ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ТОРМОЗОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к воздухораспределителям для автоматических пневматических тормозных систем рельсового транспорта и может быть использована для повышения надежности работы воздухораспределителей.
Известен воздухораспределитель, состоящий из двухкамерного резервуара, закрепленного на раме рельсового транспортного средства (на вагоне), и установленными на нем главной и магистральной частями. Двухкамерный резервуар служит кронштейном для крепления воздухораспределителя к вагону и хранилищем запаса сжатого воздуха в золотниковой и рабочей камерах, кроме того на двухкамерном резервуаре расположены фланцы для крепления главной и магистральной частей. Внутри двухкамерного резервуара расположены каналы, сообщающие главную и магистральную части между собой, и с рабочей и золотниковой камерой и воздухораспределитель с тормозной магистралью вагона, тормозным цилиндром и запасным резервуаром, фильтр и эксцентриковый привод для переключения грузовых режимов главной части. Главная часть отвечает за создание давления в тормозном цилиндре, а магистральная за создание управляющего давления в золотниковой камере. (Асадченко В.Р. «Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта», Москва 2002, стр. 71. (аналог)).
Известна главная часть для воздухораспределителя, состоящая из корпуса, управляющего поршня со штоком, уплотненного диафрагмой, уравнительного поршня и режимных пружин. Управляющий поршень соединен с полым штоком, находящимся внутри запрессованной в корпус втулки. Шток снаружи уплотнен манжетами, во внутрь штока подается давление запасного резервуара, кроме того внутри штока расположен двухседельный клапан. Уравнительный поршень установлен в тормозной камере, воспринимает давление тормозного цилиндра с одной стороны и усилие режимных пружин с другой стороны, внутри уравнительного поршня имеется атмосферный канал. Переключение грузовых режимов осуществляется эксцентриком, установленным в двухкамерном резервуаре путем изменения жесткости режимных пружин. Таким образом, в зависимости от жесткости режимных пружин изменяется давление в тормозном цилиндре.
Недостатком данной конструкции является нестабильность работы главной части с течением времени вследствие релаксации (потери первоначального усилия) режимных пружин. (Асадченко В.Р. «Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта», Москва 2002, стр. 76 (аналог)).
Известен воздухораспределитель, содержащий большую и малую диафрагмы, соединенные между собой стержнем, при этом на большую диафрагму с одной стороны воздействует давление рабочей камеры, а с другой стороны - управляющее давление, на малую диафрагму с одной стороны воздействует давление тормозной камеры, а с противоположной -давление окружающей среды. (Асадченко В.Р. «Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта», Москва 2002, стр. 85.(прототип)).
Применение этого устройства в качестве главной части воздухораспределителя, описанного на стр. 71 альбома Асадченко В.Р. «Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта», Москва 2002 неприемлемо ввиду отсутствия режимного устройства.
При создании полезной модели решалась задача повышения надежности работы воздухораспределителя.
Технический результат - обеспечение стабильной работы главной части воздухораспределителя на двух грузовых режимах в течение продолжительного межсервисного интервала за счет использования дополнительной подвижной перегородки в качестве режимного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что, согласно полезной модели, воздухораспределитель состоит из главной части, кронштейна-камеры и магистральной части, при этом главная часть содержит следующие детали:
- большая подвижная перегородка на которую воздействует с одной стороны сохраненное эталонное давление, а с другой стороны управляющее давление и нажимная пружина,
- малая подвижная перегородка на которую воздействует давление тормозного цилиндра с одной стороны и давление окружающей среды с другой стороны,
- шток, соединяющий большую и малую подвижные перегородки, при этом шток имеет атмосферный канал, соединяющий тормозную камеру малой перегородки с окружающей средой,
- двухседельный клапан, расположенный в тормозной камере малой подвижной перегородки в котором обеспечена возможность открытия впускного клапана при приближении наконечника штока и сообщения запасного резервуара с тормозным цилиндром, промежуточного положения, при котором впускной клапан закрыт и перекрыт атмосферный канал штока, и сообщения тормозной камеры с окружающей средой через атмосферный канал при отдалении наконечника штока, при этом, согласно полезной модели, главная часть дополнительно содержит:
- дополнительную малую подвижную перегородку, закрепленную на штоке на которую воздействует давление тормозного цилиндра с одной стороны и давление окружающей среды с другой стороны, при этом площадь дополнительной малой подвижной перегородки отличается от площади первоначальной малой подвижной перегородки,
- переключатель, обеспечивающий в первом положении проход воздуха из тормозной камеры первоначальной малой подвижной перегородки к тормозной камере дополнительной малой подвижной перегородки, а во втором положении сообщение тормозной камеры дополнительной малой подвижной перегородки с окружающей средой.
