ES2912611T3 - Válvula de aceleración de cierre seguro para frenos neumáticos automáticos de vehículos ferroviarios - Google Patents
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Abstract
Válvula (1), en particular válvula de aceleración, para establecer e interrumpir de forma segura una conexión de fluido de un conducto de aire principal (HLL) con la atmósfera (EX), que presenta: - una carcasa (14) con una abertura de entrada (35) y una abertura de salida (36), que están en conexión de fluido entre sí, - un primer elemento de válvula (8) que está configurado para establecer o interrumpir la conexión de fluido entre la abertura de entrada (35) y la abertura de salida (36), - un segundo elemento de válvula (5) que está configurado para entrar en contacto de manera estanca con el primer elemento de válvula (8) para interrumpir la conexión de fluido, en donde el contacto entre el primer elemento de válvula (8) y el segundo elemento de válvula (5) está sujeto a una fuerza de pretensión elástica mediante un elemento adicional, con lo cual la fuerza de contacto del primer elemento de válvula (8) y/o el segundo elemento de válvula (5) se incrementa, caracterizado por que el segundo elemento de válvula (5) está configurado en un elemento de control (4) que está previsto en la carcasa (14) de manera que puede moverse en paralelo a la dirección de accionamiento (4a), y/o forma parte de la conexión de fluido, en donde la válvula (1) también presenta un elemento guía (10) que está configurado para transmitir una fuerza de retención paralela a la dirección de accionamiento (4a) al elemento de control (4) para impedir que el segundo elemento de válvula (5) entre en contacto con el primer elemento de válvula (8), en donde entre el elemento de control (4) y el elemento guía (10) está configurada una conexión (11) que permite un movimiento relativo limitado entre el elemento de control (4) y el elemento guía (10) en paralelo a la dirección de accionamiento (4a).
Description
DESCRIPCIÓN
Válvula de aceleración de cierre seguro para frenos neumáticos automáticos de vehículos ferroviarios
La presente invención se refiere a una válvula de aceleración de cierre seguro para frenos neumáticos automáticos de vehículos ferroviarios.
Los vehículos ferroviarios suelen tener un freno neumático automático, en el que la caída de una presión existente en un conducto de aire principal que discurre por toda la longitud del tren, a partir de una presión de funcionamiento normal, provoca la formación de una presión de cilindro de freno. La función de transferencia de la presión descendente en el conducto de aire principal a la presión de cilindro de freno ascendente y viceversa la implementan válvulas de control.
Dado que la caída de presión en el conducto de aire principal no se propaga lo suficientemente rápido por toda la longitud del tren, en particular en el caso de trenes largos, se han desarrollado dispositivos de aceleración que liberan aberturas de purga adicionales del conducto de aire principal al comienzo de un frenado, con el fin de implementar una purga acelerada del conducto de aire principal.
Tales dispositivos de aceleración, en particular válvulas de aceleración, son en principio conocidos. Así, los documentos de patente DE 2165092 B y DE 2165144 B divulgan válvulas de control con un dispositivo de aceleración que se abre debido a la diferencia entre una presión en el conducto de aire principal y una presión en una cámara de control. Para abrir el dispositivo de aceleración, se levanta mecánicamente un disco de válvula, creando una conexión de fluido entre el conducto de aire principal y la atmósfera para la purga acelerada del conducto de aire principal mediante un manguito de control. El propio manguito de control se carga mediante un resorte en dirección al disco de válvula y se bloquea en arrastre de fuerza por medio de un pasador de bloqueo.
Si la purga acelerada es suficiente, el pasador de bloqueo libera el manguito de control, lo que hace que sea arrastrado por el resorte en dirección al disco de válvula y vuelve a entrar en contacto con este, por lo que la válvula de aceleración se cierra de nuevo. La fuerza de resorte asegura la estanqueidad de la válvula cuando se libera el bloqueo.
Sin embargo, una desventaja de esta configuración es que la fuerza de estanqueidad de la válvula de aceleración es anulada por el resorte cuando existe bloqueo, ya que el pasador de bloqueo o su fuerza de fricción sobre el manguito de control es siempre mayor que la fuerza del resorte. Existe el riesgo de que el manguito de control no pueda seguir pequeños movimientos del disco de válvula y que la válvula de aceleración se abra debido a impactos durante la marcha o debido a fluctuaciones de presión involuntarias que se producen en el conducto de aire principal, y que el conducto de aire principal se purgue involuntariamente a la atmósfera.
También se conoce por el documento CH 345 030 A un dispositivo de control con una válvula de control a presión triple en frenos neumáticos, en particular para vehículos ferroviarios, y por el documento DE 1455309 A1, una válvula de control para un dispositivo de freno accionado por fluido a presión.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar una válvula de aceleración que permita que el conducto de aire principal se cierre de manera fiable con respecto a la atmósfera.
Este objetivo se consigue mediante las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con la invención, está prevista una válvula, en particular una válvula de aceleración, para establecer e interrumpir de forma segura una conexión de fluido de un conducto de aire principal con la atmósfera, en donde la válvula presenta una carcasa con una abertura de entrada y una abertura de salida que están en conexión de fluido entre sí, un primer elemento de válvula que está configurado para establecer o interrumpir la conexión de fluido entre la abertura de entrada y la abertura de salida, un segundo elemento de válvula que está configurado para entrar en contacto de manera estanca con el primer elemento de válvula para interrumpir la conexión de fluido, en donde el contacto entre el primer elemento de válvula y el segundo elemento de válvula está sujeto a una fuerza de pretensión elástica mediante un elemento adicional, con lo cual la fuerza de contacto del primer elemento de válvula y/o del segundo elemento de válvula es incrementa.
