KR200389415Y1 - 철도 차량용 부하 감지 밸브 - Google Patents

철도 차량용 부하 감지 밸브 Download PDF

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Abstract

본 고안은 철도 차량용 부하 감지 밸브에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 해당 차량에 적재되는 부하(하중)의 양에 비례하여 부하를 감지할 수 있는 구조의 부하 감지 밸브에 관한 것이며, 이를 위하여, 실린더와 수직홀 사이를 연결하는 중앙홀과 중앙홀을 가로질러 상하로 구분하며 중앙홀 내에서 승강하는 다이어프램과, 다이어프램 하부의 피스톤을 포함하며 실린더가 내부에 형성되는 하우징, 및 다이어프램 상부의 공기밸브를 포함하며 유입구, 유출구 및 배기구가 형성되는 커버를 포함하는 부하 방지 밸브의 구조를 개시하고, 이러한 구성을 통하여 차량의 가변 하중에 비례하는 적절한 압력(배출구로부터 유출되는 압축공기의 압력)을 제동수단으로 전달하여 차량의 제동력을 향상시킬 수 있다.

Description

철도 차량용 부하 감지 밸브 {weighing valve for railway vehicle}
본 고안은 철도 차량용 부하 감지 밸브에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 해당 차량에 적재되는 부하(하중)의 양에 비례하여 부하를 감지할 수 있는 구조의 부하 감지 밸브에 관한 것이다.
철도 차량과 같이 큰 하중(예컨대, 25 내지 75 ton; 또는 '부하'라고도 한다)이 가해지는 차량의 경우 큰 하중에 비례하여 그에 상응하는 제동력이 요구되며, 화물의 종류 및 적재량에 따라 그 하중이 크게 변동하는 경우에 이러한 변동 하중을 감지하여 감지된 결과를 제동수단 등으로 전달하는 것이 중요하다. 이를 위하여 적절한 압력(예컨대, 0.9 내지 4.3 kg/㎠)을 제동수단으로 전달하는 부하 감지 밸브가 사용될 수 있으며, 부하 감지 밸브의 작용에 의해 하중에 맞는 적절한 제동이 이루어지는 것이 일반적이다.
일반적으로 철도 차량용 부하 감지 밸브는 도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대, 부하 감지 밸브(40)가 철도 차량(10)의 상판(30)에 결합되고, 상판을 탄성적으로 지지하는 차륜(20)의 차대(22)에 형성된 특정한 받침판(24)을 기준으로 부하 감지 밸브의 감지봉(42)이 작용함으로써 차량의 상판(30)에 가해지는 부하를 측정하게 된다.
즉, 철도 차량의 상판(30)이 차륜의 차대(22)에 탄성적으로 지지되는 상태에서, 차륜의 차대에 형성된 받침판(24)을 기준으로 작용하는 상판(30)에 체결된 부하 감지 밸브(40)가 상판에 실리는 하중을 측정하게 되며, 화물 등이 전혀 탑재되지 않은 상태(공차)와 화물 등이 탑재된 상태(영차)를 구분하여 감지할 수 있다.
도 1에서 부하 감지 밸브는 상판의 일측 단부에 결합되고 있으나, 이와 달리 차륜의 바로 윗 부분 등과 같이 다양한 위치에서 상판에 결합될 수 있다.
종래의 부하 감지 밸브는 기본적으로 철도 차량의 공차/영차만을 구분할 수 있도록 구성되며, 이에 따라 화물이 가득 탑재된 상태(영차)와 화물이 탑재되지 않은 상태(공차)의 2가지 상태만을 선택적으로 감지할 수 있는 구조이다. 이러한 종래의 부하 감지 밸브를 이용하는 경우, 예컨대 화물이 최고 적재량의 절반 가량만이 탑재되는 경우에 이를 적절히 감지하지 못하기 때문에 철도 차량의 제동 계통에 무리를 주게 된다.
