CN1209780A - 空气制动管偶件的自动锁紧机构 - Google Patents

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Abstract

一个空气压力驱动的止位组件(50)布置在偶件总成(10)的第一和第二可旋转偶合外壳中的至少一个上,外壳(14)固定在各自相应管(70)的顶端以在偶合时形成一空气通道(24)。每个偶合外壳(14)包括一部分,该部分具有一与另一个偶合外壳(14)的互补部分的内表面紧贴并能总成(10)偶合和脱离时沿该内表面光滑移动的外表面。止位组件(50)包括一个弹簧偏置销(52),当被空气制动管(70)中空气压力驱动时,该销就伸出到一阻断另一外壳(14)的该部分沿两个外壳(14)脱离方向运动的路径的位置,从而防止了外壳(14)在空气制动系统处于压力状况下时发生脱离。在空气压力释放后,销(50)自动地缩回,因此就允许偶合外壳(14)脱离开来。

Description

空气制动管偶件的自动锁紧机构
本发明涉及空气管偶件，用于与卡车或火车车厢的空气制动管的端部可拆卸地相连以构成气密的连接。更具体地说，本发明涉及一种空气制动系统的锁紧机构用来防止相连的偶件意外地旋转脱离。
带有可弯曲的空气管的空气制动系统较典型地用于相邻的火车车厢间和特定的卡车上。偶件与可弯曲的空气管的每一端相连，以可拆卸地将空气管部分连在一起。当单个火车车厢相连组成一列火车时，这些空气管部分从每个车厢的制动系统中伸出来。这些通过向下旋转运动连在一起的偶件与从偶件的外壳上伸出的配对凸缘和唇部啮合在一起。大多数情况下，偶件悬挂在车厢之间并悬在离铁轨较小的距离上。偶尔地，当空气管遭受由车厢的运行引起的突然向上运动时，偶件就过早地脱离开来。这种在火车运行中空气管两部分间偶件的意外脱离引发紧急制动，这种情况会导致耽误时间和不便并带来了潜在的安全问题。
因此渴望有一种防脱钩的装置来防止意外地旋转脱离。但是，更渴望在沿着空气管的长度方向施加轴向力时，比如在两个车厢在脱钩时发生的那样，这种防脱钩的装置不阻止这种脱离。
美国专利号为3,892,431、3,879,066和5,388,864的专利公开了空气制动管熟为人知的锁紧装置的例子。`431专利中的装置要求，在偶合外壳可能被连接之前或是在通过旋转彼此的偶合外壳而脱离之前，要人工地压回加载了的弹簧的向外伸出的部分。`066专利公开的锁紧装置很不灵活。`864专利公开的锁紧装置在它们与车厢间的空气管连接时需要铁路工人的手工操作。
在一个标准的空气制动系统里，系统的空气压力把制动器维持于一个“关”的位置。制动系统的驱动由压力的下降引起。一个防止意外脱钩的锁紧系统应限于那种不依赖于气动制动管路中的压力数值的锁紧系统，或限于必须工作在制动系统正常的工作范围即通常在是每英寸50到90磅之间的锁紧系统。现有技术的制动系统都是人工操纵的。
另一方面，在电子-气动操纵的制动系统里，管中的空气压力是恒定的。制动器由电子信号驱动而不是由空气管中的压力波动驱动。因此，电子-气动系统就渴望有一个在系统处于压力状况下时能自动啮合的锁紧系统。
本发明提出一种自动锁紧机构来削除现有技术中存在的问题。依照本发明，这种空气制动管总成的锁紧机构是一个固定在至少一个偶件外壳内的空气压力驱动止位组件。偶件总成包括可旋转偶合的第一和第二外壳，它们分别固定于相应空气管端部，以便偶合时在外壳和管端之间形成空气通道。每一个外壳都有一部分，该部分具有一与另一个外壳的互补部分的内表面紧挨的外表面，该外表面在外壳偶合和脱离时能光滑地沿该内表面移动。空气压力驱动的止位组件安装于其中一个外壳的这一部分。当被空气制动管中的空气压力驱动时，止位组件就可以移动到阻碍另一外壳的该部分沿着两个偶合外壳脱开的方向运动的位置，因此也就防止了空气制动系统处于压力状况下时偶合外壳的脱离。
