КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО С ОТСЕЧНЫМ КЛАПАНОМ И КЛАПАНОМ ЗАЩИТЫ КОЛЕСА ОТ ПЕРЕГРЕВА
VALVE DEVICE WITH CUTOFF VALVE AND WHEEL PROTECTION AGAINST OVERHEAT PROTECTION VALVE

Область техники
Изобретение относится, в общем, к конструкции тормозного клапанного устройства для железнодорожных вагонов и, в частности, к конструкции отсечного клапана и клапана защиты от перегрева колеса тормозного клапанного устройства для железнодорожного вагона.
Уровень техники
В известных тормозных системах для железнодорожных транспортных средств происходит утечка текучей среды под давлением в тормозной цилиндр тормозной системы. В технических требованиях Ассоциации Американских Железных дорог задана допустимая скорость падения давления за счет утечки в/из тормозного цилиндра в расчете на один железнодорожный вагон, которая составляет +/–1 psi/мин. При такой скорости падения давления потери давления в тормозном цилиндре являются приемлемыми и допускаются при сохранении безопасного уровня давления в тормозном цилиндре для работы тормозной системы железнодорожного транспортного средства. Однако при работе тормозной системы железнодорожного вагона на наклонном участке железнодорожной линии в течение длительного периода времени минимальный уровень утечки в минуту в тормозной цилиндр может увеличить давление до достаточно большой величины, вызывая перегрев от чрезмерного давления. Это чрезмерное давление приводит к более высокому, чем требуется, усилию, действующему на тормозные колодки, что приводит к состоянию «перегрева колеса», при котором силы, действующие внутри тормозного цилиндра, вызывают перегрев тормозного цилиндра и колес железнодорожного транспортного средства. Сброс давления из тормозного цилиндра может предотвратить это состояние «перегрева колеса».
Пример использования клапана понижения давления в тормозном цилиндре представлен в патентном документе US 5083843. Для управления давлением в тормозном цилиндре используется клапан сброса давления. После сброса давления в тормозном цилиндре давление в тормозной магистрали восстанавливается за счет тормозного клапана локомотива. Регулирующая заслонка клапана сброса давления перемещается в положение полного сброса, и давление в тормозном цилиндре быстро понижается. Понижение давления в тормозном цилиндре уменьшает направленное вниз усилие, действующее на диафрагму за счет давления в тормозном цилиндре в первой камере, обеспечивая перемещение штока вверх за счет давления воздуха в изменяющемся объеме. Таким образом, первая камера является герметичной, и воздух удерживается в тормозном цилиндре при значении, равном оставшемуся пониженному давлению в тормозной магистрали. При установке обратного клапана предотвращается дальнейшее стравливание давления в тормозном цилиндре, и клапан остается в стабильном положении. Давление в тормозном цилиндре может быть уменьшено в заранее заданной пропорции в зависимости от увеличения давления в тормозной магистрали. Таким образом, этот клапан сброса давления не позволяет сбросить давление в тормозном цилиндре после превышения заданного значения. Давление в тормозном цилиндре сбрасывается в зависимости от увеличения давления в тормозной магистрали, а не от увеличения давления в тормозном цилиндре.
Другой клапан понижения давления описан в патентном документе US 6609769. Для сброса давления из тормозного цилиндра используется пневматический клапан сброса давления в тормозной системе грузового поезда. Этот клапан управляет сбросом давления в тормозном цилиндре. Посредством дросселя в клапане сброса давления в тормозном цилиндре давление сбрасывается, как правило, пропорционально увеличению давления в тормозной магистрали. С одной стороны, поршень клапана сброса давления удерживается в заданном положении за счет давления в резервуаре экстренного торможения. С другой стороны, сброс давления в тормозной магистрали и тормозном цилиндре можно осуществить принудительно, воздействуя на поршень. В случае применения тормозов, если желательно понижение давления в тормозном цилиндре, давление в тормозной магистрали должно быть повышено. Это повышение давления в тормозной магистрали приводит к дисбалансу давлений, действующих на поршень, и заставляет тормозной цилиндр осуществлять выпуск в атмосферу. Однако давление в тормозном цилиндре будет понижаться только до тех пор, пока давление в нем не уменьшится пропорционально повышению давления в тормозной магистрали. Сброс давления в тормозном цилиндре, как правило, зависит от повышения давления в тормозной магистрали. Такой клапан сброса давления не предназначен для понижения давления в тормозном цилиндре после повышения давления в нем из-за просачивания жидкости под давлением в тормозной цилиндр.