또한, 위와 같이 철도 차량의 공차/영차만을 구분할 수 있는 부하 감지 밸브는 적재되는 화물의 종류에 따라 화차의 무게(하중)를 정확하게 감지하지 못하는 어려움이 있다. 덧붙여, 최근에 개통된 고속철도(KTX)의 경우에는 최고 300 ㎞/h 이상의 속도를 갖기 때문에 비교적 저속의 일반 철도 차량에 비하여 그 제동 성능의 향상이 크게 요구되고 있다.
이러한 제동 성능을 효율적으로 확보하기 위해서는 차량의 하중을 정확하게 감지하여 그 하중에 맞는 제동력을 발생시킴으로써 차량을 정지시키는 것이 바람직하며, 이에 차량의 가변 하중에 비례하여 정확히 그 하중을 감지할 수 있는 부하 감지 밸브의 필요성이 더욱 크게 요청된다.
본 고안은 차량의 가변 하중에 비례하여 하중을 감지할 수 있는 부하 감지 밸브를 제공하기 위한 것이다.
본 고안은 유출구를 통해 출력되는 압축공기의 양을 하중에 비례하여 조정함으로써 하중에 맞는 제동력을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 승강 가능하게 하부로 돌출된 감지봉과 감지봉의 상단과 탄성체를 개재하여 결합되는 피스톤을 포함하고, 감지봉의 일부와 탄성체 및 피스톤이 수용되는 실린더가 내부에 형성되는 원통 형상의 하우징과; 실린더와 연통되는 중앙홀 및 중앙홀의 상부에서 위로 연장되어 형성되는 수직홀이 내부에 형성되며, 수직홀과 연결되며 각각 압축공기가 유입되는 유입구와 압축공기가 출력되는 유출구 그리고 외부로 연결될 수 있는 배기구가 형성되고, 유입구와 유출구 그리고 유출구와 배기구 사이의 통로를 개폐하도록 수직홀에 형성되는 공기밸브를 포함하며, 하우징의 상부에 결합되는 커버; 그리고 중앙홀을 상하로 양분하고 중앙홀의 상하 압력에 따라 승강 가능하게 형성되는 다이어프램;을 포함함으로써, 받침대를 구비한 차륜의 차대에 대하여 하우징이 체결된 차량의 가변 부하를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브의 구조를 개시한다.
본 고안에 있어서, 중앙홀의 상부는 제 1 공기세공을 통하여 수직홀과 연통되고, 중앙홀의 하부는 제 2 공기세공을 통하여 실린더와 연통되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 고안에 있어서, 다이어프램은 제 1 스템을 개재하여 피스톤의 상부에 지지되고, 그리고 제 2 스템을 개재하여 공기밸브의 하부를 지지하는 것을 특징으로 한다. 또한 다이어프램은 중앙홀 내에서 승강 가능하게 끼워지는 지지체와 지지체 위에 부착된 다이어프램 막으로 구성되며, 다이어프램 막은 중앙홀의 상하부 사이를 완전히 밀봉하는 것을 특징으로 한다. 또한, 제 1 스템은 지지체의 하부를 지지하고, 제 2 스템은 다이어프램 막을 관통하여 공기밸브의 하부를 지지하도록 구성된다.
또한 본 고안에 있어서, 수직홀의 하부와 중앙홀의 상부는 커버 내에 장착된 환형 가이드에 의해 형성되고, 이때 공기밸브는 환형 가이드와 맞물림으로써 유입구와 유출구 사이의 통로를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 공기밸브와 환형 가이드가 맞물리는 지점을 기준으로 양측에 유출구 및 유입구가 형성된다.
또한 본 고안에 있어서, 공기밸브는 제 2 스템과 맞물림으로써 유출구와 배기구 사이의 통로를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따른 공기밸브는 그 내부에 배기구와 연결되는 수직 통공이 형성되고, 수직 통공의 하부가 제 2 스템에 의해 개폐될 수 있다.
또한 본 고안에 있어서, 다이어프램의 상부는 제 1 공기세공을 통하여 유입되는 압축공기의 압력에 의해 가압되며, 다이어프램의 하부는 피스톤의 상승에 의해 가압되는 것을 특징으로 한다. 피스톤의 상승은 피스톤을 탄성 지지하는 탄성체의 가압 또는 받침대와 접촉하여 발생하는 감지봉의 상승에 의해 이루어질 수 있다.
