CN108216171A - 地下内燃机车的刹车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种地下内燃机车的刹车系统，包括行车制动支路，其包括在气路上串联连接的流量控制单元和刹车气缸，其中，流量控制单元根据地下内燃机车的刹车手柄的电流信号的大小来控制流入刹车气缸的空气流量；刹车气缸包括第一缸，第一缸包括被第一活塞分隔出的左腔室和右腔室，第一缸的左腔室内设置有能够使第一活塞复位的第一弹簧，第一活塞的左端设置有活塞杆，第一活塞的活塞杆的末端伸出第一缸且连接到刹车执行机构，来自流量控制单元的空气进入第一缸的左腔室。本发明的地下内燃机车的刹车系统，采用先导控制，响应时间快，能够安全高效地进行刹车制动；还保证了操作者可以根据实际需要，通过控制刹车手柄的行程来得到想要的刹车力。

Description

地下内燃机车的刹车系统
技术领域
本发明涉及一种地下内燃机车的刹车系统。
背景技术
现有地下内燃机车的刹车系统不能根据刹车手柄的行程来控制刹车力，并且刹车系统的相应时间较长，安全性不高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种安全高效的、能提供可控刹车力的用于地下内燃机车的刹车系统。
在下文中，用于“左”“右”分别指的是如附图1所示的左方和右方，即阅读者看图时的左手边和右手边，并不是限定实际使用时的方向。
本发明的地下内燃机车的刹车系统，包括行车制动支路，所述行车制动支路包括在气路上串联连接的流量控制单元和刹车气缸，其中，所述流量控制单元根据所述地下内燃机车的刹车手柄的电流信号的大小来控制流入所述刹车气缸的空气流量；所述刹车气缸包括第一缸，所述第一缸包括被第一活塞分隔出的左腔室和右腔室，所述第一缸的左腔室内设置有能够使所述第一活塞复位的第一弹簧，所述第一活塞的左端设置有活塞杆，所述第一活塞的活塞杆的末端伸出所述第一缸且连接到刹车执行机构，来自所述流量控制单元的空气进入所述第一缸的左腔室。
进一步地，所述刹车系统还包括与所述行车制动支路并联连接的驻车制动支路，所述驻车制动支路包括排气阀和触发单元，其中，所述刹车气缸还包括第二缸，所述第二缸相邻地设置在所述第一缸的右侧，所述第二缸包括被第二活塞分隔出的左腔室和右腔室，所述第二缸的右腔室内设置有能够使所述第二活塞复位的第二弹簧；所述第一活塞的右端设置有推杆，所述推杆穿过所述第一缸的右腔室伸入所述第二缸的左腔室，以使得所述第二活塞在所述第二弹簧的作用下能够推动所述推杆从而使得所述第一活塞的活塞杆伸出；所述第二缸的左腔室连接到所述排气阀，当所述触发单元触发所述排气阀时，所述第二缸的左腔室通过所述排气阀排气。
优选地，所述流量控制单元包括依次气路连接的先导阀和刹车阀，所述先导阀的第一工作口连接到供气装置、其第二工作口连接到所述刹车阀的控制口，所述先导阀接收所述电流信号，并根据所述电流信号的大小控制其第一工作口和第二工作口之间的开口的大小；所述刹车阀的第一工作口连接到所述供气装置、其第二工作口连接到所述第一缸的右腔室，所述刹车阀的第一工作口和第二工作口之间的开口的大小受其控制口的控制并且与其控制口的压力大小相匹配。
优选地，所述触发单元为驻车电磁阀，所述驻车电磁阀为常闭电磁阀，其第一工作口连接到所述供气装置、其第二工作口连接到所述排气阀的控制口；所述排气阀的工作口连接到所述第二缸的左腔室，当所述排气阀的控制口通气时，所述排气阀的工作口与所述排气阀的排气口连通。
进一步地，所述供气装置包括依次气路连接的进气口、空气压缩机和储气罐，还包括设置在所述空气压缩机和所述储气罐之间的用于保证所述刹车系统的压力不超过其设定压力的第一安全阀、以及与所述储气罐连接的用于保证所述储气罐的压力不超过其设定压力的第二安全阀。
