CN106573613B - 制动缸限位阀 - Google Patents

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Abstract

制动缸限位阀具有确定实际制动缸压力的第一部分以及根据制动管压力减小量确定期望的制动缸压力的第二部分。两个部分结合使得如果实际的制动缸压力超过期望的制动缸压力预定阈值数量、优选地为两倍半于制动管压力减小量的预定阈值数量,则将减小制动缸压力。排气管截止阀可以用于如果制动缸压力下降到预定值以下则防止制动缸压力的排放。

Description

制动缸限位阀
技术领域
本发明涉及轨道或货车制动系统,并且更具体地说,涉及防止制动缸的过压的用于AAR式货车制动的制动缸限位阀。
背景技术
在货车制动系统中使用的控制阀、例如由纽约沃特敦的纽约空气制动公司制造的DB-60控制阀,或者由宾夕法尼亚洲威尔默丁的西屋公司制造的AB式控制阀,通常地将气压供给到货车的制动缸。然而,如果控制阀与车厢之间的制动缸或管道有泄漏,那么制动缸将不保持初始设定压力。除了制动缸泄漏导致低制动缸压力以外,制动系统可以泄漏到制动缸中,导致高的制动缸压力。
符合AAR标准的在轨道或货车上的制动控制系统被称为移位式系统,并且制动缸压力与通过AAR规定所禁止且通过制动控制阀控制的辅助储存器的尺寸及制动缸体积成比例。制动缸压力的控制响应于通过火车驾驶员的制动管压力的调节。尽管这些系统非常可靠,但它们操作在开环模式下,使得制动缸压力成为辅助储存器压力与制动管压力之间关系的结果。由此,不存在以闭环控制为目的的制动缸压力的反馈。泄漏到制动缸中或外部可能由此在不存在通过此系统的压力是异常的任何识别的情况下导致高于或低于期望的制动缸压力的制动缸压力。尽管目前对AAR制动系统的改进包括增加补偿制动缸泄漏的制动缸保持阀,但制动缸过压的排出仍是问题并且可能由于在快速服务限位阀中、辅助储存器中、紧急储存器中、辅助储存器中或者当制动器被使用时制动管压力进入到制动缸中的泄漏而发生。
造成火车中的车厢上的制动器的过压的制动故障是非常有害的并且可能导致“热轮”(hot wheel),这会损坏车轮并且提升了对于随后车轮故障并且甚至火车脱轨的可能性。火车驾驶员通常未意识到,部分地由于火车的长度与火车中车厢的数量,车厢具有过压制动。解决此问题的仅有的现存方法是沿预定位置将热轮探测器的网络安装在大陆轨道系统中,其可以利用热传感器探测在车厢上的热轮,利用RFID标签识别车厢ID,并且然后发送警报到调度中心使得调度员可以与火车驾驶员接触。此系统是昂贵的,需要对现有基础设施进行显著修改,并且受到地理范围限制。因此,可以防止制动缸过压并且避免形成热轮问题的轨道车厢安装系统将是显著的安全改进。
发明内容
本发明包括制动缸限位阀,其具有确定实际的制动缸压力的第一部分以及确定期望的制动缸压力的第二部分,并且然后如果实际的制动缸压力超过期望的制动管压力预定阈值则允许制动缸压力的排放。根据相对于紧急储存器压力的制动管压力减小量确定期望的制动管压力,并且用于排放的优选阈值是制动缸压力,其多于两倍半的制动管压力减小量加上用于容差的标定数量。
在一个实施方式中,第一部分包括与制动缸压力源联通的第一室,与大气压力联通的第二室,以及将第一室与第二室分隔并且具有第一浸渍区域的第一隔膜,其中此隔膜构造为抵抗弹簧的偏置打开制动缸压力排放端口。第二部分包括与制动压力源联通的第三室,与紧急储存器压力源联通的第四室,以及将第三室与第四室分隔并且具有大于第一浸渍区域阈值比值的第二浸渍区域,其中此隔膜可移动为经由浮动销传递第二力,其也使座部偏置到闭合位置中。由此,当其克服弹簧的偏置力以及由第二隔膜施加的任何偏置力时,第一室中的制动缸压力将被排放。第二隔膜与第一隔膜的浸渍区域比值优选地是2.5比1,由此提供了AAR顺应制动系统中所需的制动管压力减小量与制动缸压力增加量的相同比值。制动缸限位阀可以互连到管支架的现有4端口测试接口,或者集成到传统制动控制阀中的任意数量位置中。