또한 본 고안에 있어서, 피스톤의 일측에 제 3 공기세공이 형성된 것을 특징으로 한다. 제 3 공기세공은 피스톤의 승강 움직임이 급격하게 이루어지는 것을 완화시키는 역할을 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 부하 감지 밸브의 구성 및 그 효과를 설명한다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 부하 감지 밸브를 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하여, 본 고안의 부하 감지 밸브의 구조를 설명하면 다음과 같다.
본 고안의 부하 감지 밸브(100)는 크게 구분하여 피스톤(120)이 구동되는 실린더(112)가 내부에 형성된 원통형 하우징(110)과, 하우징(110)의 상부를 덮는 커버(130)를 포함한다.
하우징(110)의 하부는 감지봉(116)이 돌출되며, 감지봉의 상부는 실린더(112)의 내경과 맞물리는 크기의 플랜지(118)가 구비되고, 플랜지(118)의 상부와 피스톤(120)의 하부 사이에 적어도 하나 이상의 스프링과 같은 탄성체(114)가 개재되어 형성된다. 피스톤(120)의 일측에는 제 3 공기세공(124)이 형성되어 있으며, 이를 통하여 피스톤 상하부가 연결됨으로써 피스톤(120)의 급격한 움직임을 방지할 수 있다.
다음으로, 커버(130)는 크게 하우징의 상부에 직접 맞물리는 제 1 커버(132)와 제 1 커버와 다이어프램(140)을 개재하여 결합된 제 2 커버(134)를 포함한다.
제 1 커버(132)는 하우징(110)의 상부에 맞물리며, 하우징의 실린더(112)와 연결되는 중앙홀(150)의 하부를 형성하며, 피스톤의 제 1 스템(122)이 그 연결부를 관통하도록 구성된다. 제 1 스템(122)은 피스톤의 상승 작용에 따라 다이어프램(140)을 위로 밀어올리는 역할을 하며, 제 1 스템(122)은 제 1 커버(132)와 O-링 등과 같은 밀봉수단에 의해 밀봉 결합되어 있다.
다이어프램(140)은 실질적으로 제 1 스템(122)에 의해 지지되는 다이어프램 지지체(142)와 다이어프램 지지체(142) 상부를 중심으로 제 1 커버(132)와 제 2 커버(134) 사이에 끼워져 중앙홀(150)을 상하부로 구분하는 다이어프램 막(144)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙홀(150)은 다이어프램 지지체(142)가 승강할 수 있도록 형성된 원통형 공간이며, 다이어프램 막(144)을 기준으로 상하부의 압력차에 의해 움직여질 수 있다.
제 2 커버(134)는 압축공기가 유입되는 유입구(172), 유출되는 유출구(170) 및 외부로 배출되는 배기구(174)가 형성되고, 이들을 서로 연결하는 공기통로들(170a, 170b, 172a, 174a)이 형성되며, 제 2 커버(134)의 하단에는 중앙홀(150)의 상부를 형성하는 환형 가이드(136)가 결합되고, 환형 가이드(136)의 상단과 맞물려 유입구(172)와 유출구(170), 그리고 유출구(170)와 배기구(174)를 개폐하는 공기밸브(162)가 수직홀(160)의 내측에 형성된다. 수직홀(160)은 배기구(174)의 공기통로(174a)와 연결되며, 공기밸브(162)의 수직 통공(164)과 연결된다.
공기통로들 중 공기통로(172a)는 유입구(172)와 수직홀(160)을 연결하고, 공기통로(170a)는 유출구(170)와 수직홀(160)을 연결하고, 공기통로(174a)는 배기구(174)와 수직홀(160)을 연결하며, 그리고 공기통로(170b)는 공기밸브(162)와 수직홀(160) 사이의 탄성체가 개재된 공간으로 연결된다. 공기밸브(162)와 수직홀(160) 사이의 탄성체는 탄성에 의해 공기밸브(162)를 아래로 밀어 내리는 역할을 하며, 이에 따라 공기밸브(162)가 유입구(172)와 유출구(170) 사이를 그리고 유출구(170)와 배기구(174) 사이를 폐쇄할 때 완전히 폐쇄할 수 있도록 도움을 준다.
