KR200204507Y1 - 철도 차량 공기 제동 장치용 제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 철도 차량의 공기 제동 장치 제어밸브에 관한것으로,

본 고안의 목적은 스프링의 구성 없이 압력 변화에 의해 유동되는 막판기구에 의해 작동압의 개폐를 단속하고, 이 막파 기구에 의해 한쌍의 제동,완해 실린더를 작동시켜, 제륜자의 작동 수단인 링크 기구를 제동 또는 완해 작동케 하므로써, 제동시 압력전달 및 제어 밸브의 공기압 누설을 방지하며, 단개의 제어밸브를 통해 완해, 제동 실린더를 작동시킴으로써 제어밸브와 소형화및 경량화를 이루며, 또한 제조 단가를 절감시킬수 있으며 전달압 손실을 최소화하여 제동 효율을 향상시키는 철도차량 공기 제동장치용 제어밸브를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 기관차주제동 밸브의 작동에 따라 제동관과 보조 공기통을 통해 유입된 공기압의 압력차에 의해, 실린더를 작동시켜 제륜자의 링크 기구를 작동케 함으로써, 제동 및 완해 작용을 행하는 철도차량용 공기 제동 장치용 제어밸브에 있어서, 상기 실린더를 작도 시키기 위한 수단으로, 밸브 외부로 보조공기통관 제동관이 관연결 되며, 이를 관으로 부터 유입된 작동압을 각각 제동 실린더와 완해 실린더에 전달 수단으로 각기 배출,유입밸브를 단속 하기위해 막판 구조를 지니며, 이를 각각의 작동 밸브를 거친 압력공기에 의해 실린더가 작동 할수 있도록, 각각의 유입관을 구성시킨 철도차량 공기제동 장치용 제어밸브를 구비함으로써 달성된다.

Description

철도 차량 공기 제동 장치용 제어밸브{break control valve of train}

본 고안은 철도 차량의 공기 제동 장치 제어밸브에 관한것으로, 더욱 상세하게는 화물열차의 공기 제동및 완해 작용을 하나의 제어밸브를 통해 양쪽의 밸로우즈형 제동 실린더를 작동시킴으로써 제동효율을 높이기 위한 제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 철도 차량을 제동하기 위한 제동장치(100)는 압축공기를 이용한 공기압 제동장치가 적용 되고 있는바, 이와같이 공기압에 의한 종래 제동장치(100)는 기관차(T)로 구성된 제어밸브(10)의 작동에 따라 각 차량간에 연결된 제동관을 통하여 후부 차량에 압력신호를 전달하는 구조로써 이는 도 1에 도시된바와 같이 기관차(T)에 탑재된 공기 압축기(30)와 각차량(Freigh car)으로 부착되는 보조공기통(40)을 제동관에 의해 연결시켜, 제동관(20)과 보조공기통(40)은 항상 일정한 공기압(5㎏/㎠)을 충기토록 하되 상기 제동관(20)과 보조 공기통(40)으로만 공기가 유입되도록 구성되고, 각 차량의 보조 공기통 (40)으로는 상기 제동관(20)의 압력변화에 따라 삼동 작용을 하는 제어밸브(50)와, 제륜자(50)와 제륜자(50)에 힘을 전달하는 링크기구와 연결되어 제륜자(50)를 차륜(W)에 밀착시키는 제동실린더(70)에 연결되는 제동구조를 갖는 것이었다. 이에 상기와 같은 제동구조를 갖는 종래 제동시스템(100)에 의한 열차의 제동시에는, 우선 기관사가 기관차(T)내의 제동 밸브(10)를 선행적으로 작동시켜, 제동관(20)의 압력을 하강시키게 되면, 제동관(20)의 압력변화신호를 전달받는 제어밸브(50)는 보조공기통(40)의 압축공기를 제동실린더(70)로 이동케 하여 제동 실린더(70)와 연결된 링크기구를 작동시키므로서, 제륜자(60)를 차륜(W)에 밀차 시키므로서 제동력을 얻게되는 것이며, 제동력의 완해시에는 제동 밸브(10)를 제어, 주공기통의 압측공기를 제동관(20)과 보조공기통

