控制压力控制主体部件。
在主体部件中参考压力起作用，此外，参考压力反映主空气管路中存储的正常运行压力。主体部件的重要组成部分包括控制活塞、作用于控制活塞的压簧、集成的用于为连接的制动缸充气或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。
在制动时，主空气管路中的压力下降。与此相应，控制活塞上的控制压力S也下降，而相对置的参考压力A基本上保持不变。由此产生的控制活塞逆着压簧的运动导致进气阀的打开。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气阀并且经由进气阀流向制动缸。
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向相同方向偏移，直到进气阀再次封闭。这何时发生，取决于补偿活塞上的压簧。这些压簧能被不同程度地预紧，以便使控制阀根据不同的制动压力特征曲线适配空载、中等装载和满载的车辆。为此能通过机械的调节装置来预紧作用于补偿活塞的压簧之一。
用于转换制动压力特征曲线的机械的调节装置位于支座内。在此设置的可转动的调节凸轮作用于控制阀的部分伸入支座一个室中的主体部件的一个端部，以便预紧作用于补偿活塞上的压簧。预紧在此可分三级进行，以便调节出用于车辆状态“空载”、“中等装载”和“满载”的多种制动压力特征曲线。在控制阀上的制动压力特征曲线调节独立于支座进行。由于一方面支座和控制阀主体部件和另一方面调节凸轮之间的法兰面的距离直接影响制动压力的大小，根据支座中调节装置的公差位置和磨损可导致制动缸压力的相当大的发散。此外不利的是，调节装置作为支座的组成部分不能被定期维护，以致开关轴随时间因污染和腐蚀变得不灵活。此外，如控制阀法兰连接到没有调节装置的支座方案中，则控制阀无法被转换。这导致控制阀应用可能性降低。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种具有用于在不同制动压力特征曲线之间转换的调节装置的控制阀，该控制阀能够在使用寿命期间精确且可靠地独立于支座被使用。
该任务以具有以下特征的用于自动的压缩空气制动器的控制阀来解决，即：该控制阀用于在至少一个连接的制动缸中根据列车的连接的主空气管路中的压力和存储的参考压力之间的压差形成制动缸压力，该控制阀至少包括主体部件和管路部件，所述主体部件包括以下构件：控制活塞和补偿活塞，所述控制活塞在一侧被参考压力加载并且在另一侧被控制压力和至少一个压簧加载，所述补偿活塞被制动缸的压力逆着至少一个另外的压簧加载，从而所述另外的压簧的力确定制动缸的压力的额定值，为了在不同制动压力特征曲线之间转换，作用于补偿活塞的另外的压簧能通过机械的调节装置预紧，所述调节装置包括旋转支承地设置在主体部件壳体中的开关轴，该开关轴通过至少一个调节凸轮改变所述另外的压簧的预紧。
本发明包括这样的技术教导，即所述调节装置包括旋转支承地设置在主体部件壳体中的开关轴，该开关轴通过至少一个调节凸轮改变补偿活塞压簧的预紧。
根据本发明的解决方案的优点尤其在于，由于调节装置设置在支座之外，具有公差的法兰连接不再影响调节，因此可精确调节出不同的制动缸压力。由于根据本发明调节装置是控制阀主体部件的集成的组成部分，所以在维护主体部件时调节装置可随主体部件一起简单地被检验和必要时被处理。因此根据本发明的解决方案提供了主体部件独立于支座的调节可能性，从而主体部件也可被安装到没有调节装置的支座上。
根据本发明的一种优选的实施方式，调节凸轮贴靠在罐状嵌件的底部外侧上，压簧至少局部安装在罐状嵌件内。因此罐状嵌件用于精确导向压簧，以避免调节装置的不同转换位置导致压簧不利的径向移动。罐状嵌件本身应嵌入壳体的、优选壳体盖的一个对应的凹部中。就这点而言，壳体盖同时用于封闭主体部件的壳体，经过该壳体盖可接近集成的阀装置。
