CN104703852A - 用于自动压缩空气制动器的载荷控制的制动阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气动式载荷控制的制动阀(1)，其用于根据预控压力(Cv)和相应车厢的当前装载状态来运行轨道车辆的至少一个自动压缩空气制动器，该载荷控制的制动阀包括一个被制动缸压力(C)加载的第一活塞(2)和一个被预控压力(Cv)加载的第二活塞(4)，该第一活塞具有一个第一活塞杆(3)，该第二活塞具有一个第二活塞杆(5)，其中，这两个活塞杆(3、5)与一个平衡梁(6)配合作用，以操纵双座阀(7)用于给制动缸(8)进气和排气，平衡梁(6)与在调节装置(10)上的调节块(9)配合作用，该调节块相对于平衡梁(6)的位置能够通过探头装置(13)的能轴向运动的探头(12)改变，该探头在向下指向的远端上具有探针(11)，该探头装置用于记录相应车厢的装载状态，探头装置(13)包括位于壳体(14)中并与活塞杆(15)相连的缓冲活塞(16)，该缓冲活塞能在构成于壳体(14)中的缸(17)内部沿轴向运动，并且在所述能轴向运动的探头(12)和所述活塞杆(15)之间设有间接地作用于活塞杆(15)上的用于力解耦的解耦弹簧(18)和间接地作用于能轴向运动的探头(12)上的复位弹簧(19)。
Description
技术领域
本发明涉及一种气动式载荷控制的制动阀，其用于根据预控压力和相应车厢的当前装载状态来运行轨道车辆的至少一个自动压缩空气制动器，该载荷控制的制动阀包括一个被制动缸压力加载的第一活塞和一个被预控压力加载的第二活塞，该第一活塞具有一个第一活塞杆，该第二活塞具有一个第二活塞杆，其中，这两个活塞杆与一个平衡梁配合作用，以操纵双座阀用于给制动缸进气和排气，其中，平衡梁与在调节装置上的调节块配合作用，该调节块相对于平衡梁的位置能够通过探头装置的能轴向运动的探头改变，该探头在向下指向的远端上具有探针，该探头装置用于记录相应车厢的装载状态，其中，探头装置包括位于壳体中并与活塞杆相连的缓冲活塞，该缓冲活塞能够在构成于壳体中的缸内部沿轴向运动。
本发明的应用领域是轨道车辆结构。轨道车辆可以装配有载荷控制的制动阀，在该载荷控制的制动阀中使通过上游串接的控制阀产生的压力匹配于车厢的当前装载状态并且接着馈入到制动缸中。
背景技术
由DE 10 2006 025 329 B3得知一种用于根据载荷使轨道车辆制动的载荷控制的制动阀。该载荷控制的制动阀包括具有第一活塞杆的一个第一活塞和具有第二活塞杆的一个或多个第二活塞，在所述第一活塞上作用制动压力，在所述一个或多个第二活塞上作用有一个或多个预控压力。各活塞杆与一个平衡梁配合作用，该平衡梁操纵进气阀和排气阀，其中，进气阀将压缩空气储备器与制动缸连接或者将该连接阻断。排气阀将制动缸与大气连接或者阻断该连接。平衡梁可以与一个支承件相接触，该支承件相对于平衡梁的位置可以通过第三活塞延长，其中，第三活塞在一侧被与负荷有关的压力加载并且在另一侧被压缩弹簧的弹簧力加载。压缩弹簧具有渐进的弹簧特性曲线，使得弹簧随着弹簧变形量的增大而变得更硬。压缩弹簧作用在使平衡梁的支承件移动的第三活塞上以克服由与载荷成比例的控制压力施加的压力。通过使渐进的弹簧特性曲线匹配于相应存在的边界条件，可以补偿载荷控制的制动阀的非线性。因此，结果是载荷控制的制动阀的线性的特性曲线。
