ЭЛЕКТРОВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ТОРМОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
RAILWAY VEHICLE BRAKING CLAMP ELECTRICALLY DRIVE AIR CONTROL VALVE

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к устройству электровоздухораспределителей тормозов подвижного состава железных дорог, предназначенных для пассажирских поездов с локомотивной тягой.
Общеизвестно, что при разрыве поезда для автоматического торможения в тормозной системе вагона помимо электровоздухораспределителя требуется наличие второго прибора торможения (воздухораспредеителя) из-за выхода электровоздухораспределителя из строя, что усложняет тормозную систему вагона и снижает ее надежность.
Кроме того, при эксплуатации известного электровоздухораспределителя наблюдаются частые случаи заклинивания колесных пар во время торможения, обусловленные превышением допустимой тормозной силы, действующей на колесную пару, что приводит к высокой вероятности повреждения колесных пар.
Проблема известного электровоздухораспределителя заключается в его неработоспособности в процессе торможения при разрыве поезда, что требует для торможения усложнения тормозной системы за счет введения в нее воздухораспределителя.
Известен электровоздухораспределитель, описанный в книге «Устройство и эксплуатация тормозного оборудования подвижного состава», Г.С.Афонин, В.Н.Барщенков, Н.В.Кондратьев. - М., 2006 г. - 304 с. стр.178-184. Электровоздухораспределитель содержит электрический узел и пневматический узел.
Электрический узел содержит корпус с установленными на нем тормозным и отпускным электромагнитными вентилями, предназначенными для распределения воздушных потоков.
Отпускной и тормозной электромагнитные вентили электрически связаны между собой и с блоком управления электровоздухораспределителя, находящимся на локомотиве.
Корпус электрического узла выполнен с камерой управляющего давления. Катушки отпускного и тормозного электромагнитных вентилей размещены на корпусе, а клапаны вентилей расположены внутри корпуса электрического узла с возможностью вертикального перемещения относительно катушек вентилей. Катушка отпускного электромагнитного вентиля выполнена с осевым отверстием.
Пневматический узел представляет собой пневматическое реле, которое содержит корпус с расположенным внутри него штоком с питательным клапаном, предназначенным для распределения воздушных потоков, и подвижную, например резиновую, диафрагму, выполненную с выпускным клапаном и предназначенную для управления штоком. Шток выполнен со сквозным осевым отверстием. Питательный клапан расположен в средней части штока и разделяет корпус на две камеры - верхнюю и нижнюю. Выпускной клапан расположен соосно штоку со стороны пневматического реле.
Электрический узел установлен на пневматическом реле и закреплен на нем. Камера управляющего давления электрического узла пневматически соединена с атмосферой при открытом клапане отпускного электромагнитного вентиля, а также с запасным резервуаром тормозной системы при открытом клапане тормозного электромагнитного вентиля.
Верхняя камера корпуса пневматического реле пневматически соединена с тормозным цилиндром тормозной системы, с атмосферой при открытом выпускном клапане, а также с нижней камерой корпуса пневматического реле при открытом питательном клапане. Нижняя камера корпуса пневматического реле пневматически соединена с запасным резервуаром тормозной системы.
Запасный резервуар соединен с тормозной магистралью тормозной системы воздухораспределителем, предназначенным для работы тормозной системы при отказе электровоздухораспределителя.
Электровоздухораспределитель работает следующим образом.
При зарядке и отпуске тормоза в электрическом узле блок управления обесточивает катушки отпускного и тормозного электромагнитных вентилей, электромагнитная сила в них отсутствует, и клапаны электромагнитных вентилей находятся в нижнем положении. В результате клапан отпускного электромагнитного вентиля открывается, обеспечивая связь с атмосферой, а клапан тормозного электромагнитного вентиля закрывается, разобщая камеру управляющего давления с запасным резервуаром, который постоянно наполняется через воздухораспределитель сжатым воздухом.
При этом сжатый воздух из камеры управляющего давления через открытый клапан отпускного электромагнитного вентиля и осевое отверстие в катушке этого вентиля уходит в атмосферу, и доступ сжатого воздуха из запасного резервуара в камеру управляющего давления прекращается, что приводит к снижению давления в этой камере.
При зарядке и отпуске тормоза в пневматическом реле питательный и выпускной клапаны закрыты. При этом верхняя камера корпуса пневматического реле пневматически отделена от атмосферы и нижней камеры корпуса пневматического реле.
