CN104781114B - 具有整合的压力平衡功能和止回阀功能的调压阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆的制动控制系统的气动调压阀(1)，其包括至少三个被加载压缩空气并构造在调压阀(1)的壳体(2)内的压力室，由活塞(3)和设置在阀门挺杆(4)上的阀座(5)密封的第一压力室(6)被加载制动压力(C)并且为了卸压而在流体技术上通过阀门挺杆(4)中的通道(7)与第二压力室(8)连接，另外在这两个压力室(6，8)之间还设置有被加载供给压力(R)的第三压力室(9)，所述第三压力室(9)与第二压力室(8)之间的密封借助设置在该第三压力室(9)中的扁平隔膜(10)而实现，所述扁平隔膜能够使阀门挺杆(4)轴向运动，其中，扁平隔膜(10)具有基本上居于中心设置的圆形通口(11)，以实现止回功能，阀门挺杆(4)穿过该圆形通口沿着轴向方向延伸。另外，本发明还涉及一种用于轨道车辆的制动控制系统的气动控制阀(17)，其包括这样的气动调压阀(1)。

Description

具有整合的压力平衡功能和止回阀功能的调压阀
技术领域
本发明涉及一种用于轨道车辆的制动控制系统的气动调压阀，其包括至少三个被加载压缩空气并构造在调压阀的壳体内的压力室，其中，由活塞和设置在阀门挺杆上的阀座密封的第一压力室被加载制动压力并且为了卸压而在流体技术上通过阀门挺杆中的通道与第二压力室连接，另外在这两个压力室之间还设置有被加载供给压力的第三压力室，所述第三压力室与第二压力室之间的密封借助设置在该第三压力室中的扁平隔膜而实现，所述扁平隔膜能够使阀门挺杆轴向运动。另外，本发明还涉及一种用于轨道车辆的制动控制系统的气动控制阀，其包括这样的气动调压阀。
本发明的应用领域是轨道车辆制造业。
背景技术
轨道车辆可配备有气动控制阀，用以控制储气罐的充填和根据主风管内的压力形成相应的制动缸压力或预控制压力。另外，可以在这种气动控制阀中将气动调压阀用作极高压力限制器或减压阀。调压阀防止制动力过大并且对由于泄漏而导致的空气损失进行补偿。极高压力限制器与其他影响参量无关地限制制动缸最高压力，调压阀确保输出侧上存在的特定压力不会被超过，而与输入侧上的压力无关。
由公知的现有技术披露了：气动调压阀用作气动控制阀内的极高压力限制器或减压阀，其中，极高压力限制器与减压阀相比不具有二次放气减压。另外已知的是：借助轴向动态密封元件或者薄膜实现两个压力室之间的压力平衡。同样已知的是：借助独立的元件如优选弹性体模制件可以实现止回阀功能。
由文献AT 326 727 B披露了一种用于轨道车辆制动器的与负载相关联的制动力调节器的调压阀，该调压阀与车辆悬架串接地设置并且调定与车辆的负载成比例的控制压力。所述调压阀包括一个由车辆重量或者车辆部分重量加载的、由可弹性或塑性变形材料构成的压力测量板或者一个填充有液压介质的压力测量计和一个用于调节控制压力且包括进入阀和排放阀的调压阀。另外，所述调压阀还包括一个操作该调压阀的膜片式活塞，该膜片式活塞沿着排放阀件的打开方向由控制压力加载并且此外通过一根挺杆或者一个相对于膜片式活塞而言小面积的差动活塞件支撑于压力测量板上或者压力测量计上。所述调压阀针对进入和排放阀件具有两个同心的、与弹簧加载的弹性阀门密封配合作用的阀座。可移动地支承于套筒内的挺杆的内部部分构成在一个端部上。该挺杆在其另一端部上无间隙地与膜片式活塞联接。各阀门密封的材料的弹性与这些阀门密封的负载弹簧的力这样地彼此协调一致：使得每个阀座在阀门被关闭、加载且处于阀门弹簧力作用下时往阀门密封中压入的量约为挺杆最大行程长度的10％。
