CN109990091B - 一种用于火车车厢制动软管接头的垫圈 - Google Patents

Abstract

一种用于火车车厢制动软管接头的垫圈，包括第一垫圈和第二垫圈，所述第一垫圈下表面还设有截面为L型的金属垫片；所述第二垫圈在下表面上设有U型槽；所述L型金属垫片的拐角和U型槽外侧壁的顶部设有倒角。其中，所述的橡胶垫圈由下述重量份的原料制成：天然胶：40‑65；顺丁胶：35‑60；氧化锌：5；轻质碳酸钙：50；炭黑N330：35；松焦油：2；石蜡：1；邻二丁酯：0‑8；硬脂酸：1.5；硫黄IS60：1.8；促进剂：2－4；防老剂：1‑3；所述防老剂包括：防老剂4010NA：1‑1.5；防老剂RD：0‑1.5；所述顺丁胶和天然胶之和为100。本发明保证既安全密封又可靠脱离。本发明所提供的配比，可以使垫圈具有较高的强度和耐磨性能，还具有成本低，环保性好的优点。

Description

一种用于火车车厢制动软管接头的垫圈

技术领域

本发明涉及一种用于火车车厢制动软管接头的垫圈，用于在火车车厢的空气制动软管端部上的两个气接头之间形成气密封连接。具体而言，本发明涉及一种改进的气接头，对其垫圈形状进行了改进，适于更好对准及更有效地密封和脱离。

背景技术

在传统的铁路火车制动系统中，每一铁路车辆都设置有沿车辆长度方向伸展的制动管线。该管线通过储存器和阀连接到制动缸上。制动管线的每一端通过弯头旋塞或锁闭开关及柔性软管连接到“气接头”（俗称握手）连接件上。该气接头连接件紧固在一起，从而形成了从火车头向最后一节火车车厢伸展的连续管线。每一柔性软管的每一端具有起耦合件作用的气接头，用于在连接其他单个火车车厢时，可拆卸地将相邻车厢的软管部分连接在一起。

通过向上拉动相邻车厢的软管、推动位于每一软管端部的气接头上的密封垫圈相对准并靠紧、然后向下旋转耦合件以使从耦合件伸出的适配凸缘及凸耳相互啮合，这样就将气接头连接在一起。通过这种耦合会在相邻火车车厢的空气软管之间形成密封的流体通道，保持所有单个车厢的制动器处于“不起作用”位置。如果大大减小软管管线内的气压，例如车厢出轨或分离的情况下，制动器就会移动到“起作用”位置。两空气软管之间的耦合发生任何意外分离都会引起紧急制动火车车厢，从而中断列车运行服务。重要的是需要既安全又经济地避免这种中断。

申请号为201080012071.3，专利公开了一种用于火车车厢制动软管的气接头装置及垫圈，较好的解决了这一问题，但仍有缺陷。

该方案只考虑了密封的安全，但没有考虑安全的脱开。例如，在火车停车或换配车厢的过程中，尤其是货车经常要更换车厢，这时需要将两个互相耦合的气接头松开，通常的作法是将两个气接头旋开一定角度，但仍虚搭在一起，使车厢相对移动时自动脱开，这样做一是方便，同时也防止了污染或进入杂物，是普遍的做法。若此时虚搭的部分过多，就不能自动脱开。此外，当正常耦合的管子受到特别大的力时，如果还不能分开，就会令耦合部分相互啮合的适配凸缘及凸耳受到损坏，甚至使胶管发生破损。