(40)으로 보내 압력을 상승시키게 되면, 제동관(20)의 압력상승소보를 받은 제어밸브(50)의 작동으로 제동 실린더(70)에서 작용하던 공기를 대기로 방출시키게되고,링크 기구에 연결된 스크링(S)의 탄성복원력에 의해 차륜(W)에 밀착 되었던 제륜자(50)를 원위치로 복귀 시킴으로써 제동력이 완해 되는 것이었다.

여기서, 상기 제어밸브(50)는 도2의 a,b에 도시된 바와같이 제동및 완해작용을 행하는 것인데, 제동시에는 도2a와 같이 제동관(20)의 압력강하가 발생되어 제어밸브(50)내의 피스톤이 보조공기통(40)의 압력에 의해 좌측으로 이동하게되고, 이와 동시에 보조 공기통(40)에서 유입된 압축공기가 도 3에 도시된 제동 실린던

(70)로 유입되어 제동 실린더(70)를 우측으로 이동 시키므로서 링크 장치는 제륜자 밀착 위치로 작동시키게 되는 것이고, 완해시에는 제동관(20)의 압력 상승에 의해 제어밸브(50)의 피스톤이 우측으로 이동하게 되어 개폐구조를 이동시키므로써 제동 실린더(70) 피스톤이 좌측으로 이동, 제륜자(60)를 차륜(W)으로 부려 분리하게 되는 것이었다.

하지만, 상기와 같은 구조를 갖는 종래 철도 차량용 제동장치(100)는 제동관의 압력 변화에 따른 제어밸브의 작용으로 제동 실린더를 작동시켜, 제륜자로 하여금 제동, 완해작용을 행하도록 함에 있어, 피스톤에 연결된 링크기구를 이동시키기 위해 우선적으로 스프링(S,S')의 반력을 해제해야 하므로 스프링(S,S')의 반력 만큼 압측공기에 의한 제륜자(60)의 압부력이 감소되는 문제점과 슬라이링 식으로 구성되는 제동 실린더(70) 피스톤 부위에서 공기압 부설이 발생됨에 따라 제동효율이 저하되는 구조적인 문제점을 갖는 것이며, 다양한 기후 조건을 갖는 우리나라의 경우에는 그 만큼 상기스프링(S,S')의 내구성이 저하되므로, 이에 따른 스프링 복원력이 감소를 인해 완해불량의 원인으로 작용하는 것이었다.

또한, 완해작용시 제동관(20) 압력변동에 따라 제어밸브(50)의 피스톤이 이동한 후 완해작용이 행하여 지므로 열차가 수십량씩 연결 형성될 경우에는 전,후 각 차량가의 완해 시점이 조금씩 차이를 갖게 되어, 전체적으로 볼때, 완해시간이 지연됨에 따른 제륜자의 마모 및 철도차량 운영 효율저하등의 문제점이 발생되는 단점을 갖는 것이었다.

따라서, 전술한 종래 철도 차량용 제동 장치의 제동 구조에 있어서 야기되는 제반적인 문제점을 해결하고자 실용 21900호가 선출원 된바 있으나, 이는 별개의 다른 다수개의 제어밸브가 공기압에 의해 작동 되어 한쌍의 벨로우즈 실런더를 작동 시키는 구조를 지닌 것으로써, 제동 실린더와 완해 실런더를 작동키 위해서는 다수개의 제어밸브가 필요 했으며, 이로 인해 장치구성시 제조단가 상승의 문제점과, 다수개의 제어밸브 작동시 발생하는 압력 손실 또한 압력효율을 저하시키는 문제점을 지니고 있으며, 다수개의 제어밸브가 작동함으로써, 완해 시점이 조금씩 차이를 갖게 되어, 전체적으로 완해 시간이 지연도미에 따른 막대한 운영효율 저하등의 문제점이 발생되는 단점을 지니게 되었다.