此外，由文献DE 10 2011 087 511 A1公开了一种调压阀，其包括：一个供应接口，在该供应接口上存在着供给压力；一个储罐接口，在该储罐接口上存在着储罐压力；和一个工作接口，在该工作接口上存在着工作压力。工作压力利用分成两个分阀的压力阀进行调节。一个可以机械方式通过操纵活塞进行操纵的锁闭活塞在关闭位置中无泄漏地中断在所述供应接口与所述工作接口之间的连接。
发明内容
因此本发明的目的是：如此地改进此类型的气动调压阀，使得该气动调压阀既具有整合的压力平衡功能也具有整合的止回阀功能。
为此，本发明提供一种用于轨道车辆的制动控制系统的气动调压阀，其包括至少三个被加载压缩空气并构造在调压阀的壳体内的压力室，其中，由活塞和设置在阀门挺杆上的阀座密封的第一压力室被加载制动压力并且为了卸压而在流体技术上通过阀门挺杆中的通道与第二压力室连接，另外在这两个压力室之间还设置有被加载供给压力的第三压力室，所述第三压力室与第二压力室之间的密封借助设置在该第三压力室中的扁平隔膜而实现，所述扁平隔膜能够使所述阀门挺杆轴向运动，其特征在于：所述扁平隔膜具有基本上居于中心设置的圆形通口，以实现止回功能，所述阀门挺杆穿过该圆形通口沿着轴向方向延伸。
根据本发明，扁平隔膜具有一个基本上居于中心设置的圆形通口，以实现止回功能，阀门挺杆穿过该圆形通口沿着轴向方向延伸。所述扁平隔膜是柔性的并且允许阀门挺杆轴向运动。当第二压力室内的压力大于第三压力室内的供给压力时，则扁平隔膜连同圆形通口沿阀门挺杆进行轴向运动，从而解除了扁平隔膜的密封作用并使压缩空气从第二压力室流入第三压力室中。
优选地，扁平隔膜轴向贴靠在与阀门挺杆连接的第二活塞的一个端面上。在该端面上实施密封。另外有益的是：密封面构造在第二活塞的多个位置上，以提高功能可靠性。
因此同样优选的是：扁平隔膜贴靠在阀门挺杆的径向周面上。这样便构成了一个另外的密封部位。
此外优选的是：阀门挺杆在与第二活塞直接接界的区段上具有轴向变化的纵剖面。由于该阀门挺杆的可变的直径，因而扁平隔膜在其圆形通口处以确定方式扩展，使该扩展取决于扁平隔膜的轴向位置变化。
根据一个优选实施例，阀门挺杆在与第二活塞直接接界的区段上具有沿着轴向从第二活塞远离的方向呈锥状逐渐变小的纵剖面。由此，阀门挺杆的这个锥形区段在接近第二活塞的区段上，与该阀门挺杆沿轴向离开所述第二活塞较远的区段相比，具有更大的直径。由于呈锥状逐渐变小的纵剖面延伸终止于一个具有恒定直径的区段，所以该呈锥状逐渐变小的纵剖面构成了一个截锥体的纵剖面。
根据另一个优选实施例，阀门挺杆在与第二活塞直接接界的区段上具有呈凹形延伸的纵剖面。在供给压力减小或者撤除时，尽管活塞运动，扁平隔膜依然能够在呈凹形延伸的该纵剖面上更长久地密封，因而在第二压力室与供给压力之间仍一直保持较高的压差，直至达到一定的极限压力或直至进行排气为止。若制动压力起到驻车制动压力的作用，则可以采取对制动压力延时排气，并且只有当储气罐完全排空时才可解除驻车制动。此外，即使在供给压力由于压力波动之故应该下降时也可以保持最大调定的制动压力，因为制动压力并不立刻相应地做出反应。
根据另一个优选实施例，阀门挺杆在与第二活塞直接接界的区段上具有呈凸形延伸的纵剖面。在供给压力减小到利用弹簧元件所调定的压力值以下时，扁平隔膜可以立刻在呈凸形延伸的纵剖面上做出反应，使得第二压力室内的压力和制动压力采取供给压力的值。由此便能够通过供给压力以气动控制方式降低最大制动压力，而与所调定的制动压力最大值无关。此外，在供给压力排气时，制动压力可以毫无延迟地立刻排气。
