переключающее устройство для распределительного клапана с многоступенчатым отпуском

Формула изобретения

1. ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА С МНОГОСТУПЕНЧАТЫМ ОТПУСКОМ, содержащее корпус с размещенным в нем с возможностью герметичного перемещения поршнем и соосными и симметрично относительно поршня расположенными двумя подпружиненными клапанами, отличающееся тем, что пружина первого клапана установлена со стороны штока клапана в направлении закрытия клапана с упором в первую тарелку, выполненную на его конце, а пружина второго клапана установлена с упором во вторую тарелку в направлении закрытия клапана, при этом шток поршня выполнен полым и пропущен через перегородку корпуса, разделяющую полость корпуса, находящуюся под поршнем, на две камеры - первую, сообщенную с тормозной магистралью, и вторую, сообщенную с атмосферой, при этом в перегородке выполнена кольцевая герметичная полость, охватывающая шток поршня и сообщенная посредством дроссельного отверстия, выполненного в его нижнем конце, с внутренней полостью штока при его среднем положении, причем внутренняя полость штока постоянно сообщена посредством радиального отверстия на его верхнем конце с полостью, расположенной над поршнем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый клапан содержит жестко соединенный с ним золотник, на участке хода которого выполнены радиальные отверстия, образующие переменное сечение в месте соединения полости, окружающей седло первого клапана, с каналом, сообщающим эту полость с управляющей камерой распределительного клапана.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что радиальное отверстие выполнено в виде нескольких калиброванных радиальных отверстий, расположенных на поверхности золотника по спиральной линии, шаг которой согласован с ходом золотника.

4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что полость, окружающая седло первого клапана, посредством канала с дроссельным отверстием и обратного клапана сообщена с полостью, расположенной над поршнем, причем запорный элемент обратного клапана поджат пружиной в направлении закрытия клапана, расположенной с противоположной его стороны.

5. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что между полостью, расположенной над поршнем, и тормозной магистралью введен переключающий орган для их соединения или рассоединения при одновременном опорожнении указанной полости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к распределительному клапану с многоступенчатым отпуском, снабженному переключающим устройством, допускающим как режим с одноступенчатым отпуском, так и режим с многоступенчатым отпуском пневматических тормозов.

Известны воздухораспределители с одноступенчатым отпуском, которые за счет включения дополнительного устройства, например органа с тремя ступенями давления, могут работать также с многоступечатым отпуском. Воздухораспределители этой категории являются истощимыми, что обусловлено их принципом действия, так что они не могут быть допущены к эксплуатации в международном сообщении. Известны также технические решения для облегчения отпуска (заявки ФРГ N 3338699 и N 3327903), уже реализованные на практике, которые включают или указывают возможность переключения с режима с одноступенчатым отпуском на режим с многоступенчатым отпуском или наоборот.

В указанных технических решениях используется для выравнивания разность давлений в камере управления и в трубопроводе.

Сущность такого технического решения заключается в особом объеме выравнивания, для чего требуется большое число подвижных уплотняющих элементов для камеры управления.

Поэтому в основу изобретения положена задача создать переключающее устройство для распределительного клапана с многоступенчатым отпуском, допускающее его использование также в режиме с одноступенчатым отпуском, в котором для управляемого контролируемым образом выравнивания не требуется дополнительно подвижных радиальных уплотняющих элементов для камеры управления и в котором количество действующих в осевом направлении уплотняющих элементов можно свести до минимума.

Эта задача решается согласно изобретению таким образом, что переключающее устройство соединено как через трубопровод 32 с воздушной магистралью 31, так и через отверстие 29 с камерой управления 37 известного распределительного клапана 34 с многоступенчатым отпуском, который в свою очередь соединен с воздушной магистралью 31, с запасным воздушным резервуаром 35 и с тормозным цилиндром 36.

На чертеже изображено в качестве примера осуществления изобретения переключающее устройство, все существенные части которого показаны в схематическом виде.

Переключающее устройство выполнено следующим образом.

