KR200218058Y1

KR200218058Y1 - 철도차량의 신속완해장치

Info

Publication number: KR200218058Y1
Application number: KR2020000029985U
Authority: KR
Inventors: 이재영
Original assignee: 이재영
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2001-03-15

Abstract

본 고안은, 철도차량의 신속완해장치에 관한 것으로서, 대체로 중앙부를 구획시키는 다이어프램을 사이에 두고 상기 보조 공기통, 제동통, 제동관 및 배출부를 유기적으로 연결하기 위한 다수의 밸브가 내장된 상부 제어실과 제어 공기통을 구비한 하부 제어실을 포함하고, 제동관을 파일럿 공기신호 통로로 이용하여 하부 제어실측과 완해용 공기통의 연결라인을 개방 또는 폐쇄하기 위한 마스터 밸브와, 상기 마스터 밸브와 연통하는 연통구, 하부 제어실과 연결되는 인입구, 및 대기구를 가지며 내부에 공기 축적 공간을 가지는 완해용 공기통을 포함하고, 이 마스터 밸브에는 제동관의 공압 신호에 의거하여 대체로 중앙측 밸브 요소 개구의 종방향으로 이동 가능하게 내장된 파일럿 피스톤의 이동 방향에 따라 완해용 공기통, 하부제어실 및 대기구 중에서 적어도 2개의 요소를 상호 선택적으로 연결하기 위한 파일럿 피스톤이 왕복동 가능하게 내장 구성되어, 차량의 완해 작동시, 상기 완해용 공기통측의 연통구와 상기 하부제어실측의 인입구를 서로 연통 가능하게 개방함으로써, 제동관 압력을 증압함에 따라 제어밸브의 다이어프램의 상부 즉, 상부 제어실의 압력이 높아지고, 상대적으로 높아진 하부제어실 압력을 급강하시켜, 완해작동을 촉진할 수 있도록 하였다.

Description

철도차량의 신속완해장치{Apparatus for rapidly releasing a brake of train}

본 고안은, 철도차량의 신속완해장치에 관한 것으로서, 특히, 반복 제동 시에도, 철도차량의 안전한 운행을 위해서는 확실하게 속도를 제어하며, 긴급한 경우에는 실패없이 빠르게 정지시키고 출발할 수 있는 철도차량의 신속완해장치에 관한 것이다.

일반적인 제동장치에서, 동력제동의 제동지령 전달방식에서 자동공기제동방식이 있는 바, 이는 공기제동의 결정판으로 개발되어 객실열차, 화물열차에 채용되며, 표준 공기제동으로 가장 널리 보급되고 있다.

그 기본은 제동관 압력 제어방식으로 하고 있다. 즉, 열차를 직통하는 제동관(BP)에 일정압력(주로 5 kgf/cm sup 2)의 압축공기를 채워 넣거나, 제동관(BP)의 압력공기를 빼어, 압력변화를 줌으로써, 각 차의 제어밸브(20, 일명, 삼동변, control valve)를 작동시켜서 각 차의 보조 공기통(AR, auxiliary air reservoir, 미리 제동관(BP)과 제어밸브(20)를 경유하여 압력 공기가 넣어져 있다)으로부터 제어밸브(20)를 통하여 제동통(BC, 브레이크실린더)에 압력공기를 보내는 것이다. 이 방식은, 제동지령의 전달이 비교적 빠르고(100m/s 이상), 열차분리의 경우는 제동관(BP)으로부터 압축공기를 빼서 자동적으로 최강제동(最强制動)이 작용한다(도1 참조).

또한, 화물의 중량 변화가 큰 화물열차 등에서는, 도2에 도시된 바와 같이, 하중의 대소에 따라 제동실린더 압력을 자동적으로 변하게 하여, 운전대와 동일한 제동조작으로 감속도를 거의 일정하게 유지시키는 하중응동수단(50, load-compensating device)이 채용되고 있다. 이 장치는 화물의 하중 대소를 검지하는 검지부(51, 이하, 부하감지밸브로 통칭함)와 이 검지 정보로부터 제동력을 조정하는 조정부(DC, 이하, 하중응동밸브로 통칭함)로 구성되어 있다.