Esto tiene la ventaja de que ambos elementos de válvula están siempre presionados uno contra el otro por el elemento adicional, en particular por su fuerza, por lo que la fuerza de estanqueidad de esta conexión se incrementa y la conexión es menos sensible a impactos durante la marcha o a fluctuaciones de presión en el sistema de frenado neumático.
El primer elemento de válvula para el establecimiento y la interrupción de la conexión de fluido está previsto preferentemente en la carcasa de manera que puede moverse en una dirección de accionamiento y/o forma parte de
la conexión de fluido.
La dirección de accionamiento está configurada preferentemente como trayectoria curva, de manera particularmente preferente como línea recta. La dirección de accionamiento apunta a este respecto en dirección al primer elemento de válvula. Es decir, si el primer elemento de válvula se aleja del segundo elemento de válvula, se mueve entonces en la dirección de accionamiento.
El primer elemento de válvula, preferentemente un disco de válvula o un asiento de válvula, se puede mover, por tanto, preferentemente en un movimiento de accionamiento en paralelo a la dirección de accionamiento, de manera particularmente preferente en un desplazamiento rectilíneo dentro de la carcasa, por lo que la conexión de fluido entre la abertura de entrada y la abertura de salida se establece o se interrumpe.
De acuerdo con la invención, el segundo elemento de válvula está formado en un elemento de control, en particular como parte de un elemento de control, que está previsto en la carcasa de manera que puede moverse en la dirección de accionamiento y/o forma parte de la conexión de fluido.
El segundo elemento de válvula, preferentemente un disco de válvula o un asiento de válvula, se puede mover, por tanto, preferentemente en un movimiento de accionamiento en paralelo a la dirección de accionamiento, de manera particularmente preferente en un desplazamiento rectilíneo dentro de la carcasa, por lo que la conexión de fluido entre la abertura de entrada y la abertura de salida se establece o se interrumpe.
El elemento de control está configurado preferentemente como cuerpo a través del cual puede pasar el flujo, de manera particularmente preferente como manguito de control, que también forma parte de la conexión de fluido entre la abertura de entrada y la abertura de salida.
De acuerdo con la invención, la válvula presenta un elemento guía que está configurado para transferir una fuerza de retención al elemento de control en paralelo a la dirección de accionamiento para impedir que el segundo elemento de válvula entre en contacto con el primer elemento de válvula. Ventajosamente, el elemento de control y por lo tanto el segundo elemento de válvula puede ser controlado por el elemento guía, lo que permite controlar el tiempo de cierre de la válvula de aceleración.
Preferentemente, al menos el primer elemento de válvula o el segundo elemento de válvula o el elemento guía están alineados coaxialmente a un eje común, estando orientado este eje común preferentemente en paralelo a la dirección de accionamiento.
De acuerdo con la invención, está formada una conexión entre el elemento de control y el elemento guía, que permite un movimiento relativo limitado entre el elemento de control y el elemento guía en la dirección de accionamiento.
Preferentemente, la conexión está configurada de modo permita que ambos miembros se muevan dentro de ciertos límites de desplazamiento entre sí. De este modo se puede conseguir ventajosamente que los dos elementos no se transmitan fuerzas entre sí en la dirección de accionamiento cuando ambos están fijados mediante contactos correspondientes. Preferentemente, la conexión está configurada en forma de una combinación de orificio oblongo y pasador que encajan entre sí.
El orificio oblongo puede estar configurado, por ejemplo, en el elemento de control y el pasador, en el elemento guía.
En otra forma de realización, el orificio oblongo está configurado en el elemento guía y el pasador, en el elemento de control.
El orificio oblongo está orientado preferentemente en la dirección de accionamiento, siendo posible un movimiento relativo de ambos elementos siempre que el pasador no haya llegado al extremo del orificio alargado. Si el pasador topa con el orificio oblongo en el extremo, no puede tener lugar ningún otro desplazamiento relativo entre los dos elementos en esta dirección.
En otra forma de realización, la conexión está configurada como una combinación de tope y pieza complementaria.
A este respecto, en el elemento de control y/o en el elemento guía puede estar previsto preferentemente un tope que, cuando se alcanza el desplazamiento relativo máximo de ambos elementos, entra en contacto preferentemente con una pieza complementaria en el otro elemento en cada caso, bloqueando así un desplazamiento relativo adicional.
Preferentemente también está previsto un pasador de bloqueo, que está configurado para entrar en contacto con el elemento guía y bloquearlo.
El pasador de bloqueo está configurado preferentemente como parte de un dispositivo de bloqueo que bloquea el elemento guía en función del estado operativo de la válvula de aceleración.
Para ello, el pasador de bloqueo está preferentemente en contacto por un extremo, de manera particularmente preferente por la cara frontal de este extremo, con la superficie del elemento guía, aplicando el dispositivo de bloqueo sobre él una fuerza, preferentemente una fuerza de resorte, en dirección al elemento guía.
El bloqueo del elemento guía tiene lugar preferentemente en arrastre de fuerza, presionándose el pasador de bloqueo, de manera particularmente preferente con la superficie frontal de su extremo libre, sobre la superficie del elemento guía e inmovilizando este frente a un desplazamiento paralelo a la dirección de accionamiento.
En otra forma de realización, el bloqueo no tiene lugar meramente en arrastre de fuerza. En lugar de ello, el extremo libre del pasador de bloqueo está configurado de modo que pueda entrar en contacto con una superficie conformada de manera correspondiente del elemento guía, con lo cual el elemento guía se inmoviliza frente a un movimiento adicional hacia el primer elemento de válvula.
La superficie del elemento guía presenta preferentemente una superficie oblicua o está configurada de manera particularmente preferente de forma cónica, estrechándose la superficie oblicua o la forma cónica en dirección al elemento de control.