优选地，在所述进气口与所述空气压缩机之间还设置有第一空气过滤器，在所述储气罐的供气口还设置有第二空气过滤器。所述空气过滤器还连接有分气阀块，所述分气阀块用于将所述空气过滤器输出的压缩空气分为两路，其中一路连接到所述先导阀的第一工作口，另一路连接到所述刹车阀的第一工作口和所述驻车电磁阀的第一工作口。
优选地，所述刹车气缸和所述刹车执行机构均为多个，各所述刹车执行机构分别用于对不同的车轮进行制动，各所述刹车气缸的所述第一活塞的活塞杆分别连接到对应的刹车执行机构。
本发明的地下内燃机车的刹车系统，采用先导控制，响应时间快，能够安全高效地进行刹车制动；还保证了操作者可以根据实际需要，通过控制刹车手柄的行程来得到想要的刹车力。
附图说明
图1为本发明的地下内燃机车的刹车系统的优选的实施例的气路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的地下内燃机车的刹车系统，作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明的地下内燃机车的刹车系统包括相互并联连接的行车制动支路和驻车制动支路、以及供气装置。其中，如图1所示，行车制动支路包括在气路上串联连接的流量控制单元(包括先导阀10和刹车阀11)和刹车气缸13，驻车制动支路包括触发单元(由驻车电磁阀12构成)、排气阀15和刹车气缸13，供气装置包括依次气路连接的进气口IN、空气压缩机2和储气罐5。
在行车制动支路中，流量控制单元根据地下内燃机车的刹车手柄的电流信号的大小来控制流入刹车气缸13的空气流量；刹车气缸13包括第一缸131，第一缸131包括被第一活塞1311分隔出的左腔室1312和右腔室1313。第一缸131的左腔室1312内设置有能够使第一活塞1311复位的第一弹簧1314，第一活塞1311的左端设置有活塞杆1315，第一活塞1311的活塞杆1315的末端伸出第一缸131且连接到刹车执行机构。来自流量控制单元的空气进入第一缸131的右腔室1313。
优选地，流量控制单元包括先导阀10和刹车阀11。先导阀10的第一工作口A连接到供气装置、其第二工作口B连接到刹车阀11的控制口C。先导阀10接收来自地下内燃机车的刹车手柄的电流信号，该电流信号的大小与刹车手柄的行程相匹配。先导阀10的第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小受电流信号的大小的控制，并且与该电流信号的大小相匹配。
刹车阀11的第一工作口A连接到供气装置、其第二工作口B连接到刹车气缸13的第一缸131的右腔室1313，刹车阀11的第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小受刹车阀11的控制口C的控制，并与刹车阀11的控制口C受到的空气压力的大小相匹配。
流量控制单元用相互连接的先导阀10和刹车阀11来实现，比起用单一的流量控制阀来实现，其优点是采用这种先导控制，能够避免空气流量由于电流的波动而引起的波动，使得对空气流量的控制更加精准。
在驻车制动支路中，刹车气缸13还包括第二缸132，第二缸132相邻地设置在第一缸131的右侧。第二缸132包括被第二活塞1321分隔出的左腔室1322和右腔室1323，第二缸132的右腔室1323内设置有能够使第二活塞1321复位的第二弹簧1324，第二活塞1321的右端设置有活塞杆1325。需要说明的是，虽然第二缸132的左腔室1322与第一缸131的右腔室1313相邻，但第二缸132的左腔室1322与第一缸131的右腔室1313之间的空气并不相通。第一活塞1311的右端固定设置有推杆1316，推杆1316穿过第一缸131的右腔室1313伸入第二缸132的左腔室1322，以使得第二活塞1321在第二弹簧1324的作用下能够推动推杆1316从而使得第一活塞1311的活塞杆1315伸出。为了保证第二活塞1321能够在第二弹簧1324的作用下推动推杆1316并使得第一活塞1311的活塞杆1315伸出，需要保证第二弹簧1324的弹簧力足够大(例如大于第一弹簧1314的弹簧力)，且推杆1316伸入第二缸132的左腔室1322的长度足够长。