При этом согласно полезной модели, главная часть может дополнительно содержать клапан мягкости, установленный внутри штока, соединяющего большую и малую подвижные перегородки, содержащий тарелку клапана с пружиной и канал соединяющий камеру эталонного давления, с камерой управляющего давления через дроссельное отверстие, при этом обеспечено перекрытие сообщения между камерой эталонного давления и камерой управляющего давления, либо открытия сообщения путем взаимодействия тарелки клапана с неподвижным упором во время перемещения штока.
При этом согласно полезной модели, главная часть может дополнительно содержать клапан прекращения дополнительного выпуска воздуха из магистральной части, установленный в канале дополнительной разрядки, содержащий тарелку клапана, соединенную со стержнем и подвижной перегородкой, при этом с одной стороны на подвижную перегородку воздействует давление тормозного цилиндра, а с другой стороны воздействует пружина и давление окружающей среды, при этом обеспечена возможность перекрытия тарелкой клапана входного отверстия канала дополнительной разрядки при перемещении стержня.
При этом согласно полезной модели, главная часть может дополнительно содержать клапан зарядки запасного резервуара, представляющий собой клапан ограничения максимального давления, расположенный в канале, соединяющий тормозную магистраль с запасным резервуаром, выполненный с обеспечением возможности зарядки запасного резервуара из тормозной магистрали до величины давления, необходимой для получения требуемого максимального давления в тормозном цилиндре при экстренном торможении и обратный клапан, препятствующий опорожнению запасного резервуара обратно в тормозную магистраль.
Введение в конструкцию главной части воздухораспределителя дополнительной малой подвижной перегородки позволило получить режимное устройство, переключение режимов в котором обеспечивается изменением площади малой подвижной перегородки путем задействования или отключения тормозной камеры, образованной дополнительной малой подвижной перегородкой при помощи переключателя, что обеспечило достижение технического результата - обеспечение стабильной работы главной части воздухораспределителя на двух грузовых режимах в течение продолжительного межсервисного интервала. Произведение давления в тормозном цилиндре на площадь малой подвижной перегородки представляет собой силу, необходимую для восстановления равновесия системы: «большая подвижная перегородка - шток - малая подвижная перегородка - двухседельный клапан» после воздействия силы со стороны большой подвижной перегородки через шток. Данная сила у рассмотренных выше аналогов обеспечивается режимными пружинами. Пружинам с течением времени присуще явление релаксации (потери развиваемого усилия). Поскольку в течение всего срока службы воздухораспределителя площадь диафрагм не изменяется, то давление в тормозном цилиндре остается стабильным, в результате чего повысится безопасность движения поездов.
Полезная модель поясняется описанием примера ее выполнения с ссылками на сопровождающие чертежи, где на:
фиг. 1 изображена принципиальная схема воздухораспределителя в состоянии, когда тормоза отпущены;
фиг. 2 - клапан мягкости;
фиг. 3 - клапан прекращения дополнительного выпуска воздуха;
фиг. 4 - клапан зарядки запасного резервуара в положении зарядки запасного резервуара;
фиг. 5 - клапан зарядки запасного резервуара в положении, когда запасной резервуар заряжен;
фиг. 6 - главная часть воздухораспределителя в состоянии наполнения тормозного цилиндра;
фиг. 7 - главная часть воздухораспределителя в состоянии «перекрыша»;
Воздухораспределитель состоит из главной части 1, кронштейна-камеры 2 и магистральной части 3 (фиг. 1).