Снижение давления в камере управляющего давления электрического узла приводит к перепаду давления между камерой управляющего давления и верхней камерой корпуса пневматического реле, за счет которого подвижная диафрагма вместе с выпускным клапаном перемещается вверх в сторону камеры управляющего давления. Выпускной клапан открывается, обеспечивая возможность выхода воздуха из тормозного цилиндра в атмосферу, уменьшая давление воздуха в тормозном цилиндре до атмосферного.
Тормоз приходит в отпущенное состояние.
При торможении тормоза блок управления электрического узла подает питание постоянного тока на катушки отпускного и тормозного электромагнитных вентилей, и клапаны вентилей притягиваются к катушкам. При этом клапан отпускного электромагнитного вентиля закрывает осевое отверстие в катушке этого вентиля и разобщает камеру управляющего давления с атмосферой, а клапан тормозного электромагнитного вентиля открывается, камера управляющего давления соединяется с запасным резервуаром. Давление воздуха в камере управляющего давления повышается, что приводит к прогибу подвижной диафрагмы вниз. По мере прогиба подвижной диафрагмы в пневматическом реле выпускной клапан прижимается к штоку и закрывает в нем осевое отверстие, разобщая тормозной цилиндр с атмосферой. При дальнейшем прогибе подвижной диафрагмы она перемещает вниз шток с питательным клапаном, который открывает подачу сжатого воздуха из запасного резервуара в верхнюю камеру корпуса пневматического реле и далее в тормозной цилиндр. Давление воздуха в тормозном цилиндре повышается. В запасном резервуаре давление воздуха не изменяется, остается равным давлению в тормозной магистрали благодаря поступлению в него воздуха через воздухораспределитель из тормозной магистрали.
Тормоз находится в состоянии торможения.
При торможении в случае длительной выдержки под током тормозного и отпускного электромагнитных вентилей давление воздуха в камере управляющего давления и в тормозном цилиндре повышается до значения, превышающего допустимые значения, что приводит к увеличению тормозной силы. При превышении тормозной силы по сравнению с силой сцепления колеса с рельсом происходит заклинивание колеса и, как следствие, повреждение колесных пар.
При перекрыше тормоза блок управления электрического узла подает напряжение только на катушку отпускного электромагнитного вентиля. Клапан отпускного электромагнитного вентиля остается прижатым к катушке этого вентиля и разобщает камеру управляющего давления с атмосферой, а клапан обесточенного тормозного электромагнитного вентиля опускается вниз и закрывает сообщение запасного резервуара с камерой управляющего давления. Давление воздуха в камере управляющего давления стабилизируется и остается постоянным.
При перекрыше тормоза в пневматическом реле его выпускной клапан будет оставаться закрытым, разобщая тормозной цилиндр с атмосферой, а его питательный клапан остается открытым. Подача сжатого воздуха из запасного резервуара в верхнюю камеру корпуса пневматического реле и далее в тормозной цилиндр продолжается, повышая в них давление до тех пор, пока не станет равным давлению в камере управляющего давления.
После выравнивания давления в камере управляющего давления (над диафрагмой) и в верхней камере корпуса пневматического реле (под диафрагмой) подвижная диафрагма поднимается и занимает горизонтальное положение. При этом выпускной клапан пневматического реле остается закрытым, питательный клапан пневматического реле закрывается, прекращая перетекание воздуха из запасного резервуара в тормозной цилиндр. Давление воздуха в тормозном цилиндре поддерживается постоянным.
Тормоз находится в состоянии перекрыши.
В случае отказа электропневматического тормоза во время торможения, например при разрыве поезда, нарушается электрическая цепь управления клапанами электромагнитных вентилей, прекращается подача воздуха в тормозной цилиндр, электровоздухораспределитель срабатывает на отпуск тормоза. Одновременно с отпуском тормоза автоматически срабатывает на торможение дополнительно установленный в тормозную систему воздухораспределитель.
Электровоздухораспределитель позволяет обеспечить высокую степень комфортности пассажиров благодаря сниженным продольно-динамическим силам в поезде при торможении, что является его достоинством.
Недостаток известного электровоздухораспределителя заключается в низкой степени безопасности движения железнодорожного транспортного средства из-за возможного заклинивания и повреждения колесных пар, обусловленного завышенным давлением сжатого воздуха в тормозных цилиндрах при торможении, недопустимым по условиям безопасности движения вследствие длительной выдержки под током тормозного и отпускного электромагнитных вентилей.
Другим недостатком известного электровоздухораспределителя является его неработоспособность при разрыве поезда, что обусловлено нарушением подачи воздуха в тормозной цилиндр из-за прекращения перемещения клапанов тормозного и отпускного электромагнитных вентилей.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому электровоздухораспределителю является электровоздухораспределитель по патенту №2162037 от 01.08.2000 г. В60Т 13/68 «Электровоздухораспределитель тормоза железнодорожного транспортного средства».
