CZ294151B6 - Reléový ventil pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel - Google Patents

Abstract

Pístový systém }@B obsahuje na pístní tyči }@ÚB první píst }@BŹ který je uspořádaný v prvním válci }@B a rozděluje ho na dva prostory }@Ź @BŹ přičemž první prostor }@B na jedné straně prvního pístu }@B obsahuje první propojení s činným prostorem }QBŹ a druhý tlakový prostor }@B obsahuje druhé propojení přes vrtání }@B s řídicím tlakemŹ přičemž druhý píst }@B je uspořádán ve druhém válci }@BŹ a rozděluje ho na dva prostory }@Ź @BŹ které jsou propojitelné přes vrtání }@Ź @B s řídicím tlakem a přes druhá vrtání }@B s okolím }�@BŹ přičemž třetí píst }@B se nalézá ve třetím válci }@BŹ jehož pátý prostor }@B ležící na straně třetího pístu }@B odvrácené od druhého pístu }@B je spojen s vícecestným ventilemŹ který v jedné poloze propojuje pátý prostor }@B s variabilním tlakemŹ např@ s tlakem v činném prostoru }QB a ve druhé poloze s okolím }�@Bŕ

Description

Reléový ventil pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel

Oblast techniky

Vynález se týká reléového ventilu pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel, se vstupním ventilem pro přívod tlakového vzduchu ze zásobníku do činného prostoru a s výstupním ventilem pro výstup tlakového vzduchu z činného prostoru do okolí, a s pístovým systémem, který je spojen se vstupním a s výstupním ventilem tak, že při pohybu v prvním směru otevírá vstupní ventil a při pohybu v opačném směru otevírá výstupní ventil.

Dosavadní stav techniky

Reléové ventily jsou zesilovače průtočného množství. Vstupní a výstupní tlak mohou být přitom jak stejné velikosti, tak proporcionálně nebo jiným způsobem různé, přičemž určitá provedení mohou uskutečnit více přepojitelných poměrů. Bývají označovány rovněž jako tlakové měniče případně tlakové převodníky.

Tlakové převodníky mohou být sjednoceny s regulačními ventily, které vyvozují řídicí tlak, do jednoho řídicího aparátu, jak je např. zjevné z EP-B-0 496 058, jehož obsah je zahrnut v celém rozsahu do předkládané přihlášky.

Týkajíce se reléových ventilů, tlakových převodníků rovněž jakož jejich použití a zabudování do tlakovzdušných systémů kolejových vozidel poukazuje se na příručku „Brzdy pro kolejová vozidla, technické pojmy a hodnoty brzd, KNORR-Bremse AG, Miinchen, 1990“, přičemž obsah tohoto sešitu je rovněž zcela zahrnut do předkládané přihlášky vynálezu.

Tlakovým převodníkem jako specielním provedením reléového ventilu jsou např. tlakové přeMůnchen, jakož tlakové převodníky DUK 1.., DUK 3.., DUK 4.. společnosti OERLIKONKNORR EISENBAHNTECHNIK AG.

Tlakové převodníky DŮ24 obsahují tři písty, z nichž dva mohou být odpojeny pneumatickým řazením od vstupního a výstupního ventilu. V provozních stavech, kdy nejsou tyto písty odpojeny, vstupuje jeden z pístů pouze tehdy do spojení se vstupním a s výstupním ventilem, pokud jeden ze dvou oddělených válcových prostorů je spojen s řídicím tlakem.

Toto uspořádání má nevýhodu vtom, že pístní systém obsahuje dělenou pístní tyč svícenásobným uložením a utěsněním, což vyžaduje nákladné zhotovení a při regulaci tlaku vzniká značná hystereze. Dále je toto uspořádání nevýhodné vtom, že tlaky nastavené v činném prostoru, pokud jsou rozdílné od řídicího tlaku, nemohou být libovolně voleny změnou velikosti pístů. Nakonec jsou tyto reléové ventily nevýhodné v tom, že v okamžiku spojení pístu s řídicím tlakem vyvozuji na něj zpětný účinek, čímž vzniká přídavná regulační nepřesnost. Takové zpětné účinky vznikají vždy potom, kdy dochází přepínacím pochodem s cílem přestavení charakteristiky zařízení ke změně objemu přiřazenému řídicímu tlaku a tím k expanzi. Reléové ventily DUK obsahují sice jednu pístní tyč, mají však tu nevýhodu, že na základě uspořádání pístů a k nim vedoucím tlakovzdušným spojením se nenechají s realizovatelnými rozměry pístů nastavit na libovolné tlaky a to se vesměs projevuje nákladnou stavbou u přístrojů s přídavnými funkcemi.

