ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ С НЕСКОЛЬКИМИ С-ПОРШНЯМИ

Настоящее изобретение относится к пневматическому воздухораспределителю в качестве регулирующего элемента для регулируемой подачи сжатого воздуха на подключаемый к корпусу клапана через С-порт по меньшей мере один тормозной цилиндр в зависимости от разницы в давлении между подаваемым через S-порт управляющим давлением и подаваемым через А-порт, оказывающим противодействие на управляющий поршень эталонным давлением, который во взаимодействии по меньшей мере с одной нажимной пружиной приводит в действие двухседельный клапан для того, чтобы, либо для удаления воздуха соединить С-порт с О-портом, либо для подачи воздуха соединить С-порт с R-портом, при этом предусмотрено несколько дополнительных, взаимодействующих с управляющим поршнем, альтернативно выбираемых С-поршней для установки нескольких уровней тормозного давления.
Сфера применения настоящего изобретения распространяется на строительство рельсового транспорта. В рамках обычно используемых на рельсовом транспорте пневматических тормозных систем в качестве регулирующего элемента используются воздухораспределители с пневматическим управлением. В зависимости от заполнения вспомогательного воздушного резервуара или запасного воздушного резервуара исполнительные элементы управляют и регулируют давление тормозного цилиндра или давление непрямого управления. Настоящее изобретение относится к воздухораспределителям со ступенчатым отпуском. В зависимости от цели применения воздухораспределители для пневматических тормозных систем обычно комбинируются с ограничителями максимального давления, защитой от толчков наполнения, ускорительными устройствами и тому подобным. Воздухораспределитель образует центральный орган управления тормозом каждого опосредовано действующего, автоматического однокамерного пневматического тормоза, задача которого заключается в том, чтобы в зависимости от изменения давления, подаваемого в основной воздушной магистрали, управлять подачей или удалением воздуха из подключенного тормозного цилиндра, либо напрямую, либо в качестве давления управления для промежуточно включенного релейного клапана.
Из описания продукции „Воздухораспределители для локомотивов серии LST100 («Lokomotiv-Steuerventile-Reihe LST100») (машиностроительный завод OERLIKON-BÜHRLE AG, Швейцария, № печати WBQ 70059 DFE, издание 1982) известен пневматический воздухораспределитель такого рода в качестве регулирующего элемента для пневматической тормозной системы. Воздухораспределитель включает в себя управляющий поршень, выполненный с возможностью приведения в действие за счет разницы между управляющим давлением и эталонным давлением, из которого выходит полый поршневой шток, который имеет на конце двухседельный клапан для подачи или удаления воздуха из подключаемого к воздухораспределителю тормозного цилиндра за счет того, что С-порт на корпусе клапана воздухораспределителя для удаления воздуха соединяется с О-портом или для подачи воздуха - через R-порт с запасным воздушным резервуаром. Если в основной воздушной магистрали, определяющей управляющее давление для управляющего поршня, в целях торможения давление снижается, то возникает разница по отношению к эталонному давлению, которая преодолевает давление также воздействующей на управляющий поршень нажимной пружины. В результате этого полый поршневой шток вместе с седлом продувочного клапана поднимается для направления сжатого воздуха из запасного воздушного резервуара по открытому теперь впускному клапану в тормозной цилиндр. Кроме того, воздухораспределитель также имеет два расположенных аксиально на расстоянии друг от друга на штоке С-поршня, которые в данном случае выполнены в виде мембранных поршней. В направлении действия воздействующей на управляющий поршень посредством поршневого штока нажимной пружины, на эти С-поршни также воздействует и действующее в данный момент давление тормозного цилиндра.
Если это значение достигло давления, которое эквивалентно действующей на управляющий поршень разнице давления, то поршневой шток снова движется назад настолько, чтобы впускной клапан перешел в положение перекрыши. За счет ступенчатого снижения давления в основной воздушной магистрали этот процесс повторяется до достижения полного торможения, поэтому могут быть достигнуты любые тормозные ступени. Таким образом, за счет обоих С-поршней можно реализовать несколько уровней тормозного давления.
