KR820002272B1 - 철도 차량용 변환 밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

철도 차량용 변환 밸브

제1도는 본 발명에 따른 변환밸브의 측면도.

제2도는 밸브의 작동원리에 대한 계략도.

제3도는 덮개를 떼어내고 일부를 단면으로 도시한 밸브의 상세도.

제4도는 제3도의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 본 단면도.

본 발명은 차량의 하중이 증가함에 따라 작동하는 기계 작동 계통(mechanical operating system)의 위치에 의존하는 일정 흡입 압력에서 두개의 다른 공기 압력중 하나를 방출하기 위한 밸브장치로 구성된 철도 차량용 밸브에 관한 것이다.

이러한 변환 밸브들은 이미 많은 종류가 알려져 있다. 종래 기술의 좋은 예가 미국 특허 제3291265호와 제4010771호에 있다.

전자의 경우, 밸브 장치의 작동 계통은 축방향으로 움직이는 작동 로드를 포함하며 그 작동 로드는 밸브 장치와 연속해서 축방향으로 배열되어 있다. 이것은 큰 힘들이 푸쉬로드(push rod)에 의하여 차량 하체로부터 밸브 장치에 전달될 수 있음을 뜻하며, 그 힘들은 밸브 장치를 손상시킬 수도 있다. 또한 먼지, 물, 얼음, 열과 같은 외부 영향인자들로부터 보호되도록 이러한 형태의 변환밸브를 설치한다는 것은 어렵다.

이러한 변환 밸브에서 푸쉬 로드의 축방향 운동은 또한 강렬한 밀폐와 마모의 문제들을 일으킨다. 따라서 이 축방향운동을 변환밸브 자체에 관한 회전운동으로 대체시키는 것이 유익하다. 그러한 변경은, 상기 언급된 두번째 특허에서 예로서 알려졌듯이, 외부 영향인자들로부터 더욱 보호되도록 변환밸브를 설치하는 것을 가능하게 하였다.

상기 공지된 두 변환밸브의 통상적인 결점은 축방향으로 움직이는 작동로드 또는 회전하는 작동 아암의 비교적 적은 운동만이 가능하다는 것이다. 또 다른 결점은 밸브에 대한 변환점의 정확도가 만족할만큼 되지 않는 다는 것이다.

본 발명의 주목적은 이러한 것과 다른 결점들을 제거하고, 오랜 작업후에도 보존될 수 있는 소형이고 값이 싸며 내구성이 있는 장치를 만드는 것이다.

이것은 본 발명에 따라서 작동 계통이 힘 전달체인으로서 밸브틀(valve housing)에 회전하도록 배치된 축상에 있는 외부 작동 아암과, 다리부(bridge)와 니이레버(knee lever)의 제1아암 사이에서 상기 축상에 직각으로 배치된 작동압축 스프링으로 구성되므로서 달성된다. 상기 니이 레버는 그 주위에서 선회가동되며, 니이 레버의 제2아암은 상기 제1니이레버 아암과 다리부에 평행인 밸브 작동 로드상에서 활동하도록 배치된다.

다리부와 작동로드 사이의 활동을 조정하기 위해서 작동 스프링은 스프링 로드에 의하여 안내되고, 다리부를 통하여 연장되며 그 유효길이가 조정되어진다. 차량에서의 하중 변화에 따른 운동이 밸브 장치에 도달되도록 하는 것이 좋다. 다른 짧은 운동들이 어떤 경우에 있어서 차량의 통상적인 튀어오름 또는 차량의 요동으로 인하여 작동상태하에서 작동아암에 전달될 수도 있다. 본 발명에 따라서 밸브 작동로드는 빠른 로드의 운동을 저지하는 댐퍼(damper)를 갖추고 있다.

실제 실시예에 있어서 밸브 작동 로드는 다이어프램(diaphragm)형 피스톤을 갖추고 있는데, 이 피스톤은 밀폐된 댐퍼틀 내에서 움직이며 틀내에 제한된 공기가 피스톤의 한쪽에서 다른쪽으로 서서히 통과하도록 하는 제한된 틈(opening)을 가지고 있다. 그 톱은 피스톤내의 구멍과 틀내의 헐거운 핀(pin) 사이에 형성되어 있다.

습윤 효과(dampening effect)가 단지 공기로부터 발생한다는 것이 중요하게 알려져 있다. 이렇게 하여 간단하지만 고도로 효과적인 설계를 얻을 수 있다.

실시 실시예에서 밸브 작동 로드 플랜지와 밸브틀 사이에 댐퍼틀 벽에 대하여 피스톤과 함께 그의 정지 위치로 로드를 비스듬하게(biasing)하는 압축형의 로드 귀환 스프링(rod return spring)이 있다.