Известный электровоздухораспределитель содержит электрический узел, пневматический узел и устройство контроля управляющего давления.
Электрический узел содержит корпус, с установленными на нем отпускным (перекрыши) и тормозным электромагнитными вентилями, предназначенными для распределения воздушных потоков.
Отпускной и тормозной электромагнитные вентили электрически связаны между собой и с блоком управления электровоздухораспределителя, находящимся на локомотиве.
Корпус электрического узла выполнен с камерой управляющего давления. Катушки отпускного и тормозного электромагнитных вентилей размещены на корпусе, а клапаны вентилей расположены внутри корпуса электрического узла с возможностью вертикального перемещения относительно катушек вентилей. Катушка отпускного электромагнитного вентиля выполнена с осевым отверстием.
Пневматический узел представляет собой пневматическое реле, которое содержит корпус с расположенным внутри него штоком с питательным клапаном, предназначенным для распределения воздушных потоков, и подвижную, например резиновую, диафрагму, выполненную с выпускным клапаном и предназначенную для управления штоком. Шток выполнен со сквозным осевым отверстием. Питательный клапан расположен в средней части штока и разделяет корпус на две камеры - верхнюю и нижнюю. Выпускной клапан расположен соосно штоку со стороны пневматического реле.
Корпуса электрического и пневматического узлов соединены между собой.
Устройство контроля управляющего давления электровоздухораспределителя выполнено с подпружиненной подвижной перегородкой, размещенной в его корпусе, и предназначено для разрыва электрической цепи управления катушки тормозного электромагнитного вентиля при превышении максимально допустимого давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре при торможении по условиям безопасности движения железнодорожного транспортного средства, т.е. по условиям исключения заклинивания и разрушения колесных пар.
Устройство контроля управляющего давления размещено на корпусе электрического узла электровоздухораспределителя.
Камера управляющего давления электрического узла пневматически соединена с атмосферой при открытом клапане отпускного электромагнитного вентиля, а также с запасным резервуаром тормозной системы при открытом клапане тормозного электромагнитного вентиля.
Верхняя камера корпуса пневматического реле пневматически соединена с тормозным цилиндром тормозной системы, с атмосферой при открытом выпускном клапане, а также с нижней камерой корпуса пневматического реле при открытом питательном клапане. Нижняя камера корпуса пневматического реле пневматически соединена с запасным резервуаром тормозной системы.
Камера устройства контроля управляющего давления электровоздухораспределителя над подвижной перегородкой соединена с атмосферой, а под ней - с камерой управляющего давления.
Запасный резервуар соединен с тормозной магистралью тормозной системы воздухораспределителем, предназначенным для работы тормозной системы при отказе электровоздухораспределителя.
Электровоздухораспределитель работает следующим образом.
При зарядке и отпуске тормоза в электрическом узле блок управления обесточивает катушки отпускного и тормозного электромагнитных вентилей, электромагнитная сила в них отсутствует, и клапаны электромагнитных вентилей находятся в нижнем положении. В результате клапан отпускного электромагнитного вентиля открывается, обеспечивая связь с атмосферой, а клапан тормозного электромагнитного вентиля закрывается, разобщая камеру управляющего давления с запасным резервуаром, который постоянно наполняется через воздухораспределитель сжатым воздухом.
При этом сжатый воздух из камеры управляющего давления через открытый клапан отпускного электромагнитного вентиля и осевое отверстие в катушке этого вентиля и из камеры под подвижной перегородкой устройства контроля управляющего давления уходит в атмосферу, и доступ сжатого воздуха из запасного резервуара в них прекращается, что приводит к снижению в них давления.
При зарядке и отпуске тормоза в пневматическом реле питательный и выпускной клапаны закрыты. При этом верхняя камера корпуса пневматического реле пневматически отделена от атмосферы и нижней камеры корпуса пневматического реле.
Снижение давления в камере управляющего давления электрического узла приводит к перепаду давления между камерой управляющего давления и верхней камерой корпуса пневматического реле, за счет которого подвижная диафрагма вместе с выпускным клапаном перемещается вверх в сторону камеры управляющего давления. Выпускной клапан открывается, обеспечивая возможность выхода воздуха из тормозного цилиндра в атмосферу, уменьшая давление воздуха в тормозном цилиндре до атмосферного. Тормоз приходит в отпущенное состояние.