依照本发明，至少有一个偶合外壳包括一个从该外壳的外表面出发一直延伸到与偶件的空气通道相连的孔。该孔的第一部分加工成合适的尺寸以光滑地装入止位组件，孔的第二部分比第一部分的直径小，并且在它们之间还有一锥型的过渡部分。在一优选实施例中，可分离的止位组件包括销、弹簧和止位滑套。在销的一端有一个销头或说是增大的凸缘部分，此凸缘部分加工成合适的尺寸以能够以相对紧的配合光滑地安装到孔的第一部分里，并且能沿第一部分移动。销轴从凸缘面向外延伸，并加工成合适的尺寸用来安装弹簧部件。销和弹簧通过保持衬套固定在第一通道部分中，保持衬套加工成合适的尺寸以便于以压配合的方式装入孔的第一部分内。在空气管不处于压力状况下时，保持在孔中的销就向内移动使得销轴端也进入孔中。当外壳啮合在一起且制动系统充满空气时，压缩空气流入孔的第二部分，流经过渡部分并通过作用于凸缘止位面来推动销向外压缩弹簧，以致于销伸出外壳以防止偶合外壳的旋转脱离。只要制动系统的压缩压力大于某一最小的数值，比如每英寸50磅，销就能保持在伸出位置。
当空气管中的压力释放时，弹簧推动销轴端向内移动，因此允许偶合外壳旋转脱离。
在一优选实施例中，止位组件装在偶件上或说是装在软管快速接头上处于一选定位置，这个选定的位置允许偶件或说是软管快速接头在希望的范围内作旋转，同时防止软管快速接头旋转过大距离而导致脱离。而且，止位组件被置于合适位置以使其在两个车厢彼此脱钩时不会干涉空气管沿轴向受拉而脱离。
本发明有这样的优点，在允许两个互锁的偶件沿轴向脱离的同时防止其沿旋转方向脱离。
本发明还有这样的优点，当压力系统充满空气时，作为锁紧装置的销被自动操纵，因此就消除了手工的操作。这个特点对电子-气动系统来说非常重要，系统是由电动的连接件来固定于外壳上或是作为偶合外壳的一部分，就如在美国专利申请系列号为08/708,435的专利申请中所公开的系统那样。
本发明提供了一个自动锁紧系统，它消除了某些人连接系统时的意外失误所带来的问题，还能缩短在连接车厢时操纵空气管偶件也就是所谓的软管快速接头所需的时间。
再有，安装本发明锁紧机构很合算，并且可以以最低数量的材料和劳力提供偶件。
下面将参照如下附图以举例方式描述本发明的几个实施例：
图1是依照本发明制造的制动管偶件的等距透视图，该偶件与空气管相连并带有从中露出的空气压力驱动止位组件。
图2是图1所述偶件的等距透视图，其止位组件位于偶件外壳内并处于其伸出或说是止位位置。
图3是图1所述偶件外壳的放大的局部视图，其外部结构被略去以示出安装止位组件的孔的结构。
图4是与图2相似的视图，当制动系统不在压力状况下时，空气压力驱动的止位组件的各部件位于壳体内，即处于其缩回的位置。
图5是与图4相似的视图，图示了当制动系统在压力状况下时止位组件的位置。
图6是在制动系统充满空气前两个连接在一起的偶件的等距透视图。
图7是与图6相似的视图，示出了当制动系统充满空气时，空气压力驱动的止位组件的位置。
图8是一个替换实施例的止位组件放大的局部视图，当制动系统不在压力状况下时，该止位组件位于壳体孔内，即处于其缩回的位置。
图9是与图8相似的视图，图示了当制动系统在压力状况下时止位组件的位置。
图10是与图8相似的视图，图示了本发明的另一个替换实施例的止位组件，当制动系统不在压力状况下时，该止位组件在其缩回的位置。
图11是与图9相似的视图，图示了当制动系统在压力状况下时图10所示止位组件的位置。
图12是与图8相似的视图，图示了本发明的另一个实施例的止位组件。
现在参照图1和图2，偶件总成10包括一个通过卡箍72与空气管70连接的偶件12。每个偶件12包括一个有弧型凸缘16的外壳14，其中凸缘16有一可互锁的槽和凸缘18以及止位面20和22。偶件12的外壳14或说是软管快速接头，正如本领域所熟知的，通过可旋转地连接两个偶件12并互锁相配合的槽和凸缘与一相似的部件配对。当偶合时，软管快速接头相对另一个转动，因此当火车绕曲线运行时，可旋转的偶件补偿了管70内的压力。止位面20和22啮合偶合外壳14的互补面，如图6和图7所示，当外壳14向第一个方向旋转以与偶件外壳偶合在一起时，止位面防止两个外壳14相互间的过分地旋转。