触发单元由驻车电磁阀12构成，驻车电磁阀12为常闭电磁阀，其第一工作口A连接到供气装置、其第二工作口B连接到排气阀15的控制口A。排气阀的工作口B连接到刹车气缸13的第二缸132的左腔室1322，当排气阀15的控制口A通气时，排气阀15的工作口B与排气阀15的排气口C连通。即当触发单元触发排气阀15时，第二缸132的左腔室1322通过排气阀15排气。
以下结合图1说明本发明的地下内燃机车的刹车系统的行车制动支路进行行车制动的过程、以及驻车制动支路进行驻车制动的过程。
地下内燃机车在行进的过程中，驾驶员如果想进行刹车，首先会触发刹车手柄。此时，先导阀10会接收到刹车手柄传递过来的电流信号，该电流信号与刹车手柄的行程相匹配。例如，先导阀10的电流接受范围为0～20mA，当刹车手柄未被触发时，先导阀10接收到的电流信号的大小为0mA；当刹车手柄的行程最大时，先导阀10接收到的电流信号的大小为20mA；当刹车手柄被触发且行程未达到最大时，先导阀10接收到的电流信号的大小为在(0,20)mA范围内的、与行程相匹配的值。
先导阀10会根据接收到的该电流信号的大小，自动调整其第一工作口A和第二工作口B之间的开口大小。例如，当电流信号的大小为0时，第一工作口A和第二工作口B之间的开口为0，即第一工作口A和第二工作口B之间是互不相通的；当电流信号的大小为20mA时，第一工作口A和第二工作口B之间的开口达到最大(100％)，即第一工作口A和第二工作口B之间完全接通；当电流信号的大小为在(0,20)mA范围内时，第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小为(0,100％)范围内的、与电流信号的大小相匹配的值。
气体从供气装置流入先导阀10的第一工作口A，然后从先导阀10的第二工作口B流出，进入刹车阀11的控制口C。控制口C通气后，刹车阀11的第一工作口A和第二工作口B之间接通，并且刹车阀11的第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小受其控制口C的空气压力的控制，即刹车阀11的控制口C的空气压力越大，其第一工作口A和第二工作口B之间的开口越大。
在刹车阀11的第一工作口A和第二工作口B之间接通之后，供气装置提供的气体从刹车阀11的第一工作口A进入刹车阀11，并从其第二工作口B流出，进入刹车气缸13的第一缸131的右腔室1313。
随着第一缸131的右腔室1313内的空气压力的增大，第一活塞1311向左运动，并致使第一活塞1311的活塞杆1315伸出，从而触发刹车执行机构执行刹车动作。
由以上描述可知，刹车执行机构执行刹车动作的刹车力的大小与第一活塞1311的活塞杆1315伸出的长度有关，即伸出长度越长刹车力越大；而第一活塞1311的活塞杆1315伸出的长度与第一缸131的右腔室1313内的气体的压力有关，即气体压力越大伸出长度越长；而第一缸131的右腔室1313内的气体的压力与从刹车阀11流入第一缸131的右腔室1313的气体的流量有关，而从刹车阀11流入第一缸131的右腔室1313的气体的流量与刹车阀11的第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小有关；而刹车阀11的第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小受其控制口C的空气压力的控制，而刹车阀11的控制口C的空气压力跟从先导阀10流出的气体的流量有关，即与先导阀10的第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小有关；而先导阀10的第一工作口A和第二工作口B之间的开口的大小与刹车手柄的行程有关。因此，刹车执行机构执行刹车动作的刹车力的大小是由刹车手柄的行程决定的，即刹车手柄被推进的行程越大，则刹车力越大；反之，刹车手柄被推进的行程越小，则刹车力越小。