따라서, 본 고안은 상술한 별개의 다른 제어밸브를 하나의 제어밸브내에 고성시킴으로 인해, 공기압을 제어 시켜, 한쌍의 벨로우즈형 제동 실린더를 작동 시켜 제동 및 완해작용을 할수 있도록 창안된 것으로써,

본 고안의 목적은 스프링의 구성 없이 압력 변화에 의해 유동되는 막판기구에 의해 작동압의 개폐를 단속하고, 이 막파 기구에 의해 한쌍의 제동,완해 실린더를 작동시켜, 제륜자의 작동 수단인 링크 기구를 제동 또는 완해 작동케 하므로써, 제동시 압력전달 및 제어 밸브의 공기압 누설을 방지하며, 단개의 제어밸브를 통해 완해, 제동 실린더를 작동시킴으로써 제어밸브와 소형화및 경량화를 이루며, 또한 제조 단가를 절감시킬수 있으며 전달압 손실을 최소화하여 제동 효율을 향상시키는 철도차량 공기 제동장치용 제어밸브를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 기관차주제동 밸브의 작동에 따라 제동관과 보조 공기통을 통해 유입된 공기압의 압력차에 의해, 실린더를 작동시켜 제륜자의 링크 기구를 작동케 함으로써, 제동 및 완해 작용을 행하는 철도차량용 공기 제동 장치용 제어밸브에 있어서, 상기 실린더를 작도 시키기 위한 수단으로, 밸브 외부로 보조공기통관 제동관이 관연결 되며, 이를 관으로 부터 유입된 작동압을 각각 제동 실린더와 완해 실린더에 전달 수단으로 각기 배출,유입밸브를 단속 하기위해 막판 구조를 지니며, 이를 각각의 작동 밸브를 거친 압력공기에 의해 실린더가 작동 할수 있도록, 각각의 유입관을 구성시킨 철도차량 공기제동 장치용 제어밸브를 구비 함으로써 달성된다.

도 1은 종래 철도 차량의 제동장치를 보인 구성도

도 2a는 종래 철도 차량 제동 장치에 있어, 제어밸브에 의한 제동 작용 상태를 보인 단면도

도 2b는 종래 철도 차량 제동 장치에 있어, 제어밸브에 의한 완해작용 상태를 보인 단면도

도 3은 종래 제동장치의 제륜자 링크기구 구성도

도 4는 본 고안에 따른 제어밸브의 제동 장치를 나타낸 전체 구성도

도 5a,b는 본 고안에 따른 제어밸브의 작용 상태를 나타낸 상태도

<도면주요부위에 대한 부호의 설명>

1.유입부 2.작동실 3.3'. 밸브작동부

4.탄성 스프링 5,5'. 공기 배출로 8. 제동 실린더

8'. 완해 실린더 9,9'. 유입로 10. 보조공기통

11.제동관 12. 작동압 유입관 22.막판

33. 제동실린더 유입밸브 33'. 완해실린더 유입밸브 34.34'. 실린더 유입관

35,35'. 작동압 배출밸브 B. 제륜자 C.V. 제어밸브 R. 링크기구

W. 차륜

이하, 본 고안에 따른 철도 차량 제동장치용 제어밸브를 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하면,

도 4는 본 고안에 따른 제동장치의 전체 구성도이며, 도 5a,b고 본 고안에 따른 제어밸브의 작동상태를 나타낸 상태도이다. 그 구성 상태를 살펴보면, 외부로 부터 작동 공기압이 유입되는 유입부와 유입된 공기압의 압력차에 의해 막판이 작동되는 작동실(2)과 상기 작동실로부터 유입된 공기압에 의해 밸브개폐작용을 하는 밸브 작동부(3,3')으로 구성된다.

여기서, 상기 유입부(1)는 기관차의 주제동밸브를 통해 흘러나온 공기압을 본 제어밸브로 유인하는 제동관(11)과 보조 공기통으로 부터 작동압을 공급받는 작동압 유입관(12)으로 구성되는 것이다.