Наряду с этим, с воздухораспределителем также соотнесен ограничитель максимального давления, который в принципе работает по принципу обратного клапана и расположен в отдельной части корпуса клапана. Соединение рабочей среды пневмопривода с собственно воздухораспределителем, а также с внешними подключениями осуществляется посредством блока-распределителя, имеющего различные каналы рабочей среды пневмопривода.
Недостатком в известном воздухораспределителе является то, что с помощью двух С-поршней могут регулироваться только два различных уровня давления, в результате чего этот воздухораспределитель может иметь только два различных состояния нагрузки. Кроме того, ограничитель максимального давления в данном случае имеет относительно сложную конструкцию с точки зрения техники переключения и в этой общей конфигурации использует собственную часть клапана.
Поэтому задачей настоящего изобретение является усовершенствование известного из уровня техники воздухораспределителя таким образом, чтобы конструктивно простым способом возможно было устанавливать более двух уровней тормозного давления.
Эта задача, исходя из воздухораспределителя согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, решена в комбинации с его отличительными признаками. Нижеперечисленные зависимые пункты отражают предпочтительные усовершенствования изобретения.
Изобретение также включает в себя техническое решение, заключающееся в том, что на приводящем в действие двухседельный клапан поршневом штоке расположен первый С-поршень меньшего диаметра с соотнесенным С1-портом на расстоянии от второго С-поршня большего диаметра с соотнесенным С2-портом, при этом первый уровень тормозного давления является устанавливаемым за счет подачи давления тормозного цилиндра на первый С-поршень, уровень второго тормозного давления - за счет подачи давления тормозного цилиндра на второй С-поршень, а уровень третьего тормозного давления - за счет подачи давления тормозного цилиндра на оба С-поршня.
Преимущество предлагаемого решения заключается, прежде всего, в том, что за счет только двух С-поршней можно устанавливать три различных уровня тормозного давления, то есть для обеспечения оптимального торможения можно реагировать с точки зрения техники торможения на трех различных уровнях нагрузки рельсового транспортного средства - таких как порожнее состояние, состояние средней загрузки и состояние полной загрузки. В рамках предлагаемого решения конечно можно реализовать соответственно большее количество регулируемых уровней тормозного давления за счет соответствующего «размножения» изобретательской мысли. Поскольку изобретение использует разницу площадей обоих С-поршней для регулирования третьего уровня тормозного давления, то можно отказаться от обычного в остальных случаях третьего С-поршня, что в общем ведет к упрощенной конструкции воздухораспределителя.
Предпочтительно, для выбора уровня тормозного давления предусмотрен переключающий клапан для подключения и отключения отдельных частичных поверхностей С-поршней. Такой переключающий клапан может быть выполнен, например, по типу 3/3-ходового золотникового клапана, который реализует вышеназванную функцию переключения в зависимости от положения расположенного внутри золотника клапана. Для этой цели переключающий клапан, предпочтительно, подключен со стороны входа к С-порту для обеспечения давления тормозного цилиндра, а три положения переключения для реализации уровня тормозного цилиндра обеспечиваются за счет подключения со стороны выхода к С1-порту и С2-порту воздухораспределителя. В принципе, с помощью переключающего клапана выбираются имеющие различные размеры рабочие поверхности С-поршней, включая кольцевую поверхность их разницы, для достижения возвратного положения внутри клапана для различных значений давления тормозного цилиндра. Иными словами, рабочая поверхность увеличивающегося за счет переключающего клапана давления тормозного цилиндра изменяется несколькими ступенями посредством подключения и отключения отдельных частичных поверхностей.
Предпочтительно, вышеописанный принцип работы достигается за счет специального конструктивного расположения и подачи нагрузки на С-поршни, за счет того, что нагрузка на С1-порт первого С-поршня подается в том же направлении действия, что и подаваемое через S-порт управляющее давление на управляющий поршень. Через С2-порт подается нагрузка на образованное между двумя С-поршнями пространство, в то время как к остающейся стороне второго С-поршня приложено обычное атмосферное давление. За счет такой конфигурации поршня и подачи сжатого воздуха достигается компактная общая конструкция, которая может быть компактно интегрирована в воздухораспределитель.
