ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ С ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМИ СРЕДСТВАМИ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ МЕЖДУ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИМИ КРИВЫМИ ТОРМОЗНОГО ДАВЛЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к воздухораспределителю для автоматически действующей пневматической тормозной системы для создания давления тормозного цилиндра по меньшей мере в одном подключенном тормозном цилиндре в зависимости от разницы в давлении между давлением в подключенной основной воздушной магистрали поезда и сохраненным эталонным давлением, которое является производным от давления в основной воздушной магистрали.
Сферой применения данного изобретения является строительство рельсового транспорта. Обычно, рельсовые транспортные средства имеют действующую самостоятельно, автоматическую пневматическую тормозную систему, в которой снижение давления в основной воздушной магистрали, исходя из стандартного рабочего давления, влечет за собой образование давления в тормозном цилиндре. Функцию переноса от снижающегося давления в основной воздушной магистрали на увеличивающееся давление в тормозном цилиндре и наоборот выполняют воздухораспределители.
Наряду с этим, воздухораспределители выполняют и другие функции, которые связаны с заполнением, закрытием и удалением воздуха из пространств с запасенным сжатым воздухом, регулированием определенных статических характеристических кривых тормозного давления в тормозном цилиндре и ускорением переноса закодированных как величина давления сигналов в основной воздушной магистрали.
Наконец, их дополняют функции, которые также и при быстром и сильном изменении давления в основной воздушной магистрали обеспечивают только постепенное изменение давления в тормозных цилиндрах для того, чтобы ограничить возникающий скачок на транспортных средствах и продольные силы внутри поезда.
Из справочника Асадченко В.Р. «Автоматические тормоза подвижного состава железного транспорта (русск.)», Москва 2002, стр.71 и далее, следует общий принцип воздухораспределителя интересующего нас здесь типа. Воздухораспределитель обычно закреплен на опоре воздухораспределителя, и необходимые подсоединения сжатого воздуха устанавливаются при помощи соответствующих подключений на опоре клапана. Внутри опоры находятся камеры для управляющего давления S и эталонного давления А. Воздухораспределитель состоит из главной и магистральной части. За создание давления в тормозном цилиндре отвечает главная часть, в то время как магистральная часть создает управляющее давление S, которое осуществляет управление главной частью.
В главной части действует эталонное давление, которое, помимо прочего, влияет на установленное стандартное рабочее давление в основной воздушной магистрали. Существенными компонентами главной части являются управляющие поршни, воздействующие на них нажимные пружины, встроенный двухседельный клапан для подачи или удаления воздуха из подключенного тормозного цилиндра, а также уравнительный поршень, который перемещается за счет давления в тормозном цилиндре, преодолевая силу двух регулируемых нажимных пружин.
При торможении давление в основной воздушной магистрали снижается. В соответствии с этим также снижается оказываемое на управляющий поршень управляющее давление S, в то время как противоположное эталонное давление А в основном остается неизменным. Получаемое в результате перемещение управляющего поршня против нажимной пружины приводит к открытию впускного клапана. При этом сжатый воздух из резервуара через поперечные отверстия полого штока поршня поступает к впускному клапану, и через него - в тормозной цилиндр.
Устанавливающееся давление в тормозном цилиндре определяется за счет того, что уравнительный поршень при воздействии возникающего давления в тормозном цилиндре отклоняется в том же направлении до тех пор, пока впускной клапан снова не закроется. Когда это произойдет, зависит от нажимных пружин уравнительного поршня. Они могут иметь различное предварительное напряжение для настройки воздухораспределителя на пустые, частично загруженные и полностью загруженные транспортные средства в зависимости от различных характеристических кривых тормозного давления. Для этого одна из воздействующих на уравнительный поршень нажимных пружин может быть предварительно напряжена за счет механических переключающих средств.