Cílem vynálezu je vytvoření reléového ventilu pro tlakovzdušné systémy kolejových vozidel, kterým bude možno překonat výše uvedené nevýhody.

-1 CZ 294151 B6

Podstata vynálezu

Podstata reléového ventilu podle vynálezu spočívá v tom, že pístový systém reléového ventilu obsahuje pístní tyč se třemi písty, přičemž první píst je uspořádaný v prvním válci a rozděluje ho na dva prostory, z nichž první prostor na jedné straně pístu obsahuje první propojení s činným prostorem a druhý prostor obsahuje druhé propojení přes vrtání s řídicím tlakem, přičemž druhý píst je uspořádán ve druhém válci, a rozděluje ho na dva prostory, které jsou propojitelné přes jedno vrtání s řídicím tlakem a přes druhé vrtání s okolím, přičemž třetí píst se nalézá ve třetím válci, jehož pátý prostor, ležící na straně třetího pístu odvrácené od druhého pístu, je spojen s vícecestným ventilem, který v jedné poloze propojuje pátý prostor s variabilním tlakem, např. v činném prostoru, a ve druhé poloze s okolím.

Ve výhodném provedení reléového ventilu jsou rozvětvená vrtání pro spojení třetího a čtvrtého prostoru s napojením tlakového vzduchu pro řídicí tlak případně okolí společně v jedné skříni a podle požadované varianty je třetí prostor propojen s řídicím tlakem a čtvrtý prostor s okolím a nebo čtvrtý prostor je propojen s řídicím tlakem a třetí prostor je propojen s okolím.

Tímto způsobem se dosáhne při jinak stejných stavebních provedeních, že výsledné síly působící na druhý a třetí píst mohou být ve velikosti a směru měněny, takže se varianty liší tím, že jedna je vhodná pro vyvození vyšších výstupních tlaků (např. pro lokomotivy) a druhá pro nižší výstupní tlaky (např. pro vozy).

Alternativní provedení vynálezu předpokládá namísto jednoho napojení tlakového vzduchu na řídicí tlak dvě napojení pro dva řídicí tlaky, kde druhý prostor je propojen s prvním řídicím tlakem a třetí prostor nebo čtvrtý prostor s odlišným řídicím tlakem. Tím může být reléový ventil předem nastaven dvěma na sobě nezávislými řídicími systémy, např. systémem řízení tlakového vzduchu a systémem elektronického zpracování signálu s výstupním tlakem dosaženým elektropneumaticky, který se použije jako druhý řídicí tlak.

Vynález je popsán dále ve vztahu provedení podle obrázku.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiloženém obr. 1 je znázorněn reléový ventil podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Reléový ventil na obr. 1 obsahuje vstupní ventil 1 pro vstup tlakového vzduchu ze zásobníku 3 do činného prostoru 5 a rovněž výstupní ventil 10 pro výstup tlakového vzduchu z činného prostoru 5 do okolí 12, a pístový systém 20 s pístní tyčí 68 a třemi písty, a to s prvním pístem 22, druhým pístem 24 a třetím pístem 26.

Písty 22, 24, 26 se pohybují těsně prostřednictvím kluzného nebo membránového těsnění ve válcích jim přiřazených. Tak se pohybuje první píst 22 v prvním válci 32, druhý píst 24 ve druhém válci 34 a třetí píst 26 ve třetím válci 36. Utěsněním pístů 22, 24, 26 v příslušných válcových prostorech jsou vytvořeny vždy příslušné pístní prostory 42, 44. 62, 64, 72.

Funkce reléového ventiluje následující:

Pokud je přes vrtání 60, 60' dodán do reléového ventilu řídicí tlak, tak tento vyvozuje na písty 22, 24,26 síly, které propojením prostorů za sebou podle vynálezu a s napojeními tlakového vzduchu vytvářejí určité výslednice. Těmito je pak pístový systém 20 pohybován ve směru vstupního ventilu 1 a tento otevírá. Tím proudí tlakový vzduch ze zásobníku 3 do činného prostoru 5.