Раскрытие изобретения
Известные клапаны сброса давления в тормозных цилиндрах, некоторые из которых рассмотрены выше, не предназначены для сброса давления в тормозном цилиндре после просачивания жидкости под давлением в тормозной цилиндр. Многие клапаны сброса давления в тормозных цилиндрах сбрасывают давление в тормозном цилиндре пропорционально повышению давления в тормозной магистрали. Кроме того, ни в одном из известных клапанов сброса давления в тормозных цилиндрах не используется отсечной клапан для изоляции вытекающей текучей среды под давлением из клапанов сброса давления в тормозных цилиндрах в случае, когда давление в тормозном цилиндре превышает предварительно заданную величину.
Первым объектом изобретения является клапанное устройство защитой колеса от перегрева, содержащее клапан защиты колеса от перегрева, включающий в себя корпус, ограничивающий канал; поршень, установленный с возможностью скольжения внутри канала; втулку, установленную на поршне и внутри канала; первую диафрагму, расположенную на первом конце поршня и ограничивающую первую камеру в канале; вторую диафрагму, расположенную на втором конце поршня и ограничивающую вторую камеру в канале, причем между первой и второй диафрагмами образована третья камера; и выпускной канал, образованный в корпусе и сообщающийся по текучей среде с третьей камерой. Кроме того, клапанное устройство содержит линию тормозного цилиндра, обеспечивающую сообщение по текучей среде между тормозным цилиндром, первой камерой и третьей камерой; и линию резервуара экстренного торможения, обеспечивающую сообщение по текучей среде между резервуаром экстренного торможения и второй камерой. При этом клапанное устройство выполнено так, что текучая среда выпускается из тормозного цилиндра через выпускной канал после того, как давление в этом цилиндре превысит заранее заданное усилие, созданное давлением в резервуаре экстренного торможения.
Во втулке может быть выполнен по меньшей мере один канал, сообщающийся по текучей среде с линией тормозного цилиндра и выпускным каналом.
В линии тормозного цилиндра может быть установлен дроссель, расположенный между тормозным цилиндром и впускным каналом, образованным в клапане защиты колеса от перегрева, который выполнен с возможностью приема текучей среды из тормозного цилиндра. Между первой и второй диафрагмами может быть образована четвертая камера, которая сообщается по текучей среде с тормозной магистралью по линии тормозной магистрали или с запасным резервуаром по линии запасного резервуара. Клапанное устройство может быть выполнено так, что текучая среда выпускается из тормозного цилиндра через выпускной канал после того, как давление в этом цилиндре превысит заранее заданное усилие, созданное за счет разности между давлением в резервуаре экстренного торможения и давлением в тормозной магистрали или давлением в запасном резервуаре.
В четвертой камере может быть установлен смещающий элемент для создания смещающего усилия, действующего на вторую диафрагму. На наружной поверхности поршня может быть выполнена канавка. Поршень может быть выполнен с возможностью скольжения в канале до заданного положения, позволяя текучей среде протекать из линии тормозного цилиндра через втулку, вокруг выполненной на поршне канавки, снова через втулку и через выпускной канал. Внешняя периферийная поверхность первой диафрагмы может удерживаться внутри корпуса клапана защиты колеса от перегрева, а её внутренняя периферийная поверхность может удерживаться на первом конце поршня между толкателем обратной связи и проставкой. Внешняя периферийная поверхность второй диафрагмы может удерживаться внутри корпуса клапана защиты колеса от перегрева, а её внутренняя периферийная поверхность может удерживаться на втором конце поршня между этим вторым концом поршня и толкателем.
Другим объектом изобретения является клапанное устройство с защитой колеса от перегрева, содержащее отсечной клапан, сообщающийся по текучей среде с выпускным каналом клапана защиты колеса от перегрева и линией тормозного цилиндра и включающий в себя поршень, установленный внутри канала; втулку, расположенную в канале вокруг поршня; и смещающий элемент, расположенный на конце поршня. Линия тормозного цилиндра сообщает по текучей среде отсечной клапан с тормозным цилиндром. Отсечной клапан выполнен с возможностью предотвращения выпуска текучей среды из тормозного цилиндра после того, как давление в тормозном цилиндре превысит созданное отсечным клапаном заданное усилие. Смещающий элемент выполнен с возможностью создания действующего на поршень заданного усилия для удержания отсечного клапана в открытом положении.
Канал отсечного клапана может быть связан по текучей среде с выпускным каналом клапана защиты колеса от перегрева, линией тормозного цилиндра и линией, связанной с атмосферой. На наружной поверхности поршня может быть выполнена канавка. Поршень выполнен с возможностью скольжения в канале до заданного положения, позволяя текучей среде протекать из выпускного канала клапана защиты колеса от перегрева через втулку, вокруг выполненной на поршне канавки, снова через втулку и через выпускной канал отсечного клапана. На наружной поверхности поршня выполнено несколько канавок, в каждой из которых расположено уплотнительное кольцо.