Кронштейн-камера имеет традиционную конструкцию и содержит в себе камеру эталонного давления (рабочая камера) 4, камеру управляющего давления (золотниковая камера) 5, каналы 6 для обеспечения прохода воздуха между главной и магистральной частью и для подключения к тормозной магистрали 7, запасному резервуару 8 и тормозному цилиндру 9 (для упрощения чтения фиг. 1 канал к тормозному цилиндру 9 в кронштейн-камеру не заведен).
Большая подвижная перегородка 10 разделяет собой камеру эталонного давления 4 и камеру управляющего давления 5. Большая подвижная перегородка 10 соединена со штоком 11 (фиг. 1).
Малые подвижные перегородки 12 и 13 установлены на штоке 11. В тормозной камере ТК1 установлен впускной клапан 14, выполненный в виде тарелки с уплотняющим элементом 15, пружина 16 прижимает впускной клапан к седлу 17, полость под впускным клапаном сообщена с запасным резервуаром 8 каналом 18 (фиг. 1).
Тормозная камера ТК1 сообщена с тормозным цилиндром 9 через канал 19. Тормозная камера ТК2, расположена между двумя малыми подвижными перегородками 12 и 13 и имеет канал 20. Канал 20 содержит переключатель 21. Переключатель 21 имеет два положения: первое - при котором канал 20 соединен с тормозной камерой ТК1, и второе - при котором канал 20 соединен с окружающей средой О (фиг. 1).
Полость 22 над малой подвижной перегородкой 13 сообщена с окружающей средой посредством канала 23. Шток 11 содержит атмосферный канал 24, соединяющий тормозную камеру ТК1 с полостью 22 (фиг. 1).
В состоянии покоя (отсутствует избыточное давление в камере эталонного давления 4 и камере управляющего давления 5 или величины давлений равны) главная часть 1 занимает положение, изображенное на фиг. 1, за счет усилия пружины 25, поддерживающей шток 11 в крайнем верхнем положении.
Дополнительно главная часть 1 воздухораспределителя может быть оборудована клапаном мягкости 26, клапаном прекращения дополнительного выпуска воздуха из магистральной части 27 и клапаном зарядки запасного резервуара 28 (фиг. 1).
Клапан мягкости выполнен в виде тарелки 29 с закрепленным уплотнением 30, установлен внутри штока 11, поджат пружиной 31. В состоянии покоя тарелка клапана отжата от своего седла 32 неподвижным упором 33, при этом камера эталонного давления 4 и камера управляющего давления 5 сообщаются между собой через канал 34 и дроссельное отверстие 35. При перемещении штока 11 вниз уплотнительный элемент 30 тарелки 29 прижимается к седлу 32 и герметично перекрывает сообщение между камерой эталонного давления 4 и камерой управляющего давления 5 (фиг. 2).
Клапан прекращения дополнительного выпуска воздуха из магистральной части, установленный в канале дополнительного выпуска воздуха из магистральной части 36, состоит из тарелки 37 с уплотнением 38, соединенную со стержнем 39 и подвижной перегородкой 40. С левой стороны на подвижную перегородку 40 воздействует давление тормозного цилиндра, подводимое по каналу 41, а с правой стороны - давление окружающей среды О и пружина 42. В состоянии покоя (отсутствует выпуск воздуха из магистральной части и нет избыточного давления в тормозном цилиндре клапан 37 открыт.При появлении избыточного давления в тормозном цилиндре, воздух, воздействуя на подвижную перегородку 40 слева, сжимает пружину 42 и перекрывает канал 36, прижимая уплотнение 38 к седлу 43 (фиг. 3).
Клапан зарядки запасного резервуара, установленный в канале 44 соединяющем тормозную магистраль с запасным резервуаром, состоит из тарелки 45 с уплотнением 46, соединенной штоком 47 с подвижной перегородкой 48. С левой стороны на подвижную перегородку 48 воздействует давление окружающей среды О и пружина 49, а с правой стороны - давление воздуха, поступающего из тормозной магистрали. Далее воздух проходит к каналу 50, соединенному с запасным резервуаром, приподнимая обратный клапан 51 с уплотнением 52. Жесткость пружины 49 может меняться при помощи кулачка 53 (второе положение кулачка 53 показано пунктиром) (фиг. 4).