因此，驾驶员可以通过控制刹车手柄的行程，来控制先导阀10接收到的电流信号的大小，最终控制整个刹车系统的行车刹车力的大小。
当地下内燃机车需要驻车时，驾驶员激活驻车电磁阀12，由于驻车电磁阀12是常闭电磁阀，因此驻车电磁阀12得电后其第一工作口A和第二工作口B接通，使得排气阀15的控制口A通气。此时，刹车气缸13的第二缸132的左腔室1322内的空气通过排气阀15的工作口B和排气口C迅速排出，第二活塞1321在第二弹簧1324的作用下向左移动。当第二活塞1321移动到接触到推杆1316后，其在第二弹簧1324的作用下继续向左运动，从而推动第一活塞1311向左运动，并使得第一活塞1311的活塞杆1315伸出，以触发刹车执行机构执行刹车动作。因此，在驻车制动时，是由刹车气缸13内部的第二弹簧1324的弹簧力提供了地下内燃机车所需的驻车刹车力。
为了保证第二活塞1321能够在第二弹簧1324的作用下推动推杆1316并使得第一活塞1311的活塞杆1315伸出，即保证刹车气缸13能够完成上述功能，需要保证第二弹簧1324的弹簧力足够大，例如大于第一弹簧1314的弹簧力，才能使得第二活塞1321接触推杆1316之后、在第一弹簧1314和第二弹簧1324一起对第一活塞1311、推杆1316和第二活塞1321形成的整体施力时，该整体在两个弹簧的共同作用下能够向图1中的左方运动。可以理解的是，为了实现上述功能，推杆1316伸入第二缸132的左腔室1322的部分的长度需要足够长，才能保证第二弹簧1324对上述整体施加足够大的力来推动其向左运动，并保证第一活塞1311向左运动的行程(即第一活塞1311的活塞杆1315伸出的行程)满足驻车制动时的刹车力大小的需要。
优选地，该刹车系统可以包括多个刹车气缸和多个刹车执行机构每个刹车执行机构分别对不同的车轮进行制动，每个刹车气缸的第一活塞1311的活塞杆1315分别连接到其对应的刹车执行机构。
如图1所示，本发明的地下内燃机车的刹车系统的供气装置包括依次气路连接的进气口IN、空气压缩机2和储气罐5，还包括设置在空气压缩机2和储气罐之间5的用于保证刹车系统的压力不超过其设定压力的第一安全阀3、以及与储气罐5连接的用于保证储气罐5的压力不超过其设定压力的第二安全阀6。此外，为了保证进入整个刹车系统的气体的纯净，还在进气口IN与空气压缩机2之间设置有第一空气过滤器1，在储气罐的供气口也设置有第二空气过滤器7。
如图所示，空气过滤器7还连接有分气阀块9，分气阀块9用于将空气过滤器7输出的压缩空气分为两路，其中一路连接到先导阀10的第一工作口A，另一路连接到刹车阀11的第一工作口A和驻车电磁阀12的第一工作口A。
以下结合图1说明本发明的地下内燃机车的刹车系统的供气装置进行供气的过程。
空气压缩机2在外接动力(发动机或电机)的驱动下持续将进气口IN进入的空气进行压缩，以为整个刹车系统提供压缩空气。空气过滤器1保证进入系统的空气清洁，第一安全阀3设定安全压力，例如7.3bar，以保证整个刹车系统的压力不超过7.3bar。储气罐5负责储存系统的压缩空气，并且装有第二安全阀6，保证储气罐5的压力不超过其设定的安全压力，例如7bar。储气罐5通过空气过滤器7与分气阀块9相连接，分气阀块9将气路分成两路输出。
本发明的地下内燃机车的刹车系统，采用先导控制，响应时间快，能够安全高效地进行刹车制动；还保证了操作者可以根据实际需要，通过控制刹车手柄的行程来得到想要的刹车力。
以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，包括行车制动支路，所述行车制动支路包括在气路上串联连接的流量控制单元和刹车气缸，其中，