또한 틀과 다리부사이에 밸브틀 내의 교대(橋臺 abutment)들에 대하여 정지 위치로 다리부를 비스듬하게 하는 다리부 귀환 스프링이 있다.

작동 계통의 다른 부품들이 칫수는 작동아암의 단부에 있는 로울러와 밸브 작동로드 사이의 총 비율이 2:1이 되도록 결정한다.

변환 밸브(1)는 철도차량 몸체(3)에 차례로 부착되어 있는 설치대(mounting console, 2)에 부착되어 있다. 작동아암(4)은 변환밸브(1)에 회전되게 연결하며 차량보기(bogie)의 측면 프레임(5)을 향하여 연장된다. 이 아암(4)은 측면 프레임(5)과 협조되는 로울러(6)를 갖추고 있다. 차량 공간을 갖도록 도시된 정지 위치에서 변환밸브(1)의 영향으로부터 측면 프레임(5)의 적은 운동을 막기 위해 측면 프레임(5)과 로울러(6) 사이에 이를테면 20㎜ 정도의 간격이 주어진다. 차량에 하중이 걸리면 차량몸체(3)와 측면 프레임(5) 로울러(6)사이의 도시된 거리를 과도하게 이동한 후에 반시계 방향으로 회전된다는 것을 의미한다. 100㎜의 환상위치(phantom position)(수직방향으로)에서 아암(4)과 그 로울러(6)의 최대 이동이 가능하다. 도시된 경우에서 몸체(3)와 측면 프레임(5)사이의 수직거리는 정지 위치에서 260㎜이다.

제1도에 나타나 있듯이 아암(4)의 유효거리는 그것의 작동아암축(7)에서 풀어질 수 있게 연결되었기 때문에 조정될 수 있다.

제2도의 밸브(1)의 개략 도시도에서 4 내지 7의 부분들은 제1도로부터 알 수 있다. 제2도를 참조하여 언급된 다른 부분들은 제3도와 제4도를 참조하여 더욱 상술된다.

작동아암(4)은 이중 아암 레버의 일부로, 레버의 다른 아암은 소위 작동 스프링이라 불리우는 압축응력을 받는 나선형의 압축 스프링(9)상에서 제2도의 하향으로 작용하는 다리부(8)이다. 스프링(9)은 스프링 로드(10)의 둘레에 배치되며, 그 로드(10)의 유효길이는 조정너트(11)에 의해 조정될 수 있고 그 하단은 스프링(9)을 지지하도록 되어 있다. 작동아암(4)과 다리부(8)에 대해 각을 이룬 정지 위치를 한정하는 교대(12)가 있다.

스프링(9)으로부터의 힘은 니이 레버(13)의 수평아암에 작용하고, 니이레버(13)의 수직 아암은 스프링로드(10)에 사실상 직각인 밸브 작동로드(14)에 작용한다. 보기 측면 프레임(5)의 상방 이동의 영향으로 작동아암(4)이 반시계 방향으로 회전할 때에 이 밸브 작동로드(14)가 오른쪽으로 이동될 것이 분명하다.

밸브 작동로드(14)는 그의 좌측단에 제3도 및 제4도를 참조하여 더욱 상세히 설명될 댐퍼(15)를 갖추고 있다. 우측단에서 밸브 작동로드(14)는 도시된 정지 위치에서 스프링에 비스듬히(spring biaseed) 3방향 밸브(three way valve; 16)와 협조되게 배치되며, 그곳에서 흡입구(17)를 통해 공급된 유체는 대기중에 열려있는 배출구(18)에 도달되지 않도록 저지된다. 작동 위치(도시되지 않음)에서 밸브(16)는 흡입구(17)로부터 배출구(18)로 유체가 통과되도록 한다. 이것은 차량에 어느 정도 짐이 실리거나 작동아암(4)이 어떤 각도만큼 반시계 방향으로 회전할 때 배출구(18)에서 흡입구(10)에서와 동일한 유체 압력이 우세할 것이라는데 반하여 차량이 비어 있는 것에 해당하는 변환밸브(1)의 도시된 정지 위치에서는 배출구(18)에서 대기압이 우세하다는 것을 의미한다.

귀환스프링(19)은 밸브 작동로드(14)를 위해 설치된다.

변환밸브(1)의 좀더 상세한 설명을 위해 제3도와 제4도를 참조하면 변환밸브(1)는 그 속에 부착된 덮개(21)와 틀(housing, 20)을 가지고 있다.

작동아암 축(7)은 제3도에 도시된 바와 같이 틀(20)내에 적절하게 저어널(journal)되어 있으며 그것의 우측단을 틀(20)의 외부로 연장된다. 다리부(8)는 볼트(22)들에 의해 축(7)에 부착되어 있다. 축(7)에 대해 각을 이룬 정지 위치를 한정하는 교대(12)들은 틀(20)의 일체부로서 형성되어 있다.