以上产生的原因是，当胶管受到外力向两边拉伸时，两个耦合部分相对向外相对移动，此时，适配凸缘及凸耳两个斜面相互受力，使两个握手更加接近，即对密封垫的压力增大，而此时，若密封垫没有产生明显的变形以适应这一变化，则会产生较大的反作用力抵制两个握手靠近，从而限制了适配凸缘及凸耳的脱离，进而造成其损坏或胶管的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于火车车厢制动软管接头的垫圈，在提供可靠的密封性的同时，还可以在制动软管受力较大的情况下为其安全脱离提供有效的空间和保证。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于火车车厢制动软管接头的垫圈，其特征在于，包括分别与两个连接头相配合的第一垫圈和第二垫圈， 所述第一垫圈包括第一垫圈本体，第一垫圈本体外表面上侧一体设有安装部，第一垫圈本体上表面一体设有肋部，用于密封的下表面，在第一垫圈的下表面还设有截面为L型的金属垫片；所述金属垫片为粘接或一体硫化连接的不锈钢片或铜片,所述金属垫片整体为外侧带有翻边的环形,外侧翻边与第一垫圈本体外侧壁连接；所述第二垫圈包括第二垫圈本体，第二垫圈本体外表面下侧一体设有安装部，第二垫圈本体下表面一体设有肋部，用于密封的上表面，在上表面上设有U型槽； 所述L型金属垫片的拐角和U型槽外侧壁的顶部设有倒角；

所述L型金属垫片和U型槽上的倒角形状相同，相互配合，且倒角外形为正弦曲线y=Asin(ωx)，其中，A的值为0.5-2，ω的值为0.5-2，且ωx的范围为π/2－π；

所述的垫圈所用材料由下述重量份的原料制成： 天然胶：40-65； 顺丁胶：35-60；氧化锌：5； 碳酸钙：50； 炭黑：35； 松焦油：2； 石蜡：1； 邻二丁酯：0-8； 硬脂酸：1.5； 硫黄IS60：1.8； 促进剂：2－4； 防老剂：1-3； 所述防老剂包括：防老剂4010NA：1-1.5；防老剂RD：0-1.5； 所述顺丁胶和天然胶之和为100。

优选的，所述的邻二丁酯为0份，还包括菜籽油8份。

本发明的优点是：通过合理的调整U型槽两侧壁厚以及倒角形状，可获得使金属垫片一端跌入U型槽内所需要的不同大小的力，从而获得合理的脱落时机，以保证既安全密封又可靠脱离。本发明所提供的配比，可以使垫圈具有较高的强度和耐磨性能，同时，用菜籽油代替邻二丁酯，还具有成本低，环保性好的优点。

附图说明

图1 是本发明与连接头配合结构示意图；

图2 是本发明整体结构示意图；

图3 是连接头部分的截面图。

实施方式

如图1－3所示为本发明一种用于火车车厢制动软管接头3的垫圈，用于与火车车厢制动软管接头相配合以实现密封，所述车厢软管接头（又称连接头，气接头或握手等）如图3所示为铁道部标准TB/T60－2001所述的软管接头，包括相互配合的凸缘31及凹槽32，在连接头的气体通道34口处还设有用于安装软管垫圈的安装槽33，

所述垫圈包括分别与两个连接头相配合的第一垫圈1和第二垫圈2，

所述第一垫圈包括第一垫圈本体，本体外表面上侧一体设有与软管接头相配合的安装部12，所述安装部截面为一近似梯形的突起，与安装槽相适配；所述本体上表面一体设有肋部13，所述肋部两侧为弧形，与安装槽的侧部相配合，起到安装牢固的作用；还包括用于密封的下表面，在第一垫圈的下表面还设有截面为L型的金属垫片11；所述金属垫片为粘接或一体硫化连接的不锈钢片或铜片，所述金属垫片整体为外侧带有翻边的环形，外侧翻边与第一垫圈本体外侧壁连接。

所述第二垫圈与第一垫圈类似，包括第二垫圈本体2，本体外表面下侧一体设有安装部22，本体下表面一体设有肋部23，用于密封的上表面24，该上表面与第一垫圈的金属垫片相配合实现密封，与第一垫圈所不同的是，在第二垫圈的本体上设有一U型槽21，U型槽的开口在下表面上，U型槽的深度取决于可以使两个连接头脱离的距离，U型槽的宽度要保证密封的可靠；在使用过程中，金属垫片与第二垫圈的下表面相配合。需要说明的是，图中的第二橡胶圈为使用状态，倒置放置，所说的关于方向的形容应理解为其正常放置时的相对位置，即如第一橡胶圈所示的情况。