根据一种进一步改进本发明的措施，提出：扁平隔膜由耐寒的弹性体材料制成。优选地，该耐寒的弹性体材料为丁腈橡胶。其优点特别是在于：由于该耐寒的弹性体材料的柔顺性和弹性之故，扁平隔膜在任何条件下都能可靠地保证密封功能及止回功能。
另外还提出一种用于轨道车辆的制动控制系统的气动控制阀，其包括所述气动调压阀。由此可以实现制动压力与馈给压力或者说供给压力的独立性(非相关性)，其中，通过该气动调压阀实现了气动控制阀的一种整合的止回功能。
附图说明
下文将参照附图结合对本发明优选实施例的说明来详细阐述其他改进本发明的措施。附图中示出：
图1为用于轨道车辆的制动控制系统的简化框图，该制动控制系统包括一个带有本发明气动调压阀的按照本发明的气动控制阀；
图2为图1所示本发明气动调压阀的示意性纵剖视图，包括这样一根阀门挺杆，该阀门挺杆部分地具有呈锥状逐渐变小的纵剖面；
图3为本发明气动调压阀的第二实施例，包括这样一根阀门挺杆，该阀门挺杆部分地具有呈凸形延伸的纵剖面，和
图4为本发明气动调压阀的第三实施例，包括这样一根阀门挺杆，该阀门挺杆部分地具有呈凹形延伸的纵剖面。
具体实施方式
图1示出了用于轨道车辆的制动控制系统的简化框图。在贯穿整个列车延伸的主风管HL上设置有一个控制阀21。在控制阀21上设置有一个储气罐22，该储气罐产生一个通入控制阀21中的供给压力R并且可以利用活栓开关23进行排气。控制阀21控制对储气罐22的充填。在该控制阀21中整合有一个气动调压阀1。制动压力C通入一个制动缸24，该制动缸将压力转换成用于(此处未示出的)摩擦制动器的作用力。所述气动调压阀1用来对处于制动压力C作用下的制动缸24限制压力。当活栓开关23开启并且储气罐22由此而排气时，制动压力管路C同样也通过气动调压阀1中的止回阀功能被排气。
根据图2，气动调压阀1包括三个被加载压缩空气并构造在调压阀1的壳体2内的压力室。由活塞3和设置在阀门挺杆4上的阀座5密封的第一压力室6被加载制动压力C。活塞3可以在一个构造于壳体2内的缸18中依轴向往复运动并且在外周面上具有一个密封元件19。密封元件19使缸18的上部容积室与该缸18的下部容积室密封隔离。在上部容积室中，在活塞3的一个端面上沿轴向设置有一个弹簧元件20，该弹簧元件被预紧并且以弹簧力作用于活塞和与之连接的阀门挺杆上。
为了卸压，第二压力室8通过在阀门挺杆4中沿着该阀门挺杆4延伸的通道7与第一压力室6相连接。在这两个压力室6和8之间设置有一个被加载供给压力R的第三压力室9。第三压力室9与第二压力室8之间的密封借助一个设置在第三压力室9中的扁平隔膜10而实现，所述扁平隔膜能够使阀门挺杆4轴向运动。扁平隔膜10具有一个居于中心设置的圆形通口11，以实现止回功能，阀门挺杆4穿过该圆形通口沿着轴向方向延伸。扁平隔膜10轴向贴靠在与阀门挺杆4连接的第二活塞12的一个端面上。
当第二压力室8内的压力大于第三压力室9内的供给压力R时，则扁平隔膜10中的圆形通口11从呈锥状逐渐变小的纵剖面14中移出，使得扁平隔膜10失去密封作用并使得压缩空气沿呈锥状逐渐变小的纵剖面14从第二压力室8流入第三压力室9中。由于存在通道7之故，第一压力室6内的压力也同样下降，由此打破了活塞3上的力平衡。因此，阀座5便开放并借此逐渐地使第三压力室9排气。
