ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМОЙ ПОДАЧИ СЖАТОГО ВОЗДУХА В ТОРМОЗНОЙ ЦИЛИНДР

Настоящая полезная модель относится к воздухораспределителю для регулируемой подачи сжатого воздуха в подключаемый посредством пневматического подключения С тормозной цилиндр, при этом воздухораспределитель имеет по меньшей мере одну встроенную клапанную систему с седельным затвором для подачи воздуха в тормозной цилиндр или удаления воздуха из тормозного цилиндра в зависимости от давления в подключаемой посредством пневматического подключения L основной воздушной магистрали, при этом встроены дополнительные клапанные средства для управляемого повторного заполнения подключаемого посредством пневматического подключения R запасного воздушного резервуара во время удаления воздуха из тормозного цилиндра.
Сфера применения настоящей полезной модели распространяется на постройку рельсового транспортного средства. При этом в рамках пневматических тормозных систем интересующие в данном случае пневматические воздухораспределители используются в качестве регулирующего элемента для подачи воздуха в тормозной цилиндр. При этом регулирующий элемент также управляет заполнением вспомогательного воздушного резервуара или запасного воздушного резервуара и в своей основной функции образует в зависимости от давления в основной воздушной магистрали HL рельсового транспортного средства соответствующее давление тормозного цилиндра или давление непрямого управления. При этом воздухораспределитель образует центральный орган управления торможением каждого опосредовано действующего, автоматического однокамерного пневматического тормоза для того, чтобы в зависимости от проходящего по основной воздушной магистрали L изменения давления непосредственно или в качестве давления непрямого управления для подключенной главной части управлять подачей воздуха в подключенный тормозной цилиндр или удалением воздуха из подключенного тормозного цилиндра.
Из справочника „Основы тормозной техники" (KNORR-BREMSE GMBH, 2-е издание, 2003, стр.118 и далее) следует принципиальная конструкция и принцип действия интересующего в данном случае воздухораспределителя со ступенчатым отпуском. Пневматический воздухораспределитель выполнен монолитно и прифланцован к опоре воздухораспределителя, посредством которой устанавливаются необходимые пневматические соединения с основной воздушной магистралью, запасным воздушным резервуаром и тормозным цилиндром.
Внутри воздухораспределителя находится управляющий поршень, на который с обеих сторон подается сжатый воздух, и который является основной составляющей поршневой группы, создающей с помощью различно действующих поверхностей для давления в основной воздушной магистрали L, давления в тормозном цилиндре С и давления в управляющей камере А различные усилия управления, для того чтобы привести в действие клапанную систему с двойным седлом для подачи воздуха в подключенный тормозной цилиндр или удаления воздуха из подключенного тормозного цилиндра.
С помощью пневматического воздухораспределителя пневматический тормоз при заполнении сжатым воздухом посредством основной воздушной магистрали HL доводится до зарядного (рабочего) давления. Заполнение завершено, когда значения давлений L, R и А равны. При торможении давление в основной воздушной магистрали HL снижается. За счет изменения параметров давления на поршневой группе она приводится в движение, как только преодолевается сила встроенной пружины сжатия. В результате этого воздухораспределитель со ступенчатым отпуском занимает положение торможения. При этом сначала закрывается первое соединение на двойном клапане для удаления воздуха из пневматического подключения С тормозного цилиндра, и после этого открывается второе соединение. Через него протекает сжатый воздух запасного воздушного резервуара, который посредством пневматического подключения R, через пневматическое подключение С подключен к тормозному цилиндру, за счет чего давление тормозного цилиндра в тормозном цилиндре возрастает.
Для отпускания пневматического тормоза давление в основной воздушной магистрали HL увеличивается. В результате этого поршневая группа движется для того, чтобы занять положение отпускания тормоза. За счет этого возникает соединение с удалением воздуха пневматического подключения С тормозного цилиндра с подключением для удаления воздуха, который выходит в атмосферу. Давление тормозного цилиндра снижается, пока не будет занято положение закрытия. Одновременно, однако, сжатый воздух основной воздушной магистрали HL протекает по встроенному обратному клапану в направлении пневматического подключения L основной воздушной магистрали к запасному воздушному резервуару для того, чтобы снова заполнить его. В результате этого пневматический воздухораспределитель готов к повторному торможению.