스프링 로드(10)는 스프링 지지체(10')를 갖추고 있으며, 제4도에 도시된 바와 같이 니이 레버(13)의 대응노치(notch)와 협조되도록 하향으로 경사지게 하였다. 스프링 로드(10)의 반대쪽 단은 스프링 로드(10)의 유효 길이를 조정하도록 외부로부터 들어가기 쉽게 캡(cap; 23)을 제거한 후에 조정 너트(11)를 끼울 수 있도록 나사가 형성되어 있다.

다리부(8)와 틀(20) 사이에는 귀환 스프링(9)와 동일평면 즉 제3도의 평면에 그의 중심선을 가진 나선 압축형의 귀환 스프링(24)이 배치되어 있다. 귀환 스프링(24)은 스프링 지지체(25)에 의해 지지되며, 다리부(8)에 대하여 양 스프링(9, 24)을 적절한 위치에 고정하기 위해서 다리부(8)상에 돌출부(8')들이 있다. 귀환 스프링(24)은 교대(12)를 향하여 다리부(8)에 비스듬하게 되어 있으며 이에 의하여 작동아암(4)은 제1도에 도시된 바와 같이 정지 위치를 향한다.

니이 레버(13)는 틀(20)과 틀받이(housing bracket, 20')에 설치된 축(26)(제4도)상에 회전 가능하게 저어널되어 있다. 니이 레버(13)의 포크형(fork-shaped)상단은 밸브 작동로드(14)에 걸쳐지도록 배치되어 그 후에 플랜지(14')와 조합된 압축형의 로드 귀환 스프링(19)은 틀(20)과 로드 플랜지(14') 사이에 배치된다.

제4도에 도시된 바와 같이, 밸브 작동 로드(14)는 그 좌측단 부근이 틀(20)에 의해 그 우측단 부근이 댐퍼 덮개(27)에 의하여 지지되어 축 방향의 운동을 가능하게 하며 양쪽다 밀폐되어 있다.

제2도는 참조하여 간략하게 언급된 밸브 작동로드(14)를 위한 댐퍼(15)는 다음과 같이 설계된다.

댐퍼들은 밸브를 덮개(21)와 댐퍼(27)로 되어 있으며, 댐퍼 다이어프램(28)과 함께 밸브를 덮개(21)와 틀(20)사이에 고정되어 있다. 이 다이어프램(28)은 박킹 플레이트(backing plate; 29)들에 의하여 지지되고, 밸브 작동로드(14)에 함께 부착되어 있다.

다이어프램(29)에는 핀(30)에 대해 금속부싱(bushing; 28')을 가진 원형 구멍이 있는데, 이 핀(30)은 얽매이지 않도록 덮개(21, 27)들에 부착되지 않는다. 부싱(28')에서 구멍의 직경은 1.5㎜의 직경을 갖는 핀(30)보다 0.05㎜ 더 크게 되어 있다. 이것은 댐퍼안에 밀폐된 공기가 밸브 작동로드(14)의 운동시 핀(30) 둘레의 좁은 틈을 통하여 힘을 받아서 습해질 것이라는 것을 의미한다.

반대쪽단(제4도에서 좌측단)은 밸브몸체(31)와 조합하여 배치되는데 밸브(31)는 틀(20)에 부착된 덮개(34)에 의하여 지지되는 밸브 스프링(33)에 의해서 틀(20)내에 있는 밸브 시이트(valve seat; 32)에 밀폐되도록 비스듬하게 되어 있다. 배출 도관(18)이 밸브 작동로드(14)의 단부둘레의 간막이로부터 연장된 반면에 흡입도관(17)은 밸브몸체(31) 둘레의 간막이까지 연장된다. 이 밸브작동 로드(14)는 축 방향 구멍(35)을 갖추고 있는데, 이 축방향 구멍(35)은 로드 단부의 간막이를 틀(20)의 내부와 연결하고 틀벽에 있는 여과기(36)를 거쳐 대기와 연결된다.

차량이 사실상 비어있어서 작동 아암로울러(6)가 보기 측면 프레임(5)에 의해 영향을 받지 않는 모든 도면에 도시된 정지 위치에 있어서 밸브 몸체(31)는 밸브 시이트(32)에 대하여 밀폐가 유지될 것이다. 이것은 흡입도관(17)을 통하여유체 압력이 배출도관(18)에 도달하지 않고 대신에 밸브 작동로드(14)와 여과기(36)내의 축방향 구멍(35)을 통하여 대기압에 도달된다는 것을 의미한다. 만약에 지금 차량이 비어 있어서 작동 아암(4)이 작동 상태하에서 차량몸체(3)와 보기 측면 프레임(5) 사이의 요동운동에 의하여 상하로 진동한다면, 핀(30)과 부싱(28')내의 구멍 사이의 좁은 틈을 통과하려면 공기의 습윤 효과(dampening effect)에 의하여 밸브 작동로드(14)의 운동이 일어나지 않게 될 것이다.

