KR920005593B1 - 궤도차량의 압축공기 브레이크용 압력제어밸브기구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

궤도차량의 압축공기 브레이크용 압력제어밸브기구

도면은 본 발명에 의한 제어밸브기구의 실시예를 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 ; 3중 압력제어밸브 17 ; 선택밸브

18 ; 보조탱크 43 ; 정지부

본 발명은 궤도차량의 압축공기 브레이크용 압력제어밸브기구에 대한 것으로 특히, 압력제어기구와 결합된 선택밸브 및 선택밸브용 보조탱크를 구비한 선택기구에 대한 것이다.

이러한 종류의 궤도차량의 압축공기 브레이크용 압력제어밸브기구는 미합중국 특허 제3,554,615호에 개시되고 있으며, 이러한 제어밸브기구는 제동실린더의 압력을 제어하며 주급기관내의 압력에 의하여 작동되는 피스톤을 구비하는 3중 압력제어밸브를 포함한다. 또한, 선택밸브와 선택밸브용 보조탱크를 구비하는 선택기구를 포함한다. 선택밸브에는 탱크내 압력에 대항하여 주급기과 압력에 의해 가압되는 피스톤이 있다. 압축스프링과 피스톤에 의해 전환될 수 있는 밸브를 가지는 완충장치가 이 피스톤에 작동적으로 결합되어 있다. 3중 압력제어밸브의 정압실로부터 선택밸브용 탱크를 충전하는 위치, 탱크를 차단하는 위치, 탱크를 배기시키는 위치의 3개의 작동위치를 이러한 밸브는 가진다.

완전제동을 실현하는 압력보다 낮은 주급기관내의 압력으로 제동후 위치를 조절한 후, 정압실과 이미 부분적으로 배기된 보조탱크 사이의 압력조정을 실시하는 조정작업이 실시된다. 이러한 작업은 예를들면, 기관차나 차량을 교체할 때와 같이 제어밸브를 구비한 궤도차량을 조정하는 경우에 압력제어밸브의 압력을 주급기관내의 낮아진 정상압력에 일치시키는 것이다. 이러한 과정에 의해 보조탱크내의 압력이 충분히 강화되어 주급기관의 강하된 정상의 압력에서도 제동의 해제를 완전히 달성할 수 있으며, 주급기관의 새로운 강하된 정상 압력수준에서 정압실의 압력을 조정할 수 있다.

종래의 선택밸브의 밸브구조에서는 밀봉부를 많이 가지며, 제어이력(hysteresis) 및 마찰비율이 충분치 못하게 제어되고 제조와 수선에 비용이 많이 드는 미끄럼 밸브를 사용하였다. 피스톤을 가압하기 위하여 주급기관 압력이 가해지는 챔버에는 탄성스프링을 구비하는 완충장치가 구비되며, 스프링의 일단부는 피스톤에 직접 지지되고 있고, 정지부에 의해 피스톤 위에 유지되는 스프링판에 의해 타단부는 피스톤을 지지하는 방향으로 밀어지고 있다. 스프링판은 피스톤의 중앙위치의 선택밸브의 본체벽부 상의 정지부로 이동할 수 있다. 이러한 공지의 선택기구는 각각의 완전제동이나 정상제동시 작동한다. 이러한 작동에 있어서, 제동초기에 보조 탱크는 제동실린더로 연통하고 이어서 탱크는 차단된다. 제동해제시, 선택기구에 의해 탱크는 정상압력수준으로 재충전된다. 그 결과, 마손을 발생하는 선택밸브의 빈번한 작동외에, 압축공기 및 에너지가 불필요하게 소모되며, 제동해제시 압축공기를 정상압력수준으로 충전하는 것이 지연된다. 비교적 작은 주급기관 압력으로 후제동 범위를 설정하거나 비상제동을 실시하는 경우, 탱크는 압축공기용 공기탱크에 연결되며, 상대적으로 크게 압력이 감소되게 된다. 뒤이어 제동이 해제되는 때에는 정압실과 후제동 탱크 사이의 압력을 조정하게 되며, 이로 인하여 정압실내의 압력이 크게 강하된다. 비상제동이 여러번 있거나, 짧은 시간내에 후제동조절이 여러번 잇달아 행하여지는 경우에는 제동용 압축공기 탱크내의 압력이 상대적으로 크게 강하되고, 이에 의하여 정압실내의 압력수준도 계속하여 강하할 수 있다. 따라서, 완전제동을 달성할 수 없도록 정압실내의 압력이 부족하게되는 압력제어밸브의 마손이 발생하게 된다. 또한, 종래의 압력제어기구 있어서 선택밸브가 전술한 미끄럼밸브의 마찰에 의하여서만 피스톤 단부중의 어느 일단부의 소정의 위치에 유지된다. 선택밸브는 차량의 주행진동에 의하여 이러한 피스톤 단부에서 피스톤의 중앙부로 예기치 않게 이동하여 바람직하지 못한 절환작동이 생길 수 있으므로 이러한 것은 문제가 있다.