Механические переключающие средства для переключения характеристических кривых тормозного давления находятся внутри опоры. Расположенный здесь вращающийся установочный кулачок оказывает воздействие на один конец частично вдающегося внутрь камеры опоры главной части воздухораспределителя для того, чтобы вызвать предварительное напряжение воздействующей на уравнительный поршень нажимной пружины. При этом предварительное напряжение может осуществляться в три этапа для того, чтобы настроить характеристические кривые тормозного давления для состояния транспортного средства «пустое», «средне загруженное» и «полностью загруженное». Эта настройка характеристических кривых тормозного давления на воздухораспределителе осуществляется независимо от опоры. Так как расстояние фланцевой поверхности между опорой и главной частью воздухораспределителя, с одной стороны, и установочным кулачком, с другой стороны, оказывает непосредственное воздействие на величину тормозного давления, в зависимости от полей допуска или износа переключающих средств в опоре это приводит к достаточно большому разбросу давлений в тормозном цилиндре. Кроме того, недостатком является то, что переключающие средства, как составная часть опоры, проходит техническое обслуживание нерегулярно. Это с течением времени за счет загрязнений и коррозии приводит к затрудненному ходу вала переключения. Кроме того, воздухораспределитель не может переключаться, если он прифланцован на одном из вариантов опоры без переключающих средств, и это сокращает возможности применения воздухораспределителя.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание воздухораспределителя с переключающими средствами для переключения между различными характеристическими кривыми тормозного давления, который сможет точно и надежно использоваться на протяжения всего срока службы независимо от опоры.
Исходя из воздухораспределителя согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, эта задача решена в комбинации с его отличительными признаками. Нижеперечисленные зависимые пункты отображают предпочтительные усовершенствования изобретения.
Изобретение включает в себя техническое решение, что переключающие средства включают в себя расположенный в корпусе главной части с возможностью вращения переключающий вал, который при помощи управляющего кулачка изменяет предварительное напряжение нажимной пружины уравнительного поршня.
Преимущество предлагаемого решения заключается прежде всего в том, что из-за расположения переключающих средств снаружи опоры имеющее определенный допуск фланцевое соединение больше не оказывает влияния на переключение, в результате чего различные значения давления в тормозном цилиндре могут быть настроены точно. Так как переключающие средства согласно изобретению являются составной частью главной части воздухораспределителя, они могут вместе с главной частью быть легко проверены в ходе технического обслуживания главной части и, при необходимости, переработаны. Таким образом, предлагаемое решение создает независимость возможного переключения от опоры главной части, так что главная часть также может быть закреплена на опоре без переключающих средств.
Согласно одной предпочтительной форме осуществления изобретения, управляющий кулачок расположен со стороны дна снаружи на чашеобразной насадке, в которой по меньшей мере частично находится нажимная пружина. Таким образом, чашеобразная насадка служит для точного направления нажимной пружины, так что различные положения переключения переключающих средств не могут привести к негативному радиальному смещению нажимной пружины. Сама чашеобразная насадка должна вставляться в соответствующую выемку корпуса, предпочтительным образом - крышки корпуса. Таким образом, крышка корпуса одновременного служит для закрытия корпуса главной части, через которую доступны встроенные клапанные средства.
Согласно изобретению, воздухораспределитель имеет конструкцию, состоящую из частей, а именно, состоит из главной и магистральной части, и предлагается закрепить обе части с возможностью снятия на общей опоре, которая, наряду с этим, также содержит камеры и/или каналы для направления сжатого воздуха. За счет этого можно избежать расположенных снаружи системы трубопроводов, а главная или магистральная часть, предпочтительным образом, могут легко и быстро монтироваться и демонтироваться за счет фланцевого соединения. Для этого предлагается, что главная или же магистральная часть имеет на корпусе боковую фланцевую поверхность.
Предпочтительно, для подачи и удаления воздуха из подключенного к воздухораспределителю тормозного цилиндра в корпусе предусмотрен двухседельный клапан, в котором в результате приближения управляющего поршня посредством поршневого штока открывается впускной клапан, а в результате его удаления - выпускной клапан. При этом впускной клапан находится на пути движения воздуха из запасного воздушного резервуара по направлению к тормозному цилиндру.
Выпускной клапан, напротив, находится на пути движения воздуха из тормозного цилиндра к окружающей среде и служит, тем самым, для удаления воздуха. За счет этого двухседельного клапана система подачи и удаления воздуха из тормозного цилиндра может быть компактно расположена внутри главной части воздухораспределителя.
Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается, что двухседельный клапан с управляющим поршнем, уравнительным поршнем и его нажимной пружиной образуют общую ось, которая проходит параллельно на расстоянии от боковой фланцевой поверхности. За счет этого можно достичь того, что вся ось в смонтированном положении главной части проходит, предпочтительно, вертикально к опоре и, тем самым, обеспечивает хорошую доступность средств регулировки.
Для дальнейшего улучшения доступности переключающих средств, предлагается, что они в смонтированном положении главной части находятся под двухседельным клапаном.
Предпочтительно, переключающие средства воздействуют по меньшей мере на две нажимные пружины, одна из которых может иметь прогрессивную характеристическую кривую для того, чтобы создать аналогичную данной характеристическую кривую тормозного давления. В предпочтительной форме осуществления изобретения предусмотренная для положения «полностью загружено» нажимная пружина встроена в корпус с зазором, что создает характеристику с изломом. Несколько нажимных пружин расположены в общем коаксиально относительно друг друга и имеют различные диаметры. Нажимные пружины подключаются друг к другу параллельно и могут располагаться между уравнительным поршнем и корпусом, а также по меньшей мере частично им может передаваться предварительное напряжение за счет предлагаемых переключающих средств.
Прочие усовершенствующие изобретение меры представлены ниже вместе с описанием предлагаемого примера осуществления изобретения со ссылкой на фигуры. Показано на:
Фиг.1 схематический продольный разрез воздухораспределителя, включающего в себя главную и магистральную части, и
Фиг.2 схематический продольный разрез главной части изображенного на фиг.1 воздухораспределителя.
Согласно фиг.1 воздухораспределитель состоит из главной части 1, опоры 2 и магистральной части 3. Он установлен на не показанном здесь рельсовом транспортном средстве. На опоре 2 закреплены соединения с тормозным цилиндром 4, воздушным ресивером 5 и главным воздуховодом 6.
Опора 2 содержит объемное пространство для управляющего давления S и эталонного давления А. Объемные пространства также могут быть представлены присоединенными к опоре 2 запасными воздушными резервуарами 5. Кроме того, опора 2 имеет соединения для давления R из запасного воздушного резервуара 5 и канал KZE дополнительного удаления воздуха, который необходим как в главной, так и в магистральной части 1, 2.
В любом месте воздухораспределителя находятся не показанный обратный клапан для заполнения запасного воздушного резервуара 5 из основной воздушной магистрали 6, а также клапан для ручного удаления воздуха эталонного давления А.
Магистральная часть 3 служит для того, чтобы при помощи не показанных более подробно средств получить из давления основной воздушной магистрали 6 управляющее давление S и эталонное давление А, которое передается на главную часть 1. Кроме того, магистральная часть 3 управляет при начале торможения соединением основной воздушной магистрали 6 с каналом KZE дополнительного удавления воздуха.
Главная часть 1 содержит в корпусе 9 управляющий поршень 7, уравнительный поршень 8, двухседельный клапан 10, клапан 11 для закрытия KZE и регулирующее устройство 12 для настройки положения нагрузки воздухораспределителя, а также прочих элементов, таких как нажимные пружины, сетки (фильтры) и уплотнения.
Двухседельный клапан 10 состоит из выпускного клапана 101, корпуса 102 клапана, выпускного клапана 103 и нажимной пружины 104.
Управляющий поршень 7 подвергается нагрузке противоположных давлений А и S, на стороне давления S действует нажимная пружина 13. Управляющий поршень 7 имеет уплотнение 14, которое разделяет оба давления. Уплотняющий эффект может быть осуществлен посредством уплотнительного кольца, а также посредством мембраны. Если уплотнение 14 представляет собой уплотнительное кольцо, то оно может находиться в корпусе 9 и скользить по управляющему поршню 7 и осуществлять герметизацию. Рядом с уплотнением 14 находится форсунка 15, которая в конечном положении управляющего поршня 7 обеспечивает соединение давлений А и S. Управляющий поршень 7 имеет поршневой шток 16, который между двумя уплотнениями 17 и 18 имеет подвод давления R вовнутрь поршневого штока 16.