偶合外壳14也包括如图3、4和5所示的孔30，孔被加工成合适的尺寸以接收空气压力驱动的止位组件50，该止位组件50包括销52、回位弹簧62和保持衬套64。正如在图3中详细示出的，孔30与外壳14的外表面36相连且与偶件12的空气通道相连。孔30包括加工成合适的尺寸用于接收销52的第一部分32、较小直径的与空气通道24相连的第二部分34和从第一部分32的内端延伸到第二部分34的锥形过渡部分33。第一部分32包括一个紧挨锥形过渡部分33的止位面38。销52包括一个销头或说是增大的凸缘部分54，在销内端有第一止位面56，它与孔的第一部分止位面38配合，还有与凸缘表面相对的第二止位面58适用于支撑弹簧62的一端。销轴60从凸缘止位面58延伸到销外端，并被加工成合适的尺寸以接收弹簧部件62，这样弹簧就由此支撑起销内端的止位面58。销和弹簧装在孔的第一部分32中并通过保持衬套64固定在其中，保持衬套以静配合的方式固定在孔30中。凸缘部分加工成合适的尺寸以能够以相对紧的配合光滑地安装到孔30的第一部分里，并且能沿第一部分移动。
图4示出当系统不在压力状况下空气压力驱动的止位组件50位于孔30内，销52缩回、弹簧62在孔的第一部分32内伸展。图5示出当系统在压力状况下止位组件50的位置。如图5所示，当用箭头代表的压缩空气流经通道24时，一些空气进入孔的第二部分34，作用于凸缘54的整个止位面56的后部。推动凸缘54向外压缩弹簧和保持衬套64，直到弹簧62被压缩在凸缘54和保持衬套64之间而且销52的销轴60移动到阻断另一外壳的该部分沿着两个偶合外壳14脱开方向运动的路径的位置。
图6和7描述了配对的偶件或说是软管快速接头的布置，其有一对带有本发明的空气压力驱动止位组件50的偶件12，图6示出了在气动制动系统充满空气前的总成，图7示出了气动制动系统充满空气后的总成。
如图6和7所示，每个偶合外壳14包括一个与另一个偶合外壳14的内表面17紧挨的外表面15，每个表面都能在偶合和脱开时沿半圆轨道光滑地移动。如图7所详细示出，止位组件50，当被驱动时，向阻碍内表面17沿外表面15运动的位置移动。当端面26碰到向外伸出的销轴60时，沿相同方向的进一步运动被制止，从而防止了偶合外壳14的脱离。
通常，电子一气动制动系统所需的空气压力大约为每平方英寸90磅，此时孔和销之凸缘的尺寸适于以每平方英寸至少50磅的压力驱动该系统。
图8和9示出了止位组件的一个替换实施例150，它包括一个附加的弹性滑套63，其用作一个装在孔30的前端靠近衬套64的空气密封装置，用于保证在空气驱动的止位组件处没有空气泄露。
图10和11示出了止位组件的另一个替换实施例250，它是一个可以插入到软管快速接头的孔130里的自包含单元。实施例250包括一个保持衬套164、一个弹性密封163、弹簧62和销52，所有这些都包含在滑套80内，滑套被加工成合适的尺寸以和软管快速接头上的孔130压配合或固定在该孔130内。滑套80在其内端包括孔82，该孔82与空气通道24相连，这样，在空气制动系统有压力的状况下，压缩空气可以流进滑套80并以先前描述过的方式驱动止位组件250。
图12示出了止位组件的另一个替换实施例350，在该实施例中弹簧162绕密封件263布置。实施例350描述的是一个自包含的单元，但是，可以理解，在图8和9的实施例中弹簧62也可绕密封件63布置。
可以理解，只需要软管快带接头中的一个带有本发明锁紧机构就可在管路充满空气之后防止软管快速接头意外脱开。这种带有锁紧结构的软管快速接头能与所有铁路公司当前使用的没有损坏的标准软管快速接头配合使用，不管它们是否具有一机械操纵锁止装置或干脆没有锁止装置。
正如从先前的描述中可以理解的，空气压力驱动的止位组件能容易地通过小的制造改动溶入现存的软管快速接头的设计。
如果在气动制动系统充气的状况下有必要脱开软管快速接头时，止位组件50的销62能手工地将其推入外壳的孔30中，然后空气管70就可以手工地将其分离。