El pasador de bloqueo, preferentemente su extremo, de manera particularmente preferente su cara frontal, está configurado preferentemente de tal modo que, cuando está en contacto con la superficie de la superficie oblicua o de la forma cónica, entra en contacto con ella por una superficie lo mayor posible e impide que el elemento guía se desplace en dirección al elemento de control. Al mismo tiempo, en este contacto se desarrolla una fuerza de fricción que también contrarresta el desplazamiento del elemento guía.
Preferentemente, el al menos un elemento adicional está configurado como al menos un resorte, que aplica una fuerza directa o indirectamente sobre el primer elemento de válvula y/o el segundo elemento de válvula en dirección al otro elemento de válvula y está apoyado en la carcasa.
Por tanto, sobre el primer y/o el segundo elemento de válvula actúa una fuerza elástica de pretensión que aproxima el elemento correspondiente al otro. Cuando la válvula está cerrada, es decir, cuando el primer y el segundo elemento de válvula están en contacto entre sí y, por lo tanto, la conexión de fluido está interrumpida, la fuerza de contacto de ambos elementos aumenta debido a al menos un resorte, con lo cual se garantiza un cierre seguro de la válvula.
La fuerza de resorte puede actuar, a este respecto, directamente sobre el primer o el segundo elemento de válvula, o puede transmitirse indirectamente a través de elementos intermedios como el elemento de control, vástagos de émbolo o empujadores.
Preferentemente, el elemento guía está sujeto a una fuerza de pretensión elástica de un resorte, que se apoya en la carcasa, paralela a la dirección de accionamiento en dirección al segundo elemento de válvula.
Esto asegura que el elemento guía, cuando ya no está en contacto con el pasador de bloqueo, se mueva en dirección al elemento de control y, por lo tanto, permita un cierre de la válvula por el contacto del primer elemento de válvula con el segundo elemento de válvula.
La válvula también presenta preferentemente un actuador que está configurado para mover el primer elemento de válvula en paralelo a la dirección de accionamiento para establecer la conexión de fluido debido a una diferencia de presión en el conducto de aire principal y en una cámara de control.
Por lo tanto, es posible integrar la válvula de aceleración en un sistema de frenado correspondiente y conectarla a conductos existentes, tal como un conducto de aire principal y una conexión para una cámara de control.
La válvula presenta preferentemente al menos un tope que está configurado para limitar el movimiento del primer elemento de válvula o del segundo elemento de válvula. A este respecto, el tope puede entrar en contacto con el elemento de válvula correspondiente directamente o también a través de otros elementos, tal como émbolos conectados al mismo, por ejemplo.
De este modo se puede lograr que el elemento de válvula correspondiente se encuentre en una posición definida en una determinada fase de funcionamiento, preferentemente en una fase de funcionamiento con el freno liberado. Si el otro elemento de válvula entra en contacto con este elemento de válvula, entonces este también se encuentra en una posición definida. Los elementos de válvula y otros componentes de válvula conectados a la misma se encuentran, por lo tanto, en posiciones definidas, de modo que las carreras de apertura y cierre son siempre las mismas.
El primer elemento de válvula está configurado preferentemente como disco de válvula y/o el segundo elemento de válvula como asiento de válvula y/o el elemento de control como manguito de control y/o el elemento guía como manguito.
De este modo, ventajosamente, el disco de válvula puede ponerse en contacto de manera estanca con el asiento de válvula en paralelo a la dirección de accionamiento para interrumpir la conexión de fluido. En cambio, para establecer esta conexión, basta con que este se levante del asiento de válvula.
El asiento de válvula está configurado, a este respecto, preferentemente en un extremo del manguito de control y puede entrar en contacto de manera estanca con el disco de válvula para interrumpir la conexión de fluido.
En su interior, el manguito de control presenta preferentemente elementos para el control del flujo, de manera particularmente preferente una boquilla. Preferentemente, esta forma parte de la conexión de fluido, por lo que esta conexión puede controlarse fácilmente desplazando el manguito de control en la dirección de accionamiento.
Si el elemento guía está configurado como casquillo, se garantiza que los dos elementos se apoyen uno contra el otro de tal manera que el casquillo de control sea guiado y soportado al menos parcialmente por el elemento guía. Por lo tanto, se puede prescindir de otros puntos de guía y apoyo para el manguito de control dentro de la carcasa.
En otra forma de realización de la invención, está prevista una válvula de control para frenos neumáticos que presenta una conexión de fluido con un conducto de freno o con un cilindro de freno, una conexión de fluido con un conducto de aire principal, una conexión de fluido con una cámara de control y una conexión de fluido con un acumulador de presión, en donde la válvula de control está configurada para aplicar al conducto de freno o al cilindro de freno una cantidad definida de aire comprimido procedente del acumulador de presión debido a una diferencia de presión entre el conducto de aire principal y la cámara de control, cantidad que corresponde a la diferencia de presión. Una válvula de este tipo es conocida por el estado de la técnica.
De acuerdo con la invención, esta se complementa ahora con una válvula descrita anteriormente, para poder crear una conexión de fluido adicional con la atmósfera o con un dispositivo de purga para la purga acelerada del conducto de aire principal.
Por lo tanto, la válvula de control se complementa ventajosamente mediante una válvula de cierre seguro para la purga acelerada del conducto de aire principal, con lo cual se evita, o al menos se dificulta, una conexión no deseada del conducto de aire principal con la atmósfera.
En otra forma de realización de la invención está previsto un vehículo ferroviario con un sistema de freno neumático que presenta una válvula de control como la descrita anteriormente.