附图说明
通过结合附图阅读下面的详细描述将会更加充分地了解与理解本发明,在附图中:
图1是根据本发明的制动缸限位阀的示意图;
图2是根据本发明的在具有制动缸限位阀的第一构造中改装的AAR控制阀的立体图;
图3是根据本发明的在具有制动缸限位阀的第二构造中改装的AAR控制阀的立体图;
图4是根据本发明的用于互连到AAR控制阀的制动缸限位阀适配器的立体图;以及
图5示出了根据本发明的用于安装制动缸限位阀的三个另选位置的制动控制阀的示意图。
具体实施方式
现在参照附图,其中贯穿全文相同附图标记表示相同部件,在图1a中看到用于防止制动缸的过压的制动缸限位阀10。阀10是2.5:1压差限位阀,其具有气动地确定期望的制动缸压力的第一部分以及将期望的制动缸压力与实际制动缸压力进行比较的第二部分。根据在AAR顺应系统中要求的制动管压力与制动缸压力的比值选择2.5:1的压差。更具体地说,由于在AAR制动系统中的辅助储存器与制动缸之间的体积关系,制动管压力的减小将造成制动缸压力的增加,该增加量是制动管减小量的2.5倍。例如,当操作者进行10psi制动管减小以致动此制动器时,此制动缸压力增加了25psi。由此,应该认识到本发明可以构造为用于如被非AAR顺应系统或具有不同需要的系统期望的或者所需的不同压差。
如图1中看到的,阀10包括与制动缸压力源BC流体联通的第一端口12、与排气管EX(大气压力)流体联通的第二端口14、与制动管压力源BP流体联通的第三端口16、以及与紧急储存器压力源ER联通的第四端口18。阀10还包括将与第一端口12联通的第一室22和与第二端口14及排气管EX联通的第二室24分隔的第一隔膜20。弹簧26使隔膜20偏置以移动定位在其上的座部28从而选择性地打开与闭合第一端口12与排放端口30之间的联通。弹簧26构造为提供5psi与10psi之间的等效偏置力。
第二隔膜32定位在阀10中以将与第三端口16和制动管压力BP联通的第三室34和与第四端口18及紧急储存器压力ER联通的第四室36分隔。第二隔膜32的移动经由浮动销38联通到第一隔膜20,由此允许制动管压力BP降低以调节所需打开座部28的力的大小。分隔紧急储存器压力ER室36与制动管压力BP室34的第二隔膜32的浸渍区域选择为是第一隔膜22的浸渍区域的大约2.5倍。因此,阀10将不打开座部28以及将制动缸压力BC排放到排放端口30,除非在室22中的制动缸压力BC超过弹簧26的偏置力以及是通过销38和隔膜32施加到隔膜20的任何力的2.5倍,这是在室34中制动管压力BP减小的数量。由此,阀10的第一部分包括与如通过制动管压力确定的期望的制动管压力进行比较的实际制动缸压力反馈。由此,阀10可以确定实际制动缸压力是否超过期望的制动缸压力并且如果过压的数量等于弹簧26的偏置力则排出制动缸。
排放端口30优选地连接到排放阀42的入口40,该排放阀42具有与制动缸压力BC联通的导向器44,该排放阀42抵抗阀弹簧46动作以使排放端口30与排气管EX选择性地连接。阀弹簧46构造为提供大约等于20psi的偏置力并且由此如果制动缸压力BC下降到大约20psi以下时将闭合排放阀42。传统的AAR制动系统包括止回阀,其当被手动地启动时将通过密封制动缸排气管来抑制制动缸压力。这允许火车驾驶员抑制在车厢上的制动器,并且然后当止回阀抑制制动缸压力时,进行火车上的制动管与全部控制阀的释放与再充电。通常地当降低长的等级时使用止回阀。通过AAR标准,在高压设置中止回阀将抑制20psi。排放截止阀42由此在止回阀操作中使制动缸限位阀禁用以符合AAR标准。