전술한 특징과 다소 상이한 구성의 DE-A 제2004310호에 기재된 브레이크 제어시스템에 있어서, 제동이 개시된 후, 주급기관으로부터 충전될 가속탱크의 재충전에 따라 정압실은 특수밸브를 통해 선택밸브용 탱크에 결합되고, 이로 인하여, 제동초기에 정압실에서 압력강하가 발생한다. 일반적인 공기브레이크 시스템에서 제동단계의 이동이나 동시적인 조정이 발생되어 브레이크 제어시스템의 여러구성 요소간의 작동의 조화가 저해된다.

본 발명의 목적은 신규하고 개선된 선택밸브기구를 구비하는 궤도차량의 공기 브레이크용 브레이크 제어기구를 제공하는 것이며, 압축공기를 불필요하게 소비하지 않으며, 제동이 해제된때 공기 브레이크의 재충전이 더욱 곤란하지 않도록 후제동위치에서 신뢰성 있는 조정을 달성할 수 있는 간단하고 효과적인 구조를 가지는 제어기구를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 정비를 하지 않고 장기간 사용할 수 있도록 불필요한 절환작동과 마손이 없는 압려제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하며, 또한, 본 발명은 의도치않게 주행진동에 의해 조정될 수는 없는 선택기구를 정지시에 소정의 위치에 고정유지할 수 있도록 압축공기 제동시스템의 배출위험을 배제할 수 있는 압력제어기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적은 주급기관, 정압실 및 제동실린더내의 압력에 의하여 작동되는 피스톤 시스템을 구성하며, 제동실린더의 작용을 제어하는 3중압력제어밸브 ; 보조탱크, 및 주급기관내의 압력에 의하여 보조탱크내의 압력에 대향하여 작동되는 피스톤을 가지는 선택밸브를 포함하는 선택기구 ; 압축되기전 상태의 스프링에 의하여 지지되는 피스톤용 완충장치 ; 및 정압실로부터 보조탱크를 충전하는 위치, 보조탱크를 차단하는 위치, 및 보조탱크를 배기시키는 위치의 3개의 절환위치로 상기 피스톤에 의해 조절될 수 있는 상기 선택밸브내의 밸브기구를 구비한 궤도차량의 압축공기 브레이크용 제어밸브기구에 있어서, 상기 선택밸브은, 상기 피스톤이 주급기관 압력에 의한 작용으로 인하여 중앙위치로부터 밀어올리는 방향으로 이동된 상기 보조 탱크를 충전하도록 개방되는 제1리프트밸브과, 상기 피스톤이 보조탱크의 압력에 의한 작용으로 인하여 중앙위치로부터 반대의 밀어올리는 방향으로 이동된때 상기 보조탱크을 대기와 연통시켜 비우도록 개방되는 제2리프트 밸브를 구비하며, 상기 완충 장치는 상기 제2리프트밸브의 개방위치에서 상기 중앙위치로 복귀시키는 방향으로만 상기 피스톤을 작동시키는 것을 특징으로 하는 궤도차량의 압축공기 브레이크용 제어밸브 기구에 의해 작동된다.