Las formas de realización descritas anteriormente no tienen un efecto limitativo sobre el objeto de la invención. Más bien, son concebibles formas de realización adicionales, que pueden obtenerse combinando al menos dos características descritas anteriormente. Además, son concebibles perfeccionamientos ventajosos de la invención, que también están cubiertos por el alcance de protección de esta solicitud. Por ejemplo, en lugar de a la atmósfera, el conducto de aire principal también se puede purgar a un dispositivo de purga, que está configurado preferentemente como una cámara adicional y que recibe parte del aire comprimido cuando se abre la válvula descrita anteriormente y, por lo tanto, contribuye a acelerar la purga o a reducir la presión del conducto de aire principal.
A continuación, la descripción de ejemplos de realización preferentes de la invención se realiza con ayuda de los dibujos adjuntos.
En detalle, muestra:
la Fig. 1 una primera forma de realización de la válvula de acuerdo con la invención,
la Fig. 2 un perfeccionamiento ventajoso de la forma de realización de la figura 1,
la Fig. 3 una forma de realización alternativa de la válvula de acuerdo con la invención.
La figura 1 muestra una primera forma de realización de la válvula 1 de acuerdo con la invención.
Se muestra una carcasa 14 con una abertura de entrada 35 y una abertura de salida 36, estando la abertura de entrada 35 en conexión con un conducto de aire principal HLL y la abertura de salida 36 con la atmósfera EX.
Dentro de la válvula 1 o de la carcasa 14 está configurado un disco de válvula 8 que está en contacto con un asiento
de válvula 5, por lo que se interrumpe una conexión de fluido entre la abertura de entrada 35 y la abertura de salida 36.
El asiento de válvula 5 está configurado en un extremo de un manguito de control 4. El manguito de control 4 atraviesa a este respecto una pared divisoria 14b, que divide la carcasa 14 en dos espacios 30, 31.
El espacio 30 presenta la abertura de entrada 35 y, por lo tanto, está en conexión con el conducto de aire principal HLL. El espacio 31 presenta la abertura de salida 36 y, por lo tanto, está en conexión con la atmósfera EX.
El punto por el que el manguito de control 4 atraviesa la pared divisoria 14b está provisto de una junta de estanqueidad deslizante 9, que permite que el manguito de control 4 se mueva hacia arriba y hacia abajo en el dibujo, mientras que al mismo tiempo no hay conexión de fluido entre los espacios 30, 31 por el exterior del manguito de control 4.
La única conexión de fluido entre los espacios 30, 31 solo puede establecerse a través del interior del manguito de control 4, que está provisto de una boquilla 6 para regular el flujo.
También se muestra una dirección de accionamiento 4a, pudiendo moverse el manguito de control 4 así como el disco de válvula 8 en paralelo a esta dirección de accionamiento 4a. La dirección de accionamiento 4a en esta representación corresponde a un eje con respecto al cual el disco de válvula 8 así como el asiento de válvula 5 y el manguito de control 4 están configurados con simetría de revolución. Sin embargo, también se consideran otras configuraciones de estos elementos, por ejemplo con una sección transversal rectangular.
Además, se muestra un elemento guía 10 cilíndrico y hueco, que está previsto de manera desplazable en la carcasa por medio de una guía 14c, estando configurado este elemento guía 10 también de manera desplazable en paralelo a la dirección de accionamiento 4a.
Entre el elemento guía 10 y el manguito de control 4 está formada una conexión 11 que permite que el manguito de control 4 y el elemento guía 10 puedan moverse entre sí en paralelo a la dirección de accionamiento 4a, en donde, al alcanzarse un desplazamiento máximo predeterminado del manguito de control 4 con respecto al elemento guía 10, la conexión 11 impide un desplazamiento adicional más allá de este.
Una conexión 11 de este tipo puede estar configurada, por ejemplo, como una combinación de un orificio oblongo, que está orientado en paralelo a la dirección de accionamiento 4a, con un pasador que engrana en el mismo. A este respecto puede estar previsto el orificio oblongo en el manguito de control 4 y el pasador en el elemento guía 10 o el orificio oblongo en el elemento guía 10 y el pasador en el manguito de control 4.
Otra forma de realización de esta conexión 11 viene dada, por ejemplo, por la configuración de al menos un elemento de tope en el manguito de control 4 y/o en el elemento guía 10, en donde, en el caso de un desplazamiento máximo predeterminado del manguito de control 4 con respecto al elemento de guía 10, el al menos un elemento de tope entra en contacto con una pieza complementaria del otro elemento, lo que impide el desplazamiento adicional entre ellos.
Además, se muestra un resorte 7 sobre el que descansa el extremo del manguito de control 4 opuesto al asiento de válvula 5 del manguito de control 4. El resorte 7 se apoya en la carcasa 14 y aplica una fuerza de pretensión elástica al manguito de control 4, que actúa hacia arriba en el dibujo. El resorte 7 impulsa así el manguito de control 4 hacia arriba en dirección al disco de válvula 8.
El elemento guía 10 está montado en un resorte 12 que se apoya en la carcasa 14 y solicita el elemento guía 10 con una fuerza de pretensión elástica que actúa hacia arriba en el dibujo. El resorte 12 impulsa así el elemento guía 10 hacia arriba en dirección al manguito de control 4 o al disco de válvula 8.
Además, se muestra un pasador de bloqueo 2 de un dispositivo de bloqueo. Este atraviesa una pared de la carcasa 14 y, en la representación mostrada, topa con su extremo 2a contra la superficie exterior del elemento guía 10.
Desde el dispositivo de bloqueo se solicita el pasador de bloqueo 2 con una fuerza, por ejemplo una fuerza de resorte, que lo impulsa hacia la derecha en el dibujo y lo pone en contacto, en particular su extremo 2a, con el elemento guía 10.
El contacto entre el extremo 2a y el elemento guía 10 está configurado, a este respecto, de tal manera que el elemento guía 10 se mantiene en esta posición en arrastre de fuerza y no es empujado hacia arriba por el resorte 12.