Согласно другому объекту изобретения клапанное устройство с защитой колеса от перегрева содержит клапан защиты колеса от перегрева, отсечной клапан, линию тормозного цилиндра и линию резервуара экстренного торможения. Клапан защиты колеса от перегрева включает в себя корпус, ограничивающий канал; поршень, установленный с возможностью скольжения внутри канала; втулку, установленную на поршне и внутри канала; первую диафрагму, расположенную на первом конце поршня и ограничивающую первую камеру в канале; вторую диафрагму, расположенную на втором конце поршня и ограничивающую вторую камеру в канале, причем между первой и второй диафрагмами образована третья камера; и выпускной канал, образованный в корпусе и сообщающийся по текучей среде с третьей камерой. Отсечной клапан, сообщающийся по текучей среде с выпускным каналом клапана защиты колеса от перегрева, включает в себя поршень, установленный внутри канала; втулку, расположенную в канале вокруг поршня; и смещающий элемент, расположенный на конце поршня. Линия тормозного цилиндра сообщает по текучей среде первую камеру с третьей камерой и с каналом отсечного клапана; а линия резервуара экстренного торможения сообщает по текучей среде резервуар экстренного торможения со второй камерой. При этом клапанное устройство выполнено так, что текучая среда выпускается из тормозного цилиндра через выпускной канал после того, как давление в этом цилиндре превысит усилие, созданное давлением в резервуаре экстренного торможения.
Отсечной клапан может быть выполнен с возможностью предотвращения выпуска текучей среды из тормозного цилиндра после того, как давление в тормозном цилиндре превысит созданное отсечным клапаном заданное усилие. Смещающий элемент может быть выполнен с возможностью создания действующего на поршень отсечного клапана заданного усилия для удержания отсечного клапана в открытом положении. Во втулке клапана защиты колеса от перегрева может быть выполнен по меньшей мере один канал, сообщающийся по текучей среде с выпускным каналом клапана защиты колеса от перегрева, каналом отсечного клапана и выпускным каналом этого отсечного клапана. В линии тормозного цилиндра может быть установлен дроссель, расположенный между тормозным цилиндром и впускным каналом, образованным в клапане защиты колеса от перегрева, который выполнен с возможностью приема текучей среды из тормозного цилиндра. Между первой и второй диафрагмами клапана защиты колеса от перегрева может быть образована четвертая камера, которая сообщается по текучей среде с тормозной магистралью по линии тормозной магистрали или с запасным резервуаром по линии запасного резервуара. Клапанное устройство может быть выполнено так, что текучая среда выпускается из тормозного цилиндра через выпускной канал после того, как давление в этом цилиндре превысит заранее заданное усилие, созданное за счет разности между давлением в резервуаре экстренного торможения и давлением в тормозной магистрали или давлением в запасном резервуаре. В четвертой камере может быть установлен смещающий элемент, прикладывающий смещающее усилие к второй диафрагме. На наружной поверхности поршня клапана защиты колеса от перегрева может быть выполнена канавка. Поршень может быть выполнен с возможностью скольжения в канале до заданного положения, позволяя текучей среде протекать из тормозного цилиндра через втулку клапана защиты колеса от перегрева, вокруг выполненной на поршне клапана защиты колеса от перегрева канавки, снова через указанную втулку и через выпускной канал клапана защиты колеса от перегрева. Внешняя периферийная поверхность первой диафрагмы может удерживаться внутри корпуса клапана защиты колеса от перегрева, а её внутренняя периферийная поверхность может удерживаться на первом конце поршня клапана защиты колеса от перегрева между толкателем обратной связи и проставкой. Внешняя периферийная поверхность второй диафрагмы может удерживаться внутри корпуса клапана защиты колеса от перегрева, а её внутренняя периферийная поверхность может удерживаться на втором конце поршня клапана защиты колеса от перегрева между этим вторым концом поршня и толкателем.
Эти и другие особенности клапанного устройства с отсечным клапаном и клапаном защиты колеса от перегрева, а также способы работы и функции соответствующих элементов конструкции, сочетание элементов и экономичность их изготовления станут более очевидными из дальнейшего описания изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан тормозной клапан, включающий в себя отсечной клапан и клапан защиты колеса от перегрева согласно первому варианту выполнения, вид спереди в перспективе;
на фиг. 2 – тормозной клапан по фиг. 1, вид сзади в перспективе;
на фиг. 3 – тормозной клапан по фиг. 1, вид сверху;
на фиг. 4 – центральный корпус тормозного клапана по фиг. 1 вместе с элементами клапана защиты колеса от перегрева в разобранном состоянии;
на фиг. 5А – центральный корпус тормозного клапана по фиг. 1 вместе с элементами отсечного клапана и клапана защиты от перегрева колеса в разобранном состоянии;
на фиг. 5B – центральный корпус тормозного клапана по фиг. 1 со всеми элементами отсечного клапана и клапана защиты колеса от перегрева в разобранном состоянии;
на фиг. 6 – тормозной клапан с клапаном защиты колеса от перегрева, вид в поперечном разрезе по линии A-A на фиг.3;
на фиг. 7 – тормозной клапан с отсечным клапаном, вид в поперечном разрезе по линии B-B на фиг. 3; и
на фиг. 8 схематично показан тормозной клапан по фиг. 1, содержащий отсечной клапан и клапан защиты колеса от перегрева.