여기에서, 제어밸브(20)의 제동장치의 작동을 설명한다(완해시간: 제동통 피스톤이 완전히 진퇴이동하기 까지의 시간).

충기위치에서의 작동

제동관(BP)으로 압축공기(5kgf/cm sup 2)를 공급하면, 공기정화기를 거쳐 제어밸브(20)는 '제동관(BP)'과 '보조 공기통(AR)'을 연결시켜 보조 공기통에 충기되면서 이 공기는 쵸크 유니트(53)를 지나 부하감지변(CP)의 'IN'측에 도달하고, 이 부하감지밸브(51)는, 공차시 약 1.6kgf/cm sup 2, 영차시 약 3.8kgf/cm sup 2에 해당하는 공기압이 제동통(BC)으로 유입되도록 한다.

또, 충기 공기는 Y형 스트레이너(55)를 지나 하중응동밸브(DC)와 '보조 공기통(AR)'에서 제동을 대기하고 있다. 이 상태에서 제동관(BP)의 공급공기 5kgf/cm sup 2(제동관(BP) 압력)까지 보조 공기통(AR)에 충기된다.

제동위치에서의 작동

충기가 종료되고 기관사가 제동밸브(10)를 제동위치로 하면, 제동관(BP)은 감압되고, 제어밸브(20)는 충기 때의 '제동관(BP)과 보조 공기통(AR)' 연결을 차단하고 '보조 공기통(AR)과 제동통(BC)'을 연결한다.

이 연결로 인하여 보조 공기통(AR)의 압축공기는 하중응동수단 'DC'로 충기되고, 동시에 하중응동밸브(DC), 보조 공기통(AR) 및 제동통(BC)을 연결시켜 대기하고 있는 공기가 제동통(BC)으로 유입되어 제동동작을 수행한다.

완해위치에서의 작동

기관사가 제동후 제동밸브(10)를 완해위치(충기위치)로 하면, 제어밸브(20)는 '보조 공기통(AR)과 제동관(BP)'을 재연결시킴과 동시에 제어밸브(20)와 제동통(BC)에서 하중응동밸브(DC)의 배관에 충기되었던 공기는 제어밸브(20)가 대기중으로 배출시킨다.

이 배출로 인하여 하중응동밸브(DC), 보조 공기통(AR) 및 제동통(BC)은 차단되고, 하중응동수단(50)은 제동통(BC)에 충기되었던 제동용 공기를 대기중으로 배기시키면서 완해가 이루어진다.

또한, 상기 제어밸브(20)는 보조공기통(AR), 제동통(BC) 및 제동관(BP)과 연결되어 공기를 유동하기 위한 다수의 관요소와 이 관요소의 공기유동을 제어하기 위한 다수의 밸브요소가 내장된 상부 제어실(21)과, 상기 상부 제어실(21) 하부에 형성된 하부제어실(CR)과, 상기 밸브요소에서의 공기유동량을 조절할 수 있도록 상기 밸브요소의 공기유동로에 배치된 다수의 제어로드의 일단부가 세워고정되며 상기 상·하부제어실(21, CR)을 구획하도록 상·하부제어실(21, CR) 사이에 가로설치된 다이어프램(23)을 포함한다.

그러나, 이와 같은 종래의 철도차량의 제동장치에서 제동 및 완해작동에 있어, 제동작동 시에는 제동관(BP) 압력을 감압함에 따라 제어밸브(20)의 다이어프램(23)의 상부 즉, 상부 제어실(21)의 압력이 낮아지면서, 상대적으로 하부제어실(CR)의 압력은 높아지고, 완해작동 시에는 제동관(BP) 압력을 승압함에 따라 제어밸브(20)의 다이어프램(23)의 상부 즉, 상부 제어실(21)의 압력이 높아지면서, 상대적으로 하부제어실(CR)의 압력이 낮아져 완해 작용을 촉구하도록 설정되되, 상기 다이어프램(23)의 설계구조 상 다이어프램(23)의 작동에 따른 밸브의 개도에서의 연동작동이 저속화차와 고속화차를 혼합 장대(길게) 편성하여 운행 시, 서로 다른 완해 시간차 즉, 가해지는 공압에 따라 고속화차는 다이어프램 방식에 의한 작동으로 1분 이상의 완해시간이 필요하고, 저속화차는 금속 슬라이딩방식에 의한 작동으로 20~30초의 완해시간을 가지도록 설정되어 있기 때문에, 저속화차와 고속화차를 동일 기관차에 장대 연결하는 현상황에서는 설계 상, 고속화차의 완해시간을 저속화차의 완해시간과 동조시켜 제동 및 완해작동을 원활히 수행토록 하는 것이 필요로 하게 되었다.