由作者为Asadtschenko,V.R.的教科书“AvtomatitscheskijeTormosa podvishnogo Sostawa sheleznogo Transporta”(俄语)，莫斯科，2002年，第87页以后内容得知载荷控制的制动阀的一般原理。该载荷控制的制动阀通常安装在阀支架上并且必要的压缩空气连接借助阀支架上的相关接口形成。在此，载荷控制的制动阀包括阀部件和探头。阀部件负责按比例调节制动缸压力，而探头则探测车厢的载荷。
阀部件的重要组成部分是被制动缸压力加载的活塞、作用于该活塞上的压缩弹簧、用于给连接的制动缸进气或排气的双座阀、被预控压力加载的活塞、作用于该活塞上的压缩弹簧以及平衡梁和固定在探头上的调节块，该调节块作为在载荷控制的制动阀的阀装置和探头装置之间的接口起作用。可缩回的探头、作用于该探头上的压缩弹簧、缓冲活塞、作用于该缓冲活塞上的压缩弹簧以及已经提及的调节块属于探头装置。
载荷控制的制动阀的目的是，使车厢的制动始终保持在优化范围内并且防止由于错误操作手动调节器引起的人为误差。由此避免制动过度，这又导致降低由于闭紧的制动器引起的扁平斑点和过热。同样能够避免制动不足，制动不足可能会导致过小的制动力并且因而导致过长的制动距离。
载荷控制的制动阀的能运动的部件通过壳体引导。要规定小的构件公差和适当的间隙配合，以便保证精确的轴向引导。由于壳体通常由铸造材料制成，因此在运行期间随着时间的推移和在高温差的影响下可能产生磨损现象。
发明内容
因此，本发明的任务在于，如此改进同种类型的气动式载荷控制的制动阀，使得除了力解耦功能之外，还实现紧凑的并且减轻重量的构造形式，同时由于磨损的降低而提高了寿命和敏感度。
该任务以根据权利要求1的前序部分的载荷控制的制动阀为出发点结合该权利要求的特征部分的特征来解决。本发明的有利的扩展方案从后继的从属权利要求中得出。
根据本发明，在能轴向运动的探头和活塞杆之间设有间接地作用于活塞杆上的用于力解耦的解耦弹簧和间接地作用于能轴向运动的探头上的复位弹簧。能轴向运动的探头被复位弹簧压到在壳体中的端部位置上或者挤压到在车厢上的探头板上。作用于缓冲活塞的力被解耦弹簧限制。因此，缓冲活塞可以设计成尺寸明显更小的并且更紧凑的。解耦机构确保在能轴向运动的探头缩回和伸出时作用于缓冲活塞上的力是对称的。在能轴向运动的探头上产生的弹簧力因而可以保持在低的水平上。
优选，复位弹簧以一个端部贴靠在能轴向运动的探头的向内指向的端面上，以便将能轴向运动的探头从壳体中压出一直到在径向上构成的止挡，复位弹簧以另一个端部贴靠在构成于壳体中的贴靠面上。复位弹簧在壳体中的这种布置对于完成前面所述的任务是特别有利的。此外，通过解耦弹簧设置在复位弹簧内部，得到进一步的节省结构空间的优点。
另外优选，解耦弹簧以一个端部贴靠在位于管中的并且贴靠在活塞杆上的上部弹簧支座上并且以另一个端部贴靠在位于管中的下部弹簧支座上。此外，解耦弹簧被预紧并且如在上部和下部弹簧支座之间的弹性连接那样起作用。解耦弹簧实现缓冲活塞与探针的力解耦。此外，活塞杆、缸和管是由铝硅合金、优选由AlSi1MgMn制成的挤制铝件。由此，不仅减轻了重量，而且还降低了能轴向运动的部件、如活塞杆和管的惯性。
本发明包含如下技术教导，即，探针经由能轴向运动的探头和设置在下部弹簧支座与探针之间的推杆作用于解耦弹簧上，拉杆设置在管内部并且如此与推杆相连，使得推杆向下的轴向运动使拉杆同样向下运动。在给车厢装载时，经由探针将能轴向运动的探头连同推杆一起沿轴向向上移动。上部弹簧支座与拉杆相连。经由下部弹簧支座将预紧的解耦弹簧压缩，由此经由上部弹簧支座将压力施加到活塞杆和缓冲活塞上。该力的大小由解耦弹簧的预紧力决定。