-2CZ 294151 B6

S narůstajícím tlakem v činném prostoru 5 vzrůstá rovněž tlak na první píst 22 z prvního prostoru 42, až se dosáhne na prvním pístu 22 silového vyrovnání a pístový systém 20 se vrací do koncové polohy, ve které je jak vstupní ventil 1, tak výstupní ventil 10 uzavřen.

Při zmenšení řídicího tlaku se pístový systém 20 pohybuje doleva, načež se výstupní ventil 10 otevírá a tlak v činném prostoru 5 se odvzdušněním přes odvzdušňovací vrtání 50 sníží až se znovu dosáhne tlakové vyrovnání na pístový systém 20, které vede do uzavírací polohy.

Protože rovnováha sil ovlivňuje tlak nastavující se v činném prostoru 5, platí při následujícím označení:

C - tlak v činném prostoru 5

Cv - řídicí tlak

Fc - výsledné síly, které vznikají zatížením pístních ploch tlakem C

Fcv - výsledné síly, které vznikají zatížením pístních ploch tlakem Cv

C/Cv = Fcv/-Fc (Fcv>0, Fc<0), to znamená, že poměr tlaku v činném prostoru 5 kjeho řídicímu tlaku se nechá podle přání ovlivňovat tím, že pístní plochy přiřazené těmto tlakům mohou být odpovídajícím způsobem voleny. Zde se rozlišuje mezi výběrem tlaků stanovených velikostí pístů zabudovaných v přístroji a možností přepínání mezi různými tlaky u jednoho přístroje s určitou velikostí pístů.

Nejprve je popsán účinek velikostí pístů zabudovaných v přístroji.

Řídicí tlak se dostane rozvětveným vrtáním 60, 60' k prvnímu pístu 22 a současně ke druhému pístu 24, který má jiný průměr než první píst 22. Předložený popis přitom obsahuje jak možnost druhý píst 24 zatížit zleva ze čtvrtého prostoru 64. tak z prava ze třetího prostoru 62, přičemž vždy protiležící prostor je odvzdušněn přes vrtání 70. Tento výběr se dosáhne otevřením případně zavřením větví vrtání 60' a 70, které jsou-spcjeny s prostory 42 a 64, přičemž vznikaj í stejné typy jedné přístrojové rodiny.

Tímto provedením vzniká nastavující tlak v činném prostoru 5 podle výše uvedeného vzorce. Pro vytvoření součtu sil se použije přitom sil s přihlédnutím na jejich znaménka, přičemž se berou např. z leva působící síly jako pozitivní a z prava působící síly jako negativní.

To je možno osvětlit na příkladech s následujícími označeními:

A22 pístní plocha prvního pístu 22

A24 pístní plocha druhého pístu 24

A26 pístní plocha třetího pístu 26

Při působení řídicího tlaku ve třetím prostoru 62 přídavně ke druhému prostoru 44 potom platí:

Fcv = Cv . A22-Cv . A24 (Fcv>0).

Při působení řídicího tlaku ve čtvrtém prostoru 64 přídavně ke druhému prostoru 44 platí:

Fcv = Cv . A22+Cv . A24-Cv . A26 (Fcv>0).

Pro Fc platí: Fc = -C . A22 (Fc<0).

Zde je patrné, že volbou velikosti pístů 22, 24, 26 a jejich směru zatížení řídicím tlakem se nechají vytvořit libovolné poměry tlaků menších nebo větších než 1. Zvláště se nechají vytvořit

-3CZ 294151 B6 tlakové poměiy relativně blízké 1, neboť působením řídicího tlaku z leva a z prava mohou vznikat malé výsledné pístní síly, aniž by k tomu bylo nutno použít nepraktické malé písty.

Tím je tlak vznikající v činném prostoru 5 tímto provedením přístroje předem určen. Jak může být tlak v činném prostoru 5 u předem určeného přístroje přepnut na jinou velikost, je následně rovněž popsáno v souvislosti s obr. 1.

Průběh se odvíjí nejprve, jak je uvedeno výše. Pátý prostor 72 je přitom spojen přes vrtání 82 s odvzdušňovacím vrtáním 86, takže je tento prostor bez tlaku. Přitom se projevuje, jak už bylo osvětleno, síla Fc = -C . A22 (Fc<0).