На конце штока 16 поршня находится двухседельный клапан 10, который впускает давление из запасного воздушного резервуара 5 в тормозной цилиндр 4 - тормозное давление С - или выпускает его из него в окружающую среду О.
На уравнительный поршень 8 воздействует тормозное давление С из тормозного цилиндра 4, ему противопоставлено давление О окружающей среды. Со стороны давления О окружающей среды находится одна или несколько нажимных пружин 19, 20. По меньшей мере одна из нажимных пружин может регулироваться за счет переключающих средств 12 в направлении уравнительного поршня 8.
Чтобы можно было точно регулировать три положения нагрузки, также могут использоваться три нажимные пружины, в качестве замены могут использоваться нажимные пружины с нелинейной характеристической кривой.
Клапан 11 для закрытия канала KZE состоит из корпуса 111 клапана, нажимной пружины 112 и седла 113 клапана. Корпус 111 клапана и поршневой шток 16 имеют геометрические формы, которые вблизи верхнего крайнего положения входят в зацепление, и клапан против нажимной пружины 112 открывается так, что возникает соединение канала KZE дополнительного удаления воздуха с пространством, которое находится с соединении с тормозным цилиндром 4, и имеет, тем самым, давление С тормозного цилиндра.
Принцип действия устройства при торможении рельсового транспортного средства следующий:
Машинистом поезда или другим образом давление в основной воздушной магистрали 6, исходя из стандартного рабочего давления, для торможения снижается. Это понижение давления передается через магистральную часть 3 на управляющее давление S, эталонное давление А остается сначала неизменным. Если понижение давления является достаточно быстрым и сильным для преодоления воздействия уравнивания давлений через форсунку 15, а также начального усилия нажимной пружины 13, то происходит перемещение управляющего поршня 7 в направлении уравнительного поршня 8. Это движение велико именно настолько, что равновесие сил давления и пружины, воздействующих на управляющий поршень 7, снова восстанавливается.
За счет приближения поршня происходит соприкосновение выпускного клапана 101 с корпусом 102 клапана двухседельного клапана 10. При дальнейшем перемещении в этом направлении корпус 102 клапана приподнимается от впускного клапана 103, так что сжатый воздух из запасного воздушного резервуара 5 может течь через полый поршневой шток управляющего поршня 7 в тормозной цилиндр.
Еще одна функция магистральной части 3 заключается в том, что при начале торможения открывается соединение основной воздушной магистрали 6 с каналом KZE для дополнительного удаления воздуха. Через него сжатый воздух подается из основной воздушной магистрали 6 также в тормозной цилиндр 4, пока выпускной клапан 102 еще открыт, одновременно также и в окружающую среду О. По определенному в клапане геометрией корпуса 111 клапана пути перемещения управляющего поршня 7 для закрытия канала KZE при начале торможения корпус клапана закрывает седло 113 клапана. Таким образом, выпуск сжатого воздуха из основной воздушной магистрали 6 при начале торможения на этом пути перемещения прерывается, при этом установлена точно предусмотренная разница давлений A-S и, тем самым, также заранее определенное начальное тормозное давление С.
Эта функция служит для ускорения распространения снижения давления в основной воздушной магистрали 6 по длине поезда и гарантирует быстрое и точно дозированное первое включение тормоза.
Увеличивающееся тормозное давление С оказывает усилие на уравнительный поршень 8, который перемещается до достижения равновесия усилий с усилием нажимных пружин 19, 20. Таким образом, каждая ступень торможения, регулируемая величиной понижения давления L, соответствует определенному перемещению управляющего поршня. Как только достигнуто заранее определенное тормозное давление С, уравнительный поршень 8 также совершил соответствующее движение, после которого закрыты как впускной, так и выпускной клапан 101, 103 (положение закрытия).
