CN103958301B - 控制阀密封件和配有该控制阀密封件的控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制阀密封件和配有该控制阀密封件的控制阀。该密封件用于对构造在支承体上的法兰与构造在控制阀部件上的法兰之间的法兰连接进行气动密封，其包括：构造成平面状的密封体，用于装在两个法兰之间；至少一个穿过所述密封体引导的压缩空气通道，用于在两个法兰之间导送压缩空气；构造在密封体上的第一密封唇，其具有一个环周围绕压缩空气通道延伸的压紧面，用于气密地压紧在法兰之一上；和构造在压紧面上并且部分地覆盖该压紧面的第二密封唇。

Description

控制阀密封件和配有该控制阀密封件的控制阀

技术领域

本发明一般性地涉及车辆并特别是涉及轨道车辆。另外，本发明还涉及一种控制阀密封件和一种配有该控制阀密封件的控制阀。

背景技术

由专业书籍Asadchenko，Автоматические тормоза подвижного составажепеэнодорожного транспорта，莫斯科，2002，ISBN5-89035-073-0已知一种气动控制阀，用于利用制动缸压力以可调节的主压力为基础对制动缸进行控制。该控制阀包括一个支承体，所述支承体带有导引主空气管路压力的主空气管路、导引制动缸压力的制动缸压力管路和导引控制压力的控制压力管路。另外，该控制阀还包括一个管路部件，所述管路部件用于从主空气管路中接收主空气管路压力并用于将控制压力馈入控制压力管路中。该管路部件通过法兰连接被固定在支承体上。最后，该控制阀包括一个主体部件，所述主体部件用于从控制压力管路中接收控制压力并用于将制动缸压力馈入制动缸压力管路中。该主体部件也通过法兰连接被固定在支承体上。

发明内容

本发明的目的是，改进已知的控制阀。

这个目的通过独立权利要求的特征得以实现。优选的发展设计是从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，用于对构造在支承体上的法兰与构造在控制阀部件上的法兰之间的法兰连接进行气动密封的密封件包括：

-构造成平面状的密封体，用于装在两个法兰之间，

-至少一个穿过所述密封体的压缩空气通道，用于在两个法兰之间导送压缩空气，

-构造在密封体上的第一密封唇，该密封唇具有环周围绕压缩空气通道延伸的压紧面用于气密地压紧在法兰之一上，和

-构造在所述压紧面上并且部分地覆盖该压紧面的第二密封唇。

在此，控制阀部件可以是文首述及的管路部件或者主体部件。

所述密封件乃是基于下述考虑：法兰连接应该是绝对气密的，以实现从通过法兰连接被引导的压缩空气通道中无压缩空气漏出而保持绝对压力恒定不变，因为不密封性可能会导致控制阀的错误行为。如果法兰连接的两个法兰是绝对平并且平坦地相叠置的话，单单通过法兰连接的两个法兰就能够实现气密的连接。由于加工工艺上的偏差之故，这一点是无法实现的，所以通常在两个法兰之间嵌入一个对法兰的凹凸不平进行补偿的密封件。法兰被一个很高的（例如通过螺纹件连接施加的）面作用力彼此相对压紧，通过这种方式，密封件被压入法兰的凹凸不平处并将其封闭。

所述密封件以下述认识为基础：所述密封件不能对法兰上的凹凸不平处实现所期望的补偿或者只能在花费很高的表面压力的情况下进行补偿。特别是，密封件的材料不能如同所期望的那样进入法兰表面上细小的凹凸不平中，如划痕，并封闭该凹凸不平。因此，必须另外以很高的品质质量和尽可能小的公差来制造参与与压缩空气管道法兰连接的法兰的表面，以便气密地构成法兰连接。

然而在所述密封件的范围内认识到：密封件补偿上述细小的凹凸不平处如划痕的能力与该密封件的几何形状相关。密封件构造得越精细，它就越容易进入相应细小和精细的凹凸不平处中并对这些凹凸不平处进行补偿。但是密封件不能构造得任意精细，因为否则它就不能再对大面积的凹凸不平处进行补偿。