다시 말해서, 20량 이상의 장대 편성 운행 시, 후미로 갈수록 제동관(BP)의 압력상승이 늦어지면서 고속화차의 완해시간도 점점 늦어져 20량 이후부터는 대략 1분 이상이고, 저속차량에서의 완해시간은 20~30초가 되기 때문에, 고속화차와 저속화차의 완해작동을 동조시킬 수 있도록 고속화차의 완해시간을 보다 신속하게 수행하게끔 할 필요성이 대두되었다.

따라서, 본 고안은 상술한 필요성을 감안하여 이루어진 것으로서 본 고안의 목적은, 제동작동 시 제어밸브 내의 하부제어실의 공압이 상부제어실 보다 상대적으로 높아지고, 이 하부 제어실과 완해용 공기통을 연결시키되, 완해용 공기통의 공기만 일정하게 대기로 배기시키며, 완해 작동시에는 완해용 공기통과 대기와의 공기 유동을 차단하면서 제동시 공기가 배기된 완해용 공기통으로 하부제어실의 공기가 신속하게 유입되면서 하부제어실의 압력이 상부제어실의 압력보다 상대적으로 낮아져 완해작동의 급속 수행을 조력할 수 있도록 하는 마스터밸브를 구비함으로써, 설정 크기의 제동력을 확보하면서 완해시간도 단축할 수 있도록 한 철도차량의 신속완해장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 철도차량의 신속완해장치는, 대체로 중앙부를 구획시키는 다이어프램을 사이에 두고 상기 보조 공기통, 제동통, 제동관 및 배출부를 유기적으로 연결하기 위한 다수의 밸브가 내장된 상부 제어실과 제어 공기통을 구비한 하부 제어실을 포함하고, 제동관을 파일럿 공기신호 통로로 이용하여 하부 제어실측과 완해용 공기통의 연결라인을 개방 또는 폐쇄하기 위한 마스터 밸브와, 상기 마스터 밸브와 연통하는 연통구, 하부 제어실과 연결되는 인입구, 및 대기구를 가지며 내부에 공기 축적 공간을 가지는 완해용 공기통을 포함하며, 이 마스터 밸브에는 제동관의 공압 신호에 의거하여 대체로 중앙측 밸브 요소 개구의 종방향으로 이동 가능하게 내장된 파일럿 피스톤의 이동 방향에 따라 완해용 공기통, 하부제어실 및 대기구 중에서 적어도 2개의 요소를 상호 선택적으로 연결하기 위한 파일럿 피스톤이 왕복동 가능하게 내장된 것을 특징으로 한다.

도1은 일반적인 철도차량의 자동공기제동장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도2는 도1에서 화차에서 적용되는 주요부분을 보다 상세하게 나타낸 구성도,

도3은 도2에서 충기작동 시의 제어밸브의 주요부분에서의 공기 유동을 설명하기 위한 종단면도,

도4는 도2에서 제동작동 시의 제어밸브의 주요부분에서의 공기 유동을 설명하기 위한 종단면도,

도5는 도2에서 완해작동 시의 제어밸브의 주요부분에서의 공기 유동을 설명하기 위한 종단면도,

도6은 도3에서 제동장치의 공압제어회로의 작동설명도(충기작동 시),

도7은 도4에서 제동장치의 공압제어회로의 작동설명도(제동작동 시),

도8은 도5에서 제동장치의 공압제어회로의 작동설명도(완해작동 시),

도9는 본 고안에 따라 화차에서 적용되는 주요부분을 보다 상세하게 나타낸 도2에 대응하는 개략 구성도,

도10은 도9에서 차량 제동시의 본 고안의 주요부분인 마스터 밸브의 동작을 나타낸 종단면도, 및

도11은 도9에서 차량 제동완해시의 본 고안의 주요부분인 마스터 밸브의 동작을 나타낸 종단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