공기밸브(162)는 다이어프램(140)의 상부에 형성된 제 2 스템(152)에 의해 위로 상승될 수 있으며, 공기밸브(162)가 하강하는 경우 환형 가이드(136)의 상단과 맞물려 압축공기의 유입(예컨대, 유입구로부터 유출구로의 공기 흐름)을 폐쇄할 수 있고, 반대로 공기밸브가 제 2 스템(152)에 의해 위로 밀려 상승하는 경우 압축공기의 유입을 유도할 수 있다.
유사하게, 공기밸브(162)는 공기밸브(162)의 수직 통공(164)이 제 2 스템(152)과 맞물려 압축공기의 외부로의 배출(예컨대, 유출구로부터 배기구로의 공기 흐름)이 폐쇄될 수 있고, 반대로 공기밸브(162)가 환형 가이드(136)에 의해 지지된 상태에서 제 2 스템(152)만이 하강함으로써 압축공기의 외부로의 배출이 유도될 수 있다.
이처럼, 공기밸브(162)는 유입구(172)의 공기통로(172a), 유출구(170)의 공기통로(170a), 그리고 배기구(174)의 공기통로(174a) 각각을 개폐시킬 수 있다.
덧붙여, 수직홀(160) 또는 중앙홀(150)과 그 내부에 결합되는 공기밸브(162) 또는 환형 가이드(136)의 사이에는 각각 다수의 O-링과 같은 밀봉수단이 개재되어 구성된다.
또한, 본 고안의 특징에 따라 다이어프램(140)이 존재하는 중앙홀(150)에서, 중앙홀(150)의 상부를 구성하는 환형 가이드(136)의 일측에 수직홀(160) - 예컨대, 유출구(170)의 공기통로(170a) - 과 연결되는 제 2 공기세공(184)이 형성되고, 중앙홀(150)의 하부를 구성하는 제 1 커버(132)의 일측에 실린더(112)의 상부 부분 - 예컨대, 피스톤(120)의 위 부분 - 과 연결되는 제 1 공기세공(182)이 형성된다. 이들 공기세공들(182, 184)을 통하여 다이어프램(140)의 승강이 적절하게 조절될 수 있다.
이러한 구조의 부하 감지 밸브에서, 본 고안의 특징은 다이어프램(140)을 중심으로 하는 일련의 작용을 통하여 나타난다. 예를 들면, 중앙홀 내에 형성되는 다이어프램은 다이어프램을 기준으로 중앙홀의 상하부 압력차에 의하여 승강 작용을 하며, 이에 따라 본 고안의 부하 감지 밸브가 부착된 철도 차량의 하중에 비례하여 적절한 압력이 유출구를 통하여 전달될 수 있다.
예를 들면, 본 고안의 부하 감지 밸브는 부하 감지 밸브의 하부에 돌출된 감지봉이 철도 차량의 차륜 대차에 형성된 받침판에 대하여 소정의 거리를 두고 대응하도록 밸브 몸체(하우징)가 철도 차량의 상판에 브라켓(bracket) 등의 구조물을 통하여 부착되어 구성된다.
차량에 화물 등이 적재되어 하중이 증가하는 경우에, 차량의 상판이 차륜을 기준으로 가라앉게 되어 감지봉이 받침판에 접촉하고 그에 따라 감지봉이 하우징 내로 밀려 들어가게 되고, 감지봉의 상승은 결국 탄성체를 경유하여 피스톤의 상승으로, 그리고 피스톤의 상승은 스템들을 상승시켜 공기밸브를 개방시키고, 결국 유입구로부터 유출구로 압축공기를 흐르게 함으로써 적절한 압력(큰 하중에 비례하는 압력)을 유출구와 연결된 제동수단으로 전달할 수 있다.
또한, 반대로 화물 등이 하역되어 하중이 감소하는 경우에, 차량의 상판이 차륜을 기준으로 상승하게 되어 감지봉이 받침판으로부터 분리되고 그에 따라 감지봉에 의한 압력이 해제됨으로써 공기밸브가 폐쇄되고 유입구로부터 유출구로의 압축공기의 흐름이 중단됨으로써 역시 적절한 압력(적은 하중에 비례하는 압력)이 유출구와 연결된 제동수단으로 전달될 수 있다.