본 발명을 첨부도면에 따라 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

주급기관(1)에는 3중압력 제어밸브(3)의 제어실(2)이 접속되어 있다. 제어피스톤(4)에 의해 제어실(2)와 정압실(5)가 분리되고, 정압실은 주급기관(1)으로부터 제동중 폐쇄되는 제어밸브(6)과 충격보호장치(7)를 거쳐 충전될 수 있다. 그 외에 주급기관(1)은 안전밸브(8)과 스로틀노즐(9)를 통해 브레이크 압축공기탱크(10)에 접속되어 있고, 이 브레이크 압축공기탱크로부터 도관(11)이 최대압력제어밸브(12)를 거쳐 3중압력제어밸브(3)의 밸브기구(13)의 직전에 형성된 공급실(14)까지 연결되어 있다. 3중압력 제어밸브(3)은 도관(15)를 거쳐 제동실린더(16), 최대압력 제어밸브(12) 및 제어밸브(6)에 연결되어 있다.

제어밸브의 구조 및 작동방식이 DE-C 제1,021,878호에 기재된 제어밸브의 경우와 동일하므로, 더 상세한 설명은 생략한다.

그외에도, 선택밸브와 보조탱크(18)가 제공되어 있고, 이 밸브와 탱크는 선택기구를 형성한다. 선택밸브(17)에는 피스톤(21)에 의해 서로 분리된 챔버(19,20)이 제공되어 있고, 도면에서 피스톤(21)의 우측에 있는 챔버(19)는 도관(22)를 거쳐 주급기관(1)에 접속되고, 또다른 측의 챔버(20)은 보조탱크(18)에 고정적으로 연결되어 있다.

피스톤(21)은 그 양측으로 연장하는 밸브스템(23)위에 연결되고, 챔버(20)내에서 스템은 챔버(24)내에 설치되어 있는 스프링으로 지지되는 밸브판(25)앞까지 뻗어 있다. 이 밸브판(25)는 리프트밸브 혹은 푸시밸브를 형성하도록 선택밸브(17)의 본체에 일체로 제조된 밸브시트(26)에 결합될 수 있으며, 이 리프트 밸브는 폐쇄방향으로 스프링에 의해 가압되며 쳄버(24,20)사이의 연통을 제어한다. 챔버(24)는 도관(27)을 경유하여 제어밸브(6)에서 충격보호장치(7)까지 뻗어 있는 도관(28)에 연결된다. 이와 같이, 충격보호장치(7)을 거쳐 3중압력제어밸브(3)의 정압실(5)과 연결되어 있다.

챔버(19)내의 밸브스템(23)은 밀폐된 상태로 이동할 수 있게 격벽(29)를 관통하여 챔버(30)내에서 챔버(31)내에 있는 밸브판(32)앞까지 뻗어 있다. 밸브판(32)는 스프링으로 지지되고 있고, 선택밸브(17)의 본체에 일체로 형성된 밸브시트(33)과 결합될 수 있으며, 이로써 푸시밸브나 리프트밸브를 형성한다. 이 밸브는 폐쇄방향으로 스프링에 의해 가압되며 챔버(30,31)사이의 연통을 제어한다.

챔버(31)은 탱크(18)에 고정적으로 접속되어 있고, 도관(34)는 챔버(30)으로부터 예비밸브(38)까지 뻗어 있으며, 이 예비밸브는 스프링(36)에 의하여 밸브시트에 대항하여 가압되는 밸브판(37)을 구비하는 스프링에 의해 지지되는 안전밸브로서 형성되고 있다. 예비밸브(38)은 대기로 통하는 개구부(39)를 가지며, 도관(34)는 스프링(36) 및 밸브파(37)과 개구부(39)를 통하여 대기로 통하여 있다. 이와 같이, 도관(34)는 밸브시트(35)에 의해 둘러싸인 예비밸브(38)의 챔버에 연통할 수 있다. 선택밸브(17)의 챔버(19)내에는 스프링(40)이 있으며, 피스톤에서 떨어져 있는 스프링의 일단은 선택밸브(17)의 본체에 견고하게 고정되어 있고, 피스톤(21)측으로 향하는 스프링의 타단은 스프링판(41)에 부착되고 있으며, 밸브스템(23)이 틈을 가지면서 이 스프링판(41)을 관통하고 있다. 스프링판(41)은 거의 직각으로 구부러져 있어서 선택밸브(17)의 본체와 일체로 형성된 환형의 정지링(42)과 결합될 수 있는 플랜지를 형성한다. 이와 같이, 플랜지는 압축된 스프링(40)의 작용하에 피스톤(21)로 이동하는 방향으로 스프링판(41)을 지지할 수 있는 정지부(43)을 형성한다.