Spojení vrtání 82 s odvzdušňovacím vrtáním 86 se dosáhne např. přes píst 87 vícecestného ventilu, který je držen ve znázorněné poloze řadicím tlakem přivedeným přes vrtání 88. Odvzdušněním řadicího tlaku se píst 87 pohybuje do spodní polohy a spojuje pátý prostor 72 přes vrtání 82 a 84 s činným prostorem 5, takže tlak C působí přídavně k prvnímu prostoru 42 i v pátém prostoru 72. Tím vzniká pro sílu Fc vztah:

Fc = C . A26-C . A22 (Fc<0)

Tímto je nastavující tlakový poměr C/Cv odpovídající vzorci C/Cv = Fcv/-Fc větší než dříve u odvzdušněného pátého prostoru 72. Zavzdušnění a odvzdušnění pátého prostoru 72 se může uskutečnit kromě zde příkladně popsaného pneumaticky ovládaného vícecestného ventilu jinými, jako jednotlivě známými prostředky, např. magnetickým ventilem.

Odvozeno od výše popsané základní varianty reléového ventilu podle vynálezu může být vytvořena varianta, kde jednotlivé větve vrtání 60, 60' a 70 nebo vrtání 82 nejsou spojeny se jmenovaným řídicím tlakem, ale s druhým napojením pro řídicí tlak pro druhý řídicí tlak Cv2. Při principielně stejném působení vzniká zde možnost tlak C v činném prostoru 5 vytvářet v závislosti na dvou řídicích tlacích, což je popsáno rovnicí C = (Cv . Acv + Cv2 . Acv2/Ac, přičemž Ac, Acv a Acv2 jsou vždy součtem pístních ploch zatížených tlaky C, Cv a Cv2, které jsou s ohledem na jejich orientaci opatřeny znaménky.

Tato varianta je výhodně použitelná, pokud reléový ventil má být nastaven dvěma na sobě nezávislými systémy, např. jedním systémem řídicího tlakového vzduchu a systémem elektronického zpracování signálu s výstupním tlakem vyvozeným elektropneumaticky, který se použije jako druhý řídicí tlak.

Claims (4)

1, Reléový ventil pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel se vstupním ventilem (1) pro přívod tlakového vzduchu ze zásobníku (3) do činného prostoru (5), s výstupním ventilem (10) pro výstup tlakového vzduchu z činného prostoru (5) do okolí (12), a s pístovým systémem (20), kteiý je spojen se vstupním ventilem (1) a s výstupním ventilem (10) tak, že při pohybu v prvním směru otevírá vstupní ventil (1) a při pohybu v opačném směru otevírá výstupní ventil (10), vyznačený tím, že pístový systém (20) obsahuje na pístní tyči (68) první píst (22), který je uspořádaný v prvním válci (32) a rozděluje ho na dva prostory (42, 44), přičemž první prostor (42) na jedné straně prvního pístu (22) obsahuje první propojení s činným prostorem (5), a druhý tlakový prostor (44) obsahuje druhé propojení přes vrtání (60) s řídicím tlakem, přičemž druhý píst (24) je uspořádán ve druhém válci (34), a rozděluje ho na dva prostory (62, 64), které jsou propojitelné přes vrtání (60') s řídicím tlakem a přes druhá vrtání (70) s okolím (12), přičemž třetí píst (26) se nalézá ve třetím válci (36), jehož pátý prostor (72) ležící na straně třetího pístu

-4CZ 294151 B6 (26) odvrácené od druhého pístu (24) je spojen svícecestným ventilem, který v jedné poloze propojuje pátý prostor (72) s variabilním tlakem, např. s tlakem v činném prostoru (5) a ve druhé poloze s okolím (12).

2. Reléový ventil podle nároku 1, vyznačený tím, že třetí prostor (62) je propojen přes větve vrtání (60') s řídicím tlakem, přičemž čtvrtý prostor (64) je propojen přes větev vrtání (70) s okolím (12).

3. Reléový ventil podle nároku 1, vyznačený tím, že čtvrtý prostor (64) je propojen přes větve vrtání (60') s řídicím tlakem, přičemž třetí prostor (62) je propojen přes větev vrtání (70) s okolím (12).

4. Reléový ventil podle nároku 1, vyznačený tím, že druhý prostor (44) je propojen s prvním řídicím tlakem a třetí prostor (62) nebo čtvrtý prostor (64) s odlišným druhým řídicím tlakem.