El pasador de bloqueo 2 está previsto a este respecto de manera desplazable hacia la izquierda y hacia la derecha y se hace estanco de manera deslizante con respecto a la carcasa 14 de modo que el espacio 31 no pueda purgarse a través de esta abertura.
La continuación del pasador de bloqueo 2 hacia la izquierda no se muestra en el dibujo. Por motivos de claridad, tampoco se muestra el dispositivo de bloqueo adicional.
En la parte superior de la válvula 1 está dispuesto un actuador 3. Este consta de dos cámaras que están separadas entre sí por un émbolo 13 con una junta de estanqueidad deslizante 13a respecto a la pared de carcasa 14. El émbolo 13 es solicitado a este respecto por su parte superior con la fuerza de un resorte 7a, que se apoya en la carcasa, en contra de la dirección de accionamiento 4a.
La cámara superior se encuentra en conexión de fluido con el conducto de aire principa1HLL a través de una entrada 32, la cámara inferior está realizada como cámara de control SK y dispone de una entrada 33 a través de la cual se encuentra en conexión con el conducto de aire principal HLL, por ejemplo, a través de un punto de estrangulación (no mostrado).
El émbolo 13 dispone de un vástago de émbolo 13b que se extiende desde la parte inferior del émbolo 13 hacia abajo. El vástago de émbolo 13b atraviesa, a este respecto, la pared de carcasa inferior 14a de la cámara de control SK y está conectado a la parte superior del disco de válvula 8, es decir, el lado opuesto al lado que está en contacto con el asiento de válvula 5.
Además, puede estar previsto un tope (no representado), que limita el movimiento del sistema de émbolo 13, vástago de émbolo 13b y disco de válvula 8 en contra de la dirección de accionamiento 4a o también en la dirección de accionamiento 4a, de modo que el émbolo 13 no pueda ser desplazado hacia abajo o hacia arriba tanto como se desee por el resorte 7a o por las diferencias de presión que se producen entre el conducto de aire principa1HLL y la cámara de control SK. La consecuencia de esto es que el sistema compuesto por émbolo 13, vástago de émbolo 13b y disco de válvula 8 y, por lo tanto, también todos los componentes de la válvula 1 adoptan una posición básica definida cuando se libera el freno.
Además, está previsto un canal 34 que establece una conexión de la abertura de entrada 35 con la cámara superior, que está en conexión con el conducto de aire principal HLL.
El funcionamiento de la válvula ilustrada 1 es el siguiente.
Al principio se liberan los frenos del vehículo ferroviario, por ejemplo, los cilindros de freno se purgan a la atmósfera EX y se aplica al conducto de aire principal HLL una presión de 5 bar, la presión de funcionamiento normal. Es decir, el espacio por encima del émbolo 13 y el espacio 30 están sujetos a una presión de 5 bar. Al mismo tiempo, la cámara de control SK también está sujeta a una presión de 5 bar a través de la entrada 33. El espacio 31 se purga a la atmósfera EX a través de la abertura de salida 36.
Los componentes de la válvula 1 adoptan las posiciones que se muestran en el dibujo cuando se libera el freno.
Si se inicia el frenado del vehículo ferroviario, el conducto de aire principa1HLL se purga centralmente a través de una válvula de freno del conductor. Como resultado, la presión en el conducto de aire principal comienza a caer. Por tanto, cae la presión en el espacio por encima del émbolo 13 y en el espacio 30 conectado al mismo a través del canal 34.
La presión en la cámara de control SK no puede caer a la misma velocidad que en el conducto de aire principa1HLL debido al estrangulador mencionado anteriormente. Por lo tanto, la cámara de control SK se vacía más lentamente que el conducto de aire principal HLL. Por lo tanto, en este momento está sujeta a una presión más alta que el conducto de aire principal HLL.
Como resultado, se establece una diferencia de presión entre la parte superior e inferior del émbolo 13. Debido a esta diferencia de presión, el émbolo 13 se mueve hacia arriba en el dibujo tan pronto como esta diferencia de presión es suficiente para vencer la fuerza del resorte 7a.
Como resultado de este movimiento, levanta el disco de válvula 8. El manguito de control 4 también se mueve hacia arriba debido al resorte 7, ya que la conexión 11 permite un desplazamiento relativo entre el manguito de control 4 y el elemento guía 10. El asiento de válvula 5 permanece, a este respecto, en contacto con el disco de válvula 8.
Si la conexión 11 alcanza el desplazamiento máximo, admisible, entre el manguito de control 4 y el elemento guía 10, el manguito de control 4 ya no puede ser desplazado más hacia arriba por el resorte 7, ya que el elemento guía 10, que está sujeto por el pasador de bloqueo 2, le impide un desplazamiento adicional.
Si el émbolo 13 continúa su movimiento hacia arriba, el disco de válvula 8 se levanta del asiento de válvula 5 del manguito de control 4, como resultado de lo cual se establece ahora una conexión de fluido entre la abertura de entrada 35 y la abertura de salida 36.
La conexión de fluido consiste, en detalle, en la abertura de entrada 35, el espacio 30, el asiento de válvula 5, el interior del manguito de control 4, la boquilla 6, el espacio 31 y la abertura de salida 36.
El espacio 30 y, por lo tanto, el conducto de aire principal HLL conectado al mismo a través del canal 34 ahora está conectado a la atmósfera EX, como resultado de lo cual se acelera la purga del conducto de aire principa1HLL.
A medida que continúa el frenado, el pasador de bloqueo 2 se mueve hacia la izquierda debido a una condición predeterminada para finalizar la operación de aceleración. Esto puede ocurrir, por ejemplo, debido a una presión de cilindro de freno creciente, que mueve el pasador de bloqueo 2 hacia la izquierda en contra de la fuerza de bloqueo del dispositivo de bloqueo, por ejemplo, aplicando la presión de freno creciente a un émbolo conectado al pasador de bloqueo 2. Otra forma de mover el pasador de bloqueo 2 hacia la izquierda podría consistir en una diferencia de presión entre el conducto de aire principal HLL y la cámara de control SK, moviéndose el pasador de bloqueo 2 hacia la izquierda, porque se haya excedido una diferencia de presión predeterminada.