또한, 상기 작동실(2)은 유입된 공기압으 압력차에 의해 발생되는 공기압이 흐름을 제어하는 제동 실린더 유입밸브(33)가 막판(22)과 상측으로 연결되며, 하측으로 역시 제동, 완해작동시 공기압을 제어 할수 있는 완해 실린더 유압밸브(33')가 연결되어 공기의 흐름을 제어 할수 있도록 구성 되었다.

여기서 압력차에 의해 유입된 압력공기를 제어하는 밸브 작동부(3,3')는 유입된 공기압을 각 실린더로 흐름을 유도하는 실린더 유입관(34,34')과 외부로 공기압을 방출시키는 작동압 배출밸브(35,35')로 구성되어지며, 상술한 각각의 제어밸브는 탄성 스프링(4)에 의해 지지및 압축 되어 지며, 상기탄성 스프링(4)은 작동 공기압의 비 흐름시 각기 밸브의 개폐를 단속 하도록 구성되어 진다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 제어밸브의 전체적인 구성요소간의 상호 작용 상태에 대하여 살펴보면, 도 4에 도시된 전체 구성도에 의해 작용 상태를 살펴보기로 한다.

기관실로 부터 압력 신호를 받은 주제동밸브로 부터 압력공기가 제동관(11)으로 유입되며, 유입된 공기압 신호를 전달받은 제어밸브(C.V)는 보조공기통(10)에서 유입된 공기압과의 압력차로 발생하는 제어밸브(C.V)내부의 막판의 상하 작용으로 유입, 배출밸브(33,33',35,35')의 작동으로 인해 제동 및 완해 실린더(8,8')로 보내지게 되며, 각 실린더(8,8')로 유입된 공기압의 팽창 및 수축으로 인해 실린더가 팽창 및 압축작용을 행함으로써, 상기 각 실린더 사이의 작동막대(미도시됨)와 연결된 링크 기구(R)를 작동시킴으로써, 상기 링크 기구(R)와 연결된 제륜자(B)를 밀착 및 완해시켜 제동 및 완화 효과를 얻을수 있도록 구성되어 진다.

여기서 상술한 본 고안의 제어밸브(C.V) 내부의 작동상태에 대해 살펴 보면 제동작동시, 도 5a에 도시된 바와 같이 우선 감압신호를 전달 받은 제어밸브(C.V)로 제동관 으로 부터 감압된 공기압이 유입되어 지고, 또한, 보조 공기통(10)내에 충진 되어 있던 고압의 압축공기가 제어밸브 내부로 유입되어 지게 된다. 이때 작동실(2)내부로 유입된 각각의 공기압 간에 압력차이가 발생하게되며, 이로인해 막판(22)상하간의 압력차에 의해 막판(22)은 하측으로 밀려나게 됨으로써, 작동압 배출밸브(35')를 압축하여 완해 실린더(8')내에 있던 공기는 유입관(34')및 공기배출로(5')를 경유하여 대기로 배출 되며, 막판에 연결된 완해 실린더 유입밸브(33')는 아래로 이동하여 유입로(9')를 폐쇄하게 된다.

동시에 작동압 배출밸브(35)는 스프링에 의해 외부로 배출되는 배출로를 차단하게 되며 막판(22)의 하강으로 제동 실린더 유입로(9)가 개방되어 보조 공기통(10)에서 유입된 압력공기는 상기 유입로를 통해 제동 실린더(8)로 유입되어 팽창시킴으로써 제동 작용을 하게 된다.

이와 반대로 완해 작동시 에는 도 5b에 도시된 바와 같이 제동관(11)의 압력 상승으로 인해 제어밸브(C.V)내의 막판의 위치가 상승 하게 되며, 이에 도 4의 좌측 제동 실린더 내에 있던 공기는 배출로(5)를 통해 외부로 방출 되며, 스프링의 복원력에 의하여 제동 실린더 유입밸브(33)의 통로를 폐쇄하여, 공기를 차단한다.