또한, 다이어프램을 포함하는 주요 구성요소들에 의해 본 고안의 부하 감지 밸브는 이들 최대 및 최소 하중 사이의 중간 하중(예컨대, 화물의 적재량 또는 화물의 종류)에 비례하는 적절한 압력을 제동수단으로 전달할 수 있다. 즉, 다이어프램을 기준으로 중앙홀 상하부의 압력 차이를 이용하여 다이어프램을 승강 시킴으로써, 공기밸브를 적절히 개폐하고, 이에 따라 부하 감지 밸브가 부착된 철도 차량의 최대 및 최소 하중 사이의 중간 하중에 비례하여 적절한 압력을 철도 차량의 제동수단으로 전달할 수 있다.
이하에서, 도 2 내지 6을 참고하여, 본 고안에 따른 부하 감지 밸브의 작동원리를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2에 도시된 부하 감지 밸브(100)는 공차(화물 등이 적재되지 않은 상태)시의 상태를 나타낸 것이며, 특히 초기에 유입구를 통하여 압축공기가 공급되지 않은 상태를 나타낸다. 이에 따르면, 압축공기가 공급되지 않은 상태에서, 스프링과 같은 탄성체(114)의 탄성력에 의해 피스톤(120) 및 피스톤 상부의 제 1 스템(122)이 상승하여 제 1 스템(122)의 상부에 결합된 다이어프램(140)이 상승하고, 다이어프램(140)의 상부에 결합된 제 2 스템(152)이 상승하여 공기밸브(162)를 환형 가이드(136)의 상단으로부터 밀어 올려(공기밸브의 개방) 유입구(172)와 유출구(170) 사이를 연결시킨다.
이처럼, 공기밸브가 개방됨에 따라 유입구(172)로부터 유입되는 압축공기가 공기통로들(172a, 170a)을 따라 유출구(170)로 전달되며, 이때 공기통로(170a)와 연결되는 환형 가이드(136)의 제 2 공기세공(184)을 통하여 중앙홀(150)의 상부로 압축공기의 일부가 유입된다. 중앙홀(150)의 상부로 압축공기가 유입됨에 따라 다이어프램(140)이 하부로 힘을 받으며, 이 힘이 탄성체(114)의 탄성력을 넘어서는 때에 다이어프램(140)이 서서히 하강하고, 결국 다이어프램 상부의 제 2 스템(152)이 하강함으로써 공기밸브(162)가 환형 가이드(136)의 상단에 맞물려 공기밸브가 폐쇄된다.
이처럼, 압축공기가 충전된 상태에서 공기밸브가 닫히게 되면, 다이어프램(140)을 기준으로 중앙홀(150)의 상하부 압력은 균형을 이루게 되고 더 이상의 압력 변화가 없는 랩 위치가 된다. 이 경우, 화물이 적재되지 않은 상태이기 때문에, 차량의 하중은 최소가 되고 이에 따라 탄성체(114)의 탄성력이 최소의 상태이기 때문에 결국 유출구(170)를 통한 출력 압력은 최소를 유지한다(도 3).
다음으로, 화물이 적재되는 경우에는, 예컨대 공차에서 영차로 하중이 증가하는 경우에는, 차량의 상판은 하중에 비례하는 만큼 가라앉게 되고, 이에 따라 감지봉(116)이 받침판(24)에 의해 눌려지면서 하우징(110) 안으로 밀려 들어가게 된다. 감지봉(116)이 하우징 안으로 밀려 들어가면서 탄성체(114)를 개재하여 연결된 피스톤(120)이 위로 상승하게 되고, 상승된 피스톤(120) 상부의 제 1 스템(122) - 다이어프램(140) - 제 2 스템(152)이 순차적으로 상승하여 결국 공기밸브(162)를 위로 상승시킴으로써 개방시킨다.