AR : 보조 공기통 BC : 제동통

BP : 제동관 CR : 하부 제어실

DC : 하중응동밸브

20 : 제어밸브 21 : 상부제어실

23 : 다이어프램 25 : 배출부

50 : 하중응동수단 51 : 부하감지밸브

53 : 쵸크 유니트 55 : Y-스트레이너

100 : 마스터 밸브 101 : 밸브 몸체

102 : 밸브 요소 개구 111 : 접속구

121 : 제1 통로 122 : 제2 통로

123 : 제3 통로 130 : 파일럿 피스톤

131 : 상부 체크 플런저 몸체 133 : 연결부

135 : 하부 체크 플런저 몸체 137 : 지지스프링

200 : 완해용 공기통 203 : 인입구

205 : 연통구 207 : 대기구

S : 씰링부재

이하, 본 고안의 일실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도9는 본 고안에 따라 화차에서 적용되는 주요부분을 보다 상세하게 나타낸 도2에 대응하는 개략 구성도이고, 도10은 도9에서 차량 제동시의 본 고안의 주요부분인 마스터 밸브의 동작을 나타낸 종단면도이며, 도11은 도9에서 차량 제동완해시의 본 고안의 주요부분인 마스터 밸브의 동작을 나타낸 종단면도이고, 도1 내지 도8에 개시된 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여함과 아울러, 중복되는 설명은 생략한다.

부호 '20'은 제동관(BP) 압력 제어방식에서 열차를 직통하는 제동관(BP)에 일정압력(주로 5kgf/cm sup 2)의 압축공기를 채워 넣어, 운전대의 제동밸브(10, brake valve)로 제동관(BP)의 압력공기를 빼어내는 압력변동에 따라 작동전환되어, 제동시에는, 각 차량의 보조 공기통(AR)으로부터 각 차량의 제동통(40)에 압력공기를 보내는 제어밸브(20)이다.

또, 상기 제어밸브(20)는 대체로 중앙부를 구획시키는 다이어프램(23)을 사이에 두고 상기 보조 공기통(AR), 제동통(BC) 및 제동관(BP) 및 배출부(25)를 유기적으로 연결하기 위한 다수의 밸브가 내장되어 있다.

또한, 상기 제어밸브(20)는, 차량의 제동시에는 충기 때의 제동관(BP)과 보조 공기통(AR)을 차단하고 보조 공기통(AR)과 제동통(BC)을 연결하고, 완해시에는 보조 공기통(AR)과 제동관(BP)을 재연결시킴과 동시에 '제동통(BC)'에서 배관에 충기되었던 공기를 대기중으로 배출시키도록 구성되어 있다.

또, 상기 제어밸브(20)에는, 상기 제동관(BP)을 파일럿 공기신호 통로로 이용하여 하부 제어실측(CR)과 완해용 공기통(200)의 연결라인을 개방 또는 폐쇄하기 위해 제동관(BP)에 일측이 연통 접속된 마스터 밸브(100)가 접속되어 있다.

또한, 이 마스터 밸브(100)는, 내부에 밸브 요소 개구를 가지고 측벽부에 제1, 제2 및 제3 통로(121, 122, 123)를 구비한 밸브 몸체(101)와, 상기 제동관(BP)을 파일럿 공기신호 통로로 이용하기 위해 상기 제동관(BP)에 연결된 파일럿 접속구(111) 및, 상기 파일럿 접속구(111)에서의 압력변동에 의거한 공기제어신호에 따라 밸브 몸체(101) 내에서 왕복동하면서, 상기 연통구(205)와 제1 통로(121) 및 제2 통로(122) 중 어느 하나의 통로를 선택적으로 연통 개방하도록 상기 밸브 요소 개구(102)에 삽입된 파일럿 피스톤(130)을 구비한다.