Согласно одной улучшающей изобретение мере предлагается, что для ограничения максимального давления тормозного цилиндра на каждом из различных уровней тормозного давления управляющий поршень через нажимную пружину связан с приводящим в действие со стороны конца двухседельный клапан и несущим С-поршни поршневым штоком. Предпочтительно, нажимная пружина, осуществляющая это общее ограничение максимального давления, размещается в кожухе, расположенном на управляющем поршне, за счет чего она упирается в торцевую сторону на управляющем поршне. Другая торцевая сторона нажимной пружины, напротив, взаимодействует с упорной пластиной, выходя из которой, поршневой шток простирается в направлении двухседельного клапана для приведения его в действие. Иными словами, в силовой поток между управляющим поршнем к двухседельному клапану последовательно включена нажимная пружина, и действует, тем самым, в качестве ограничителя максимального давления. Преимущество такой конструкции заключается, прежде всего, в том, что для ограничения максимального давления тормозного цилиндра в отдельных положениях необходима только одна единственная нажимная пружина, которая упруго сгибается, как только определенная сила передается от поршневого штока. Эта сила соответствует разнице управляющего давления, необходимой для полного торможения, относительно разницы дифференциального давления на управляющем поршне. В различных положениях эта сила регулируется различными давлениями тормозного цилиндра в соответствии с передаточным соотношением давления тормозного цилиндра / (эталонное давление - управляющее давление). За счет податливости нажимной пружины поршневой шток продавливается вниз, и впускной клапан двухседельного клапана разъединяет соединение между запасенным давлением и давлением тормозного цилиндра. Таким образом, давление тормозного цилиндра не может более увеличиваться. Тем самым, действие ограничения максимального давления зависит не от коммутационного положения вышеупомянутого переключающего клапана, а только от силы, передаваемой поршневым штоком, и, тем самым, от разницы между эталонным давлением и управляющим давлением.
Согласно одной мере, улучшающей это ограничение максимального давления, предлагается, что дополнительно предусмотрен вкрученный в управляющий поршень установочный винт, который на расположенном со стороны управляющего поршня конце воздействует на нажимную пружину. За счет этого можно вручную устанавливать ограничение давления. Предпочтительно, установочный винт доступен из пространства корпуса клапана, в котором действует эталонное давление, после того, как была удалена уплотняющая корпус клапана в этом месте крышка. Однако, в качестве альтернативы также возможно вывести установочный винт с уплотнением из корпуса клапана, чтобы обеспечить лучшую доступность. Однако при этом необходимо принять технические меры, которые предотвращают случайное приведение в действие регулировочного винта.
Прочие усовершенствующие изобретение меры представляются ниже вместе с описанием предлагаемого примера осуществления изобретения на примере фигур. На чертежах показаны:
Фиг.1 схематический продольный разрез пневматического воздухораспределителя с несколькими С-поршнями, и
Фиг.2 диаграмма для наглядного представления нескольких уровней тормозного давления, устанавливаемых с помощью представленного на фиг.1 воздухораспределителя.
Согласно фиг.1 внутри корпуса 1 воздухораспределителя расположен управляющий поршень 2. На управляющий поршень с одной стороны воздействует подаваемое через S-порт 3 управляющее давление, а с другой стороны - подаваемое через А-порт 4, противодействующее эталонное давление. Возникающая между управляющим давлением и эталонным давлением разница в давлении действует в виде силы на управляющий поршень 2, который во взаимодействии с также действующей на него нажимной пружиной 5 приводит в действие двухседельный клапан 6. Для удаления воздуха из подключенного к С-порту 7 воздухораспределителя тормозного цилиндра 8 двухседельный клапан соединяет соединенный с атмосферой О-порт 9 с С-портом 10. Для подачи воздуха в подключенный через С-порт 10 тормозной цилиндр двухседельный клапан 6 в другом включенном положении устанавливает соединение с R-портом 10, через который подается запасенное давление.
Пространственно между управляющим поршнем 2 и двухседельным клапаном 9 на проходящем между ними в качестве органа управления поршневом штоке 11 закреплены два находящихся на расстоянии друг от друга С-поршня 12а и 12b. На оба С-поршня 12а и 12b через С1-порт 13а или С2-порт подается давление тормозного цилиндра для того, чтобы за счет установки равновесия сил вызвать возврат двухседельного клапана 9 в положение перекрыши.