根据进一步改进本发明的一个措施建议，由聚合物制成的保护套筒设置在管的外周面和内周面上，以便防止管的由复位弹簧和解耦弹簧造成的磨损。有利地，在管的外周面上的保护套筒贴靠在构成于壳体中的贴靠面上并且通过复位弹簧固定在该贴靠面上。在管的内周面上的保护套筒基本上在管的整个轴向长度上延伸并且因而通过管本身固定。聚合物优选为热塑性塑料、尤其是聚甲醛(POM)。保护套筒的磨损不妨碍探头装置的功能。此外，在维护的范围内可以简单地更换已磨损的保护套筒。
此外建议，在探头装置内部的能轴向运动的构件在滑动环或滑动带中被引导以降低磨损。滑动环主要由聚合物、尤其是聚四氟乙烯(PTFE)制成并且是纤维增强的。此外，滑动环构造成开缝的并且卡锁在能轴向运动的探头上。与之相比，滑动带同样由聚合物、尤其是由PTFE制成，其中，在PTFE中的碳含量至少为25％。滑动带优选围着缓冲活塞或者在管引导部上被放到缸中并且在运行中在轴向上固定在槽中。通过滑动环和滑动带实现能运动的构件的长期的、精确的、低摩擦和低磨损的支承。
优选，所有空气进入通道和空气排出通道具有嵌入密封元件中的细筛，用于避免污物颗粒进入载荷控制的制动阀中和从载荷控制的制动阀中排出，其中，密封元件在贴靠的密封面上具有相对于密封面沿径向构成的至少一个密封板条。细筛嵌入优选U形的密封元件中不要求附加的结构空间。此外，所述至少一个密封板条在该区域中产生局部提高的密封作用，其中，沿着密封元件的密封面构成多个密封板条提高了在密封作用方面的安全性。密封元件优选由专门为-60℃至+80℃的温度范围研发的弹性体、尤其是丁腈橡胶(NBR)制成。但是也可设想，密封元件由硅酮材料制成。
另外优选的是，调节装置能从载荷控制的制动阀外部够到，以便进行空载压力的设定，调节块的位置可通过拧入和拧出调节螺钉来调节。调节螺钉优选经由可从外部自由够到的排气孔来调节。
根据进一步改进本发明的一个措施建议，在调节螺钉上设有至少两个全金属的自锁螺母，其中一个全金属的自锁螺母防止调节螺钉相对于调节块转动并且另一个全金属的自锁螺母防止调节螺钉相对于调节装置沿轴向移动。该解决方案的优点是，如果在测试时确定空载压力有偏差，则载荷控制的制动阀无需从试验台中取出并拆卸。空载压力的偏差可能由于制造和装配公差引起。此外，空载压力的设定是反复进行的并且在某些情况下可能需要多个循环。此外，自锁螺母的全金属式构造的优点是，它们对于温度影响是不敏感的。
本发明包含如下技术教导，即，平衡梁在其与活塞杆的接触点处可转动地被支承以使摩擦和磨损最小以及提高灵敏度，作用于平衡梁上的各活塞杆中的一个活塞杆具有凸球状的引导部，以便可以实现活塞杆的横向间隙。在平衡梁运动时产生的角偏差通过可转动地支承的、被预控压力加载的第二活塞实现。被制动缸压力加载的第一活塞保持被轴向紧密地引导，以便确保阀座的平面的接触。通过该特殊的支承布置系统可以使在平衡梁上的摩擦最小并且因而提高灵敏度。
附图说明
下面根据附图结合对本发明的优选实施例的说明来详细阐述改进本发明的其他措施。附图示出：
图1是根据一个优选实施方式的用于轨道车辆的气动制动设备的简化框图；并且
图2是图1的气动载荷控制的制动阀的示意性纵剖面图。
具体实施方式
图1示出一个气动制动设备的简化视图。在穿过整个列车延伸的主空气管路HL上设有控制阀35。在控制阀35上设有空气储备容器34，该空气储备容器产生通到控制阀35中的供给压力R。控制阀35控制空气储备容器34的填充并且产生预控压力Cv。为此，控制阀35具有在输入侧通到载荷控制的制动阀1中的并引导预控压力Cv的管路。载荷控制的制动阀1是可控的并且将由控制阀35产生的预控压力Cv转化成制动缸压力C。制动缸压力C通到制动缸8中，该制动缸将压力转化成用于(在此未示出的)摩擦制动器的力。