图3示出了图2所示气动调压阀1的另一个实施例，在此，阀门挺杆4具有一个部分呈凸形延伸的纵剖面15。在供给压力R减小到利用弹簧元件20所调定的压力值以下时，扁平隔膜10可以立刻在呈凸形延伸的纵剖面15上做出反应，使得第二压力室8内的压力和制动压力C采取供给压力R的值。
图4示出了图2所示气动调压阀1的另一个实施例，在此情况中，阀门挺杆4具有一个部分呈凹形延伸的纵剖面16。在供给压力R减小或者撤销时，尽管活塞运动，扁平隔膜10依然能够在呈凹形延伸的纵剖面16上更长久地密封，从而在第二压力室8与供给压力R之间保持较高的压差，直到从一定的极限压力起出现压力平衡或排气。
需要指出的是：所说“包括”并不排除还包含其他元件或者步骤，所说“一个”并不排除包含复数个。另外需要指出的是：参照上述实施例之一加以说明的特征或者步骤也可以与其他上文所说明的实施例的其他特征或者步骤组合地得到应用。文中的附图标记不应被视为限制性的。
附图标记列表
1 气动调压阀
2 壳体
3 活塞
4 阀门挺杆
5 阀座
6 第一压力室
7 通道
8 第二压力室
9 第三压力室
10 扁平隔膜
11 圆形通口
12 第二活塞
13 区段
14 呈锥状逐渐变小的纵剖面
15 呈凸形延伸的纵剖面
16 呈凹形延伸的纵剖面
17 气动控制阀
18 缸
19 密封元件
20 弹簧元件
21 控制阀
22 储气罐
23 活栓开关
24 制动缸
C 制动压力
HL 主风管
R 供给压力

Claims (9)

1.用于轨道车辆的制动控制系统的气动调压阀(1)，其包括至少三个被加载压缩空气并构造在调压阀(1)的壳体(2)内的压力室，其中，由活塞(3)和设置在阀门挺杆(4)上的阀座(5)密封的第一压力室(6)被加载制动压力(C)并且为了卸压而在流体技术上通过阀门挺杆(4)中的通道(7)与第二压力室(8)连接，另外在这两个压力室(6，8)之间还设置有被加载供给压力(R)的第三压力室(9)，所述第三压力室(9)与第二压力室(8)之间的密封借助设置在该第三压力室(9)中的扁平隔膜(10)而实现，所述扁平隔膜能够使所述阀门挺杆(4)轴向运动，其特征在于：所述扁平隔膜(10)具有基本上居于中心设置的圆形通口(11)，以实现止回功能，所述阀门挺杆(4)穿过该圆形通口沿着轴向方向延伸。
2.如权利要求1所述的调压阀(1)，其特征在于：所述扁平隔膜(10)轴向贴靠在与所述阀门挺杆(4)连接的第二活塞(12)的端面上。
3.如权利要求1所述的调压阀(1)，其特征在于：所述扁平隔膜(10)贴靠在所述阀门挺杆(4)的径向周面上。
4.如权利要求1所述的调压阀(1)，其特征在于：所述阀门挺杆(4)在与第二活塞(12)直接接界的区段(13)上具有轴向变化的纵剖面。
5.如权利要求4所述的调压阀(1)，其特征在于：所述阀门挺杆(4)在与第二活塞(12)直接接界的区段(13)上具有沿着轴向从第二活塞(12)远离的方向呈锥状逐渐变小的纵剖面(14)。
6.如权利要求4所述的调压阀(1)，其特征在于：所述阀门挺杆(4)在与第二活塞(12)直接接界的区段(13)上具有呈凸形延伸的纵剖面(15)。
7.如权利要求4所述的调压阀(1)，其特征在于：所述阀门挺杆(4)在与第二活塞(12)直接接界的区段(13)上具有呈凹形延伸的纵剖面(16)。
8.如权利要求1所述的调压阀(1)，其特征在于：所述扁平隔膜(10)由耐寒的弹性体材料制成。
9.用于轨道车辆的制动控制系统的气动控制阀(17)，其包括如权利要求1至8之任一项所述的气动调压阀(1)。
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