所述L型金属垫片的拐角和U型槽外侧壁的顶部设有倒角4。

优选的，所述L型金属垫片和U型槽上的倒角形状相同，相互配合，且倒角外形为正弦曲线y=Asin(ωx)，其中，A的值为0.5-2，ω的值为0.5-2，且ωx的范围为π/2－π；优选的A＝1，ω＝1。所述曲线形倒角分别与橡胶圈和/或金属垫片的两个垂直面相切，曲线的最高点在接触的配合面上，最低点在垂直于密封面的侧壁上，金属垫片与U型槽外侧壁的接触点在两倒角与下表面的切点处。此时，可以保证具有较大的接触面积，较大的支撑强度和合理的位移。

本发明的工作原理如下，将安装部扭曲并装入连接头的安装槽内，并整理固定，

图1至3所示为经过本发明改进的气接头及垫圈。通过耦连两个气接头可将软管成串连接在一起，这样就形成了从一个构件到另一个构件的密封通道，这些在现有技术中是公知技术。气接头的传统耦合特征包括锁紧凸缘31以及适配凹槽32，如图3 所示，可旋转它们以紧密接触，从而将压力施加在垫圈面朝它们的表面上。

操作中，垫圈安装时可充分弯曲，从而安装部12 可容纳到安装槽33 中。一旦垫圈充分插入安装槽33中足以使安装部15与凹槽对准时，倾斜底部就可使构件在凹槽中运作，从而在垫圈和软管接头3之间形成严密密封。

当相邻的两火车车厢连接时，相邻车厢的空气制动软管管线也必须连接在一起。

软管部分（未示出）从相邻火车车厢的端部向外伸展，然后连接到合适的空气管道及连接到安装在车厢上的相关制动设备上。气接头连接到每一软管端部上，通常位于火车车厢的机械耦合机构之下，从而乘务员可容易抓握气接头，气接头由连接到火车车厢上的单独链条或其他装置支撑，从而能提供支撑。在通常的空气制动软管耦合过程中，乘务员将抓握一对相邻的耦合气接头，一只手抓握一个，然后向上并朝向彼此弯曲软管端部以使它们对准气接头然后可一起移动，从而使垫圈相互压紧。

此时，垫圈被压紧，两垫圈通过金属垫片与第二垫圈的配合面相接触实现密封功能，同时，也由于其产生的反作用力，使两个连接头相对相外受力从而锁紧凸缘31以及适配凹槽32紧密配合，卡接固定，而当受到外力时，即受到胶管对其产生的拉力时，拉力的方向是图中左右方向的力，即横向的力；此时因锁紧凸缘的弧形凸起部分与适配凹槽的弧形凹陷部分相配合，会将一个横向的力转化成向上下方向的力，即纵向的力，也就是说力在其配合的弧面上发生的方向的改变，产生一个上下相对运动的趋势，若发生纵向的相对运动，必然会使锁紧凸缘以及适配凹槽之间的配合部分变小，从而更加大的脱出的趋势以至于最后完全脱离并被拉出。大部分的情况下，胶管受到的拉力小于胶管或连接头破坏的力时，此时，我们是不希望连接头被拉出并且期望一个较好的密封性能，此时，橡胶垫中金属垫片与配合面（即第二橡胶圈的下表面，也就是开有U型槽的表面）相接触配合，完成密封的功能并提供纵向的力使两个连接头相对远离，从而使锁紧部分的锁紧性能更好，不会发生脱落。但，当外界的拉力过大时，超过胶管的破坏力时，我们希望发生脱离以缓解拉力并制动车辆，从而保证安全性，此时，金属垫片的全角处与配合面的倒角处受到的力大于保持其相对静止的摩擦力等，金属垫片会向U型槽内运动，而运动开始后，U型槽的外侧（远离中心的一侧）壁与金属垫片不再接触，金属垫片完全靠内侧壁支撑，因内侧壁提供的支撑力明显小于一起支撑时的支撑力，所以会容易在纵向上为两个连接头的靠近也就是锁紧部分的脱离提供可能，从而使连接头脱离，防止了其发生损坏的可能。特别是相互配合的两部分倒角采用正弦曲线的波形，既保证了正常状态下的可靠密封，又保证了超负荷情况下的安全脱离，具有重大意义。