또한, 상기 마스터 밸브(100)의 몸체 내의 밸브 요소 개구(102)측에는, 상기 탄성적으로 평형상태로 배열된 파일럿 피스톤(130)의 왕복동에 따라, 완해용 공기통(200)의 인입구(203)와 연통구(205)를 개폐하도록 우회통로(107)가 형성되어 있다.

또한, 상기 파일럿 피스톤(130)은 대략 중앙부가 잘록한 연결부(133)를 사이에 두고 양단에 각각 상하측 체크 플런저형 몸체부(131, 135)가 형성되어, 이 몸체부들(131, 135) 사이의 연결부(133)의 외주면이 밸브 요소 개구(102)의 내경을 이루어 일정 형상의 공간을 마련한다.

여기서, 상기 파일럿 공기신호는, 제동시의 제동관(BP)의 공기감압신호와 완해시의 제동관(BP)의 공기증압신호를 포함하는 바, 이 제동관(BP)의 공압 변동에 따라 작동되는 것으로, 제동시에는 하부제어실(CR)과 완해용 공기통(200)간의 연결을 차단하면서 완해용 공기통(200)과 대기구(207)을 개통시켜 완해용 공기통(200)의 공기를 배기하고, 완해 작용시에는 제어밸브(20)의 하부제어실(CR) 압력을 완해용 공기통(200)으로 일정량 보내주어 완해가 신속하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 지령으로 사용된다.

이때, 완해용 공기통(200)의 용적은 하부제어실(CR)로부터 완해용 공기통(200)으로의 공기 배출량을 일정치로 유지하기 위해, 1.2~1.5l 로 됨이 좋다.

다시 말해서, 상기 제동관(BP)을 파일럿 공기신호 통로로 이용하여 상기 제어밸브(20)측의 제어밸브(20)의 하부제어실(CR)과 완해용 공기통(200) 사이를 개방(완해작용시) 또는 폐쇄(제동작용시)하도록 작동하는 것이다.

또, 차량의 제동시에는, 제동관(BP)측의 감압된 파일럿 공기신호에 의해, 상기 파일럿 피스톤(130)이 상승 이동하면서 상기 하부제어실(CR)의 인입구(203)측의 연결라인을 폐쇄함과 아울러, 상기 완해용 공기통(200)측의 연통구(205)와 상기 파일럿 피스톤(130) 주변측 밸브 요소 개구(102)를 가로질러, 완해용 공기통(200)의 대기구(207)를 통해 일정속도로 배출되도록 한다.

또한, 차량의 완해시에는, 제동관(BP)측의 증압된 파일럿 공기신호에 의해 상기 파일럿 피스톤(130)이 하강 이동하면서, 상기 완해용 공기통(200)의 연통구(205)와 상기 하부제어실(CR)측의 인입구(203)를 서로 연통 가능하게 개방함으로써, 완해용 공기통(200)과 대기구(207)와의 공기 유동을 차단하면서, 제동시 공기가 비어있던 완해용 공기통(200)으로 하부제어실(CR)의 공기가 신속하게 유입되도록 하여, 하부제어실(CR)의 압력이 상부제어실(21)의 압력보다 상대적으로 낮아지게 되어, 완해작동을 촉진하게 된다.

따라서, 차량의 제동시에는, 제동관(BP)측의 감압된 파일럿 공기신호에 의해, 상기 파일럿 피스톤(130)이 상승 이동하면서, 상기 파일럿 피스톤(130)의 하측 체크 플런저 몸체에 의해 제1 통로의 일단이 폐색되고, 상측 체크 플런저 몸체의 이동에 의해 제2 통로의 일단이 개방 조성되어, 이 개방 작동에 따라 완해용 공기통(200) 내의 증압된 공기가 연통구(205), 제3 통로(123) 및, 밸브 요소 개구(102)를 거쳐, 이 밸브 요소 개구(102)와 연통된 대기구(207)를 통해 배기되는 것이다.