所述流量控制单元根据所述地下内燃机车的刹车手柄的电流信号的大小来控制流入所述刹车气缸的空气流量；
所述刹车气缸包括第一缸，所述第一缸包括被第一活塞分隔出的左腔室和右腔室，所述第一缸的左腔室内设置有能够使所述第一活塞复位的第一弹簧，所述第一活塞的左端设置有活塞杆，所述第一活塞的活塞杆的末端伸出所述第一缸且连接到刹车执行机构，
来自所述流量控制单元的空气进入所述第一缸的左腔室。
2.根据权利要求1所述的地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，所述刹车系统还包括与所述行车制动支路并联连接的驻车制动支路，所述驻车制动支路包括排气阀和触发单元，其中，
所述刹车气缸还包括第二缸，所述第二缸相邻地设置在所述第一缸的右侧，所述第二缸包括被第二活塞分隔出的左腔室和右腔室，所述第二缸的右腔室内设置有能够使所述第二活塞复位的第二弹簧；
所述第一活塞的右端设置有推杆，所述推杆穿过所述第一缸的右腔室伸入所述第二缸的左腔室，以使得所述第二活塞在所述第二弹簧的作用下能够推动所述推杆从而使得所述第一活塞的活塞杆伸出；
所述第二缸的左腔室连接到所述排气阀，当所述触发单元触发所述排气阀时，所述第二缸的左腔室通过所述排气阀排气。
3.根据权利要求2所述的地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，所述流量控制单元包括依次气路连接的先导阀和刹车阀，
所述先导阀的第一工作口连接到供气装置、其第二工作口连接到所述刹车阀的控制口，所述先导阀接收所述电流信号，并根据所述电流信号的大小控制其第一工作口和第二工作口之间的开口的大小；
所述刹车阀的第一工作口连接到所述供气装置、其第二工作口连接到所述第一缸的右腔室，所述刹车阀的第一工作口和第二工作口之间的开口的大小受其控制口的控制并且与其控制口的压力大小相匹配。
4.根据权利要求3所述的地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，
所述触发单元为驻车电磁阀，所述驻车电磁阀为常闭电磁阀，其第一工作口连接到所述供气装置、其第二工作口连接到所述排气阀的控制口；
所述排气阀的工作口连接到所述第二缸的左腔室，当所述排气阀的控制口通气时，所述排气阀的工作口与所述排气阀的排气口连通。
5.根据权利要求4所述的地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，所述供气装置包括依次气路连接的进气口、空气压缩机和储气罐，还包括设置在所述空气压缩机和所述储气罐之间的用于保证所述刹车系统的压力不超过其设定压力的第一安全阀、以及与所述储气罐连接的用于保证所述储气罐的压力不超过其设定压力的第二安全阀。
6.根据权利要求5所述的地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，在所述进气口与所述空气压缩机之间还设置有第一空气过滤器，在所述储气罐的供气口还设置有第二空气过滤器。
7.根据权利要求6所述的地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，所述空气过滤器还连接有分气阀块，所述分气阀块用于将所述空气过滤器输出的压缩空气分为两路，其中一路连接到所述先导阀的第一工作口，另一路连接到所述刹车阀的第一工作口和所述驻车电磁阀的第一工作口。
8.根据权利要求2所述的地下内燃机车的刹车系统，其特征在于，所述刹车气缸和所述刹车执行机构均为多个，各所述刹车执行机构分别用于对不同的车轮进行制动，各所述刹车气缸的所述第一活塞的活塞杆分别连接到对应的刹车执行机构。
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