图2示出按本发明的载荷控制的制动阀1，该载荷控制的制动阀具有附属的集成的探头装置13。载荷控制的制动阀1在支架36上具有空气入口，来自控制阀35的预控压力Cv通过该空气入口流进载荷控制的制动阀1中。在支架36和载荷控制的制动阀1之间设有以法兰密封件29形式的密封元件29。法兰密封件29包括设置在U形密封型材的密封腿之间的细筛30以滤除颗粒。在法兰密封件29的下游设有双座阀7，用于给连接的制动缸进气和排气。
一个压缩弹簧37a作用于被制动缸压力C加载的第一活塞2上，该第一活塞与一个第一活塞杆3相连。一个压缩弹簧37b作用于被预控压力Cv加载的第二活塞4上，该第二活塞与一个第二活塞杆5相连。这两个压缩弹簧37a和37b确保，在载荷控制的制动阀1的无压状态下并且因而也在双座阀7的无压状态下平衡梁6不接触设置在调节装置10上的调节块9。此外，压缩弹簧37a在第一活塞2上确保，双座阀7在无压状态下是打开的。平衡梁6在其与活塞杆3和5的接触点处可转动地被支承，以便使摩擦和磨损最小以及提高灵敏度。作用于平衡梁6上的第二活塞杆5具有凸球状的引导部33，以便能够实现活塞杆5的横向间隙。与之相对，第一活塞杆3具有间隙很小的、圆柱形的引导部39。
如果由控制阀35建立压力，则该压力不仅到达第二活塞4上而且经由由于压缩弹簧37a仍打开着的双座阀7到达第一活塞2上。如果在第二活塞2上的压力超过压缩弹簧37a的弹簧力，则双座阀7被关闭。两个活塞2和4的运动导致平衡梁6压靠调节块9。现在建立的力平衡根据预控压力Cv和调节块9的位置产生确定的制动缸压力C。如果预控压力Cv变化，则作用于第二活塞4上的力也变化，而作用于第一活塞2上的力则暂且保持恒定。作用于第二活塞4上的力经由在平衡梁6上的支点被转化并传递到第一活塞2上。由此，在平衡梁6上的力平衡被破坏，平衡梁6开始运动。根据预控压力Cv的变化，双座阀7被打开，并且只有当在平衡梁6上已建立新的平衡时，该双座阀才再次被关闭。
探头装置13对调节装置10产生影响并且根据相应车厢的当前装载状态使调节块9移动。探头装置13的按本发明的结构能实现在能轴向运动的探头12和能在缸17中轴向运动的缓冲活塞16之间的力解耦以及在能轴向运动的探头12和调节块9之间的力解耦。能轴向运动的探头12被复位弹簧19从壳体14中压出一直到在径向上构成的止挡20或者压到在车厢上的(这里未示出的)探头板上。作用于缓冲活塞16上的力被解耦弹簧18限制。解耦机构确保，在能轴向运动的探头12缩回和伸出时在缓冲活塞16上的力因而是对称的。因此，在探头装置13中产生的力可以保持在低的水平上，由此可以减小探头装置13的尺寸。
在给车厢装载时，经由探针11将能轴向运动的探头12连同设置在该探头中的推杆24一起向上推压。经由下部弹簧支座23将预紧的解耦弹簧18压缩，从而经由上部弹簧支座22将压力施加到活塞杆15和缓冲活塞16上。该力的大小与解耦弹簧18的预紧力的大小有关。缓冲活塞16向上的轴向运动引起在缓冲活塞16上方的过压和在缓冲活塞16下方的负压。由此所产生的力抵抗复位弹簧19的弹簧力。在缓冲活塞16上的压差经由设置在缓冲活塞16中的喷嘴38慢慢降低，使得缓冲活塞16连同活塞杆15和围着解耦弹簧18设置的管21一起在轴向上慢慢地向上运动，直到在管21中的下部止挡到达下部弹簧支座23并且对活塞杆15和缓冲活塞16的力作用结束。