Расход сжатого воздуха, обусловленный повторным заполнением запасного воздушного резервуара, замедляет, прежде всего при длинных составах рельсового транспорта, заполнение основной воздушной магистрали HL в задней части поезда. Это приводит к замедлению времени отпускания пневматического тормоза и более медленному заполнению запасного воздушного резервуара в задней части поезда. Особо явно ощущается расход сжатого воздуха запасным воздушным резервуаром при толчке заполнения (отпускном толчке), то есть при импульсной подаче сжатого воздуха. В данном случае запасные воздушные резервуары в передней части поезда частично перегружаются, а толчок заполнения после нескольких волн полностью затихает.
Во избежание вышеназванной проблематики из общего уровня техники известны решения, которые подавляют толчки заполнения за счет управляемого повторного заполнения запасного воздушного резервуара через дополнительные клапанные средства. Основной принцип такого управляемого повторного заполнения заключается в том, что оно выполняется после определенной фазы отпускания пневматического тормоза, то есть во время удаления воздуха из тормозного цилиндра через уменьшенное сечение потока. За счет этого повторное заполнение существенно замедляется и в запасный воздушный резервуар поступает меньше сжатого воздуха, в результате чего доступно больше сжатого воздуха для заполнения основной воздушной магистрали HL в задней части поезда. Однако, с другой стороны, запасные воздушные резервуары должны быть заполнены сжатым воздухом по меньшей мере настолько, чтобы было доступно достаточное количество сжатого воздуха для последующего торможения. За счет такого управляемого повторного заполнения запасных воздушных резервуаров толчки заполнения предотвращаются или они только ограниченно попадают в запасные воздушные резервуары.
Используемые для этого до сих пор дополнительные клапанные средства имеют относительно сложную конструкцию и состоят из многих отдельных частей. Обычно на дополнительные клапанные средства воздействуют несколько давлений, таких как давление непрямого управления тормозного цилиндра, запасенное давление и давление в основной воздушной магистрали.
Поэтому задача данной полезной модели заключается в оснащении воздухораспределителя для регулируемой подачи сжатого воздуха в тормозной цилиндр дополнительными клапанными средствами простой конструкции для управляемого повторного заполнения подключенного запасного воздушного резервуара, которые могут быть компактно встроены в пневматический воздухораспределитель.
Исходя из воздухораспределителя согласно ограничительной части пункта 1 формулы полезной модели, эта задача решена в комбинации с его отличительными признаками. Последующие зависимые пункты отражают предпочтительные усовершенствования полезной модели.
Полезная модель включает в себя техническую решение, заключающееся в том, что дополнительные клапанные средства включают в себя дроссельный клапан с пружинным возвратом, который вставлен в выходящий из пневматического подключения (R), выполненный внутри воздухораспределителя R-канал для обеспечения дросселируемого повторного заполнения запасного воздушного резервуара в течение по меньшей мере части времени удаления воздуха из тормозного цилиндра.
Преимущество предлагаемого решения заключается, прежде всего, в том, что такой дроссельный клапан с пружинным возвратом, сконструированный из небольшого количества деталей, можно компактно встроить в область R-канала воздухораспределителя.
На многих пневматических воздухораспределителях в области пневматического подключения R для запасного воздушного резервуара предусмотрен затворный винт, который можно просто заменить предлагаемым дроссельным клапаном с пружинным возвратом для того, чтобы расширить пневматический воздухораспределитель функцией управляемого повторного заполнения запасного воздушного резервуара. За счет такого технически простого решения можно оптимизировать расход сжатого воздуха при отпускании пневматического тормоза в отношении времени отпускания и наращивания давления в основной воздушной магистрали HL. При этом предлагаемый дроссельный клапан с пружинным возвратом снижает расход сжатого воздуха запасных воздушных резервуаров, заполняемых при отпускании тормоза из основной воздушной магистрали HL до самого необходимого, за счет чего только-только выполняется критерий бесконечной доступности сжатого воздуха. С помощью предлагаемого решения хотя и нельзя дросселировать повторное заполнение запасного воздушного резервуара в течение всего времени отпускания, однако достигается достаточное заполнение запасных воздушных резервуаров за счет дросселируемой подачи сжатого воздуха, и нежелательные толчки заполнения могут быть предотвращены в достаточной степени.
Согласно одной предпочтительной форме осуществления предлагаемого дроссельного клапана с пружинным возвратом давление основной воздушной магистрали, преодолевая силу возвратной пружины, приводит в действие встроенный поршень дроссельного клапана, при этом поршень в выдвинутом исходном положении занимает максимальное поперечное сечение дросселя, а во втянутом положении срабатывания устанавливает минимальное поперечное сечение дросселя. Таким образом принцип работы дроссельного клапана с пружинным возвратом основывается на изменении поперечного сечения для втекающего по основной воздушной магистрали HL в запасный воздушный резервуар сжатого воздуха. Из-за действия возвратной пружины поршень при низких значениях давления находится в выдвинутом исходном положении и обеспечивает при этом минимальное поперечное сечение дросселя. С увеличивающимся давлением поршень попадает во втянутое положение срабатывания, в котором сечение дросселя максимально.