根据本发明，多件式地构造控制阀，即控制阀包括主体部件和管路部件，并且提出，将这两个部件可拆地固定在一个共同的支座上，除此之外所述支座也具有多个室和/或用于引导压缩空气的多个通道。由此可避免在外部敷设管路并且主体部件或管路部件优选可通过法兰连接得以简单且迅速地安装或拆卸。为此提出，主体部件或管路部件在壳体上具有侧向法兰面。
优选为了连接在控制阀上的制动缸的充气和排气，在壳体中设置双座阀，在其中，通过控制活塞的靠近经由活塞杆打开进气阀并且通过控制活塞的远离打开排气阀。在此，进气阀处于从空气存储容器向制动缸方向的空气路径中。相反，排气阀处于从制动缸向环境的空气路径中并且因此用于排气。通过该双座阀可节省空间地在控制阀的主体部件内设置制动缸的充气和排气。
根据本发明的另一方面提出，双座阀与控制活塞和补偿活塞以及补偿活塞的压簧构成一个共同的轴线，该轴线间隔开地平行于侧向法兰面延伸。由此该共同的轴线可在主体部件在支座上的安装位置中优选垂直延伸并且因此确保调节装置良好的可接近性。
为了进一步改善调节装置的可接近性而建议，调节装置在主体部件在支座上的安装位置中设置在双座阀下方。
调节装置优选作用于至少两个压簧，其中一个压簧可具有渐进特征曲线，以便形成与此类似的制动压力特性。在一种优选的实施方式中，用于“满载”位置的压簧有间隙地安装在壳体中，以便产生有弯折点的特性。通常多个压簧彼此同轴设置并且具有不同的直径。这些压簧彼此并联并且可在补偿活塞和壳体之间至少部分通过根据本发明的调节装置预紧。
附图说明
下面借助附图结合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为包括主体部件和管路部件的控制阀的示意性纵剖面图；
图2为根据图1的控制阀的主体部件的示意性纵剖面图。
具体实施方式
根据图1，控制阀包括主体部件1、支座2和管路部件3。控制阀安装在图中未示出的轨道车辆上。在支座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的连接结构。
支座2包括用于控制压力S和参考压力A的体积。所述体积也可通过连接到支座2上的空气存储容器5来形成。支座2还包括用于空气存储容器5的压力R的连接结构和附加排气通道KZE，不仅在主体部件1中而且在管路部件2中需要该附加排气通道。
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的止回阀以及用于为参考压力A手动排气的阀。
管路部件3用于借助未详细示出的装置从主空气管路6的压力导出控制压力S和参考压力A，它们被进一步传递给主体部件1。另外，管路部件3在制动开始时控制主空气管路6与附加排气通道KZE的连接。
主体部件1在壳体9中包括控制活塞7、补偿活塞8、双座阀10和用于封闭通道KZE的阀11和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包括排气阀101、阀体102、进气阀103和压簧104。
控制活塞7受到彼此反向的压力A和S加载，在S压力侧压簧13起作用。控制活塞7具有密封装置14，该密封装置分开两种压力。密封作用可通过密封环、但也可通过膜片来产生。如密封装置14是密封环，则该密封环可处于壳体9中并且可在控制活塞7上滑动和密封。在密封装置14附近设有喷嘴15，该喷嘴在控制活塞7的一个端部位置中连接压力A和S。控制活塞7还包括活塞杆16，该活塞杆16在两个密封装置17和18之间具有使压力R进入活塞杆16内部的入口。
双座阀10处于活塞杆16的端部上，双座阀允许压力从空气存储容器5进入制动缸4中(制动压力C)或从制动缸离开进入环境O中。
补偿活塞8受到制动缸4中的制动压力C加载；与之相对的是环境压力O。在环境压力O的一侧设有一个或多个压簧19、20。至少一个压簧可通过调节装置12向补偿活塞8方向被调节。