또한, 상기 마스터 밸브(100)의 몸체(101) 내의 밸브 요소 개구(102)의 대체로 중앙부에 형성된 우회로(107)는, 상기 파일럿 피스톤(130)의 왕복동에 따른 공기 유동을 일정하게 하기 위한 서지탱크의 기능을 수행한다.

물론, 상기 하중응동밸브(DC)는, 상기 제어밸브(20)에 의한 제동작동 제어를 위한 감압 또는 증압된 공기신호에 따른 밸브의 'DC' 접속구측의 감압 또는 증압 작동지령에 의거하여, 제동통(BC)을 감압 또는 증압시켜 차량을 완해 또는 제동하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 마스터 밸브(100)를 사용치 않을 경우에는 상기 마스터 밸브(100)를 취거한 후, 도9의 콕크(60)를 폐쇄하면 된다.

따라서, 완해작동 시, 제동관(BP) 압력이 높아지면서 제어밸브(20)의 다이어프램(23)의 상부 즉, 상부 제어실(21)의 압력이 높아지게 되어, 하부제어실(CR)의 압력이 동반 상승하여 완해시간이 장기화되는 것을 규제함과 동시에, 완해용 공기통(200)으로의 공기 이동을 일정하면서 하부제어실(CR)의 압력강하를 유발시켜, 제동력의 저하를 방지하면서 신속한 완해를 구현할 수 있게 되는 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 철도차량용 신속완해장치에 의하면, 완해 작용시 제어밸브의 상·하부제어실의 동반 공압 상승 규제 및 하부제어실과 완해용 공기통을 연통시켜 하부제어실의 감압작용을 유발시킴과 동시에 제동시의 신속한 완해용 공기통 내의 공기빼기를 도모함으로써, 신속한 완해 및 보강된 제동작동을 도모할 수 있다는 뛰어난 효과가 있는 것이다.

Claims

대체로 중앙부를 구획시키는 다이어프램을 사이에 두고 상기 보조 공기통, 제동통, 제동관 및 배출부를 유기적으로 연결하기 위한 다수의 밸브가 내장된 상부 제어실과 제어 공기통을 구비한 하부 제어실을 포함하고,

제동관을 파일럿 공기신호 통로로 이용하여 하부 제어실측과 완해용 공기통의 연결라인을 개방 또는 폐쇄하기 위한 마스터 밸브와,

상기 마스터 밸브와 연통하는 연통구, 하부 제어실과 연결되는 인입구, 및 대기구를 가지며 내부에 공기 축적 공간을 가지는 완해용 공기통을 포함하고,

이 마스터 밸브에는 제동관의 공압 신호에 의거하여 대체로 중앙측 밸브 요소 개구의 종방향으로 이동 가능하게 내장된 파일럿 피스톤의 이동 방향에 따라 완해용 공기통, 하부제어실 및 대기구 중에서 적어도 2개의 요소를 상호 선택적으로 연결하기 위한 파일럿 피스톤이 왕복동 가능하게 내장된 것을 특징으로 하는 철도차량의 신속완해장치.
제1항에 있어서,

상기 마스터 밸브는, 내부에 밸브 요소 개구를 가지고 측벽부에 제1, 제2 및 제3 통로를 구비한 밸브 몸체와, 상기 제동관을 파일럿 공기신호 통로로 이용하기 위해 상기 제동관에 연결된 파일럿 접속구와, 상기 파일럿 접속구에서의 압력변동에 의거한 공기제어신호에 따라 밸브의 종방향으로 이동하면서, 상기 연통구와 제1 통로 및 제2 통로 중 어느 하나의 통로를 선택적으로 연통 개방하도록 상기 밸브 요소 개구에 삽입된 파일럿 피스톤을 구비한 것을 특징으로 하는 철도차량의 신속완해장치.
제1항에 있어서,

상기 마스터 밸브의 몸체 내의 밸브 요소 개구측에는, 인입구와 연통구를 개폐하도록 상기 탄성적으로 평형상태로 배열된 파일럿 피스톤의 왕복동 작동에 따라 개폐되되, 일정 공기 유동을 확보하도록 우회통로가 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량의 신속완해장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 완해용 공기통과 마스터 밸브는 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량의 신속완해장치.