Одинаковыми ссылочными позициями обозначены соответствующие части на различных фигурах. Следует понимать, что чертежи предназначены только для пояснения описания и не ограничивают изобретение.
Осуществление изобретения
Использование в описании изобретения и его формуле единственного числа также подразумевает множественное число, если контекст четко не диктует обратное.
Использованные в описании термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «вертикальный», «горизонтальный», «верх», «низ», «боковой», «продольный» и их производные относятся к изобретению так, как они ориентированы на фигурах чертежей. Однако следует понимать, что изобретение может принимать альтернативные варианты и последовательности этапов, за исключением тех случаев, когда явно указано обратное. Следует также понимать, что конкретные устройства и процессы, показанные на чертежах и описанные в дальнейшем описании, являются просто примерными вариантами осуществления изобретения. Таким образом, конкретные размеры и другие физические характеристики, которые относятся к описанным вариантам осуществления изобретения, не должны рассматриваться как ограничивающие.
В описании, в целом, рассмотрено клапанное устройство с отсечным клапаном и клапаном защиты колеса от перегрева, использующееся в железнодорожным транспортным средстве для выпуска избыточной текучей среды под давлением, которая может просачиваться в тормозной цилиндр железнодорожного транспортного средства.
На фиг. 1 – 5B показан тормозной клапан 2 железнодорожного транспортного средства. Описываемый далее клапан 2 управления тормозом предназначен для использования в тормозной системе железнодорожного вагона, что будет очевидно специалистам в области железнодорожного транспорта. В частности, клапан 2 управления тормозом может быть установлен на этапе обслуживания железнодорожного тормозного оборудования. Клапан 2 управления тормозом может быть выполнен с возможностью использования как в пассажирских, так и в грузовых железнодорожных транспортных средствах. Однако его использование этим не ограничивается, и клапан 2 управления тормозом может применяться, в целом, в железнодорожных вагонах. Клапан 2 управления тормозом в показанном варианте выполнения включает в себя верхний корпус 4, центральный корпус 6 и нижний корпус 8. Верхний корпус 4, центральный корпус 6 и нижний корпус 8 могут быть соединены вместе посредством крепежных элементов 10, образуя клапан 2 управления тормозом. В другом варианте выполнения верхний корпус 4, центральный корпус 6 и нижний корпус 8 могут быть выполнены в виде монолитной конструкции. Клапан 2 управления тормозом включает в себя отсечной клапан 12 и клапан 14 защиты колеса от перегрева. Следует понимать, что в клапан 2 управления тормозом могут быть включены дополнительные компоненты, в том числе клапан, обеспечивающий функционирование тормозного цилиндра, клапан с ручным переключением и регулировкой сброса давления и/или катушка автоматического сброса, которые не показаны и не описаны в настоящем описании. Как показано на фиг. 4, 5А и 5B, центральный корпус 6 ограничивает полость 16 для приема отсечного клапана 12 и полость 18 для приема клапана 14 защиты колеса от перегрева. Полость 16 может проходить от верхней поверхности центрального корпуса 6 до промежуточного положения в центральном корпусе 6. Полость 18 может проходить от верхней поверхности центрального корпуса 6 до нижней поверхности центрального корпуса 6.
На фиг. 4-6 показан вариант выполнения клапана 14 защиты колеса от перегрева. Клапан 14 защиты колеса от перегрева включает в себя несколько компонентов для выпуска текучей среды под давлением из тормозного цилиндра железнодорожного транспортного средства. Клапан 14 приспособлен для использования в тормозной системе железнодорожного вагона, что будет очевидно специалистам в области железнодорожного транспорта. Клапан 14 защиты колеса от перегрева может использоваться в пассажирских и/или грузовых железнодорожных транспортных средствах. Однако его использование не ограничено этим, и клапан 14 может применяться, в целом, в железнодорожных вагонах.