为了能够精确控制三个负荷位置，也可使用三个压簧。取而代之，可使用具有非线性特征曲线的压簧。用于封闭通道KZE的阀11包括阀体111、压簧112和阀座113。阀体111和活塞杆16具有这样的几何形状，它们在上侧端部位置附近接合并且使阀克服压簧112打开，因此附加排气通道KZE与一个空间连接，该空间与制动缸4连接并且因此具有制动缸压力C。
在制动轨道车辆时，该布置结构的作用方式如下：
为了制动，由列车司机或其它装置从正常运行压力起降低主空气管路6中的压力。该降低通过管路部件3传递给控制压力S，参考压力A首先保持不变。当压力下降足够快且大时，以便克服喷嘴15的压力补偿作用及压簧13的初始力，则控制活塞7向补偿活塞8方向运动。该运动正好这样大，以致在控制活塞7上再次出现压力和弹簧力的平衡。
由于活塞靠近，排气阀101与双座阀10的阀体102接触。在向该方向的进一步运动中，阀体102从进气阀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的空心活塞杆流向制动缸。
管路部件3的另一功能在于，在制动开始时打开主空气管路6与附加排气通道KZE的连接。因此，只要排气阀102还打开，主空气管路6中的压缩空气就可流向制动缸4，并且也同时流入环境O。在制动开始时在控制活塞7经过由用于封闭KZE通道的阀中的阀体111的几何形状决定的行程后，该阀体封闭阀座113。因此主空气管路6的压缩空气在制动开始时在该路径上的流出中断，在此已形成精确定义的A-S压差，因此亦形成预定义的初始制动压力C。该功能用于列车长度上主空气管路6中压力下降的加速传递并确保制动器迅速且正确计量的初级接合。
建立中的制动压力C向补偿活塞8施加一个力，补偿活塞移动直至与压簧19、20的力达到力平衡。因此每个制动级——通过压力L下降的值来控制——相应于控制活塞7的一段特定行程。一旦达到预定义的制动压力C，则补偿活塞8也进行了相应的运动，在该运动之后不仅排气阀而且进气阀101；103都封闭(封闭位置)。
用于调节控制阀负荷位置的调节装置12包括开关轴121，该开关轴具有调节凸轮122。开关轴121可由铁路职员从控制阀一侧来旋转，以便使控制阀适配于车厢当前的负荷。在此调节凸轮122向用于压簧19的止挡靠近或远离该止挡。这使得在补偿活塞8的相同行程中通过压簧19施加一个更大或更小的力。尤其是压簧19可在远离的位置“空载”中与补偿活塞8具有这样的距离，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，制动压力C基于补偿活塞8上的力平衡等于压簧19、20的与活塞面积相关的力。因此可调节出高的弹簧力以便达到用于满载车辆的高的制动压力C，对于空载或部分装载的车辆而言则通过反向调节调节凸轮122来达到用于较低制动压力C的较小弹簧力。
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，压簧具有渐进特征曲线或一个(未示出的)专门用于“部分装载”位置的第三压簧通过偏心元件相对于补偿活塞无间隙地被压紧，在此用于“满载”位置的另一压簧还有间隙。
对于“满载”位置，渐进特征曲线或压簧19的初始间隙同样是有利的，因为在初始时相对小的总弹簧力不会引起过于剧烈的初级制动，在进一步的工作行程中，弹簧力和制动压力C剧烈增大。
为了释放制动器，在相反的方向上减小制动压力C——受主空气管路中上升的压力L和/或下降的压力A控制。接近初始位置时，用于封闭通道KZE的阀11再次打开。一旦管路部件3识别制动开始并且释放从主空气管路6向通道KZE的压缩空气路径，则控制阀准备重新加速制动。
根据图2，调节装置12的调节凸轮122设置在罐状嵌件123的底部外侧上。压簧19局部安装在嵌件123内。罐状嵌件123嵌入下侧壳体盖124的一个对应的凹部中，下侧壳体盖封闭壳体9。
壳体9还具有用于连接压缩空气和用于安装到未详细示出的支座上的侧向法兰面125。