Переключающие средства 12 для установки положения нагрузки воздухораспределителя состоят из переключающего вала 121, на котором находится управляющий кулачок 122. Переключающий вал 121 с одной стороны воздухораспределителя может вращать служащий железной дороги для того, чтобы настроить воздухораспределитель на актуальную нагрузку вагона. При этом управляющий кулачок 122 приближается к упору для нажимной пружины 19 или удаляется от нее. Вследствие этого при одинаковом перемещении уравнительного поршня 8 посредством нажимной пружины 19 оказывается большее или меньшее усилие. Прежде всего, нажимная пружина 19 в удаленном положении «пустое» может иметь расстояние до уравнительного поршня 8, которое на всем возможном рабочем ходу предотвращает возникновение силы натяжения пружины.
Как уже описано, тормозное давление С вследствие равновесия усилий на уравнительном поршне 8 соответствует направленному на поверхность поршня усилию нажимных пружин 19, 20. Тем самым, может быть установлено большое усилие пружины для получения высокого тормозного давления С для полностью загруженного транспортного средства. Для легкого или частично загруженного транспортного средства за счет противоположной перестановки управляющего кулачка 122 достигается меньшее усилие пружины для более низкого тормозного давления С.
Предпочтительная форма осуществления для частично нагруженного транспортного средства возникает, прежде всего, в том случае, когда нажимная пружина имеет прогрессивную (нарастающую) характеристическую кривую, или когда третья - не показанная - нажимная пружина специально включается без зазора по отношению к уравнительному поршню для положения «частично нагруженный» за счет эксцентрического элемента, при этом возможна еще другая нажимная пружина для положения «полностью загружен».
Для положения «полностью загруженный» за счет прогрессивной характеристической кривой или начального зазора нажимной пружины 19 также может достигаться преимущество, так как относительно низкое вначале общее усилие пружин способствует не слишком резкому первому торможению, при дальнейшем рабочем ходе усилие натяжения пружины и тормозное давление С затем увеличиваются.
Уменьшение тормозного давления С для отпускания тормоза осуществляется, под управлением растущего давления L в основной воздушной магистрали и/или понижающемся давлении А, в обратном направлении. Вблизи с начальным положением клапан 11 открывается вновь для закрытия канала KZE. Тогда воздухораспределитель готов к новому ускоренному торможению, как только магистральная часть 3 опознает начало торможения и откроет путь для перемещения сжатого воздуха из основной воздушной магистрали 6 в канал KZE.
Согласно фиг.2 управляющий кулачок 122 переключающих средств 12 расположен со стороны дна снаружи на чашеобразной насадке 123. Внутри насадки 123 частично располагается нажимная пружина 19. Чашеобразная насадка 123 вставлена в соответствующую выемку нижней крышки корпуса 124, которая закрывает корпус 9.
Кроме того, корпус 9 имеет боковую фланцевую поверхность 125 для подсоединения сжатого воздуха и для присоединения к - не показанной подробнее - опоре.
Вышеназванные признаки могут при определенных условиях способствовать получению упрощенной конструкции, повышенной надежности или совместимости с более старыми типами воздухораспределителей. Каждая из перечисленных вариаций может быть по отдельности интегрирована в базовое исполнение. Кроме того, предлагаемый воздухораспределитель может быть скомбинирован с прочими, не представленными здесь вариациями.
Список ссылочных позиций
1
Главная часть
2
Опора
3
Магистральная часть
4
Тормозной цилиндр
5
Воздушный ресивер
6
основная воздушная магистраль
7
Управляющий поршень
8
Уравнительный поршень
9
Корпус
10
Двухседельный клапан
101
Выпускной клапан
102
Корпус клапана
103
Впускной клапан
104
Нажимная пружина
11
Клапан KZE для закрытия канала дополнительного удаления воздуха
101
Корпус клапана
112
Нажимная пружина
113
Седло клапана
12
Переключающие средства
121
Переключающий вал
122
Установочный кулачок
123
чашеобразная насадка
124
Крышка корпуса
125
Фланцевая поверхность
13
Нажимная пружина
14
Уплотнение
15
Форсунка
16
Поршневой шток
17
Уплотнение
18
Уплотнение
19
Нажимная пружина
20
Нажимная пружина
21
Клапан
22
Уплотнение
А
Эталонное давление
S
Управляющее давление
KZE
Канал дополнительного удаления воздуха
L
Основная воздушная магистраль
R
Запасенный воздух
О
Окружающая среда