Клапан 14 защиты колеса от перегрева включает в себя поршень 20, соединенный с толкателем 22 обратной связи посредством стержня 24, обычно, резьбового. В верхней части поршня 20 и в толкателе 22 обратной связи выполнены резьбовые отверстия, в которые вставлены резьбовые участки стержня 24. На резьбовом стержне 24 между верхней частью поршня 20 и толкателем 22 обратной связи расположены диафрагма 26 обратной связи и проставка 28. Диафрагма 26 обратной связи может представлять собой упругий элемент, выполненный с возможностью деформации или растяжения вверх или вниз при перемещении поршня 20 вверх или вниз внутри клапана 2. Внешняя периферийная поверхность диафрагмы 26 обратной связи расположена между верхним корпусом 4 и центральным корпусом 6 клапана 2 управления тормозом так, чтобы эта диафрагма 26 располагалась между ними, и внутренняя периферийная поверхность диафрагмы 26 располагалась между толкателем 22 обратной связи и проставкой 28.
К нижней части поршня 20 посредством крепежного элемента 32 присоединен толкатель 30. Крепежный элемент 32 может быть вставлен через толкатель 30 и завинчен в отверстие, образованное в нижней части поршня 20. Между нижним участком поршня 20 и толкателем 30 расположена другая диафрагма 34. Диафрагма 34 может представлять собой упругий элемент, выполненный с возможностью деформации или растяжения вверх или вниз при перемещении поршня 20 вверх или вниз внутри клапана 2. Внешняя периферийная поверхность диафрагмы 34 расположена между центральным корпусом 6 и нижним корпусом 8 клапана 2 так, чтобы эта диафрагма 34 располагалась между ними, и ее внутренняя периферийная поверхность располагалась между поршнем 20 и толкателем 30.
Поршень 20 в вертикальном сечении имеет T-образную форму. Диаметр верхней части поршня 20 меньше диаметра его нижней части. На наружной поверхности верхней части поршня 20 имеется несколько кольцевых канавок, расположенных в разных местах верхней части поршня 20 вдоль его продольного направления. В этих канавках расположены уплотнительные кольца 36a, 36b, 36c, способные предотвратить утечку текучей среды под давлением из клапана 14 защиты колеса от перегрева. Хотя на фигурах показаны три канавки и три уплотнительных кольца на поршне 20, понятно, что для создания более герметичного уплотнения между поршнем 20 и втулкой 38, расположенной вокруг верхней части поршня 20, может быть выполнено большее или меньшее количество канавок и/или уплотнительных колец.
Верхнюю часть поршня 20 окружает втулка 38 цилиндрической формы, которая установлена с возможностью скольжения относительно поршня 20. Во втулке 38 выполнено множество каналов 40a, 40b, 40c, 40d, позволяющих текучей среде проходить через втулку 38 и, следовательно, вытекать из клапана 14 защиты колеса от перегрева, как будет подробно описано ниже. Хотя на фигурах показаны четыре канала 40a, 40b, 40c, 40d во втулке 38, понятно, что для обеспечения более эффективного прохождения текучей среды через втулку 38 может быть выполнено большее или меньшее количество каналов. Втулка 38 находится на части поршня 20. Вокруг поршня 20 также расположен смещающий элемент 42. Нижний конец смещающего элемента 42 опирается на часть поршня 20, а верхний конец на часть центрального корпуса 6. Смещающий элемент 42 может представлять собой пружину, однако могут использоваться и другие смещающие элементы, которые образуют упругий элемент, который может сжиматься и разжиматься для обеспечения смещающего усилия. Смещающий элемент 42 выполнен с возможностью задания усилия смещения на поршень 20 и диафрагму 34 во время работы клапана 14 защиты колеса от перегрева. Возможно использование клапана 2 управления тормозом без смещающего элемента 42. Как показано на фиг. 5B, при сборке клапана 2 компоненты 22, 26, 28 клапана 14 защиты колеса от перегрева вставляются в верхний конец полости 18, а остальные компоненты 20, 24, 30, 32, 34, 36a-36c, 42 клапана 14 защиты колеса от перегрева вставляются в нижний конец полости 18.
Как показано на фиг. 6, клапана 14 защиты колеса от перегрева образует несколько камер внутри клапана 2 управления тормозом. Первая камера 44 образована над диафрагмой 26 обратной связи, вторая камера 46 образована между диафрагмой 26 и втулкой 38, третья камера 48 образована между частью центрального корпуса 6, на который опирается смещающий элемент 42, и диафрагмой 34, а четвертая камера 50 образована под диафрагмой 34. Камеры 44 – 50 выполнены с возможностью приема текучей среды под давлением из различных частей клапана 2 управления тормозом, что будет описано ниже.
Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 8, с первой камерой 44 клапана 2 управления тормозом сообщается по текучей среде тормозной цилиндр 52 через линию 54. По этой линии 54 тормозной цилиндр 52 может подавать текучую среду под давлением в первую камеру 44. В линии 54 тормозного цилиндра может иметься дроссель 56 для регулирования потока текучей среды по линии 54 тормозного цилиндра. Дроссель 56 расположен между тормозным цилиндром 52 и первой камерой 44. Линия 54 тормозного цилиндра также сообщается по текучей среде с втулкой 38, в частности, с каналами 40a, 40b, 40c, 40d. Как будет более описано подробно далее, текучая среда под давлением может вытекать из тормозного цилиндра 52 через каналы 40a, 40b, 40c, 40d для уменьшения объема этой текучей среды в тормозном цилиндре 52. С третьей камерой 48 клапана 14 защиты колеса от перегрева по линии 60 сообщаться по текучей среде тормозная магистраль 58. С третьей камерой 48 вместо тормозной магистрали 58 может сообщаться по текучей среде запасной резервуар (не показан). Запасной резервуар обеспечивает подачу текучей среды в третью камеру 48 таким же образом, как и тормозная магистраль 58. В частности, запасной резервуар сообщается по текучей среде с третьей камерой 48 по линии запасного резервуара. С четвертой камерой 50 клапана 14 защиты колеса от перегрева по линии 64 сообщается по текучей среде резервуар 62 экстренного торможения. При перегреве колеса с каналами 40a, 40b, 40c, 40d, отсечным клапаном 12 и второй камерой 46 сообщается по текучей среде линия 66 выпуска. Более подробно отсечной клапан 12 и его работа будут описаны ниже.
Клапан 14 защиты колеса от перегрева для стравливания давления тормозного цилиндра 52 тормозной системы железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
Как указано выше, при использовании клапана 14 защиты колеса от перегрева любая избыточная текучая среда под давлением, которая просачивается в тормозной цилиндр 52 железнодорожного транспортного средства, может выпускаться из тормозной системы, предотвращая тем самым ситуацию с перегревом колес железнодорожного транспортного средства.
Как показано на фиг. 8, во время использования клапана 14 защиты колеса от перегрева смещающий элемент 42 прикладывает к поршню 20 направленное вниз предварительно заданное усилие. Предварительно заданное направленное вниз усилие определяется жесткостью и упругостью смещающего элемента 42. Направленное вниз усилие, прикладываемое смещающим элементом 42 к поршню 20, в свою очередь, обеспечивает действие направленного вниз усилия на диафрагму 34. Предполагается также, что текучая среда, поступившая в первую камеру 44 из тормозного цилиндра 52, прикладывает направленное вниз усилие к диафрагме 26 обратной связи и, следовательно, к поршню 20. Текучая среда, поступившая из тормозной магистрали 58 (или, альтернативно, из запасного резервуара) в третью камеру 48, также прикладывает направленное вниз усилие к диафрагме 34 и, следовательно, к поршню 20, который присоединен к этой диафрагме 34. Текучая среда, поступившая из резервуара 62 экстренного торможения в четвертую камеру 50, прикладывает направленное вверх усилие к диафрагме 34 и, следовательно, к поршню 20. В этом варианте выполнения возникает разность давлений между смещающим элементом 42, тормозной магистралью 58 и тормозным цилиндром 52 с первой стороны клапана 14 защиты колеса от перегрева и резервуаром 62 экстренного торможения со второй противоположной стороны клапана 14 защиты колеса от перегрева. Клапан 14 защиты колеса от перегрева располагается в исходном положении, когда противодействующие силы, влияющие на разность давлений, по существу равны. В этой ситуации канал 40b, который ведет в линию 66 выпуска при перегреве колеса, закрывается посредством наружной поверхности поршня 20.
Во время работы железнодорожного транспортного средства, когда давление в тормозном цилиндре 52 остается на заданном уровне, клапан 14 защиты колеса от перегрева остается в исходном положении. Когда давление тормозного цилиндра 52 становится меньше 42 psi, клапан 14 защиты колеса от перегрева располагается в исходном положении и не выпускает избыточную текучую среду из клапана 14 защиты колеса от перегрева. Однако во время работы железнодорожного транспортного средства текучая среда под давлением может медленно просачиваться в тормозной цилиндр 52, тем самым приводя давление тормозного цилиндра 52 к избыточному. Во избежание состояния перегрева колеса избыточное давление должно сбрасываться в тормозном цилиндре 52. Когда давление в тормозном цилиндре 52 увеличивается, направленное вниз усилие, создаваемое текучей средой, подаваемой в первую камеру 44, увеличивается и приводит к разности давлений в клапане 14 защиты колеса от перегрева. Текучая среда в первой камере 44 толкает диафрагму 26 канала обратной связи, которая толкает поршень 20 вниз. Когда поршень 20 перемещается вниз, открывается канал 40b, и между линией 54 тормозного цилиндра и линией 66 выпуска устанавливается связь по текучей среде. Связь по текучей среде между линией 54 тормозного цилиндра и линией 66 выпуска обеспечивается канавкой 68 на поршне 20. Текучая среда из линии 54 тормозного цилиндра проходит через канал 40d втулки, через канавку 68 и через канал 40b втулки в линию 66 выпуска. Такая связь по текучей среде обеспечивает выпуск текучей среды из линии 54 тормозного цилиндра в линию 66 выпуска при перегреве колеса. Когда текучая среда выпускается из тормозного цилиндра 52, понижая давление, создаваемое на диафрагме 26 обратной связи и поршня 20 посредством текучей среды в первой камере 44. Когда давление, создаваемое на поршне 20, уменьшается, разность давлений возвращается в исходное значение, при этом давление в сторону понижения, создаваемое текучей средой в первой камере 44, третьей камере 48 и смещающем элементе 42 по существу равно давлению в сторону повышения, создаваемому текучей средой в четвертой камере 50. Клапан 14 защиты колеса от перегрева можно выполнить с возможностью достижения исходного положения, когда давление тормозного цилиндра 52 перестает увеличиваться, и давление на поршень 20 уменьшается. Клапан 14 защиты колеса от перегрева может «измерять» или постоянно осуществлять выпуск текучей среды, чтобы противостоять ее просачиванию в тормозной цилиндр 52, предотвращая повышение давления в этом тормозном цилиндре 52 выше заданного уровня.