上述各特征可在一定条件下实现简化的结构、更高的可靠性和与旧结构类型的控制阀的兼容性。每种单独列举的变化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在此未示出的其它变化相结合。
附图标记列表
1主体部件122调节凸轮
2支座123罐状嵌件
3管路部件124壳体盖
4制动缸125法兰面
5空气存储容器13压簧
6主空气管路14密封装置
7控制活塞15喷嘴
8补偿活塞16活塞杆
9壳体17密封装置
10双座阀18密封装置
101排气阀19压簧
102阀体20压簧
103进气阀21阀
104压簧22密封装置
11用于封闭通道KZE的阀A参考压力
111阀体S控制压力
112压簧KZE附加排气通道
113阀座L主空气管路中的压力
12调节装置R存储空气
121开关轴O环境

Claims (12)

1.用于自动的压缩空气制动器的控制阀，该控制阀用于在至少一个连接的制动缸(4)中根据列车的连接的主空气管路(6)中的压力(L)和存储的参考压力(A)之间的压差形成制动缸压力，该控制阀至少包括主体部件(1)和管路部件(3)，所述主体部件(1)包括以下构件：控制活塞(7)和补偿活塞(8)，所述控制活塞在一侧被参考压力(A)加载并且在另一侧被控制压力(S)和至少一个压簧(13)加载，所述补偿活塞被制动缸(4)的压力(C)逆着至少一个另外的压簧加载，从而所述另外的压簧的力确定制动缸(4)的压力(C)的额定值，为了在不同制动压力特征曲线之间转换，作用于补偿活塞(8)的所述另外的压簧能通过机械的调节装置(12)预紧，其特征在于，所述调节装置(12)包括旋转支承地设置在主体部件(1)壳体(9)中的开关轴(121)，该开关轴通过至少一个调节凸轮(122)改变所述另外的压簧的预紧。
2.根据权利要求1的控制阀，其特征在于，所述调节凸轮(122)贴靠在罐状嵌件(123)的底部外侧上，所述另外的压簧至少局部安装在该罐状嵌件内。
3.根据权利要求2的控制阀，其特征在于，所述罐状嵌件(123)嵌入下侧壳体盖(124)的一个对应的凹部中。
4.根据权利要求1的控制阀，其特征在于，所述主体部件(1)和管路部件(3)可拆地固定在支座(2)上，该支座具有多个室和/或用于引导压缩空气的多个通道。
5.根据权利要求4的控制阀，其特征在于，所述主体部件(1)和管路部件(3)的压缩空气连接通过与支座(2)法兰连接实现。
6.根据权利要求5的控制阀，其特征在于，所述壳体(9)具有用于连接压缩空气和用于安装到支座(2)上的侧向法兰面(125)。
7.根据权利要求1的控制阀，其特征在于，为了制动缸(4)的充气和排气，设有双座阀(10)，在该双座阀中通过控制活塞(7)的靠近经由活塞杆(16)打开进气阀(103)并且通过控制活塞(7)的远离打开排气阀(101)，进气阀(103)处于从空气存储容器(5)向制动缸(4)方向的空气路径中并且排气阀(101)处于从制动缸(4)向环境(O)的空气路径中。
8.根据权利要求7的控制阀，其特征在于，所述双座阀(10)与控制活塞(7)、补偿活塞(8)和补偿活塞的至少一个另外的压簧构成一个共同的轴线，所述共同的轴线间隔开地平行于侧向法兰面(125)。
9.根据权利要求7的控制阀，其特征在于，在主体部件(1)在支座(2)上的安装位置中，所述调节装置设置在双座阀(10)下方。
10.根据权利要求8的控制阀，其特征在于，在主体部件(1)在支座(2)上的安装位置中，所述共同的轴线垂直延伸。
11.根据权利要求1至10之一的控制阀，其特征在于，所述调节装置与至少两个所述另外的压簧共同作用，其中一个所述另外的压簧具有渐进特征曲线。
12.根据权利要求11的控制阀，其特征在于，用于“满载”位置的所述另外的压簧有间隙地安装在壳体(9)中，以便产生有弯折点的特性。
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