作为另一优选方案，在U型槽的外侧壁上的倒角，可以突出外侧壁形成一个凸起，其凸起的外形为正弦曲线的横轴上方部分一个区间的形状。

通过合理的调整U型槽两侧壁厚以及倒角形状，可获得使金属垫片一端跌入U型槽内所需要的不同大小的力，从而获得合理的脱落时机，以保证既安全密封又可靠脱离。本发明所述的正弦曲线，在初始阶段其斜率较小，在与竖直的侧壁相接触的位置附近斜率较大，采用该形状的倒角相配合，在初始阶段随着压力的增加，其配合的面积逐渐增大，不但可以有效进行支撑，还能起到安全密封的作用；同时，金属垫片与U型槽还形成一个腔体，腔体内的空气压力对金属垫片和内侧壁（中心方向一侧）起到一个支撑作用，当受到特别大的力量，金属垫片被压迫到曲线下段相接触，此时，接触面迅速变小，且由于一端向下运动，导致金属垫片发生倾斜，不能与倒角部分进行充分的接触，此时，U型槽开放，空气压力不存在了，只靠内侧壁进行支撑，而因为内侧壁相对较薄，不能完全支撑，因此，整个垫片被迅速压塌，厚度急速减少，从而使锁紧凸缘以及适配凹槽脱离，进而使两个连接头脱离，有效防止了胶管或连接头的损坏。

为了更好的实现本发明的目的，本发明中所述的橡胶垫圈所用材料由下述重量份的原料制成：

天然胶：40-65；

顺丁胶：35-60；

氧化锌：5；

碳酸钙：50；

炭黑：35；

松焦油：2；

石蜡：1；

邻二丁酯：0-8；

硬脂酸：1.5；

硫黄IS60：1.8；

促进剂：2－4；

防老剂：1-3；

所述防老剂包括：防老剂4010NA：1-1.5；防老剂RD：0-1.5；

所述顺丁胶和天然胶之和为100。

优选的，所述的邻二丁酯为0份，还包括菜籽油8份。

具体的组分见下表：

其中，各组分均为市售产品，均为从市场购买所得，没有标出型号的组分为本领域的通用组分。将上述组分制备试样进行检测，结果如下：

本发明所提供的配比，可以使垫圈具有较高的硬度和耐磨性能，同时，用菜籽油代替邻二丁酯，还具有成本低，环保性好的优点。

本发明的上述描述及阐述是针对一个例子进行的，本发明的保护范围并不局限于所示出或描述的具体细节。本领域的普通技术人员可以采用其他方式完成本发明。

Claims (2)

1. 一种用于火车车厢制动软管接头的垫圈，其特征在于：包括分别与两个连接头相配合的第一垫圈和第二垫圈， 所述第一垫圈包括第一垫圈本体，第一垫圈本体外表面上侧一体设有安装部，第一垫圈本体上表面一体设有肋部，用于密封的下表面，在第一垫圈的下表面还设有截面为L型的金属垫片；所述金属垫片为粘接或一体硫化连接的不锈钢片或铜片,所述金属垫片整体为外侧带有翻边的环形,外侧翻边与第一垫圈本体外侧壁连接；所述第二垫圈包括第二垫圈本体，第二垫圈本体外表面下侧一体设有安装部，第二垫圈本体下表面一体设有肋部，用于密封的上表面，在上表面上设有U型槽； 所述L型金属垫片的拐角和U型槽外侧壁的顶部设有倒角；

所述L型金属垫片和U型槽上的倒角形状相同，相互配合，且倒角外形为正弦曲线y=Asin(ωx)，其中，A的值为0.5-2，ω的值为0.5-2，且ωx的范围为π/2－π；

所述的垫圈所用材料由下述重量份的原料制成： 天然胶：40-65； 顺丁胶：35-60； 氧化锌：5； 碳酸钙：50； 炭黑：35； 松焦油：2； 石蜡：1； 邻二丁酯：0-8； 硬脂酸：1.5； 硫黄IS60：1.8； 促进剂：2－4； 防老剂：1-3； 所述防老剂包括：防老剂4010NA：1-1.5；防老剂RD：0-1.5； 所述顺丁胶和天然胶之和为100。

2.根据权利要求1所述的用于火车车厢制动软管接头的垫圈，其特征在于：所述的邻二丁酯为0份，还包括菜籽油8份。