При торможении тормоза блок управления электрического узла подает питание постоянного тока на катушки отпускного и тормозного электромагнитных вентилей, и клапаны вентилей притягиваются к катушкам. При этом клапан отпускного электромагнитного вентиля закрывает осевое отверстие в катушке этого вентиля и разобщает камеру управляющего давления с атмосферой, клапан тормозного электромагнитного вентиля открывается, камера управляющего давления соединяется с запасным резервуаром. Давление воздуха в камере управляющего давления повышается, что приводит к прогибу подвижной диафрагмы вниз.
По мере прогиба подвижной диафрагмы в пневматическом реле выпускной клапан прижимается к штоку и закрывает в нем осевое отверстие, разобщая тормозной цилиндр с атмосферой. При дальнейшем прогибе подвижной диафрагмы она перемещает вниз шток с питательным клапаном, который открывает подачу сжатого воздуха из запасного резервуара в верхнюю камеру корпуса пневматического реле и далее в тормозной цилиндр. Давление воздуха в тормозном цилиндре повышается. В запасном резервуаре давление воздуха не изменяется, остается равным давлению в тормозной магистрали благодаря поступлению в него воздуха через воздухораспределитель из тормозной магистрали.
Тормоз приходит в состояние торможения.
В случае превышения давления в тормозном цилиндре максимально допустимого значения при торможении и соответственно в камере под подвижной перегородкой устройства контроля управляющего давления подвижная перегородка устройства контроля управляющего давления перемещается и разрывает электрическую цепь управления катушки тормозного электромагнитного вентиля.
Катушка тормозного электромагнитного вентиля обесточивается, клапан вентиля закрывается и перекрывает сообщение камеры управляющего давления с запасным резервуаром, прекращая увеличение в ней давления.
При перекрыше тормоза блок управления электрического узла подает напряжение только на катушку отпускного электромагнитного вентиля. Клапан отпускного электромагнитного вентиля остается прижатым к катушке этого вентиля и разобщает камеру управляющего давления с атмосферой, а клапан обесточенного тормозного электромагнитного вентиля опускается вниз и закрывает сообщение запасного резервуара с камерой управляющего давления. Давление воздуха в камере управляющего давления стабилизируется и остается постоянным.
При перекрыше тормоза в пневматическом реле его выпускной клапан будет оставаться закрытым, разобщая тормозной цилиндр с атмосферой, а его питательный клапан остается открытым. Подача сжатого воздуха из запасного резервуара в верхнюю камеру корпуса пневматического реле и далее в тормозной цилиндр продолжается, повышая в них давление до тех пор, пока не станет равным давлению в камере управляющего давления.
После выравнивания давления в камере управляющего давления электрического узла (над диафрагмой) и в верхней камере корпуса пневматического реле (под диафрагмой) подвижная диафрагма поднимается и занимает горизонтальное положение. При этом выпускной клапан остается закрытым, питательный клапан закрывается, прекращая перетекание воздуха из запасного резервуара в тормозной цилиндр. Давление воздуха в тормозном цилиндре поддерживается постоянным.
Тормоз приходит в состояние перекрыши.
При разрыве поезда во время торможения нарушается электрическая цепь управления электровоздухораспределителя, клапан тормозного электромагнитного вентиля прекращает подачу сжатого воздуха в камеру управляющего давления, а клапан отпускного электромагнитного вентиля выпускает воздух из камеры управляющего давления в атмосферу. Давление воздуха в камере управляющего давления снижается и, как следствие этого, подвижная диафрагма прогибается вверх, открывая выпускной клапан пневматического реле. Через открытый выпускной клапан сжатый воздух из тормозного цилиндра выходит в атмосферу и электровоздухораспределитель производит отпуск тормоза. Вместо торможения электровоздухораспределитель осуществляет отпуск тормоза, т.е. в режиме торможения он не работает.
Для осуществления торможения при разрыве поезда автоматически включается в работу воздухораспределитель, дополнительно установленный в тормозную систему.
Известный электровоздухораспределитель, так же как и аналог, обеспечивает высокую степень комфортности пассажиров благодаря сниженным продольно-динамическим силам в поезде при торможении, что является его достоинством.
Кроме того, известное устройство повышает степень безопасности движения железнодорожного транспортного средства из-за предотвращения заклинивания и повреждения колесных пар, что является другим достоинством этого устройства. Это обусловлено снижением давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах при торможении до допустимых значений по условиям безопасности движения.
Недостатком известного электровоздухораспределителя является нарушение его работоспособности при разрыве поезда, что обусловлено прекращением подачи воздуха в тормозной цилиндр за счет обесточивания клапанов электромагнитных вентилей.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке электровоздухораспределителя тормоза железнодорожного транспортного средства, обеспечивающего его работоспособность в качестве воздухораспределителя при разрыве поезда за счет сохранения подачи воздуха в тормозной цилиндр без электрического управления.