На С-поршни 12а и 12b различного размера посредством переключающего клапана 14 подается такой уровень тормозного давления, что являются подключаемыми или отключаемыми отдельные частичные поверхности С-поршней 12а и 12b. Для установки первого уровня тормозного давления на С-поршень 2а подается давление тормозного цилиндра, подавая на С1-порт 13а через переключающий клапан 14 давление тормозного цилиндра. Второй уровень тормозного давления создается аналогичным образом путем подачи давления тормозного цилиндра на второй С-поршень 12b. Третий уровень тормозного давления устанавливается за счет подачи давления тормозного цилиндра на оба С-поршня 12а и 12b. При этом де-факто начинает действовать возникающая площадь дифференциального давления между первым С-поршнем 12а и вторым С-поршнем 12b. Это достигается за счет того, что через С1-порт 13а на первый С-поршень 12а подается нагрузка в противоположном направлении относительно управляющего давления, подаваемого через S-порт 3 на управляющий поршень 2. С2-порт 13b служит, напротив, для подачи воздуха в образованное между обоими С-поршнями 12а и 12b пространство для использования вышеупомянутой кольцевой рабочей поверхности. Оставшаяся сторона второго С-поршня 12b связана с атмосферным давлением.
Для ограничения максимального давления тормозного цилиндра на каждом из вышеописанных, различных уровней тормозного давления управляющий поршень 2 связан с приводящим в действие со стороны конца двухседельный клапан 9 и несущим С-поршень 12а и 12b поршневым штоком 11 не напрямую, а опосредованно с промежуточным включением нажимной пружины 15. На управляющем поршне 2 расположен кожух 16, в котором расположена нажимная пружина 15, так что она через установочный винт 17 упирается торцевой стороны в управляющий поршень 2. На другой торцевой стороне нажимной пружины 15 предусмотрена упорная пластина 18, которая взаимодействует с расположенным с боковой стороны выступом кожуха 16 для образования концевого упора и, от которого в направлении двухседельного клапана 9 простирается поршневой шток 11.
Вышеупомянутый установочный винт 17 расположен в получаемом эталонное давление от А-порта 4 пространстве корпуса 1 клапана, и снаружи доступен через заглушку 19, так что возможно его ручное смещение для установки ограничения давления.
Фиг.2 наглядно показывает три различных уровня тормозного давления, реализуемые с помощью вышеописанного воздухораспределителя. На вертикальную ось нанесено давление С тормозного цилиндра, а разница давления, устанавливающаяся между управляющим давлением S и эталонным давлением А, нанесена на горизонтальную ось. В зависимости от установки Е воздухораспределителя образуется меньшее давление I тормозного цилиндра, среднее давление II тормозного цилиндра и высокое давление III тормозного цилиндра. При этом, начиная с максимальной разницы X давления, устанавливается ограничение Н максимального давления.
Изобретение не ограничивается вышеописанным предпочитаемым примером осуществления. Более того, также возможны отличия, которые также охвачены объемом защиты нижеприведенной формулы изобретения. Например, также возможно выполнение переключающего клапана не только в виде золотникового клапана, но и в виде седельного клапана. Наряду с этим, предлагаемый принцип можно также использовать для установки нескольких различных уровней тормозного давления.
Список ссылочных обозначений
1 Корпус клапана
2 Управляющий поршень
3 S-порт
4 А-порт
5 Нажимная пружина
6 Двухседельный клапан
7 С-порт
8 Тормозной цилиндр
9 Двухседельный клапан
10 R-порт
11 Поршневой шток
12 С-поршень
13 С1/2-порт
14 Переключающий клапан
15 Нажимная пружина
16 Кожух
17 Установочный винт
18 Упорная пластина
19 Заглушка
I первый уровень тормозного давления
II второй уровень тормозного давления
III третий уровень тормозного давления
С давление тормозного цилиндра
А эталонное давление
S управляющее давление
R запасенное давление
О атмосферное давление
X максимальное дифференциальное давление
Н ограничение максимального давления
Е установка воздухораспределителя