ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ТОРМОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ЕГО ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового транспорта (железнодорожного, метрополитена), в частности к воздухораспределителям тормозов и может быть использована для выравнивания времени наполнения сжатым воздухом тормозных цилиндров по всей длине железнодорожного состава при торможении поезда.
Известен воздухораспределитель для автоматических тормозов с применением главного распределительного органа, действующего в результате изменения давлений в магистрали и в рабочей камере, и с применением режимного органа, одновременно реагирующего на изменение веса вагона и скорости поезда. (Авторское свидетельство СССР №57455, МПК 20 f, 29, 1940 (аналог)).
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является воздухораспределитель для пневматических тормозов, содержащий рабочую камеру, орган трех давлений в виде системы большой и малой подвижных перегородок, жестко соединенных между собой сердечником с наконечником, добавочный распределительный пружинный клапан, установленный в полости тормозного цилиндра между тормозным цилиндром и запасным резервуаром с возможностью ступенчатого регулирования скорости заполнения тормозного цилиндра. (Патент СССР №47634, МПК 20 f, 28, 1936 (прототип)).
Недостатком конструкции известного воздухораспределителя является ступенчатый характер наполнения тормозного цилиндра и сложность конструкции.
Известен клапан, содержащий запорный элемент в виде седла с подпружиненной тарелкой. (Патент РФ №2030312, МПК 6 В60Т 15/18, 1995 (аналог)).
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является выпускной клапан, выполненный в виде подпружиненной тарелки, прижатой к кольцевому седлу канала выпускного клапана, при этом его выпускной канал выполнен цилиндрическим. (Патент РФ №2292279, МПК 6 В60Т 15/18, 2007 (прототип)).
Недостатком известного выпускного клапана является отсутствие плавной регулировки скорости выхода сжатого воздуха из выпускного клапана.
При создании полезной модели решалась задача повышения плавности торможения железнодорожного состава.
Технический результат - обеспечение возможности плавного регулирования величины расхода сжатого воздуха за счет бесступенчатого снижения как скорости наполнения сжатым воздухом тормозных цилиндров головных вагонов, так и скорости выхода сжатого воздуха из тормозных цилиндров во время отпуска тормозов.
Указанный технический результат достигается тем, что, согласно полезной модели, воздухораспределитель характеризуется тем, что он содержит рабочую камеру, орган трех давлений в виде системы большой и малой подвижных перегородок, жестко соединенных между собой сердечником, наконечник которого расположен в тормозной камере малой подвижной перегородки воздухораспределителя, при этом сердечник имеет размещенный внутри наконечника сквозной атмосферный канал, соединяющий тормозную камеру малой подвижной перегородки воздухораспределителя с его атмосферной камерой, и нормально закрытый выпускной клапан с нагруженным запорным органом, с седлом запорного органа и выпускным каналом, установленный в тормозной камере воздухораспределителя между тормозным цилиндром и запасным резервуаром с возможностью обеспечения прохода сжатого воздуха из запасного резервуара через выпускной канал выпускного клапана и тормозную камеру малой подвижной перегородки воздухораспределителя в тормозной цилиндр под воздействием наконечника сердечника на запорный орган выпускного клапана в процессе наполнения сжатым воздухом тормозного цилиндра из запасного резервуара и выхода сжатого воздуха из тормозного цилиндра в процессе отпуска тормозов, причем наружный диаметр наконечника сердечника и выпускной канал выпускного клапана имеют переменное сечение и выполнены увеличивающимися, при этом наружный диаметр наконечника сердечника выполнен увеличивающимся от его торца со стороны выпускного канала выпускного клапана к сердечнику, а выпускной канал выпускного клапана - от его седла к его выходу в тормозную камеру малой подвижной перегородки воздухораспределителя.
При этом согласно полезной модели, наружная поверхность наконечника сердечника органа трех давлений выполнена конической.
При этом согласно полезной модели, образующая наружной поверхности наконечника сердечника органа трех давлений выполнена криволинейной.
При этом согласно полезной модели, запорный орган выпускного клапана выполнен в виде тарелки, подпружиненной со стороны входа канала запасного резервуара, соединяющего выпускной клапан с запасным резервуаром, прижатой к кольцевому седлу выпускного канала выпускного клапана.
При этом согласно полезной модели, тарелка запорного органа выпускного
клапана выполнена в виде жесткого основания с жестко закрепленным на нем со стороны седла канала выпускного клапана уплотняющим элементом.
При этом согласно полезной модели, выпускной канал выпускного клапана выполнен коническим.
При этом согласно полезной модели, образующая поверхности выпускного канала выполнена криволинейной.
Указанный технический результат достигается тем, что согласно полезной модели, выпускной клапан воздухораспределителя с нагруженным запорным органом, с седлом запорного органа и выпускным каналом характеризуется тем, что он выполнен нормально закрытым, при этом его выпускной канал имеет переменное сечение, увеличивающееся от его седла к его выходу в тормозную камеру малой подвижной перегородки воздухораспределителя.