Como resultado del movimiento del pasador de bloqueo 2 hacia la izquierda, se libera el contacto de su extremo 2a con el elemento guía 10. El elemento guía 10 ya no está bloqueado por el pasador de bloqueo 2, en particular por su extremo 2a.
La consecuencia de esto es que el elemento guía 10 se mueve hacia arriba debido a la fuerza del resorte 12.
De este modo, el movimiento hacia arriba del manguito de control 4 ya no está bloqueado por el elemento guía 10. Impulsado por el resorte 7, el manguito de control 4 se mueve, por tanto, hacia arriba hacia el disco de válvula 8.
El disco de válvula 8 todavía se encuentra en una posición más alta que la que se muestra en la figura 1, ya que todavía existe una diferencia de presión entre el conducto de aire principa1HLL y la cámara de control SK.
El movimiento del manguito de control 4, impulsado por el resorte 7, y del elemento guía 10, impulsado por el resorte 12, continúa hacia arriba hasta que el asiento de válvula 5 del manguito de control 4 vuelve a entrar en contacto de manera estanca con el disco de válvula 8.
Como resultado, la conexión de fluido entre el conducto de aire principal HLL y la atmósfera EX se interrumpe de nuevo, y así finaliza la purga acelerada del conducto de aire principal h Ll . El frenado continúa.
Si se vuelve a liberar el freno aplicado, el conducto de aire principal HLL está sujeto nuevamente a aire comprimido hasta 5 bar, es decir la presión de funcionamiento normal. Esto iguala las presiones en los espacios por encima y por debajo del émbolo 13, es decir, en el conducto de aire principal HLL y la cámara de control SK.
La consecuencia de esto es que el émbolo 13 vuelve a moverse hacia abajo debido a la fuerza del resorte 7a. El disco de válvula 8, conectado a través del vástago de émbolo 13b, también se mueve hacia abajo con el émbolo 13.
De este modo empuja hacia abajo el manguito de control 4, con el que está en contacto a través del asiento de válvula 5, y el elemento guía 10 a través de la conexión 11 en contra de las fuerzas de los resortes 7, 12.
A este respecto, el elemento guía 10 solo se desplaza cuando el manguito de control 4 y el elemento guía 10 se han acercado el uno al otro al máximo permitido, de modo que la conexión 11 ahora puede transmitir hacia abajo fuerzas del manguito de control 4 al elemento guía 10.
Finalmente, la condición para un desplazamiento del pasador de bloqueo 2 hacia la izquierda se anula en el dispositivo de bloqueo ya sea por la caída de la presión de cilindro de freno o porque se igualan las presiones del conducto de aire principal HLL y de la cámara de control SK, por lo que el pasador de bloqueo 2 se traslada de nuevo hacia la derecha a la posición que se muestra en la figura 1, por ejemplo por una fuerza de un resorte en el interior del dispositivo de bloqueo.
En este caso, el extremo 2a del pasador de bloqueo 2 choca de nuevo con la superficie del elemento guía 10 y forma de nuevo un contacto en arrastre de fuerza, como resultado de lo cual el elemento guía 10 se bloquea nuevamente en la posición mostrada.
A este respecto, la posición del pasador de bloqueo 2 se coordina con la de los demás elementos de la válvula 1 de tal manera que, cuando el elemento guía 10 está bloqueado por el pasador de bloqueo 2, no se transmite ninguna fuerza del elemento guía 10 al manguito de control 4 en paralelo a la dirección de accionamiento 4a.
El elemento guía 10 y el manguito de control 4 están ahora desacoplados a través de la conexión 11 en paralelo a la dirección de accionamiento 4a.
En esta configuración, el manguito de control 4 es presionado hacia arriba contra el disco de válvula 8, únicamente por el resorte 7 independientemente de la posición del elemento guía 10. La disposición está diseñada de tal manera que la conexión 11 siempre debe superarse en la dirección de accionamiento 4a antes de que se abra la válvula de aceleración, ya que el resorte de compresión 12 siempre aplica el elemento guía 10 contra el tope superior de la conexión 11 en el estado no bloqueado. Esta propiedad conduce a una mayor estabilidad frente a las fluctuaciones de presión en el conducto de aire principal HLL.
Como resultado, el contacto entre el disco de válvula 8 y el asiento de válvula 5 está sujeto a una fuerza de estanqueidad, que es independiente del bloqueo por el pasador de bloqueo 2 y que es aplicada por el resorte 7.
Tal configuración de la válvula de aceleración 1 es significativamente menos sensible a los impactos que pueden ocurrir durante la marcha o a las diferencias de presión que se producen entre el conducto de aire principa1HLL y la cámara de control SK.
Por lo tanto, se evita, o al menos se dificulta, una apertura no deseada de la válvula 5, 8 debido a la fuerza del resorte 7. De este modo se evita la purga involuntaria del conducto de aire principa1HLL a la atmósfera EX.
La figura 2 muestra un perfeccionamiento ventajoso de la forma de realización de la figura 1.
La estructura básica y el modo de funcionamiento se corresponden esencialmente con los de la figura 1. Las únicas diferencias consisten en el diseño del elemento guía 10 y del pasador de bloqueo 2, en particular en el diseño de su extremo 2a. Por lo tanto, solo estas características de diseño se comentarán en este punto.
El elemento guía 10 no presenta, en este caso, una forma puramente cilíndrica, sino que está diseñado de forma cónica en la zona superior, estrechándose hacia arriba, es decir, en dirección al manguito de control 4.