Для решения поставленной задачи электровоздухораспределитель тормоза железнодорожного транспортного средства, содержащий электрический узел, имеющий корпус с камерой управляющего давления, предназначенные для распределения воздушных потоков и электрически связанные между собой и с блоком управления локомотива отпускной и тормозной электромагнитные вентили с катушками, размещенными на корпусе, и с клапанами, размещенными в камере управляющего давления, пневматический узел в виде пневматического реле, имеющего корпус с подвижной диафрагмой, разделенный питательным клапаном на верхнюю и нижнюю камеры, и выпускной клапан, размещенный на подвижной диафрагме, при этом электрический узел соединен с пневматическим узлом, подвижная диафрагма установлена между ними, отпускной электромагнитный вентиль выполнен с осевым отверстием, камера управляющего давления электрического узла соединена с атмосферой и с запасным резервуаром тормозной системы, верхняя камера корпуса пневматического реле пневматически соединена с тормозным цилиндром тормозной системы, при открытом выпускном клапане - с атмосферой, и при открытом питательном клапане - с нижней камерой, пневматически связанной с запасным резервуаром тормозной системы, он дополнительно снабжен предохранительным устройством, предназначенным для выпуска воздуха из камеры управляющего давления в атмосферу при превышении в ней допустимого давления, и размещенным в камере управляющего давления электрического узла, тормозной электромагнитный вентиль выполнен с осевым отверстием, при этом камера управляющего давления электрического узла соединена при открытом клапане тормозного электромагнитного вентиля с атмосферой и при открытом клапане отпускного электромагнитного вентиля - с запасным резервуаром тормозной системы.
Кроме того, предохранительное устройство выполнено в виде пустотелого цилиндра с подпружиненным клапаном, прижатым к торцу цилиндра при давлении в камере управляющего давления меньше допустимого.
Заявляемое решение отличается от прототипа наличием существенных отличительных признаков, а именно тем, что электровоздухораспределитель тормоза железнодорожного транспортного средства дополнительно снабжен предохранительным устройством, предназначенным для выпуска воздуха из камеры управляющего давления в атмосферу при превышении в ней допустимого давления, размещенным в камере управляющего давления электрического узла, в нем тормозной электромагнитный вентиль выполнен с осевым отверстием, камера управляющего давления электрического узла соединена при открытом клапане тормозного электромагнитного вентиля с атмосферой и при открытом клапане отпускного электромагнитного вентиля - с запасным резервуаром тормозной системы. Наличие в заявляемом решении существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».
Введение в электровоздухораспределитель предохранительного устройства, размещенного в камере управляющего давления электрического узла, выполнение тормозного электромагнитного вентиля с осевым отверстием, соединение камеры управляющего давления электрического узла при открытом клапане тормозного электромагнитного вентиля с атмосферой и при открытом клапане отпускного электромагнитного вентиля - с запасным резервуаром тормозной системы в совокупности с другими существенными признаками электровоздухораспределителя приводит к торможению вагона при разрыве поезда самим электровоздухораспределителем без дополнительного воздухораспределителя в системе торможения, т.е. к функционированию электровоздухораспределителя без электрического управления, обеспечивая его работоспособность в качестве воздухораспределителя.
Это обусловлено тем, что при отсутствии тока в электрическом узле при разрыве поезда продолжается повышение давления воздуха в камере управляющего давления, необходимого для торможения, за счет подачи в нее воздуха из запасного резервуара и удержания его там предохранительным устройством. Повышение давления в камере управляющего давления приводит к открытию питательного клапана пневматического реле, приводящему к подаче воздуха из запасного резервуара в тормозной цилиндр, который осуществляет торможение вагона.
Таким образом, изменение воздушных потоков в электровоздухораспределителе приводит к обеспечению работоспособности электровоздухораспределителя без электрического питания. В таком состоянии при разрыве поезда электровоздухораспределитель выполняет функции воздухораспределителя. При нормальных условиях электровоздухораспределитель работает как обычно, а при разрыве поезда как воздухораспределитель.
Следовательно, электровоздухораспределитель при отсутствии тока в электрическом узле работает как воздухораспределитель, обеспечивая сохранение подачи воздуха в тормозной цилиндр, обуславливающее торможение вагона тормозной системой.