В корпусе 1 установлен с возможностью герметичного перемещения шток 5 соответствующего клапана 4, один конец которого выполнен в виде тарелки 3 пружины, который поджат пружиной 2 в направлении закрывания клапана 4, а через прилегающую к упору 7 корпуса тарелку 8 пружины - пружиной 6, расположенной в зеркальной симметрии относительно пружины 2. Между расположенными на общей оси тарелками 3 и 8 пружин установлен с возможностью перемещения соответственно к пружине 2 и к пружине 6 поршень 9, шток 11 которого, имеющий полость 10, проходит через перегородку 12 корпуса, которая отделяет камеру нагнетания 13, находящееся под поршнем 9 и соединенной с трубопроводом 32, от камеры 14, соединенной с атмосферой. В перегородке 12 корпуса выполнена также кольцевая полость 15, герметично охватывающая шток 11, которое соединено через выполненное на нижнем конце штока 11 в виде дросселя радиальное отверстие 16 с полостью 10, когда поршень 9 занимает свое среднее положение. Полость 10 постоянно соединена через выполненное на ее верхнем конце радиальное отверстие 17 с камерой нагнетания 18, находящемся над поршнем 9. Клапан 4 имеет кроме соответствующего седла 25 еще и жестко соединенный с ним золотник 26, на участке хода которого выполнены радиальные отверстия 27 и 28, которые также образуют соединение переменного сечения между ответвлением 29 и пространством 30, окружающим седло 25.

Радиальное отверстие 28 можно заменить несколькими калиброванными радиальными отверстиями, расположенными в направляющей цилиндра золотника 26 по спиральной линии, причем шаг этой спиральной линии согласован с ходом золотника 26.

Благодаря этому выполнению, выравнивание давления в камере управления во времени осуществляется не двухступенчато, а приближенно непрерывно. Расположенное за клапаном 4 ответвление 19 входит через дроссель 20 и нагружаемый пружиной 24 обратный клапан 21 в камеру нагнетания 13, причем обратный клапан 21 находится со стороны открывания в контактной области поршня 22, на обращенную к обратному клапану 21 поверхность которого нагружает давление из пространства нагнетания 13. Не обращенная к обратному клапану 21 поверхность поршня 22 поджата пружиной 23 в направлении закрывания обратного клапана 21.

В соединении между камерой нагнетания 13 и трубопроводом 32 размещен переключающий орган 33, который обеспечивает как соединение, так и разъединение этих частей при одновременном опорожнении камеры 13.

Устройство работает как следует - при повышении давления в воздушной магистрали 31 с 0 на 5 бар, причем давление в запасном воздушном резервуаре 35, в тормозном цилиндре 36 и в камере управления 37 изменяется известным образом, сжатый воздух поступает через трубопровод 32 и переключающий орган 33 в камеру нагнетания 13, а также в пространство, охватывающее обратный клапан 21, и нагружает с возрастающим усилием на поршень 22 против силы напряжения пружины 23. После достижения заданного значения 3,3 бар, соответствующего полному торможению, поршень 22 перемещается в правое конечное положение и освобождает блокированный до сих пор обратный клапан 21. Возрастающее давление в пространстве нагнетания 13 перемещает поршень 9 против силы напряжения пружины 2 вверх, пока радиальное отверстие 16, находящееся на одном уровне с кольцевой полостью 15, не достигнет уровня камеры нагнетания 13. Также клапан 4 перемещается вверх, освобождая седло 25, так что воздух из камеры управления 37 поступает через ответвление 29, радиальные отверстия 27 и 28, ответвление 19 и дроссель 20 к обратному клапану 21.

Сжатый воздух из камеры нагнетания 13 входит через радиальное отверстие 16 в полость 10 и оттуда через радиальное отверстие 17 в камеру нагнетания 18. За счет этого создается в камере нагнетания 18 опорное давление. Как только достигнуто установившееся состояние, поршень 9 перемещается за счет силы натяжения пружины 2 вниз до тех пор, пока радиальное отверстие 16 не находится опять на одном уровне с кольцевой полостью 15, за счет чего камера нагнетания 18 отделяется опять от камеры нагнетания 13. При этом клапан 4 остается приподнятым с седла 25.