이와 동시에 작동압 배출밸브(35')는 스프링(4)의 힘에 의해 공기배출로(5')는 차단되며 완해 실린더 유입로(9')가 개방됨으로써 보조공기통의 공기는 완해 실린더로 유입되는 구조이다.

이로써 도 4에 도시된 전체 구성도는 제동관의 압력변화를 이용하여 도 5a 및 도 5b와 같은 제어밸브를 작동시켜, 즉 제동시에는 제동 실린더(8)에는 압력공기를 보내고, 우측 완해 실린더(8')내에 있던 공기를 대기로 방출하며, 이와 반대로 완해 시에는 좌측 제동 실린더(8)에 있던 공기를 배출하고 우측 완해 실린더(8')내로 압력 공기를 보내는 시스템 이다.

따라서, 본 고안에 따른 제어밸브(C.V)는 기존의 다수개의 제어밸브로 부터 공기압의 흐름을 제어 할시 발생되는 압력 손실 및 완해 지연으로 인한 운영효율 저하 등의 문제점을 개선할수 있는 것이다.

이상과 같이 본 고안에 따른 철도차량 공기 제동장치용 제어밸브는 상술한 제동 및 완해 밸로우즈 실린더를 동시에 제어 할수 있는 이중 구조를 지님으로써, 종래처럼 다수개의 제어밸브가 필요치 않으므로 인해 제조 단가를 절감할수 있으며, 동시에 다수개의 벨로우즈형 실린더를 동시에 제어 함으로써 전달된 압력을 손실 없이 제륜자의 압부력으로 전달 할수 있으며, 또한 제동관의 압력 변동에 즉각 반을 할수 있는 빠른 응답속도로 인해 완해 지연등의 문제를 해소 할수 있으며, 하나의 밸브내에 다수개의 벨로우즈 실린더를 컨트롤 할수 있는 구조로써 소형화 및 경량화를 기함으로써, 사용자나 생산자에게 매우 괄목 할 만한 고안의 가치를 지니고 있다고 해도 과언이 아닐 것이다.

또한, 본 고안의 철도차량의 공기 제동 장치를 위해 개발되었으나, 철도 차량에만 국한되어지는 것이 아니라 그 밖의 기타(항공기, 대형차량, 산업설비)의 제동 및 제어장치에도 사용이 가능하여 산업 발전에 큰 기여를 할수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 기관차(T)의 주제동밸브의 작동에 따라 제동관(11)과 보조 공기통(10)을 통해 유입된 압력공기의 압력차에 의해 다수개의 벨로즈형 실린더(8.8')를 작동시켜, 제륜자(B) 링크 기구(R)를 작동케 함으로써, 제동 및 완해 작용을 행하도록 압력 공기를 제어하는 철도 차량 공기 제동장치용 제어밸브(C.V)에 있어서,

   외부로 부터 작동 공기압이 유입되는 유입부(1)와 유입된 압력공기의 압력차이에 의해 막판(22)이 작동되는 작동실(2)과 상기 작동실로 부터 유입된 공기압에 의해 밸브 개폐 작용을 하는 밸브 작동부(3,3')로 구성되어 지되 상기 유입부는 제동관(11)과 유입관(12)으로 관연결 하며, 유입된 압력 공기의 흐름을 제어 할수 있도록 제동 및 완해 실린더 유입밸브(33,33')를 막판과 상하측으로 연결 하며, 밸브작동부(3,3')으로 유입된 압력 공기의 흐름을 유도하는 실린더 유입관(34,34')을 구성하되 타측으로 실린더(8.8') 내에서 유출된 압력 공기가 외부로 방출 되도록 작동압 배출밸브

   (35.35')를 구성하며, 상기 배출 및 실린더 유입밸브에 있어 탄성 스프링(4)을 구성 시킴으로써 작동 공기압의 흐름을 제어할수 있는 철도차량 공기 제동장치용 제어밸브.