因此，为了使用所述密封件既对大面积的凹凸不平处也对细小的以及精细的凹凸不平处如划痕进行补偿而提出：使密封件构造有一个设计成台阶式的密封唇。例如，构造成基础密封唇的第一密封唇能够对大面积的凹凸不平处进行补偿，而设置在所述基础密封唇上的第二密封唇则相应地构造得很精细并从而对精细的凹凸不平处进行补偿。

以此方式，可以降低对法兰连接中的法兰的公差要求，因而能够以成本较低的工艺方法来制造法兰本身，从而降低相应的控制阀成本。

在所述密封件的一种发展设计中，第二密封唇构造成围绕压缩空气通道延伸。虽然如果将第二密封唇构造在相应的、精细的凹凸不平处出现的地方的话就足够了，但是从一开始就不知道这些凹凸不平处在哪里，因而所述第二密封唇应该同样地环周围绕压缩空气通道设置。

在所述密封件的一种特别的发展设计中，第二密封唇在第一密封唇的压紧面上的支承面最大为所述第一密封唇的压紧面的30%、优选20%、特别优选10%。

在所述密封件的一种优选的发展设计中，从密封体的表面起观察，第二密封唇的高度最大为第一密封唇的高度的10%、优选5%、特别优选1%。

在所述密封件的另一种发展设计中，第一密封唇与第二密封唇构造成一体。一体式的构造具有如下优点：精细的第二密封唇在安装在两个法兰之间时被第一密封唇稳定地支承在预先确定的位置中，这样便简化了安装。

在所述密封件的一种附加的发展设计中，第一密封唇与密封体构造成一体。以此方式，第一密封唇通过密封体得以稳定，这样同样使得法兰之间的安装简单化。

在所述密封件的一种可选的发展设计中，第一密封唇的压紧面从密封体出发观察是构造在该密封体上密封唇上的支承面之上方。以此方式，第一密封唇上的压紧力也被导入到第二密封唇中。

在所述密封件的一种特别的发展设计中，压紧面构造成圆弧形的，第二密封唇设置于该压紧面的这样一个位置，该位置在所述密封体上方最高地凸起，这样，第二密封唇首先与法兰连接的需相应地密封的法兰接触以及为了对精细的凹凸不平处进行密封而弹性变形。只有开始花费某一足够高的作用力，第一密封唇才也与法兰连接的需相应地密封的法兰接触并对大面积的凹凸不平处进行密封。

在所述密封件的又一种另外的发展设计中，压缩空气通道的壁与密封唇间隔开，从而通过密封唇而引入的中间空隙在法兰与密封体之间带来一个附加的气动阻力，这一点同样提高了密封效果。

作为可选方案，在所述密封件中，压缩空气通道的壁可以设置在所述密封件的密封唇上，从而流过所述压缩空气通道的压缩空气的流动不受影响。

根据本发明的另一个方面，以可调节的主空气管路压力为基础，利用制动缸压力对制动缸进行控制的气动控制阀包括：

-支承体，该支承体具有导引主空气管路压力的主空气管路和导引制动缸压力的制动缸压力管路，和

-主体部件，该主体部件用于以主空气管路压力的变化为基础来改变制动缸压力管路内的制动缸压力，所述主体部件通过法兰连接固定在支承体上，该法兰连接利用所述的控制阀密封件加以密封。

在一种发展设计中，所述气动控制阀包括一个管路部件，该管路部件用于以主空气管路压力的变化为基础来输出控制压力，所述管路部件通过法兰连接固定在支承体上，该法兰连接利用所述控制阀密封件加以密封，其中，主体部件设置成：以控制压力为基础使制动缸压力变化。

附图说明

本发明的上述特性、特征和优点及其实现方式和形式结合下面对实施例的描述将变得更加清楚和更加易于理解，这些实施例结合附图加以详细阐释，其中：

图1为示例性的控制阀的简化原理图；

图2为图1所示控制阀的主体部件的透视图；

图3为图1所示控制阀的、具有管路部件的支承体的透视图；

图4为图1所示控制阀的密封件的透视图；

图5为图5所示密封件的透视剖视图；

图6为另一个控制阀的简化原理图，和

图7为图6所示控制阀的控制阀密封件的透视图。

在附图中相同的技术元件标注有相同的附图标记并且仅仅进行一次说明。

具体实施方式

参考图1，其示出的是未进一步示出的轨道车辆中的示例性的、可气动操作的控制阀2的简化原理图，该控制阀用于控制轨道车辆的未被进一步示出的制动器。在此需要指出的是：存在着大量的具有不同功能的、可气动操作的控制阀，并且，所述密封件的应用不应该局限于下文描述的控制阀2。