Несмотря на то, что клапан 14 защиты колеса от перегрева гарантирует, что любая текучая среда, которая просачивается в тормозной цилиндр 52, будет выпускаться из клапана 2 управления тормозом для поддержания заданного уровня давления в тормозном цилиндре 52, предполагается также, что существуют ситуации во время работы железнодорожного транспортного средства, в которых оператор должен остановить железнодорожное транспортное средство, и для прикладывания тормозного усилия к железнодорожному транспортному средству требуется повышенный уровень давления в тормозном цилиндре 52. В этой ситуации выпуск среды из цилиндра 52 больше не является желательным, так как любое возможное давление в тормозном цилиндре 52 будет доступно для управления или остановки железнодорожного транспортного средства. Отсечной клапан 12 обеспечивает возможность сведения к нулю выпуска среды клапаном 14 защиты колеса от перегрева, чтобы обеспечить накопление текучей среды в тормозном цилиндре 52. Согласно варианту выполнения отсечной клапан 12 предотвращает выпуск среды клапаном 14 защиты колеса от перегрева, когда давление в тормозном цилиндре 52 превышает 42 psi. Однако следует понимать, что также предусмотрены различные уровни давления в тормозном цилиндре 52, которые отменяют выпуск среды клапаном 14 защиты колеса от перегрева.
Отсечной клапан 12 показан на фиг. 5А, 5B и 7. Отсечной клапан 12 сообщается по текучей среде с клапаном 14 защиты колеса от перегрева через линию 66 выпуска при перегреве колеса. Отсечной клапан 12 включает в себя поршень 70, расположенный в камере 72, ограниченной центральным корпусом 6. На наружной поверхности поршня 70 может быть выполнено несколько канавок, в каждой из которых может быть расположено уплотнительное кольцо 74a, 74b, 74c. Уплотнительные кольца 74a, 74b, 74c предназначены для предотвращения утечки текучей среды из отсечного клапана 12. Несмотря на то, что на фигурах показаны три канавки и три уплотнительных кольца на поршне 70, следует понимать, что можно выполнить больше или меньше канавок и/или уплотнительных колец для создания более герметичного уплотнения между поршнем 70 и втулкой 76, расположенной вокруг поршня 70 и имеющей цилиндрическую форму. Втулка 76 может скользить вместе с поршнем 70. Во втулке 76 выполнено несколько каналов 78a, 78b, 78c, 78d, которые позволяют текучей среде проходить через втулку 76 и, следовательно, из клапана 14 защиты колеса от перегрева, через отсечной клапан 12 и из него, как будет подробно описано ниже. Хотя на фигурах показаны четыре канала 78a, 78b, 78c, 78d на втулке 76, следует понимать, что для обеспечения более эффективного прохождения текучей среды через втулку 76 может быть выполнено больше или меньше каналов. На верхней части поршня 70 может быть установлен смещающий элемент 80 в виде пружины. Однако следует понимать, что можно использовать и другие смещающие элементы, которые могут сжиматься и разжиматься для создания смещающего усилия. Во время работы отсечного клапана 12 смещающий элемент 80 прикладывает к поршню 70 направленное вниз усилие. Возможно также использование отсечного клапана 12 без смещающего элемента 80. Смещающий элемент 80 расположен в камере 82, ограниченной верхним корпусом 4. Как показано на фиг. 5B, компоненты 70, 74a – 74c, 80, 86 вставляются в верхний конец полости 16 клапана 2 управления тормозом.