Для реализации этой функции предлагается выполнить непосредственно на поршне коаксиальную шейку дросселя, которая в зависимости от положения поршня создает с окружающим его неподвижным пропускным отверстием различные поперечные сечения дросселя.
Согласно просто реализуемому с точки зрения техники изготовления усовершенствования этого конструктивного решения минимальное поперечное сечение дросселя можно создать за счет выполненного в виде кругового сегмента на среднем участке дроссельной шейки, которая может быть выполнена, например, в форме фрезеровочной насечки или тому подобного. Напротив, максимальное поперечное сечение дросселя может быть создано за счет круглого внешнего поперечного сечения дроссельной шейки, которая с окружающим его пропускным отверстием образует кольцевой зазор, который имеет меньшее сечение потока, чем сечение потока, созданное в области выполненной в виде кругового сегмента выемки на дроссельной шейке. В принципе, с ходом поршня выемка на дроссельной шейке опускается в пропускное отверстие.
При подборе размеров минимального и максимального поперечного сечения дросселя следует обратить внимание на то, что повторное заполнение запасного воздушного резервуара подбирается так, что тормозное давление при последующем торможении еще может достичь предписанного значения давления.
В предпочтительном примере осуществления предлагаемого пневматического воздухораспределителя он имеет сборную конструкцию. В смысле сборной конструкции имеются главная часть для создания тормозного давления и магистральная часть для непрямого управления, которые прифланцованы к общей опорной части воздухораспределителя с встроенными пневматическими подключениями R, С, L.
Предпочтительным образом, при этом магистральная часть имеет встроенный управляющий поршень, на который с одной стороны через первую управляющую камеру подается давление основной воздушной магистрали L, а с противоположной стороны через вторую управляющую камеру - эталонное давление, для создания посредством поршневого штока с первой клапанной системой с седельным затвором давления непрямого управления для главной части. Главная часть имеет функцию релейного клапана и при запитывании через встроенную вторую клапанную систему с седельным затвором запасенным давлением включает тормозное давление. Наряду с этим, как в магистральной части, так и в главной части интегрированы еще и другие, характерные для пневматических тормозов дополнительные функции.
Особое преимущество заключается в том, что предлагаемый дроссельный клапан для управляемого повторного заполнения запасного воздушного резервуара выполнен в виде патронного резьбового клапана. В этом случае дроссельный клапан можно ввернуть вместо одного из обычно расположенных в интересующих в данном случае пневматических воздухораспределителях затворных винтов в корпус главной части. Тем самым, можно особо просто дооснастить пневматический клапан непрямого управления предлагаемой управляемой функцией повторного заполнения.
Прочие усовершенствующие полезную модель меры описываются ниже вместе с описанием предлагаемого примера осуществления на примере фигур:
Фигура 1 частичное изображение продольного разреза сборного пневматического воздухораспределителя с магистральной частью и главной частью,
Фигура 2 продольный разрез дроссельного клапана с пружинным возвратом в виде патронного резьбового клапана, и
Фигура 3 графическое изображение временной характеристики повторного заполнения запасного воздушного резервуара сжатым воздухом.
Согласно фигуре 1 пневматический воздухораспределитель для регулируемой подачи сжатого воздуха в - не показанный подробнее - тормозной цилиндр пневматической тормозной системы для рельсового транспортного средства имеет сборную конструкцию и в принципе состоит из главной части 1 и магистральной части 2, при этом обе прифланцованы к средней опорной части воздухораспределителя. В основном, главная часть 1 служит для создания тормозного давления и выполняет эту функцию переключения посредством встроенной здесь клапанной системы с седельным затвором. Создание тормозного давления запитывается от пневматического подключения R, которое устанавливает соединение с запасным воздушным резервуаром. Напротив, тормозной цилиндр расположен на пневматическом подключении С на опорной части 3 воздухораспределителя. Главная часть 1 приводится в действие посредством пневматического непрямого управления, которая включается магистральной частью 2 посредством встроенного здесь клапанного устройства 5. Клапанная система 5 с седельным затвором приводится в действие посредством управляющего поршня 6, на который с одной стороны через первую управляющую камеру 7 подается давление основной воздушной магистрали, которое подводится от - не показанной - основной воздушной магистрали HL через пневматическое подключение L опоры 3 воздухораспределителя. С противоположной стороны на управляющий поршень 6 через вторую управляющую камеру 8 подается эталонное давление.