При этом согласно полезной модели, запорный орган выпускного клапана выполнен в виде тарелки, подпружиненной со стороны входа канала запасного резервуара, соединяющего выпускной клапан с запасным резервуаром, прижатой к кольцевому седлу канала выпускного клапана.
При этом согласно полезной модели, тарелка запорного органа выпускного клапана выполнена в виде жесткого основания с жестко закрепленным на нем со стороны седла выпускного канала уплотняющим элементом.
При этом согласно полезной модели, выпускной канал выполнен коническим.
При этом согласно полезной модели, образующая поверхности выпускного канала выполнена криволинейной.
Введение в конструкцию воздухораспределителя выпускного клапана с выпускным каналом переменного поперечного сечения, установленного в тормозной камере малой подвижной перегородки воздухораспределителя между тормозным цилиндром и запасным резервуаром с возможностью обеспечения прохода сжатого воздуха из запасного резервуара через выпускной канал выпускного клапана и тормозную камеру малой подвижной перегородки воздухораспределителя в тормозной цилиндр под воздействием наконечника с переменным поперечным сечением на запорный орган выпускного клапана обеспечило возможность плавного регулирования величины расхода сжатого воздуха, что позволило, автоматически плавно регулируя, выравнивать время наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом по всей длине состава при торможении поезда, что в свою очередь повысило плавность торможения, в результате чего повысилась безопасность движения, особенно длинносоставных, благодаря
снижению продольных сил сжатия поезда при торможении. В то же время во время отпуска тормозов заявленная конструкция позволяет также плавно регулировать скорость выхода сжатого воздуха из тормозных цилиндров.
Полезная модель поясняется описанием примера ее выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, где на:
фиг.1 изображена принципиальная схема воздухораспределителя в состоянии, когда тормоза отпущены, т.е. в состоянии покоя или в состоянии движения поезда;
фиг.2 - воздухораспределитель находится в состоянии «перекрыша»;
фиг.3 - воздухораспределитель находится в состоянии наполнения тормозного цилиндра с минимальной величиной расхода сжатого воздуха из запасного резервуара;
фиг.4 - наконечник с криволинейной образующей его наружной поверхности.
Воздухораспределитель содержит рабочую камеру 1 традиционной конструкции, орган трех давлений 2 традиционной конструкции в виде системы двух подвижных перегородок большой 3 и малой 4, жестко соединенных между собой сердечником 5, наконечник 6 которого расположен в тормозной камере 7 малой подвижной перегородки 4 воздухораспределителя, и атмосферную камеру 8 (фиг.1).
В тормозной камере 7 малой подвижной перегородки 4 воздухораспределителя, имеющей выход в тормозной цилиндр 10 установлен нормально закрытый выпускной клапан 9, вход которого соединен каналом с запасным резервуаром 11. Таким образом, можно сказать, что выпускной клапан 9 установлен в воздухораспределителе между тормозным цилиндром 10 и запасным резервуаром 11.
Нормально закрытый выпускной клапан 9 может иметь традиционную конструкцию, как это показано на фиг.1, т.е. он имеет нагруженный запорный орган 12, который может быть выполнен, как это показано в нашем примере (фиг.1), в виде тарелки, подпружиненной, например, цилиндрической пружиной сжатия 13, со стороны входа канала запасного резервуара 11, соединяющего выпускной клапан 9 с запасным резервуаром 11. При этом тарелка может быть выполнена традиционно в виде жесткого основания с жестко закрепленным на нем со стороны, например, кольцевого, седла 14 выпускного канала 15 уплотняющим элементом 16. Тарелка герметично прижата к седлу 14 выпускного канала 15 клапана 9. Таким образом, можно сказать, что выпускной клапан 9 выполнен герметично закрытым нагруженным запорным органом.
Выпускной канал 15 выпускного клапана 9 имеет переменное сечение и выполнен увеличивающимся от седла 14 к его выходу в тормозную камеру 7 малой подвижной перегородки 4 воздухораспределителя. Как это показано в нашем примере, выпускной
канал 15 может быть выполнен коническим, расширяющимся от его седла 14 в сторону наконечника 6 сердечника 5 органа трех давлений 2. Однако образующая поверхности выпускного канала 15 может быть выполнена и криволинейной.
Наконечник 6 сердечника 5 органа трех давлений имеет переменное сечение, при этом наружный диаметр наконечника 6 сердечника выполнен увеличивающимся от его торца со стороны выпускного канала 15 выпускного клапана к сердечнику 5 наконечника 6. Наконечник 6 сердечника 5 может быть выполнен, как это показано в нашем примере, коническим, поперечное сечение которого увеличивается от его торца со стороны канала 15 выпускного клапана 9 к сердечнику 5. Кроме того, образующая наружной поверхности наконечника 6 сердечника 5 может иметь любую заданную конструкторами криволинейную форму, отвечающую требуемому закону регулирования проходного сечения.