При достижении давления, определенного положением кулачка 53 -подвижная перегородка 48 перемещается влево, сжимая пружину 49, уплотнение 46, прижимаясь к седлу 54 прекращает дальнейшую зарядку запасного резервуара. Обратный клапан 51 опускается вниз и перекрывает своим уплотнением 52 седло 55, и тем самым не допускает опорожнение запасного резервуара обратно в тормозную магистраль (фиг. 5).
Главная часть воздухораспределителя работает следующим образом: В процессе торможения давление в камере управляющего давления 5 снижается темпом, не позволяющем выронить давление в камере эталонного давления 4 через канал 34 и дроссельное отверстие 35 (фиг. 2). Большая подвижная перегородка 10 перемещает шток 11 вниз. Торец штока с атмосферным каналом 24 нажимает на тарелку клапана 14, и перемещает ее вниз, тем самым открывает сообщение запасного резервуара 8 через канал 18 с тормозной камерой ТК1 и далее по каналу 19 с тормозным цилиндром 9, при этом, если переключатель 21 сообщает тормозную камеру ТК1 с тормозной матерой ТК2, то давление тормозного цилиндра воздействует на малую подвижную перегородку 13, если переключатель 21 находится в состоянии сообщения тормозной камеры ТК2 с окружающей средой, то давление тормозного цилиндра воздействует на малую подвижную перегородку 12 (фиг. 6).
Таким образом, при помощи переключателя 21 осуществляется смена режима работы воздухораспределителя, поскольку площади малых диафрагм 12 и 13 различны, то и давление в тормозном цилиндре будет отличаться.
Величину перепада давлений между камерой эталонного давления 4 и камерой управляющего давления 5 определяет машинист (ступени торможения или полное служебное торможение), управляющий процессом торможения, при этом по мере наполнения тормозного цилиндра 9 воздухом из запасного резервуара 8, закрывается клапан прекращения дополнительного воздуха из магистральной части 27 и растет давление на малую подвижную перегородку (12 или 13 в зависимости от выбранного режима) (фиг. 6).
Кода давление со стороны малой подвижной перегородки уравняет силу на штоке 11, заданную разностью давлений эталонного давления 4 и управляющего давления 5, воздухораспределитель займет состояние перекрыши, при котором уплотнительный элемент 15 тарелки клапана 14 одновременно прижмется к седлу 17, а атмосферный канал 24 штока 11 будет все еще перекрыт (фиг. 7).
Если давление в камере управляющего давления 5 понижается до нуля (экстренное торможение вызванное машинистом, открытием стоп-крана или разгерметизацией тормозной магистрали), то давление со стороны малой подвижной перегородки может быть не достаточно, чтобы уравнять силу на штоке 11. Состояние перекрыши в этом случае не наступит, впускной клапан 14 останется открытым и давление в тормозном цилиндре 9 будет определяться величиной сохраненного воздуха в запасном резервуаре 8, эта величина зависит от режима включения клапана зарядки запасного резервуара 28 (фиг. 6).
Уменьшение величины перепада давлений между камерой эталонного давления 4 и камерой управляющего давления 5 нарушит состояние перекрыши, шток 11 поднимется вверх по действием воздуха со стороны малой подвижной перегородки (12 или 13 в зависимости от выбранного режима) и тормозная камера ТК1 и следовательно тормозной цилиндр 9 сообщится через атмосферный канал 24 с окружающей средой -произойдет отпуск тормоза (фиг. 1).
Таким образом, может быть обеспечено достижение указанного технического результата: обеспечение стабильной работы главной части воздухораспределителя на двух грузовых режимах (в зависимости от положения переключателя) в течение продолжительного межсервисного интервала за счет использования дополнительной подвижной перегородки в качестве режимного устройства и переключателя режимов.
Устройство может быть изготовлено из известных материалов при помощи известных способов.