В корпус главной части 1 вкручен затворный винт 9, который закрывает выполненный внутри воздухораспределителя R-канал 11 по отношению к атмосфере.
Вышеназванный затворный винт 9 может быть заменен показанным на фигуре 2 дроссельным клапаном 10 с пружинным возвратом. Дроссельный клапан 10 выполнен в виде патронного резьбового клапана и, тем самым, может быть просто заменен вместо затворного винта 9. Дроссельный клапан 10 с пружинным возвратом служит в качестве дополнительного клапанного средства для управляемого повторного заполнения запасного воздушного резервуара во время удаления воздуха из тормозного цилиндра, то есть во время отпускания пневматического тормоза.
Для этой цели в дроссельный клапан 10 с пружинным возвратом встроен аксиально смещаемый поршень 12, который может быть приведен в действие за счет сжатого воздуха, движущегося в направлении запасного воздушного резервуара, преодолевая силу возвратной пружины 13. При этом поршень 12 занимает в показанном здесь выдвинутом основном положении максимальное поперечное сечение дросселя, в то время как во втянутом положении срабатывания устанавливается минимальное поперечное сечение дросселя. Минимальное и максимальное поперечное сечение образуются в зависимости от положения поршня посредством выполненной коаксиально на поршне 12 дроссельной шейки 14 во взаимодействии с окружающим дроссельную шейку 14 неподвижным пропускным отверстием 15. При этом неподвижное пропускное отверстие 15 выполнено со стороны дна в резьбовом корпусе 16 воздухораспределителя. Для максимального поперечного сечения дросселя дроссельная шейка 14 имеет выполненную в виде кругового сегмента выемку 17. Минимальное поперечное сечение дросселя, напротив, образовано за счет взаимодействия круглого наружного поперечного сечения на конце дроссельной шейки 14 и образовано за счет оставления небольшого кольцевого зазора, окружающего пропускное отверстие 15.
В этом примере осуществления характеристика повторного заполнения для запасного воздушного резервуара может варьироваться за счет вкрученного в резьбовую крышку 18 регулировочного винта 19. Регулировочный винт 19 воздействует на противоположную поршню 12 торцевую сторону возвратной пружины 13 для ее сжатия. За счет этого увеличивается значение давления, начиная с которого запускается более сильное дросселирование дроссельного клапана 10 с пружинным возвратом.
На фигуре 3 показана характер изменения давления для повторного заполнения запасного воздушного резервуара вдоль оси времени t. Начиная со значения давления в 4,5 бара на определяющей характеристической кривой I. начинается дросселирование. Начиная с этого события, дальнейшее повторное заполнение запасного воздушного резервуара выполняется медленнее до максимального значения в 5,5 бар. Если нормальное зарядное давление выше, то максимальное значение также соответственно выше. При этом значение переключения для дросселирования может выбираться в зависимости от требований.
Характеристическая кривая II. схематически показывает характеристику соответствующего эффективного поперечного сечения клапана. Быстрое заполнение происходит с эффективным сечением в прим. 1,3 мм, дросселируемое заполнение - с поперечным сечением в прим. 0,7 мм.
Полезная модель не ограничивается вышеописанным предпочтительным примером осуществления. Более того, также возможны варианты, которые также охвачены объемом защиты нижеприведенной формулы полезной модели. Так, например, также возможно, что предлагаемый дроссельный клапан 10 с пружинным возвратом для регулируемого повторного заполнения запасного воздушного резервуара в известной из уровня техники пневматической тормозной системе может быть выполнен не в виде патронного клапана, а в виде прифланцованного клапана, или быть встроен в корпус монолитного воздухораспределителя.
Список ссылочных обозначений
1 Главная часть
2 Магистральная часть
3 Опорная часть воздухораспределителя
4 Второе клапанное устройство
5 Первое клапанное устройство
6 Управляющий поршень
7 Первая управляющая камера
8 Вторая управляющая камера
9 Затворный винт
10 Дроссельный клапан
11 R-канал
12 Поршень
13 Возвратная пружина
14 Дроссельная шейка
15 Пропускное отверстие
16 Резьбовой корпус
17 Выемка
18 Резьбовая крышка
19 Регулировочный винт
С Пневматическое подключение для тормозного цилиндра
L Пневматическое подключение для основной воздушной магистрали
R Пневматическое подключение для запасного воздушного резервуара