一旦能轴向运动的探头12向下运动，则经由设置在能轴向运动的探头12内部的推杆24上的止挡将与推杆24相连的拉杆25及上部弹簧支座22向下拉。解耦弹簧18被上部弹簧支座22向下压并且经由下部弹簧支座23和在管21中的止挡对活塞杆15和缓冲活塞16产生轴向向下指向的拉力。现在在缓冲活塞16的下侧上形成过压并且在缓冲活塞16的上侧上形成负压。在缓冲活塞16上由此产生的力抵抗复位弹簧19的弹簧力。在缓冲活塞16上的该压差经由在缓冲活塞16中的喷嘴38慢慢降低，由此缓冲活塞16连同活塞杆15和管21一起在轴向上慢慢向下运动，直到上部弹簧支座22到达在管21中的上部止挡并且对活塞杆15和缓冲活塞16的力作用结束。
在缓冲活塞16的外周面上并且在管21的外周面上分别设有一个滑动带28a和28b以降低磨损。此外，在能轴向运动的探头12和壳体14之间设有两个滑动环27a和27b。由此，不仅降低磨损，而且还提高了能轴向运动的探头12的灵敏度。由聚合物制成的各一个保护套筒26设置在管21的外周面上和内周面上，以便防止管21的由复位弹簧19和解耦弹簧18造成的磨损。
调节装置10能够从载荷控制的制动阀1外部够到，以便进行空载压力的设定，其中，调节块9的位置可通过拧入和拧出调节螺钉31来调节。在调节螺钉31上设有两个全金属的自锁螺母32a和32b。上部的全金属的自锁螺母32b防止调节螺钉31相对于调节块9转动并且下部的全金属的自锁螺母32a防止调节螺钉9相对于调节装置10沿轴向移动。
附图标记列表
1 载荷控制的制动阀
2 第一活塞
3 第一活塞杆
4 第二活塞
5 第二活塞杆
6 平衡梁
7 双座阀
8 制动缸
9 调节块
10 调节装置
11 探针
12 能轴向运动的探头
13 探头装置
14 壳体
15 活塞杆
16 缓冲活塞
17 缸
18 解耦弹簧
19 复位弹簧
20 止挡
21 管
22 上部弹簧支座
23 下部弹簧支座
24 推杆
25 拉杆
26 保护套筒
27 滑动环
28 滑动带
29 密封元件
30 细筛
31 调节螺钉
32a、32b 全金属的自锁螺母
33 凸球状的引导部
34 空气储备容器
35 控制阀
36 支架
37a、37b 压缩弹簧
38 喷嘴
39 圆柱形的引导部
C 制动缸压力
Cv 预控压力
HL 主空气管路
R 供给压力
Claims (10)
1.气动式载荷控制的制动阀(1)，用于根据预控压力(Cv)和相应车厢的当前装载状态来运行轨道车辆的至少一个自动压缩空气制动器，该载荷控制的制动阀包括一个被制动缸压力(C)加载的第一活塞(2)和一个被预控压力(Cv)加载的第二活塞(4)，该第一活塞具有一个第一活塞杆(3)，该第二活塞具有一个第二活塞杆(5)，其中，这两个活塞杆(3、5)与一个平衡梁(6)配合作用，以操纵双座阀(7)用于给制动缸(8)进气和排气，平衡梁(6)与在调节装置(10)上的调节块(9)配合作用，该调节块相对于平衡梁(6)的位置能够通过探头装置(13)的能轴向运动的探头(12)改变，该探头在向下指向的远端上具有探针(11)，该探头装置用于记录相应车厢的装载状态，探头装置(13)包括位于壳体(14)中的并与活塞杆(15)相连的缓冲活塞(16)，该缓冲活塞能够在构成于壳体(14)中的缸(17)内部沿轴向运动，其特征在于，在所述能轴向运动的探头(12)和所述活塞杆(15)之间设有间接地作用于活塞杆(15)上的用于力解耦的解耦弹簧(18)和间接地作用于能轴向运动的探头(12)上的复位弹簧(19)。