Как показано на фиг. 8, тормозной цилиндр 52 может также сообщаться по текучей среде с камерой 72 отсечного клапана 12 через линию 54 тормозного цилиндра. Текучая среда, подаваемая в камеру 72 из тормозного цилиндра 52, прикладывает к поршню 70 направленное вверх усилие. Камера 82 может быть связана по текучей среде с атмосферой 84. Между усилием, создаваемым смещающим элементом 80 и атмосферным давлением с одной стороны поршня 70, и усилием, создаваемым текучей средой из тормозного цилиндра 52 в камере 72, возникает разность давлений. Когда эти давления по существу равны, поршень 70 располагается в исходном положении.
Когда тормозной цилиндр 52 располагается в положении выпуска среды, и давление в нем приблизительно равно нулю, смещающий элемент 80 оказывает достаточное усилие на поршень 70, обеспечивая выпуск среды клапаном 14 защиты колеса от перегрева. Однако в этой ситуации, так как давление в тормозном цилиндре 52 отсутствует, выпуск среды из тормозного цилиндра 52 через клапан 14 защиты от перегрева колеса не требуется. Когда тормозной цилиндр 52 находится в своем рабочем положении, давление в нем становится больше нуля, но меньше заданного уровня избыточного давления. В этой ситуации усилия, создаваемого текучей средой в камере 72 от тормозного цилиндра 52, недостаточно для преодоления усилия, создаваемого смещающим элементом 80, поэтому отсечной клапан 12 остается открытым и позволяет выходить текучей среде из клапана 14 защиты колеса от перегрева. Когда текучая среда просачивается в тормозной цилиндр 52, и клапан 14 защиты колеса от перегрева используется для выпуска избыточной текучей среды, выпускаемая текучая среда направляется через линию 66 выпуска в отсечной клапан 12 через канал 78a, через канавку 86 на наружной поверхности поршня 70, через канал 78c и через линию 88 выпуска отсечного клапана. Выпускаемая текучая среда выводится из отсечного клапана 12 через линию 88 выпуска отсечного клапана и вытекает в атмосферу или, в качестве альтернативы, в другую камеру (т.е. оставшуюся полость выпуска) клапана 2 управления тормозом.
В другом варианте выполнения, когда тормозной цилиндр 52 находится в рабочем положении, и избыточная текучая среда подается в тормозной цилиндр 52, отсечной клапан 12 может активироваться для предотвращения выпуска избыточной жидкости из клапана 14 защиты колеса от перегрева. Согласно варианту выполнения, когда давление в тормозном цилиндре 52 превышает 42 psi, активируется отсечной клапан 12. Когда в тормозной цилиндр 52 подается эта избыточная текучая среда, она направляется в камеру 72 отсечного клапана 12. Текучая среда в камере 72 прикладывает к поршню 70 направленное вверх усилие, большее направленного вниз усилия от действия смещающего элемента 80 на поршень 70, и преодолевает его. В этой ситуации поршень 70 перемещается вверх отсечного клапана 12, закрывая каналы 78a, 78c и предотвращая тем самым выпуск текучей среды, выходящей из клапана 14 защиты колеса от перегрева, по линии 88 выпуска отсечного клапана. Так как каналы 78a, 78c закрыты для предотвращения выпуска среды через отсечной клапан 12, любая текучая среда, выпускаемая из клапана 14 защиты колеса от перегрева через линию 66 выпуска, направляется во вторую камеру 46 клапана 14 защиты колеса от перегрева по линии 66 выпуска, как показано на фиг. 8. Так как не допускается выпуск текучей среды из клапана 14 защиты от перегрева колеса, по существу вся текучая среда, подаваемая в тормозной цилиндр 52, может использоваться для воздействия на тормоз железнодорожного транспортного средства. Дроссель 56 также способствует предотвращению выпуска текучей среды через клапан 14 защиты колеса от перегрева, когда оператор хочет приложить все давление в тормозном цилиндре 52 на тормоз железнодорожного транспортного средства. Дроссель 56 регулирует поток текучей среды в клапане 14 защиты колеса от перегрева и гарантирует, что значительное количество текучей среды из тормозного цилиндра 52 направляется в камеру 72 отсечного клапана 12 вместо клапана 14 защиты колеса от перегрева, чтобы гарантировать, что этот отсечной клапан 12 сводит к нулю выпуск среды клапаном 14 защиты колеса от перегрева.
Несмотря на то, что в приведенном выше описании были представлены различные варианты выполнения отсечного клапана 12 и клапана 14 защиты колеса от перегрева, специалисты в данной области техники могут выполнить модификации и внести изменения в эти варианты выполнения без отклонения от объема и сущности изобретения. Например, следует понимать, что, по возможности, одна или несколько особенностей любого варианта выполнения могут быть объединены с одним или несколькими особенностями любого другого варианта выполнения. Соответственно, приведенное выше описание предназначено для пояснения, а не для ограничения. Изобретение определяется его формулой, которая охватывает возможные различные варианты выполнения.