同时控制阀2的目的是从唯一一个由轨道车辆司机操控的主空气管路压力18中导出用于操作上述轨道车辆内所有制动器的信息以及能量。

该示例性的控制阀2为此具有一个支承体4，一个主体部件8通过第一密封件6以及一个管路部件12通过第二密封件10固定在该支承体上。为了实现前述目的，管路部件12设置成：以主空气管路压力18为基础导出关于对配属给相应的控制阀2的制动器进行操作的、形式上为控制压力14的信息。与此相对，主体部件8则设置成：在利用主空气管路压力18的能量的情况下，从控制压力14中产生一个用于控制上述制动器的制动缸压力16。在下文中会对这个设置措施详加阐述。为了更好地对这些压力加以区别，控制压力14在图1中用粗虚线表示，而主空气管路压力18在图1中则用粗实线表示。

主空气管路压力18同时施加到上述轨道车辆的所有制动器上并且因此在一个位置上被引入支承体4内以及在另一个位置上从该支承体4中被引出。

支承体4内的控制室压力储存器（Steuerkammerdruckspeicher，风闸工作箱压力储存器）20、参考储存器（Referenzspeicher）22和供给储存器（Versorgungsspeicher）24设置为用于稳定控制压力14和控制阀2内的其他压力。

为了从主空气管路压力18中导出制动操作信息，管路部件12可以与支承体4通过第二密封件10交换控制压力14、主空气管路压力18、参考压力26和先导控制压力28。为了更好识别，参考压力26在图1中用粗点线画出。因而相应地有四个气动通道穿过第二密封件10引导。管路部件12在内部具有一个用于将控制压力14与主空气管路压力18进行对比的主活塞30以及一个用于在制动情况下以主空气管路压力18为基础跟踪控制压力14的行车制动加速器32和用于在制动松开情况下以主空气管路压力18为基础跟踪控制压力14的给气阀34。

在上述轨道车辆的正常运行中，就是说，在制动器既未拉紧也未松开的情况下，控制压力14与主空气管路压力18应该大小相同。

如果制动器被松开的话，主活塞30以本领域技术人员熟知的方式根据如下情况识别出这一点：主空气管路压力18大于控制压力14，接着给气阀34便被激活，这些给气阀于是提高控制压力14和参考压力26并且以本领域技术人员熟知的方式与主空气管路压力18相匹配。为了清楚起见，在本实施方式中并未示出主空气管路压力18与给气阀34的相应必要的连接。同时控制室压力储存器20与参考储存器22被填充（充气）。以这种方式实现了控制阀2的用于正常运行的上述状态。

如果制动器被拉紧的话，主活塞30以本领域技术人员熟知的方式根据如下情况识别出这一点：主空气管路压力18小于控制压力14，接着行车制动加速器36便被激活。行车制动加速器36首先应该将主空气管路压力18的下降尽可能快地继续传输给从轨道车辆司机观察后续的控制阀。为此，行车制动加速器36通过一个旋塞阀40使主空气管路压力18相对环境压力42排气。其次，行车制动加速器36应该产生用于控制主体部件8的控制压力14，为此在本实施方式中它通过另一个旋塞阀40将控制压力14与主空气管路压力18连接，从而使控制压力14跟踪主空气管路压力18变化。此外，行车制动加速器36打开另一个使控制压力14与主空气管路压力18连接的旋塞阀40，从而两个压力14、18得到平衡。与此相对，由给气阀34产生的参考压力26则不被行车制动加速器36所改变。另外，行车制动加速器36还输出先导控制压力28，为了简短起见不必对其产生过程加以详细阐述。

这样，由主空气管路压力18导出的、用于由控制阀2操作的制动器的制动操作信息以不需进一步说明的方式存在于参考压力26与控制压力14之间的压力差中。其他的有关信息可以由文首述及的现有技术获取。