在释放与再充电中,紧急储存器与辅助储存器被加压到制动管压力、通常是90psi。在服务制动应用过程中,紧急储存器压力从初始充电状态保持不变。制动缸限位阀由此利用紧急储存器压力与制动管压力之间的差值来确定制动管减小量,其是制动命令信号。制动减小量由此与实际制动缸反馈压力进行比较。
如上面说明的,在正常制动应用过程中,制动缸压力BC将是制动管减小量的大约2.5倍。制动缸限位阀10将由此处于力平衡中并且排放端口30将通过阀弹簧26保持闭合,这具有在大约5psi至10psi之间的标定预载荷。在平衡状态中此预载荷防止了从制动缸限位阀10的不期望的泄漏,并且满足制动系统的容差变化。如果制动缸压力BC由于至制动缸中的任何不期望的泄漏而增加,例如从制动管、辅助储存器、或者紧急储存器,并且在等于或大于弹簧26的值的数量中这样做,则第一隔膜20将向下移动,如图1中看到的,从而打开座部28并且允许室22中的制动缸压力离开到排放端口30外部。
在紧急制动应用中,制动管压力被排放至零psi并且紧急储存器与辅助储存器及制动缸压力处于平衡。由于制动缸限位阀10中的浸渍区域的比值,排放端口30通过座部28稳固地保持闭合。
尽管图1示出了制动缸限位阀10,其具有柔性隔膜20和32以及用于提供力联通的浮动销38,但可以利用其它可比较的阀结构来执行制动缸限位阀10的功能,比如活塞与密封件的组合,其在实际制动缸反馈部分与期望的制动缸压力确定部分之间提供了所需的2.5比1面积比值。
如图2中看到的,阀10可以设置在单元50中,其适于经由现有4端口接口54互连到单侧管支架52,该单侧管支架52设置为周期性地连接到单车厢测试装置。4端口接口54包括管道,此管道提供到制动管压力BP、辅助储存器压力AR、紧急储存器压力ER、以及制动缸压力BC的流体联通并且可以由此提供用于阀10的全部需要的输入。在图2中,单元50直接地连接到管支架52的4端口接口54。因此,单元53将需要被移除使得单车厢测试装置可以连接到4端口接口54以便制动系统的周期性测试。
如在图3和图4中看到的,阀10可以被纳入到单元60中,单元60沿第一侧66直接地附接到4端口接口54并且其含有形成在其中的一系列管道62,以提供到阀10及到第二侧68上的相应组的端口64的流体联通,其允许传统测试装置附接到单元60以便用于周期性测试目的。尽管单元60在图3中示出为附接到4端口接口54,使得阀10位于管支架上方,但单元60可以构造为使阀10定位在管支架52下方。如在图3中进一步看到的,测试适配器70可以螺栓连接在适配器60上方以允许连接到单车厢测试装置。
本领域中的技术人员应该认识到,阀10可以构造到制动系统控制阀的任何部分中,比如通过对控制阀的包装的再设计,作为连接到释放阀接口的单元,或者作为适配到服务部分和管支架之间或者紧急部分与管支架之间的单元(或者通过在气动地接近制动管、紧急储存器与制动缸压力的任意其它位置中包括阀10)。如图5中看到的,阀10可以集成到控制阀72的相应的至少三个不同位置Alt1、Alt2、和Alt3的一个中。

Claims (17)

1.一种制动缸限位阀,包括:
第一部分,其用于互连到制动缸压力源并且具有在闭合位置与打开位置之间能够移动的座部,其中,在闭合位置中所述制动缸压力源与排气管闭合联通并且在打开位置中所述制动缸压力源与所述排气管打开联通;
弹簧,其提供使所述座部偏置到所述闭合位置中的第一力;
第二部分,其用于互连到制动管压力源与紧急储存器压力源,当制动管压力小于紧急储存器压力时,所述紧急储存器压力源提供使所述座部偏置到所述闭合位置中的第二力;以及