도시한 정지위치에서는 피스톤(21)은 중앙위치에 있고, 이 위치에서 2개의 리프트 밸브(25,26 ; 32,33)이 폐쇄되어 있고, 스프링(40)에 의한 압축력을 받고 있는 스프링판(41)은 피스톤(21)의 약간 앞에 위치되고 있다.

제동이 해제되고 주급기관(1)이 정상압력 수준으로 충전되면, 도관(22)를 통하여 챔버(19)에도 정상압력이 충전되며, 이는 챔버(20)에서 밸브(25,26)이 일시적으로 개방되기 때문이다. 정상제동 및 완전제동시의 실행에 요구되는 평균압력치까지 주급기관(1)의 압력이 감소되면, 챔버(20)에 잔류하는 정상압력치에 기인하여 도면의 우측으로 향하는 힘이 피스톤(21)이 작용하도록 챔버(19)의 압력은 주급기관(1)의 압력의 강하와 함께 저하된다. 이 힘에 의해 피스톤(21)은 스프링판(41)과 밀착되지만 압축된 스프링(40)을 더욱 압축하기에는 부족하다. 이와 같이, 피스톤(21)은 거의 정지상태에 머물러 있고, 2개의 리프트 밸브(25,26 ; 32,33)도 폐쇄된 상태로 있다. 챔버(20) 및 보조탱크(18)내의 압력은 이와 같이 정상제동 및 완전제동중에는 정상압력수준을 유지한다. 그 결과, 압축공기는 불필요하게 소비되지 아니하고, 이후에 제동이 해제되었을 때 주급기관(1)과 챔버(19)를 정상압력수준으로 재충전시킬때, 불필요하게 이미 비워진 챔버를 다시 충전하는 것이 필요하지 않다. 따라서, 불필요한 재충전 과정에 의하여 방해받음이 없이 해제가 실행될 수 있다.

후제동 범위로 조절하거나, 비상제동시 발생하는 바와 같이, 주급기관(1)내의 압력이 전술한 평균 압력수준으로 강하되면, 피스톤(21)에 작용하는 압력차는 충분히 피스톤(21)을 우측으로 이동시키고 정지부(43)으로부터 스프링판(41)을 분리시키고 스프링(40)을 압축시킨다. 이러한 결과, 스템(23)은 밸브판(32)과 결합되고, 밸브판(32)는 스프링 함에 대항하여 밸브시트(33)으로부터 분리된다. 이에 의하여 리프트 밸브(32,33)가 개방되면, 압축공기는 보조탱크(18) 및 챔버(30) 및 도관(34)을 거쳐 밸브시트(35)로 둘러싸인 예비밸브(38)내의 챔버로 흐르고, 따라서 밸브판(37)아래에 압력이 형성되고, 이 압력에 의하여 밸브판(37)이 스프링(36)의 힘에 대항하여 밸브시트(35)로부터 분리되며, 전술한 압축공기는 개구부(39)를 통하여 대기로 흘러나간다. 이와 같은 압축공기의 유출에 의하여 보조탱크(18)와 챔버(20)내에서는 압력강하가 생기고, 피스톤(21)에 작용하는 압력차는 주급기관(1)이 완전히 비워지지 않도록 강하되며, 스프링(40)의 힘에 의하여 지지되는 챔버(19)내에 잔류하는 압력은 리프트 밸브(32,33)를 폐쇄한 상태로 충분히 전술한 중앙위치로 피스톤(21)를 이동시킬 수 있다. 이에 의하여 보조탱크(18)과 챔버(20)으로부터 개구부(39)를 거쳐 대기로 배출되는 압축공기의 유출이 중단된다. 리프트 밸브(32,33)의 재폐쇄 및 보조탱크(18) 및 챔버(20)내에 잔류하는 잔류 압력의 수준은 주급기관(1)내의 압력수준에 따라 달라지며, 이러한 후제도압력 범위내의 압력수준은 전술한 평균 압력과 대기압력 사이에 있다. 주급기관(1)의 완전배기되면, 리프트 밸브(32,33)가 개방된때 보조탱크(18)내의 압력은 스프링(36)이 밸브판(37)을 다시 밸브시트(35)위로 가압하며, 밸브시트(35)에 의하여 둘러싸인 챔버와 보조탱크(18)내의 압력은 더 이상 밸브판(37)을 밸브시트(35)로부터 분리시키지 않는다. 리프트 밸브(32,33)이 계속 개방되면 보조탱크(18)로부터의 배기가 중단되고, 보조탱크내에는 일정한 잔류 압력이 남게 된다.