증가된 하중에 의해 공기밸브(162)가 개방되면, 역시 유입구(172)를 통하여 유입되는 압축공기가 개방된 공기통로들(172a, 170a)을 통하여 유출구(170)로 흐르고, 이를 통하여 하중에 비례하는 적절한 압력이 유출구(170)를 통하여 제동수단으로 전달된다(도 4).
이와 동시에, 압축공기는 공기통로(170a)와 연결된 제 2 공기세공(184)을 통하여 다이어프램(140) 상부로 유입되어 다이어프램(140)을 하부로 압박한다. 차량의 하중에 비례하여, 다이어프램(140)의 상부, 즉 중앙홀(150)의 상부로 압축공기가 지속적으로 유입됨에 따라 다이어프램이 서서히 하부로 하강하며, 감지봉의 상승(철도 차량의 하중 증가)에 따른 압력과 중앙홀(150) 상부의 압력이 균형을 이루는 때에 제 2 스템(152)을 개재하여 다이어프램(140)에 의해 지지되는 공기밸브(162)가 환형 가이드(136)의 상단에 맞물려 공기밸브가 폐쇄된다.
이처럼, 철도 차량의 하중에 비례하여 압축공기가 충전된 상태에서 공기밸브가 닫히게 되면, 다이어프램(140)을 기준으로 중앙홀(150)의 상하부 압력은 균형을 이루게 되고 더 이상의 압력 변화가 없는 랩 위치가 된다. 이 경우, 화물이 적재된 상태이기 때문에, 차량의 하중은 적재된 화물의 양 또는 화물의 종류에 비례하고 이에 따라 유출구(170)를 통한 출력 압력은 하중에 비례하여 적절한 압력을 유지한다(도 5).
다음으로, 화물이 하역되는 경우에는, 예컨대 영차에서 공차로 하중이 감소하는 경우에는, 차량의 상판은 감소된 하중에 비례하는 만큼 상승하고, 이에 따라 감지봉(116)이 받침판(24)으로부터 분리되면서 하우징(110) 하부로 돌출되게 된다. 감지봉(116)이 하우징으로부터 돌출되면서 탄성체(114)를 개재하여 연결된 피스톤(120)이 하강하게 되고, 하강한 피스톤(120) 상부의 제 1 스템(122) - 다이어프램(140) - 제 2 스템(152)이 순차적으로 하강하여 결국 공기밸브(162)로부터 제 2 스템(152)이 분리되게 된다. 영차시 랩 위치의 다이어프램(도 5 참조)이 하강하면서 공기밸브(162) 하부에 맞물린 제 2 스템(152)이 공기밸브(162)의 하단으로부터 분리되고, 이에 따라 공기밸브(162)의 수직 통공(164)이 개방된다.
감소된 하중에 의해 공기밸브(162)의 수직 통공(164)이 개방되면, 유출구(170)의 압축공기가 공기통로(170a) - 수직홀(160) - 수직 통공(164) - 공기통로(174a)를 통하여 배기구(174)로 빠져나간다. 이처럼, 배기구(174)를 통해 압축공기가 외부로 배출되면, 유출구(170)를 통해 제동수단으로 전달되는 압력이 낮아지게 되며, 이에 따라 감소된 하중만큼 줄어든 적절한 압력이 제동수단으로 전달될 수 있다(도 6).
이와 동시에, 압축공기는 공기통로(170a)와 연결된 제 2 공기세공(184)을 통하여 다이어프램(140) 상부로부터 빠져나오며 다이어프램(140)은 상부로 압박된다. 감소한 차량의 하중에 비례하여, 다이어프램(140)의 상부, 즉 중앙홀(150)의 상부로부터 압축공기가 지속적으로 유출됨에 따라 다이어프램이 서서히 상부로 상승하며, 다이어프램이 상승하여 다이어프램(140) 상부에 체결된 제 2 스템(152)이 공기밸브(162)의 하단과 맞물리게 되면 공기밸브(162)의 수직 통공(164)이 폐쇄되어 배기구를 통한 압축공기의 배출이 중단된다.