Por consiguiente, el pasador de bloqueo 2, en particular su extremo 2a, está diseñado de tal manera que puede entrar en contacto con la superficie del elemento guía 10 por toda la superficie.
Como resultado, no se obtiene una conexión meramente en arrastre de fuerza entre el extremo 2a del pasador de bloqueo 2 y la superficie del elemento guía 10. Por el contrario, mediante el contacto de las superficies cónicas correspondientes se consigue que un movimiento del elemento guía 10 en la dirección de accionamiento 4a sea bloqueado adicionalmente por la cara frontal del extremo 2a del pasador de bloqueo 2.
El resorte 12 también presiona el elemento guía 10, de forma cónica, contra el extremo 2a del pasador de bloqueo 2 de tal manera que se intensifica la fuerza de fricción entre ambos.
Un bloqueo de este tipo tiene la ventaja de que es menos sensible a los impactos y de que no se requiere una presión de contacto del extremo 2a del pasador de bloqueo 2 tan alta como en la forma de realización de la figura 1.
De esta manera, además del cierre seguro de la válvula 5, 8, se puede lograr un bloqueo más seguro del elemento guía 10.
Se asegura así que el elemento guía 10 no se suelte prematuramente del dispositivo de bloqueo debido a impactos y, por lo tanto, que finalice demasiado pronto la purga acelerada del conducto de aire principa1HLL.
La figura 3 muestra una forma de realización alternativa de la válvula de acuerdo con la invención. A diferencia de las formas de realización de las figuras 1 y 2, en este caso el actuador 3 para el accionamiento de la válvula 1 está dispuesto en su parte inferior. El resto de la estructura se corresponde con la de la figura 2, por lo que solo se describe aquí la estructura y modo de funcionamiento del actuador 3.
El actuador 3 presenta un espacio que está en conexión con el conducto de aire principa1HLL a través de una entrada 32. Este espacio está conectado con el primer espacio 30 de la válvula 1 a través de un canal 34. En el interior del actuador 3 está previsto un émbolo 13 que se puede desplazar en paralelo a la dirección de accionamiento 4a. El émbolo 13 forma a este respecto la parte inferior del espacio que está en conexión con el conducto de aire principal HLL y presenta una junta de estanqueidad deslizante 13a que impide que el aire comprimido escape de este espacio. Además, un resorte 7a le aplica una fuerza al émbolo 13 en contra de la dirección de accionamiento 4a. A este respecto, el resorte 7a está apoyado en la carcasa del actuador 3. El émbolo 13 presenta además un vástago de émbolo 13b conectado a la parte superior del mismo y guiado a través del canal 34 hacia el primer espacio 30. En el primer espacio 30, este vástago de émbolo 13b está firmemente conectado al disco de válvula 8. El émbolo 13, el vástago del émbolo 13b y el disco de la válvula 8 forman así un conjunto desplazable de manera unitaria.
El actuador 3 presenta otro espacio que está dispuesto debajo del émbolo 13 y que está realizado como cámara de
control SK. Este espacio está en conexión con el conducto de aire principa1HLL a través de una entrada adicional 33 y a través de un estrangulador (no representado). Dentro de la cámara de control SK está previsto un tope 15, sobre el cual se apoya el émbolo 13 debido a la fuerza del resorte 7a. La válvula 1 pasa a la configuración mostrada mediante el tope 15, con lo cual se consigue que siempre haya una posición inicial definida de los componentes cuando la válvula 1 está cerrada.
Si el conducto de aire principal HLL se purga durante un frenado, la presión en el conducto de aire principa1HLL y en la cámara de control SK comienza a caer. Sin embargo, dado que, debido al estrangulador, la presión en la cámara de control SK cae más lentamente que en el conducto de aire principal HLL, la parte inferior del émbolo 13 ahora está sujeta a una presión más alta que la parte superior. Como resultado, actúa una fuerza sobre el émbolo 13 en la dirección de la dirección de accionamiento 4a. Si esta fuerza es mayor que la fuerza del resorte 7a, que actúa en sentido contrario, el émbolo 13 comienza a moverse en la dirección de accionamiento 4a, como resultado de lo cual también se eleva el disco de válvula 8 y el conducto de aire principal HLL se purga a la atmósfera EX a través del canal 34, el primer espacio 30, el manguito de control 4, el cuerpo guía 10 y el segundo espacio 31.
Las formas de realización descritas anteriormente en el presente documento representan únicamente ejemplos de realización concretos de la invención y no tienen efecto limitativo alguno sobre el objeto de la invención. Más bien, se pueden formar formas de realización adicionales combinando u omitiendo características individuales de las diferentes formas de realización.
Se puede formar una forma de realización adicional, por ejemplo, en la que el vástago del émbolo 13b no presenta una conexión firme con el disco de válvula 8. En este caso está configurado en forma de empujador, que es movido por el émbolo 13 y topa con un extremo libre contra el disco de válvula 8, por ejemplo en su parte inferior, de tal modo que es capaz de moverlo en la dirección de accionamiento 4a. Si el vástago de émbolo 13b se mueve en la dirección de accionamiento 4a, también se eleva en este caso el disco de válvula 8.
Además, o también como forma de realización alternativa, la conexión del vástago de émbolo 13b con el émbolo 13 también puede estar configurada como conexión no firme. El émbolo 13 entra en contacto con el otro extremo del vástago de émbolo 13b, configurado como empujador, y lo desplaza en la dirección de accionamiento 4a.
En otra forma de realización están previstos varios vástagos de émbolo 13b, que están dispuestos, por ejemplo, en una disposición regular en un círculo alrededor de la dirección de accionamiento. Por ejemplo, son concebibles tres vástagos de émbolo 13b, que están dispuestos en un círculo a una distancia angular de 120° alrededor de la dirección de accionamiento 4a. Como se ha descrito anteriormente, los vástagos de émbolo 13b también pueden estar configurados como empujadores. Una disposición de este tipo tiene la ventaja de que asegura que las fuerzas de accionamiento entre el émbolo 13 y el disco de válvula 8 se transmitan uniformemente.