이어서 주급기관(1)이 재충전되는 때에는, 이와 함께 도관(22)를 통하여 챔버(19)도 충전되고, 이에 따라 피스톤(21)에 작용하는 압력차는 감소되고, 개방된 채로 있는 리프트밸브(32,33)은 피스톤(21)이 전술한 중앙위치로 복귀할때 폐쇄된다. 챔버(19,20)사이의 압력평형이 실현된 후, 챔버(19)내의 압력이 피스톤(21)에 작용하면서 역압력차가 형성된다. 이 압력차가 생기자마자, 피스톤(21)은 좌측으로 이동하며, 리프트 밸브(2,26)가 개방되며, 압축공기가 정압실(5)로부터 충격보호장치(7), 도관(28), 도관(27), 챔버(24) 및 개방된 리프트밸브(25,26)을 거쳐 정압실(5)과 보조탱크(18)사이에 압력 평형이 달성될때까지 보조탱크(18)내로 흘러들어간다. 여기에서 평형압력은 정상압력수준에 대해 상당히 작다.

이러한 과정이 진행되는 동안에 주급기관(11)과 챔버(19)도 적어도 조정된 평형압력수준으로 충전된다. 주급기관(1)내의 압력이 다시 상승하면, 3중압력제어밸브(3)의 제어피스톤(4)는 정압실(5)내의 감소된 압력에 대항하여 하방으로 밀려나게 되어 3중 압력제어밸브(3)은 해제위치에 도달하게 되고, 앞서 충전되었던 제동실린더(16)은 배기된다. 제공과정중 폐쇄되어 있던 제어밸브(6)은 해제상태에 도달하였을때 개방되고, 정압실(5)와 계속 개방된 상태의 리프트 밸브(25,26)을 통해, 챔버(20)와 정압실(5), 보조탱크(18)는 주급기관(1)을 통해 압축공기가 재충전된다. 이러한 충전과정은 주급기관(1) 내에서 해제된 제동에 대응하는 정상압력수준이 실현될때까지 계속된다. 이 정상압력수준은 전술한 후제동 과정 또는 비상 제동 과정전의 정상 압력수준과 편차가 생길 수 있고, 심한 경우에는 전의 압력 수준에서 크게 미달되는 일이 생길 수 있다. 정압실(5), 챔버(20) 및 보조탱크(18)내에서 정상압력수준이 도달된때에는, 피스톤(21)에서 생긴 압력차가 감소되어 가고, 스프링으로 가압되는 밸브판(25)이 리프트 밸브(25,26)를 폐쇄하고 동시에 피스톤(21)을 전술한 중앙위치로 복귀시켜서 이로써 해제 및 평형과정을 종료한다.