主体部件8以由主空气管路压力18导出的制动操作信息为基础来控制制动器。为此，主体部件8通过第一密封件6与支承件4交换控制压力14、主空气管路压力18、参考压力26、先导控制压力28、一个还将阐述的供给室压力44和用于控制配属给控制阀2的制动器的制动缸压力16。

主体部件8具有一个先导控制回路48和一个制动压力调节回路50。

先导控制回路48接收控制压力14和参考压力26并且确定参考压力26与控制压力14之间的上述压力差。这个压力差在拉紧制动器时通过管路部件12由行车制动加速器36放大以及在松开制动器时通过给气阀34减小。

以来自先导控制回路48的、未详细述及的、与前述压力差相关联的信号为基础，调节回路50借助来自主空气管路压力18的能量产生制动缸压力16。由于司机在制动时使主空气管路压力18降低，为了储存能量，该主空气管路压力通过止回阀52暂存在供给储存器24内。因此，在调节回路50上作用着用于产生制动缸压力16的供应腔压力44，该供应腔压力只有在未操作待由控制阀2控制的制动器时才等于主空气管路压力18。

有关调节回路50的作用原理的详细说明请参照文首述及的现有技术。

根据其原理，调节回路50需要一定的反应时间产生制动缸压力16。为了缩短这个反应时间，要将先导控制压力28以本领域技术人员熟知的方式与制动缸压力16接通。

参考图2，该图示出的是图1所示控制阀2的主体部件8的透视图。

主体部件8在其背面上具有一个法兰54，该法兰能够以还将说明的方法固定在支承体4上。紧固孔56轴向地穿过法兰54，紧固件诸如螺栓为了将主体部件8固定在支承体4上而能被引导穿过这些紧固孔。

压缩空气管路同样穿过法兰54引导，这些压缩空气管路导引控制压力14、主空气管路压力18、参考压力26、先导控制压力28、供给室压力44和制动缸压力16。各个压缩空气管路在图2中的布置是与应用情况相关的并且因此仅仅视为是示例性的。

参考图3，该图示出的是图1所示控制阀2的支承体4的透视图。管路部件12已经借助螺母58固定在支承体4上。螺母58产生一个压紧力，管路部件12利用该压紧力被压向支承体4。

在支承体4的应该固定主体部件8的那个位置上构造有一个另外的法兰60，该法兰形状锁合地容纳主体部件8的法兰54。压缩空气管路同样穿过所述另外的法兰60引导，这些压缩空气管路导引控制压力14、主空气管路压力18、参考压力26、先导控制压力28、供给室压力44和制动缸压力16。另外，螺纹62由所述另外的法兰60上凸起，这些螺纹可装入法兰54上的紧固孔56中，并且螺母58可旋紧在这些螺纹上。如果所述法兰54与所述另外的法兰60形状锁合地叠置在一起且螺纹62被装入紧固孔56中的话，用于导引上述压力的压缩空气管路如此地相叠置，即各个压力能够相应地在支承体4与主体部件8之间导引。为了压缩空气不从这个法兰连接上的压缩空气管路中泄漏，在图1中示出的第一密封件6被装在法兰54、60之间，在图4中会对该密封件作详细阐述。

如在图4中看到的那样，密封件6包括一个基体64，在该基体上构造有密封唇66。在图4中为了清楚起见仅仅几个密封唇标注了附图标记。

基体64构造成圆盘，一个通孔68在该圆盘中心穿过。基体64可以由弹性材料如腈橡胶构成。在这种情况下，密封唇66之一环周敷设在圆形的基体64的外圆周周围以及一个密封唇66环周敷设在所述圆形的基体64的通孔68的圆周周围。这两个环周敷设的密封唇66通过多个径向敷设的密封唇66相互连接。另外，围绕各个导引压力14、18、26、28、44、16的压缩空气通道同样敷设有密封唇。

在本实施方式中这种密封唇图样镜面对称地敷设在构造成圆盘的基体64的两个侧面上，使得密封唇66在基体64的两个侧面上轴向相叠置。因此如果密封件6装在两个法兰54、60之间并且所述法兰54、60通过螺母58和螺纹62相互压紧的话，则由螺纹件连接产生的压紧力仅仅作用在轴向重叠置放的密封唇66上。这一点具有如下优点：与整个基体64被压在法兰54、60上的情况相比，利用更小的压紧力便能够形成密封唇66与法兰54、60的面式闭合。以此方式降低了螺纹52与螺母58上的机械负荷，因为它们只须承受较少的用于压合法兰54、60的拉力。