이처럼, 철도 차량의 하중 감소에 따라 압축공기의 일부가 배출된 상태에서 공기밸브(예컨대, 공기밸브의 수직 통공)가 닫히게 되면, 다이어프램(140)을 기준으로 중앙홀(150)의 상하부 압력은 균형을 이루게 되고 더 이상의 압력 변화가 없는 랩 위치가 된다. 이 경우, 화물이 하역된 상태이기 때문에, 차량의 하중은 적재 이전의 공차 상태로 복원되고 그에 따라 유출구(170)를 통한 출력 압력은 공차 상태에 맞는 적절한 압력을 유지한다(도 3).
이상에서 설명한 바와 같이, 다이어프램(140)을 기준으로 상하로 구분되는 중앙홀(150)은 제 1 공기세공(182)을 통하여 실린더(112) 상부와 연결되고, 제 2 공기세공(184)을 통하여 공기통로(170a)와 연결되어 다이어프램(140)의 승강이 이루어지도록 한다. 특히, 공기통로(170a)와 연결된 제 2 공기세공(184)을 통하여 압축공기가 다이어프램의 상부로(/로부터) 유입(/유출)되면서, 다이어프램(140)의 상부를 압박하고, 감지봉(116) 및 탄성체(114)에 의한 압력이 다이어프램(140)의 하부를 압박하게 되어, 결과적으로 다이어프램의 상하부 압력 차이가 균형을 이루도록 조절됨으로써, 철도 차량의 하중에 비례하는 적절한 압력이 제동수단으로 전달될 수 있다.
또한, 피스톤(120)의 일측에 형성된 제 3 공기세공(124)은 피스톤의 상부와 하부를 연결하며, 감지봉(116)의 승강 동작을 선별적으로 공기밸브(162)로 전달한다. 예컨대, 감지봉(116)은 차륜의 차대의 받침판(24)에 소정의 거리를 두고 대응되어 형성되지만, 철도 차량의 운행시 발생하는 진동 등에 의해서 감지봉과 받침판의 접촉이 이루어질 수도 있다.
이 경우, 철도 차량의 하중이 아닌 진동에 의해 순간적으로 압력의 변화(감지봉의 상승에 기인하는)가 발생하더라도, 피스톤(120)의 상승 동작이 제 3 공기세공(124)을 통하여 상부에서 하부로 빠져나오지 못하고 잔류하는 피스톤 상부의 공기의 압력(양의 압력)에 의해 완화될 수 있기 때문에, 진동에 의한 압력 상승(감지봉의 상승)이 그대로 부하 감지 밸브의 내부(예컨대, 공기밸브)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이와 반대로, 진동 등에 의해 순간적으로 압력의 변화(감지봉의 하강에 기인하는)가 발생하더라도 피스톤(120)의 하강 동작이 제 3 공기세공(124)을 통하여 하부에서 상부로 유입되는 공기의 양이 적어 피스톤 상부의 압력(음의 압력)에 의해 완화되고, 그에 따라 진동에 의한 압력 감소(감지봉의 하강)가 그대로 부하 감지 밸브의 내부(예컨대, 공기밸브)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 진동과 무관하면서 차량의 하중 변화에 비례하는 적절한 제동 압력이 본 고안의 부하 감지 밸브를 통하여 철도 차량의 제동수단으로 전달될 수 있으며, 진동에 따른 잦은 승강 작용에 의해 마모가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 고안에 따른 부하 감지 밸브를 적용함으로써, 임의의 하중을 갖는 철도 차량이 그 하중에 비례하는 제동력을 얻을 수 있다.
이상과 같이 기술된 부하 감지 밸브는 또한 다음과 같은 특징을 갖는다.
본 고안의 부하 감지 밸브는 알루미늄 합금을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 따라 경량화된 구조를 실현할 수 있다.
본 고안에 다른 부하 감지 밸브는 위에서 기술한 바와 같이 간단한 구조 및 소형의 크기로 구성될 수 있으므로, 그 취급이 용이한 효과를 갖는다.
또한 본 고안에 따른 부하 감지 밸브는 용접대차 및 주강대차 모두에 사용이 가능하다.
또한 본 고안의 부하 감지 밸브는 브라켓을 이용한 방식으로, 차량의 상판에 대하여 결합 및 제거가 용이한 효과를 갖는다.