Причинно-следственная связь «Введение в электровоздухораспределитель предохранительного устройства, размещенного в камере управляющего давления электрического узла, выполнение тормозного электромагнитного вентиля с осевым отверстием, соединение камеры управляющего давления электрического узла при открытом клапане тормозного электромагнитного вентиля с атмосферой и при открытом клапане отпускного электромагнитного вентиля - с запасным резервуаром тормозной системы приводит к торможению вагона при разрыве поезда самим электровоздухораспределителем без дополнительного воздухораспределителя в системе торможения, т.е. к функционированию электровоздухораспределителя без электрического управления, обеспечивая его работоспособность в качестве воздухораспределителя» явным образом не следует из уровня техники. Следовательно, она является новой, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
На чертеже представлена схема электровоздухораспределителя.
Электровоздухораспределитель содержит электрический узел 1, пневматический узел 2 и предохранительное устройство 3, предназначенное для выпуска воздуха из тормозного цилиндра 4 тормозной системы в атмосферу при превышении в нем допустимого давления.
Электрический узел 1 содержит корпус 5, отпускной электромагнитный вентиль 6 и тормозной электромагнитный вентиль 7, предназначенные для распределения воздушных потоков.
Отпускной 6 и тормозной 7 электромагнитные вентили электрически связаны между собой и с блоком управления (на чертеже не показан) электровоздухораспределителя, находящимся на локомотиве.
Корпус 5 электрического узла выполнен с камерой управляющего давления 8.
Отпускной и тормозной вентили 6 и 7 представляют собой катушки 9 и 10 с клапанами 11 и 12. Катушки отпускного 9 и тормозного 10 электромагнитных вентилей 6, 7 размещены на корпусе 5, а клапаны отпускного 11 и тормозного 12 вентилей 6, 7 расположены в камере управляющего давления 8. Клапаны отпускного 11 и тормозного 12 электромагнитных вентилей 6,7 имеют возможность вертикального перемещения относительно катушек электромагнитных вентилей 9,10. Катушки 9, 10 вентилей 6, 7 выполнены с осевыми отверстиями 13, 14.
Пневматический узел 2 представляет собой пневматическое реле, содержащее корпус 15, шток 16, размещенный внутри корпуса 15, и подвижную, например резиновую, диафрагму 17. Шток 16 выполнен со сквозным осевым отверстием 18. В средней части штока 16 закреплен питательный клапан 19, разделяющий корпус 15 на две камеры - верхнюю 20 и нижнюю 21. На подвижной диафрагме 17, предназначенной для управления штоком 16, соосно с ним, со стороны пневматического реле 2 закреплен выпускной клапан 22.
Корпуса 5 и 15 электрического 1 и пневматического 2 узлов соединены между собой.
Предохранительное устройство 3 представляет собой пустотелый цилиндр 23, внутри которого расположен клапан 24, прижатый к торцу цилиндра 25 пружиной 26. Усилие пружины 26 отрегулировано на величину максимально допустимого давления сжатого воздуха в камере управляющего давления 8 и в тормозном цилиндре 4 при торможении по условиям безопасности движения железнодорожного транспортного средства, т.е. по условиям исключения заклинивания и разрушения колесных пар.
Предохранительное устройство 3 размещено в камере управляющего давления 8 корпуса 5 электрического узла 1.
Камера управляющего давления 8 электрического узла 1 пневматически соединена с атмосферой при открытом клапане 12 тормозного электромагнитного вентиля 7, с запасным резервуаром 27 тормозной системы при открытом клапане 11 отпускного электромагнитного вентиля 6 и предохранительным устройством 3.
Верхняя камера 20 корпуса 15 пневматического реле 2 пневматически соединена с тормозным цилиндром 4 тормозной системы, с атмосферой при открытом выпускном клапане 22, а также с нижней камерой 21 корпуса 15 пневматического реле 2 при открытом питательном клапане 19. Нижняя камера 21 корпуса 15 пневматического реле 2 пневматически соединена с запасным резервуаром 27 тормозной системы.
Предохранительное устройство 3 пневматически сообщает камеру управляющего давления 8 с атмосферой при открытом клапане 24 предохранительного устройства 3.
Запасный резервуар 27 тормозной системы соединен с тормозной магистралью 28 тормозной системы посредством, например, обратного клапана 29, предназначенного для зарядки запасного резервуара 27 сжатым воздухом.
Электровоздухораспределитель работает следующим образом.
При зарядке тормоза блок управления (на чертеже не показан) подает питание постоянного электрического тока на катушки 9,10 отпускного 6 и тормозного 7 электромагнитных вентилей. Электромагнитная сила вентилей 6,7 притягивает клапаны 11,12 к соответствующим катушкам 9,10. При этом клапан 12 тормозного электромагнитного вентиля 7 открывается и соединяет с атмосферой камеру управляющего давления 8 через осевое отверстие 14 в катушке 10 этого вентиля. Клапан 11 отпускного электромагнитного вентиля 6 закрывается, перекрывая осевое отверстие 13 в катушке 9 этого вентиля и разобщая камеру управляющего давления 8 от запасного резервуара 27.