参考图5，该图示出的是密封件6的透视剖视图。

在本实施方式中，在密封唇66上轴向地设置有一个另外的较小的密封唇70，因此整个合成的密封唇构造成台阶式的。位于所述另外的密封唇70之下的密封唇66在下文中应该称为基础密封唇66，而所述另外的密封唇70在下文中则应该称为附加密封唇70。

基础密封唇66可以具有任意的横剖面形状，诸如椭圆形、矩形或梯形。以同样的方式，附加密封唇70也可以具有任意的横剖面形状。

如果密封件6被压到法兰54、60的表面上的话，那么首先是附加密封唇70被压入法兰表面上的较小的缺陷处如划痕和其他凹凸不平处中并使它们得到补偿。从一定的压紧力开始，附加密封唇70被如此程度地压合，使得基础密封唇66也与法兰54、60接触并且以上述方式实现其密封功能。

所述密封件6除了基础密封唇66的密封功能之外还将法兰54、60表面上的划痕填塞并因而具有更好的密封效果。

前述设计构思是借助第一密封件6加以阐述的。其同样也可以应用于管路部件12与支承体4之间的第二密封件10。

参考图6，该图示出的是可选的控制阀2的简化原理图。

该可选的控制阀2具有一个支承体4，主体部件8通过第一控制阀密封件6固定在该支承体上。另外，该可选的控制阀2具有一个应急制动件80，该应急制动件通过第二控制阀密封件10固定在支承体4上。对于正常的制动运行来说应急制动件80是不必要的，所以下文不再进行详细的说明。

与在图1的控制阀2中的情况不同，在该可选的控制阀2中，主体部件8内的制动缸压力16直接由主空气管路压力18导出。为此主活塞30设置在主体部件8内。主活塞30将主空气管路压力18与供给室压力44进行对比并且确定这两个压力18、44之间的差。

如果主空气管路压力18小于供给室压力44的话，那么未示出的轨道车辆的司机如在图1的情况阐述的那样实施了制动。现在设置在主体部件8内的行车制动加速器36再次通过一个旋塞阀40使导引主空气管路压力18的主空气管路排气，但同时将供给室压力44通过另一个旋塞阀40作为制动缸压力16直接连接到制动缸上。

如已经探讨的那样，使导引主空气管路压力18的主空气管路排气具有这样的背景，即，应该尽可能快地将实施制动的信息传递给未示出的轨道车辆中控制阀2上后续的控制阀。然而为此一开始就应该实现一个尽可能高的、突变式的压力降，该压力降随后仅仅被缓慢地继续导引。通过一个建立脉量（Impulsvolumen）的脉冲储存器82来实现这一点，该脉冲储存器在排气旋塞阀40之后与环境压力42并联。脉冲储存器82在正常运行中填充环境压力42。随着排气，主空气管路压力18不仅仅被引向环境压力42的方向，而且也被引入脉冲储存器82，直到该脉冲储存器充满为止。此后，主空气管路压力18仅仅还向环境压力42的方向排气。

然而如果主空气管路压力18大于供给室压力44的话，那么未示出的轨道车辆司机如在图1的情况阐述的那样结束了制动，制动器应该被松开了。

在本实施方式中，为此一个分离装置84通过一个旋塞阀40使制动缸压力16平衡于环境压力42，并使利用制动缸压力16操作的制动缸排气。在此应该指出的是：在结束制动时行车制动加速器36是不起作用的，因而所有由该行车制动加速器控制的旋塞阀40是关闭的。

为了尽可能快地将关于制动结束的信息转送给未详细示出的轨道车辆中控制阀2上后续的控制阀，在本实施方式中设置有一个分离加速储存器（Loesebeschleunigungsspeicher）86。分离加速储存器86顺次串接着供给储存器24并被填充，也就是说，首先是供给储存器24被填充，该供给储存器然后再填充分离加速储存器86。在制动结束时分离装置84便通过一个另外的阀52使分离加速储存器86与主空气管路压力18连接并且如此脉冲式地将其提高，然后后续的控制阀在制动结束时又可以探测到这一点。