또한 본 고안의 부하 감지 밸브는 O-링 등과 같은 밀봉수단을 이용하기 때문에 분해 점검이 용이하며, 유지보수 기간이 연장되는 효과를 갖는다.
또한 본 고안의 부하 감지 밸브는 공차시 차륜의 대차(받침대)와 밀착하지 않고 동작하므로, 진동에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
본 고안에 따르면, 하우징의 실린더와 커버의 수직홀 사이를 연결하는 중앙홀과 중앙홀을 가로질러 상하로 구분하며 중앙홀 내에서 승강하는 다이어프램을 포함하며, 이러한 구성을 통하여 차량의 가변 하중에 비례하는 적절한 압력(배출구로부터 출력되는 압축공기의 압력)을 제동수단으로 전달하여 차량의 제동력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기존의 부하 감지 밸브가 사용되는 일 예를 도시한 구성도;
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 부하 감지 밸브를 도시한 단면도; 및
도 3 내지 6은 각각 본 고안의 부하 감지 밸브가 작동하는 예를 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 부하 감지 밸브 110 : 하우징
112 : 실린더 114 : 탄성체
116 : 감지봉 120 : 피스톤
122 : 제 1 스템 124 : 제 3 공기세공
130 : 커버 132 : 제 1 커버
134 : 제 2 커버 136 : 환형 디스크
140 : 다이어프램 142 : 다이어프램 지지체
144 : 다이어프램 막 150 : 중앙홀
152 : 제 2 스템 160 : 수직홀
162 : 공기밸브 164 : 수직 통공
170 : 유출구 170a, 170b : 공기통로
172 : 유입구 172a : 공기통로
174 : 배기구 174a : 공기통로
182 : 제 1 공기세공 184 : 제 2 공기세공

Claims (8)

  1. 승강 가능하게 하부로 돌출된 감지봉과 상기 감지봉의 상단과 탄성체를 개재하여 결합되는 피스톤을 포함하고, 상기 감지봉의 일부와 탄성체 및 피스톤이 수용되는 실린더가 내부에 형성되는 원통 형상의 하우징;
    상기 실린더와 연통되는 중앙홀 및 상기 중앙홀의 상부에서 위로 연장되어 형성되는 수직홀이 내부에 형성되며, 상기 수직홀과 연결되며 각각 압축공기가 유입되는 유입구와 압축공기가 출력되는 유출구 그리고 외부로 연결될 수 있는 배기구가 형성되고, 상기 유입구와 유출구 그리고 유출구와 배기구 사이의 통로를 개폐하도록 상기 수직홀에 형성되는 공기밸브를 포함하며, 상기 하우징의 상부에 결합되는 커버; 및
    상기 중앙홀을 상하로 양분하고 상기 중앙홀의 상하 압력에 따라 승강 가능하게 형성되는 다이어프램;을 포함하고,
    상기 감지봉에 대응하는 받침대를 구비한 차륜의 차대에 대하여 상기 하우징이 체결된 차량의 가변 부하를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙홀의 상부는 제 1 공기세공을 통하여 상기 수직홀과 연통되고, 상기 중앙홀의 하부는 제 2 공기세공을 통하여 상기 실린더와 연통되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다이어프램은 제 1 스템을 개재하여 상기 피스톤의 상부에 지지되고, 그리고 제 2 스템을 개재하여 상기 공기밸브의 하부를 지지하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 수직홀의 하부와 상기 중앙홀의 상부는 상기 커버 내에 장착된 환형 가이드에 의해 형성되고, 상기 공기밸브는 상기 환형 가이드와 맞물림으로써 상기 유입구와 유출구 사이의 통로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 공기밸브는 상기 제 2 스템과 맞물림으로써 상기 유출구와 배기구 사이의 통로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다이어프램의 상부는 상기 제 1 공기세공을 통하여 유입되는 압축공기의 압력에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 다이어프램의 하부는 상기 피스톤의 상승에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤의 일측에 제 3 공기세공이 형성된 것을 특징으로 하는 철도 차량용 부하 감지 밸브.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190002722U (ko) * 2018-04-23 2019-10-31 김민재 철도차량용 응하중 밸브

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