其中当所述制动缸压力超过所述制动管压力与紧急储存器压力之间的差值以大于阈值比值时,克服了使所述座部偏置到所述闭合位置中的所述第一力和第二力。
2.根据权利要求1所述的阀,其中所述阈值比值是2.5比1。
3.根据权利要求2所述的阀,其中所述第一部分包括:
第一室,其与所述制动缸压力源联通;
第二室,其与大气压力联通;
第一隔膜,其将所述第一室与第二室分隔并且具有第一浸渍区域,所述隔膜构造为使所述座部在所述闭合位置与打开位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的阀,其中所述第一力包括在5psi与10psi之间,使得当所述第一室中的制动缸压力超过所述弹簧的偏置时所述座部将打开。
5.根据权利要求4所述的阀,其中所述第二部分包括:
第三室,其与制动管压力源联通;
第四室,其与紧急储存器压力源联通;
第二隔膜,其将所述第三室与第四室分隔并且具有第二浸渍区域,所述第二浸渍区域大于所述第一浸渍区域所述阈值比值,所述隔膜能够移动为提供使所述座部偏置到所述闭合位置中的第二力。
6.根据权利要求5所述的阀,还包括浮动销,其与所述第一隔膜和所述第二隔膜接触以将所述第二力传递到所述第一隔膜。
7.根据权利要求1所述的阀,还包括与所述排气管联通的截止阀。
8.根据权利要求7所述的阀,其中当所述制动缸压力低于预定阈值时所述截止阀闭合所述排气管。
9.根据权利要求8所述的阀,其中所述预定阈值是二十psi。
10.根据权利要求1所述的阀,还包括壳体,所述壳体包围所述阀并且具有构造为使所述阀可操作地互连到4端口测试接口的一系列管道,从而提供所述制动缸压力源、所述制动管压力源、以及所述紧急储存器压力源。
11.根据权利要求10所述的阀,其中所述壳体还包括一系列端口,所述一系列端口构造为使所述壳体的管道可操作地连接到除所述阀以外的4端口测试适配器。
12.一种防止制动缸过压的方法,包括以下步骤:
使用第一部分来确定实际的制动缸压力,所述第一部分互连到制动缸压力源并且具有在闭合位置与打开位置之间能够移动的座部,其中,在闭合位置中所述制动缸压力源与排气管闭合联通,并且在打开位置中所述制动缸压力源与所述排气管打开联通;
以弹簧将座部偏置到闭合位置中;
使用第二部分来确定期望的制动缸压力,所述第二部分互连到制动管压力源和紧急储存器压力源,当制动管压力小于紧急储存器压力时,所述紧急储存器压力源提供使所述座部偏置到所述闭合位置中的第二力;以及
如果所述实际的制动缸压力超过所述期望的制动缸压力预定数量,则通过克服第一和第二偏置力打开座部来减小所述实际的制动缸压力。
13.根据权利要求12所述的方法,其中确定所述期望的制动缸压力的步骤包括测量与紧急储存器压力相关的制动管压力中的减小量。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述预定数量包括两倍半于制动管压力的减小量。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述预定数量包括两倍半的制动管压力的减小量加上五psi和十psi之间的数量。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括即使所述实际的制动缸压力超过所述期望的制动缸压力预定数量,如果所述制动管压力低于预定阈值,则使用排放截止阀来防止所述实际的制动缸压力减小的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述预定阈值是二十psi。
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