参考图7，该图示出的是图7所示另一个控制阀的控制阀密封件6的透视图。

在图7中示出的、部分未述及的密封唇66可以如同图4的密封唇那样以相同方式构造。

Claims (15)

1.密封件(6)，其用于对构造在支承体(4)上的法兰(54)与构造在控制阀部件(8，12)上的法兰(60)之间的法兰连接进行密封，包括：

-构造成平面状的密封体(64)，用于装在两个法兰(54，60)之间，

-至少一个穿过所述密封体(64)引导的压缩空气通道(12，18，26，28，44，16)，用于在两个法兰(54，60)之间导送压缩空气，

-构造在所述密封体(64)上的第一密封唇(66)，该第一密封唇具有环周围绕压缩空气通道(12，18，26，28，44，16)延伸的压紧面，用于气密地压紧在所述法兰(54，60)之一上，这种密封唇图样镜面对称地敷设在密封件(6)的基体、即密封体(64)的两个侧面上，和

-构造在所述压紧面上并且部分地覆盖该压紧面的第二密封唇(70)。

2.如权利要求1所述的密封件，其中，所述第二密封唇(70)构造成围绕所述压缩空气通道(12，18，26，28，44，16)延伸。

3.如权利要求1所述的密封件，其中，所述第二密封唇(70)在所述第一密封唇(66)的压紧面上的支承面最大为所述第一密封唇(66)的压紧面的30％。

4.如权利要求1所述的密封件，其中，所述第二密封唇(70)在所述第一密封唇(66)的压紧面上的支承面最大为所述第一密封唇(66)的压紧面的20％。

5.如权利要求1所述的密封件，其中，所述第二密封唇(70)在所述第一密封唇(66)的压紧面上的支承面最大为所述第一密封唇(66)的压紧面的10％。

6.如权利要求1所述的密封件，其中，从所述密封体(64)的表面起观察，所述第二密封唇(70)的高度最大为所述第一密封唇(66)的高度的10％。

7.如权利要求1所述的密封件，其中，从所述密封体(64)的表面起观察，所述第二密封唇(70)的高度最大为所述第一密封唇(66)的高度的5％。

8.如权利要求1所述的密封件，其中，从所述密封体(64)的表面起观察，所述第二密封唇(70)的高度最大为所述第一密封唇(66)的高度的1％。

9.如前述权利要求1-8之任一项所述的密封件，其中，所述第一密封唇(66)与所述第二密封唇(70)构造成一体。

10.如前述权利要求1-8之任一项所述的密封件，其中，所述第一密封唇(66)与所述密封体(64)构造成一体。

11.如前述权利要求1-8之任一项所述的密封件，其中，所述第一密封唇(66)的压紧面从所述密封体(64)出发观察是构造在该密封体(64)上第一密封唇(66)上的支承面之上方。

12.如前述权利要求1-8之任一项所述的密封件，其中，所述压紧面构造成圆弧形的，所述第二密封唇(70)设置于该压紧面的这样一个位置，该位置在所述密封体(64)上方最高地凸起。

13.如前述权利要求1-8之任一项所述的密封件，其中，所述压缩空气通道(12，18，26，28，44，16)的壁至少部分地贴靠在所述第一密封唇(66)上。

14.气动控制阀(2)，其用于利用制动缸压力(16)以可调节的主空气管路压力(18)为基础对制动缸进行控制，包括：

-支承体(4)，该支承体具有导引主空气管路压力(18)的主空气管路和导引制动缸压力(16)的制动缸压力管路，和

-主体部件(8)，该主体部件用于以主空气管路压力(18)的变化为基础来改变制动缸压力管路内的制动缸压力(16)，所述主体部件通过法兰连接(54，60)固定在所述支承体(4)上，该法兰连接利用如前述权利要求1-13之任一项所述的控制阀密封件(6)加以密封。

15.如权利要求14所述的气动控制阀(2)，其包括用于以主空气管路压力(18)的变化为基础来输出控制压力(14)的管路部件(12)，所述管路部件通过法兰连接(54，60)固定在所述支承体(4)上，该法兰连接利用如前述权利要求1-13之任一项所述的控制阀密封件(6)加以密封，其中，所述主体部件(8)设置成：以所述控制压力为基础使制动缸压力(16)变化。