LISTA DE REFERENCIAS
1 válvula (válvula de aceleración)
2 pasador de bloqueo
2a extremo (pasador de bloqueo)
3 actuador
4 manguito de control (elemento de control)
4a dirección de accionamiento
5 asiento de válvula (segundo elemento de válvula)
6 boquilla
7 resorte
7a resorte
8 disco de válvula (primer elemento de válvula)
9 junta de estanqueidad deslizante
10 elemento guía
11 conexión (entre manguito de control 4 y elemento guía 10)
12 resorte
13 émbolo
13a junta de estanqueidad deslizante
13b vástago de émbolo
14 carcasa
14a pared de carcasa
14b pared de carcasa
14c guía
15 tope
30 primer espacio
31 segundo espacio
32 entrada (conducto de aire principal HLL)
33 entrada (cámara de control SK) 34 canal
35 abertura de entrada
36 abertura de salida
HLL conducto de aire principal SK cámara de control
Claims (12)
1. Válvula (1), en particular válvula de aceleración, para establecer e interrumpir de forma segura una conexión de fluido de un conducto de aire principal (HLL) con la atmósfera (EX), que presenta:
- una carcasa (14) con una abertura de entrada (35) y una abertura de salida (36), que están en conexión de fluido entre sí,
- un primer elemento de válvula (8) que está configurado para establecer o interrumpir la conexión de fluido entre la abertura de entrada (35) y la abertura de salida (36),
- un segundo elemento de válvula (5) que está configurado para entrar en contacto de manera estanca con el primer elemento de válvula (8) para interrumpir la conexión de fluido, en donde
el contacto entre el primer elemento de válvula (8) y el segundo elemento de válvula (5) está sujeto a una fuerza de pretensión elástica mediante un elemento adicional, con lo cual la fuerza de contacto del primer elemento de válvula (8) y/o el segundo elemento de válvula (5) se incrementa, caracterizado por que
el segundo elemento de válvula (5) está configurado en un elemento de control (4) que está previsto en la carcasa (14) de manera que puede moverse en paralelo a la dirección de accionamiento (4a), y/o forma parte de la conexión de fluido, en donde
la válvula (1) también presenta un elemento guía (10) que está configurado para transmitir una fuerza de retención paralela a la dirección de accionamiento (4a) al elemento de control (4) para impedir que el segundo elemento de válvula (5) entre en contacto con el primer elemento de válvula (8), en donde
entre el elemento de control (4) y el elemento guía (10) está configurada una conexión (11) que permite un movimiento relativo limitado entre el elemento de control (4) y el elemento guía (10) en paralelo a la dirección de accionamiento (4a).
2. Válvula (1) según la reivindicación 1, en donde
el primer elemento de válvula (8) para establecer e interrumpir la conexión de fluido está previsto en la carcasa (14) de manera que puede moverse en paralelo a una dirección de accionamiento (4a), y/o forma parte de la conexión de fluido.
3. Válvula (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde
la conexión (11) está configurada en forma de una combinación de orificio oblongo y pasador o en forma de una combinación de tope y pieza complementaria.
4. Válvula (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta, además:
- un pasador de bloqueo (2) que está configurado para entrar en contacto con el elemento guía (10) y bloquearlo en arrastre de fuerza.
5. Válvula (1) según la reivindicación 4, en donde
el bloqueo tiene lugar en arrastre de fuerza y en al menos una dirección paralela a la dirección de accionamiento (4a).
6. Válvula (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde
el elemento adicional es al menos un resorte (7, 7a) que aplica directa o indirectamente una fuerza al primer elemento de válvula (8) y/o al segundo elemento de válvula (5) y que se apoya en la carcasa (14).
7. Válvula (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde
el elemento guía (10) está sujeto a una fuerza de pretensión elástica de un resorte (12), que está apoyado en la carcasa (14), en paralelo a la dirección de accionamiento (4a) en dirección al primer elemento de válvula (8).
8. Válvula (1) según una de las reivindicaciones 2 a 7, que presenta, además:
- un actuador (3) que está configurado para mover el primer elemento de válvula (8) en paralelo a la dirección de accionamiento (4a) para establecer la conexión de fluido debido a una diferencia de presión en el conducto de aire principal (HLL) y en una cámara de control (SK).
9. Válvula (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta:
- al menos un tope (15) configurado para limitar el movimiento del primer elemento de válvula (8) o del segundo elemento de válvula (5).
10. Válvula (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer elemento de válvula (8) está realizado como disco de válvula, y/o
el segundo elemento de válvula (5) está realizado como asiento de válvula, y/o
el elemento de control (4) está realizado como manguito de control, y/o
el elemento guía (10) está realizado como casquillo.
11. Válvula de control para frenos neumáticos, que presenta:
- una conexión de fluido con un conducto de freno o con un cilindro de freno,
- una conexión de fluido con un conducto de aire principal (HLL),
- una conexión de fluido con una cámara de control (SK),
- una conexión de fluido con un acumulador de presión, en donde
la válvula de control está configurada para aplicar al conducto de freno o al cilindro de freno una cantidad definida de aire comprimido procedente del acumulador de presión debido a una diferencia de presión entre el conducto de aire principal (HLL) y la cámara de control (SK), cantidad que corresponde a la diferencia de presión,
caracterizada por que
está prevista una válvula (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10 para la purga acelerada del conducto de aire principal (HLL).
12. Vehículo ferroviario que presenta un sistema de frenado neumático con una válvula de control según la reivindicación 11.
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