선택밸브(17)은 정상 제동 및 완전제동중에는 정지상태에 있고, 후제동이나 비상제동시에만 동작을 개시하는 것이 중요하다. 선택밸브(17)이 정지상태에 있는 때에는, 2개의 리프트 밸브(25,26 ; 32,33)은 각각의 스프링 부하에 의하여 확실히 밀폐되고, 피스톤(21)은 밸브와 스프링(40)의 힘에 의하여 전술한 중앙위치에 유지되어 있고, 그 결과 선택밸브에 작용하는 충격등 외력에 의해 예기치 않은 절환작동이 발생하는 것이 없게 된다.

예비밸브(38)은 후제동 및 비상 제동에 있어서 충분한 최소압력을 보조탱크(18)내에 비축하고 있기 때문에, 이후에 정압실(5)을 통한 압력조절이 있을 때 일정한 최소압력이 확보되고, 여러번의 후제동 및 비상제동이 반복되는 경우에도 정압실(5)내의 심한 압력강하로 인하여 브레이크가 마손되는 일이 없게 된다.

본 발명의 압력제어밸브기구는 다른 종래의 장치, 예를들면 부하에 따라 작동하는 릴레이밸브, 차량전환 장치 등과 일체로 혹은 분리하여 설치할 수 있다.

Claims (4)

1. 주급기관(1), 정압실(5) 및 제동실린더(16)내의 압력에 의하여 작동되는 피스톤 시스템을 구성하며, 제동실린더의 작용을 제어하는 3중압력제어밸브(3) ; 보조탱크(18), 및 주급기관(1)내의 압력에 의하여 보조탱크(18)내의 압력에 대항하여 작동되는 피스톤(21)을 가지는 선택밸브(17)을 포함하는 선택기구 ; 압축되기전 상태의 스프링(40)에 의하여 지지되는 피스톤(21)용 완충장치 ; 및 정압실(5)로부터 보조탱크(18)을 충전하는 위치, 보조탱크(18)을 차단하는 위치, 및 보조탱크(18)를 배기시키는 위치의 3개의 절환위치로 상기 피스톤(21)에 의해 조절 될 수 있는 상기 선택밸브내의 밸브기구를 구비한 궤도차량의 압축공기 브레이크용 제어밸브기구에 있어서, 상기 선택밸브(17)은, 상기 피스톤(21)이 주급기관 압력에 의한 작용으로 인하여 중앙위치로부터 밀어올리는 방향으로 이동된때, 상기 보조탱크(18)을 충전하도록 개방되는 제1리프트밸브(25,26)과, 상기 피스톤(21)이 보조탱크(18)의 압력에 의한 작용으로 인하여 중앙위치로부터 반대의 밀어올리는 방향으로 이동된때, 상기 보조탱크(18)을 대기와 연통시켜 비우도록 개방되는 제2리프트 밸브(32,33)을 구비하며 ; 상기 완충장치는 상기 제2리프트밸브(32,33)의 개방위치에서 상기 중앙위치로 복귀시키는 방향으로만 상기 피스톤(21)을 작동시키는 것을 특징으로 하는 궤도차량의 압축공기 브레이크용 제어밸브기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2밸브(25,26 ; 32,33) 은 폐쇄방향으로 스프링에 의해 지지되고 있으며, 상기 피스톤(21)의 양측에 설치되어 있는 포핏밸브인 것을 특징으로 하는 제어밸브기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 완충장치의 스프링(40)은 주급기관 압력에 의하여 작동되는 피스톤(21)용 챔버(19)내에 배치되어 있고, 피스톤(21)의 이동방향에 따라 중앙위치앞에 고정되게 지지도는 스프링판(41)에 대해 정지부(43)에 의해 상기 피스톤(21)측으로 지지되고 있는 것을 특징으로 하는 제어밸브기구.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2리프트밸브(32,33)이 개방될때 상기 보조탱크(18)내에 일정한 최소압력을 유지하기 위하여, 예비밸브(38)이 상기 제2리프트밸브(32,33)에 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 제어밸브기구.

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