2.按照权利要求1所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，所述复位弹簧(19)以一个端部贴靠在能轴向运动的探头(12)的向内指向的端面上，以便将能轴向运动的探头(12)从壳体(14)中压出一直到在径向上构成的止挡(20)，复位弹簧(19)以另一个端部贴靠在构成于壳体(14)中的贴靠面上。
3.按照权利要求1所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，所述解耦弹簧(18)以一个端部贴靠在位于管(21)中的并且贴靠在活塞杆(15)上的上部弹簧支座(22)上并且以另一个端部贴靠在位于管(21)中的下部弹簧支座(23)上。
4.按照权利要求1所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，所述探针(11)经由能轴向运动的探头(12)和设置在下部弹簧支座(23)与探针(11)之间的推杆(24)作用于解耦弹簧(18)上，其中，拉杆(25)设置在管(21)的内部并且与推杆(24)相连，使得推杆(24)朝向车厢的轴向运动使拉杆(25)同样朝向车厢运动。
5.按照权利要求3所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，由聚合物制成的保护套筒(26)设置在管(21)的外周面和内周面上，以便防止管(21)的由复位弹簧(19)和解耦弹簧(18)造成的磨损。
6.按照上述权利要求之一所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，在所述探头装置(13)内部的能轴向运动的构件在滑动环(27)或滑动带(28)中被引导以降低磨损。
7.按照权利要求1所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，所有的空气进入通道和空气排出通道具有嵌入在密封元件(29)中的细筛(30)，用于避免污物颗粒进入载荷控制的制动阀(1)中或从载荷控制的制动阀(1)排出，密封元件(29)在贴靠的密封面上具有相对于密封面沿径向构成的至少一个密封板条。
8.按照权利要求1所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，所述调节装置(10)能够从载荷控制的制动阀(1)外部够到，以便进行空载压力的设定，调节块(9)的位置能够经由拧入和拧出调节螺钉(31)来调节。
9.按照权利要求8所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，在所述调节螺钉(31)上设有至少两个全金属的自锁螺母(32a、32b)，其中一个锁紧螺母(32b)防止调节螺钉(31)相对于调节块(9)转动并且另一个锁紧螺母(32a)防止调节螺钉(9)相对于调节装置(10)沿轴向移动。
10.按照权利要求1所述的载荷控制的制动阀(1)，其特征在于，所述平衡梁(6)在其与活塞杆(3、5)的接触点处可转动地被支承，以便使摩擦和磨损最小以及提高灵敏度，作用于平衡梁(6)上的各活塞杆(3、5)中的一个活塞杆具有凸球状的引导部(33)，以便能够实现活塞杆(5)的横向间隙。
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