При полном торможении, т.е. при понижении давления в трубопроводе 31 и тем самым в камере нагнетания 13, поршень 9 перемещается против силы натяжения пружины 6 вниз, пока радиальное отверстие 16 не достигнет уровня пространства 14, соединенного с атмосферой. Таким образом, по мере падения давления в камере нагнетания 13 падает опорное давление в камере нагнетания 18 и сбрасывается через радиальное отверстие 17, полость 10 и радиальное отверстие 16 в атмосферу.

При падении давления в камере нагнетания 13 клапан 4 всегда закрывает, однако, на камеру управления 37 это падение давления не оказывает никакого влияния. Распределительный клапан 34 работает обычным известным образом, например, и с многоступенчатым отпуском при торможении, при соответствующих изменениях давления в трубопроводе.

При экстренном торможении все процессы протекают тем же самым образом, только поршень 22 при значении ниже 3,5 бар перемещается в левое конечное положение и блокирует обратный клапан 21. Если после полного торможения давление в воздушной магистрали 31 и тем самым в камере нагнетания 13 повышается, то поршень 9 уже в начале повышения давления перемещается вверх и открывает клапан 4.

Затем сжатый воздух поступает из камеры управления 37 через радиальные отверстия 27 и 28, открытое седло 25, ответвление 19, дроссель 20 и обратный клапан 21 в трубопровод 32. Завершенное этим выравнивание давлений в камере управления 37 и в воздушной магистрали 31 обуславливает доведение распределительного клапана 34 до положения, в котором происходит полный отпуск тормоза. За счет блокирования обратного клапана 21 при значении ниже 3,5 бар в воздушной магистрали 31 выравнивание давления в камере управления 37 ограничено именно этим давлением.

Размеры выполненного в виде дросселя радиального отверстия 16 выбираются такими, чтобы при медленном повышении давления в камере нагнетания 13 заполнение пространства 18 давлением осуществлялось без задержки, причем седло 25 уже освобождено, однако золотник все еще находится ниже уровня радиальных отверстий 27 и 28, в результате чего для скорости выравнивания давления в камере управления 37 определяющим является в значительной степени дроссель 20, сечение которого больше сечения радиального отверстия 28. В противоположность этому, если давление в камере нагнетания 13 повышается быстрее, чем давление в камере нагнетания 18, то поршень 9 перемещается вверх по большей длине, так что радиальное отверстие 27 перекрыто золотником 26. Теперь для скорости выравнивания давления определяющим является радиальное отверстие 28, сечение которого меньше сечения дросселя 20.

Как упомянуто выше, полный отпуск тормоза при незначительном повышении давления в воздушной магистрали предварительно программирован. С другой стороны, тормозное давление зависит в известной степени от давления в камере управления 37. Следовательно, скорость выравнивания давлений служит мерилом для время отпуска тормоза. За счет вышеуказанного управления радиальным отверстием 28 и дросселем 20 в зависимости от хода быстрое повышение давления в камере нагнетания 13 обусловливает в начале поезда продление времени выравнивания давления и тем самым времени отпуска тормоза, а медленное повышение давления обусловливает в конце поезда сокращение времени выравнивания давления и тем самым времени отпуска тормоза.

Этим иллюстрирован желаемый одноступенчатый отпуск, с которым работает распределительный клапан 34, а также зависимость времени отпуска тормоза от длины поезда за счет воздействия дополнительного устройства. Переключающий орган 33 может прекратить подвод давления через трубопровод 32 при одновременном опорожнении камер нагнетания 13 и 18. За счет этого клапан 4 срабатывает на закрытие, однако на камеру управления 37 падение давления не оказывает никакого влияния, значит распределительный клапан 34 работает с многоступенчатым отпуском.