Сердечник 5 имеет размещенный внутри наконечника 6 сквозной атмосферный канал 17, соединяющий тормозную камеру 7 воздухораспределителя со стороны малой подвижной перегородки 4 с его атмосферной камерой 8.
Выпускной клапан 9 установлен в тормозной камере 7 воздухораспределителя так, что в режиме, когда отпущены тормоза (например, во время движения поезда или, например, во время нахождения вагона в депо) наконечник 6 сердечника органа трех давлений не воздействует на запорный орган 12 выпускного клапана 9, который в это время герметично перекрыт (фиг.1), т.е. выпускной клапан 9 выполнен нормально закрытым.
Однако при торможении большая подвижная перегородка 3 под действием разности давлений в тормозной магистрали 18 и в рабочей камере 1 прогибается в сторону малой подвижной перегородки 4, заставляя сердечник 5 упереться наконечником 6 в запорный орган 12 выпускного клапана 9. В результате атмосферный канал 17 сердечника 5 перекрывается, прекращая сообщение тормозного цилиндра 10 с атмосферой (фиг.2). Далее выпускной канал 15 клапана 9 начинает открываться под воздействием на, в данном случае, тарелку его запорного органа 12 наконечника 6 сердечника 5 органа 2 трех давлений, обеспечивая проход сжатого воздуха из запасного резервуара 11 через выпускной канал 15 клапана 9 и тормозную камеру 7 малой подвижной перегородки воздухораспределителя в тормозной цилиндр 10, наполняя его сжатым воздухом (фиг.3).
В процессе нарастания давления в тормозном цилиндре 10 перепад давлений между полостями рабочей камеры 1 и тормозной магистрали 18 соответствует величине
смещения сердечника 5 в сторону сжатия пружины 13 и в месте с этим величине проходного сечения выпускного канала 15 выпускного клапана 9, величина которого зависит от глубины внедрения в выпускной канал 15, как уже было сказано, имеющий переменное поперечное сечение, например, выполненный либо в виде конуса, либо в виде фигуры, образующая поверхности которой выполнена криволинейной, наконечника 6 сердечника 5, также имеющего переменное поперечное сечение, что позволяет при торможении замедлить скорость наполнения тормозных цилиндров 10, особенно, головных вагонов от максимальной до минимальной (фиг.3), и тем самым распределить нарастание тормозной силы по длине состава оптимальным образом вследствие разной скорости снижения давления в тормозной магистрали по длине поезда. Поезд плавно остановлен или уменьшена его скорость.
Таким образом, можно сказать, что нормально закрытый выпускной клапан 9 установлен в тормозной камере 7 воздухораспределителя с возможностью обеспечения прохода сжатого воздуха из запасного резервуара 11 через выпускной канал 15 выпускного клапана 9 и тормозную камеру 7 воздухораспределителя со стороны малой подвижной перегородки в тормозной цилиндр 10 под воздействием наконечника 6 сердечника 5 на его запорный орган 12 в процессе наполнения сжатым воздухом тормозного цилиндра 10 с обеспечением возможности плавного регулирования величины расхода сжатого воздуха.
В тормозном цилиндре 10 давление возрастает до тех пор, пока усилие от малой подвижной перегородки 4 переместит сердечник 5 в сторону большой подвижной перегородки 3, при котором и выпускной канал 15 выпускного клапана 9 герметично перекрыт уплотнительным элементом 16, и атмосферный канал 17 сердечника 5 герметично перекрыт уплотнительным элементом 16 запорного органа 12 выпускного клапана 9. Наступило состояние перекрыши (фиг.2).
Нарастание давления сжатого воздуха в тормозной магистрали 18 приводит к тому, что большая подвижная перегородка 3 начинает прогибаться влево (фиг.1), при этом наконечник 6 сердечника 5 начинает отходить от уплотнительного элемента 16, постепенно открывая атмосферный канал 17. Сжатый воздух из тормозного цилиндра 10 через тормозную камеру 7 воздухораспределителя и выпускной канал 15 выпускного клапана 9 поступает сначала в атмосферный канал 17 сердечника 5, а затем через атмосферное отверстие атмосферной камеры 8 выходит в атмосферу.
Тормоза отпущены, при этом их отпуск также осуществляется плавно в виду того, что проходное сечение для истечения сжатого воздуха из тормозного цилиндра 10 через
тормозную камеру 7 также плавно меняется, но уже от минимального к максимальному.
Таким образом, можно констатировать достижение указанного технического результата: обеспечение возможности плавного регулирования величины расхода сжатого воздуха за счет бесступенчатого снижения как скорости наполнения сжатым воздухом тормозных цилиндров по всей длине состава, так и скорости выхода сжатого воздуха из тормозных цилиндров во время отпуска тормозов.