차량에 어느정도 짐이 실리면, 차량몸체(3)와 보기 측면 프레임(5) 사이의 수직 거리가 감소되어서 축(7)의 반시계 방향 회전이 지속되는데, 이 운동은 공기 댐퍼(15)에 의하여 결정된 속도로 다리부(8), 귀환 스프링(9), 니이 레버(13) 및 로드 플랜지(14')를 거쳐서 밸브 작동 로드(14)에 전달될 것이다. 작동로드(14)는 밸브 몸체(31)을 그의 시이트(32)로부터 들어올리며 동시에 축 방향 구멍(35)은 닫혀진다. 이와같은 방법으로 배출도관(18)은 대기 대신에 흡입도관(17)과 연결된 것이며, 그리고 흡입도관(17)에서와 동일한 압력이 배출도관(18)에서 우세하게 될 것이다.

작동 상태하에서 요동운동이 차량몸체(3)와 보기 측면 프레임(5)사이에서 다시 발생할 수도 있다. 그러나 이들 운동들은 댐퍼(15)의 습윤효과에 의해서 밸브로드(14)에 전달되지는 않을 것이다.

흡입도관(17)은 일정압력하에서 유체(공기) 공급원에 연결되며, 반면에 배출도관(18)은 흡입도관(17)의 압력이 배출도관(18)보다 우세하지만 대기압보다는 약할 때 즉 빈차일 때 보다는 적재된 차량의 좀더 강력한 제동효과를 위해 적절한 장치(도시되어 있지 않음)에 연결된다.

실제 실시예에 있어서 다른 부품들의 칫수는 아암 로울러(6)와 밸브 작동 로드(14)사이의 총 운동비율이 2 : 1이 되도록 결정되면, 이것은 로울러(6)가 200㎜만큼 수직 이동하는 것이 로드(14)가 10㎜ 만큼 축방향 이동하는 것과 대응되는 것을 의미한다.

그러나 밸브 작동로드(14)의 가능한 축방향 이동은 실시 실시예에 있어서 약 5.5㎜로 제한되며 로울러(6)의 약 11㎜의 이동과 대응된다는 것이 알려져 있다. 이 치수를 초과하는 로울러(6)의 상향 수직 이동은 단지 작동 스프링(9)의 압축을 초래할 것이다. 밸브에 대한 변환점은 3.5㎜만큼 로드(14)가 축방향 이동을 한 후에 도달될 것이다.

조정너트(11)의 기능은 니이 레버(13)와 로드 플랜지(14') 사이의 활동을 조정하여(제조시 양호하게) 다리부(8)로부터 밸브 몸체(31)까지 작동하는 체인에서의 모든 공차의 합이 변환점의 위치에 영향을 주지 않도록 한다.

댐퍼(15)는 밸브 작동 로드(14)의 운동을 최소한 3초 지연되도록 설계하며, 이것은 차량 몸체(3)와 보기 측면 프레임(5)사이의 요동 운동의 최소 진동수가 0.5CPS 내지 1CPS 사이가 되기에 충분하다.

이미 언급된 바와같이 100㎜ 정도되는 작동 아암 로울러(6)의 가능한 최대 수직 운동은 다리부(8)(또는 그의 돌출부(8')와 스프링 지지체(25) 사이의 거리에 의하여 결정된다.

Claims (1)

1. 차량의 하중에 대하여 유효입력하에서 일정한 유체가 흡입장치에 진행되고 두 개의 다른 유체압력중의 하나가 배출장치에서 방출되는 철도차량용 변환 밸브(1)에 있어서, 차량 하중의 변화에 따른 차량 작동상의 기계적 계통은 작동 레버암(4), 벨브틀(20), 축(7)을 포함하고 상기 작동 레버 아암의 운동에 의해 회전가능하게 연결되고 상기 밸브틀에 설치되어 회전하는 축(7)과 상기 축에 직각으로 배치된 두개의 단부를 가진 새로 방향으로 일정하게 작동하는 압축 스프링(9)와 상기 스프링의 한쪽 단부를 한정하는 지지체와 상기 스프링의 다른쪽 단부를 구속하는 제1레버 아암과 제2레버 아암을 함께 운동시키면서 그 주위를 선회하는 니이레버(13)와 흡입구(17)와 배출구(18)를 가진 밸브(16)와 두개의 다른 압력을 발생하는 상기 밸브를 작동시키기 위해 상기 스프링에 직각으로 위치하고 또한 이 작동을 위해 상기 니이레버의 제2레버 아암에 의해 운동가능하게 연결된 밸브 작동 로드(14)등이 조합되어 구성되어 지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 변환밸브.

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