本发明的空气压力驱动止位组件50消除了实施手工锁紧所需的体力劳动和时间，和连接空气管70时人工操作的装置所带来的问题。另外，人工锁紧装置也许在软管快速接头的侧面，它可能处于与工人相对的另一边或是被软管快速接头自身的结构所挡住而看不到，因此，也许就没有被工人接合。
由于电子-气动制动系统在火车运行中一直处在有压力的状态下，销52将一直保持伸出的状态，而不象传统的空气制动系统那样，当压力在无压和满压之间变化时允许销在一次脱开中多次缩回和伸出。
这个特点对电子-气动系统来说非常重要，该系统具有电连接件，这些电连接件固定于偶合外壳上或作为偶合外壳的一部分，就象在美国系列号为08/708,435的专利申请中所公开的系统一样。另一方面，在传统的空气制动系统中，如果空气压力显著减小的话，销将缩回，因此也就可能使得偶件12意外地脱离。

Claims (7)

1．一个空气制动管偶件(10)的锁紧机构有第一和第二可旋转的偶合外壳(14)，这两个偶合外壳分别固定在各自相应管(70)的顶端以在偶合后由它们组成一空气通道(24)，每个偶合外壳(14)包括一部分，该部分具有一第一表面，此第一表面与另一个偶合外壳(14)的互补部分的第二表面紧贴并能在外壳偶合和脱离时沿该表面光滑移动，至少一个外壳(14)包括一个止位组件(50)，该组件包含一个弹簧偏置销(52)，该销沿外壳(14)的第一和第二表面中的一个表面布置在所述外壳的一孔(30)内，该机构的特征在于：
所述孔(30)与所述空气通道(24)相通，而且
所述销(52)当被空气制动管(70)中的空气压力驱动时由弹簧推动从所述第一和第二表面中的所述一个移开并可移动到一伸出位置，在该伸出位置所述销从所述第一和第二表面中的所述一个凸出至一阻断另一所述外壳的所述部分沿两所述外壳(14)脱离方向移动的路径的位置，从而防止了外壳(14)在所述空气制动系统处于压力状况时脱离；
因此，当所述空气制动系统不再处于压力状况下时，所述空气压力驱动止位组件的所述弹簧偏压销(52)自动地移动到一放松位置。
2．如权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于所述止位组件(50)是一个适合于被固定在所述外壳(14)的所述孔(30)里的自包含单元，该单元包括一个外滑套(80)，在该滑套里有所述弹簧偏置销(52)，由此当该单元安装在所述孔(30)中后，所述滑套的一开口(82)与所述空气通道(24)相通，这样当被空气压力驱动时所述销(52)就移动到所述伸出位置。
3．如权利要求1或2所述的锁紧机构，其特征在于所述孔(30)包括一个被加工成合适尺寸以光滑地接收所述止位组件(50)的第一部分(32)，和一个比所述第一部分(32)直径小的第二部分(34)，该第二部分(34)从第一部分(32)的最里端延伸到所述空气通道(24)。
4．如权利要求1、2或3所述的锁紧机构，其特征在于所述止位组件(50)还包括一个保持衬套(64)以将所述组件(50)固定在孔(30)内。
5．如权利要求3或4所述的锁紧机构，其特征在于所述止位组件(50)还包括一个布置在所述孔(30)内邻近所述保持衬套(64)的空气密封装置以尽可能减少所述止位组件(50)周围的空气泄露。
6．如权利要求5所述的锁紧机构，其特征在于所述空气密封装置包括一个绕所述销(52)布置的弹性滑套(263)，该滑套(263)被加工成合适的尺寸以在止位组件(50)被驱动或是被释放时可滑动地接收所述销(52)，所述密封件(263)的上方布置有弹簧(162)。
7．如权利要求5所述的锁紧机构，其特征在于所述弹簧(62)布置在所述销(52)上，所述空气密封装置包括一个布置在所述弹簧(62)和所述销(52)周围的弹性滑套(163)，该滑套(163)被加工成合适的尺寸以在所述止位组件(50)被驱动或是被释放时可滑动地接收所述弹簧和销。
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