В результате давление воздуха в камере управляющего давления 8 поддерживается равным атмосферному давлению.
Зарядка запасного резервуара 27 происходит из тормозной магистрали 28 через обратный клапан 29 тормозной системы.
Одновременно сжатый воздух из запасного резервуара 27 поступает в нижнюю камеру 21 пневматического реле 2. Питательный клапан 19 и выпускной клапан 22 пневматического реле 2 находятся в закрытом состоянии, поэтому воздух из запасного резервуара 27 не поступает в тормозной цилиндр 4.
Тормоз находится в отпущенном состоянии.
При торможении блок управления (на чертеже не показан) обесточивает катушки 9 и 10 электромагнитных вентилей отпускного 6 и тормозного 7, электромагнитная сила в них исчезает, и клапаны 11 и 12 вентилей опускаются вниз. Клапан 12 тормозного 7 электромагнитного вентиля закрывается, перекрывая осевое отверстие 14 в катушке 10 этого вентиля и разобщая камеру управляющего давления 8 с атмосферой, а клапан 11 отпускного 6 электромагнитного вентиля открывает осевое отверстие 13 в катушке 9 этого вентиля, соединяя запасный резервуар 27 с камерой управляющего давления 8. Вследствие чего давление воздуха в камере управляющего давления 8 повышается.
С повышением давления воздуха в камере управляющего давления 8 подвижная диафрагма 17 прогибается вниз вместе с выпускным клапаном 22, который закрывает осевое отверстие 18 в штоке 16, что приводит к разъединению верхней 20 камеры корпуса 15 пневматического реле 2 и атмосферы. Перемещаясь вниз вместе со штоком 16, питательный клапан 19 открывается, соединяя нижнюю 21 и верхнюю 20 камеры корпуса 15 пневматического реле 2, что приводит к соединению запасного резервуара 27 и тормозного цилиндра 4. Давление воздуха в тормозном цилиндре 4 и в верхней камере 20 корпуса 15 пневматического реле 2 повышается.
Тормоз приходит в состояние торможения.
При перекрыше после торможения с помощью блока управления (на чертеже не показан) электрическое питание подается только на катушку 9 отпускного 6 электромагнитного вентиля электрического узла 1. Клапан 10 отпускного 6 электромагнитного вентиля притягивается к катушке 9 и закрывает в ней осевое отверстие 13, разобщая камеру управляющего давления 8 с запасным резервуаром 27. В результате прекращается повышение давления в камере управляющего давления 8, не достигнув максимально допустимого значения.
При перекрыше давления в верхней камере 20 корпуса 15 пневматическом реле 2 выравнивается с давлением в камере управляющего давления 8, и подвижная диафрагма 17 занимает горизонтальное положение. При этом шток 16 с питательным клапаном 19 поднимается и закрывает сообщение верхней 20 и нижней 21 камер корпуса 15 пневматическом реле 2.
Повышение давления в верхней камере 20 корпуса 15 пневматическом реле 2 и в тормозном цилиндре 4 прекращается, тормозная система переходит в состояние перекрыши.
При работе электровоздухораспределителя, находящегося в состоянии торможения или перекрыши, зарядка запасного резервуара 27 до зарядного давления тормозной магистрали 28 осуществляется через обратный клапан 29.
Предохранительное устройство 3 срабатывает, когда блок управления (на чертеже не показан) тормозной системы длительное время находится в состоянии торможения. При этом давление воздуха в камере управляющего давления 8 повышается до зарядного давления в запасном резервуаре 27, которое превышает максимально допустимое давление сжатого воздуха в тормозном цилиндре 4 на 25-28%. При достижении давления воздуха в камере управляющего давления 8, превышающего допустимую величину, клапан 24 предохранительного устройства 3 открывается, преодолевая усилие пружины 26 и соединяя камеру управляющего давления 8 с атмосферой. Давление воздуха в камере управляющего давления 8 снижается, становится меньше максимально допустимой величины, клапан 24 под действием пружины 26 закрывается, разобщая камеру управляющего давления 8 с атмосферой. Таким образом, давление в камере управляющего давления 8 и соответственно в тормозном цилиндре 4 поддерживается в пределах допустимой величины.
При разрыве поезда на электровоздухораспределителях вагонов оторвавшейся части поезда электрическое питание отсутствует. При обесточенных катушках 9 и 10 отпускного 6 и тормозного 7 электромагнитных вентилей клапаны 11 и 12 вентилей опускаются вниз. Клапан 12 тормозного 7 электромагнитного вентиля закрывается, перекрывая осевое отверстие 14 в катушке 10 этого вентиля и разобщая камеру управляющего давления 8 с атмосферой, а клапан 11 отпускного 6 электромагнитного вентиля открывает осевое отверстие 13 в катушке 9 этого вентиля, соединяя запасный резервуар 27 с камерой управляющего давления 8. Вследствие чего давление воздуха в камере управляющего давления 8 повышается.
С повышением давления воздуха в камере управляющего давления 8 подвижная диафрагма 17 прогибается вниз вместе с выпускным клапаном 15, который закрывает осевое отверстие 18 в штоке 16, что приводит к разъединению верхней 20 камеры корпуса 15 пневматического реле 2 и атмосферы. Перемещаясь вниз вместе со штоком 16, питательный клапан 19 открывается, соединяя нижнюю 21 и верхнюю 20 камеры корпуса 15 пневматического реле 2, что приводит к подаче сжатого воздуха из запасного резервуара 27 в тормозной цилиндр 4. Давление воздуха в тормозном цилиндре 4 повышается, что приводит к торможению оторвавшихся вагонов.
Таким образом, электровоздухораспределитель при его обесточивании автоматически работает как воздухораспределитель, осуществляя торможение в аварийных ситуациях.
Проверка работоспособности заявляемого электровоздухораспределителя осуществлялась в лаборатории автотормозов кафедры «Вагоны» ДВГУПС на стенде для исследования работы тормозной системы пассажирского вагона. Опытный образец был изготовлен в учебных мастерских ДВГУПС путем модернизации существующего электровоздухораспределителя типа 305. Пружина 26 предохранительного устройства 3 отрегулирована на максимальное давление 0,39 МПа. Воздухораспределитель типа 292 тормозной системы пассажирского вагона на стенде был заменен обратным клапанном 29. Отверстие, соединяющее воздухораспределитель 292 с тормозным цилиндром, заглушили.
Исследование работы опытного образца электровоздухораспределителя проводилось на всех режимах: зарядка тормоза, торможение, перекрыша и отпуск, а также при имитации разрыва поезда.
При зарядке подавался сжатый воздух в тормозную магистраль 28 с давлением 0,5 МПа и на электроэлектромагнитные вентили 6 и 7 подавался постоянный ток напряжением 45 В. При этом давление воздуха в запасном резервуаре 27 повышалось до 0,5 МПа, в тормозном цилиндре 4 и в камере управляющего давления 8 давление оставалось атмосферным.
При исследовании работы в режиме торможения электрическая цепь питания электромагнитных вентилей 6 и 7 обесточивалась на период времени от 1 до 6 сек, с интервалом 1 сек с последующим переводом тормоза в состояние перекрыши подачей электропитания постоянного тока на отпускной электромагнитный вентиль 6. Давление воздуха в запасном резервуаре 27 при всех испытаниях сохранялось в пределах 0,48-0,5 МПа. Давление воздуха в камере управляющего давления 8 и в тормозном цилиндре 4 изменялось от 0,09 МПа до 0,4 МПа, а при выдержке в тормозном состоянии 4 сек и более давление воздуха, достигнув максимального значения 0,4 МПа, более не повышалось.
Отпуск тормоза проводился подачей постоянного тока на оба электромагнитных вентиля 6 и 7 (тормозной и отпускной). Электровоздухораспределитель при этом срабатывал на отпуск, воздух из тормозного цилиндра 4 и камеры управляющего давления 8 выходил в атмосферу и давление воздуха в них снижалось до атмосферного. Давление воздуха в запасном резервуаре 27 продолжало оставаться равным зарядному давлению в тормозной магистрали 28 (0,5 МПа).
Для имитации разрыва поезда электровоздухораспределитель отключался от цепи электрического управления, а тормозная магистраль 28 отключалась от источника сжатого воздуха и темпом 0,1 МПа/сек разряжалась в атмосферу. При этом давление воздуха в запасном резервуаре 27 снижалось и поддерживалось на уровне 0,39-0,41 МПа, в тормозном цилиндре 4 и в камере управляющего давления 8 повышалось до 0,38-0,40 МПа. Давление в тормозном цилиндре 4 становится достаточным для осуществления торможения и электровоздухораспределитель в таких условиях работает как воздухораспределитель, обеспечивая торможение при отсутствии электропитания.
Таким образом, проведенные исследования подтвердили работоспособность заявляемого электровоздухораспределителя не только при всех штатных режимах работы тормозной системы, но и его работоспособность в аварийных ситуациях.