Распределительная клапанная система для железнодорожного транспортного средства и способ торможения железнодорожного транспортного средства с использованием распределительной клапанной системы

Группа изобретений относится, в общем, к тормозной системе для железнодорожного транспортного средства, более конкретно к распределительной клапанной системе для железнодорожного транспортного средства и способу торможения с использованием указанной системы. Распределительная клапанная система для железнодорожного транспортного средства содержит тормозную магистраль; переключающий клапан; запасной резервуар в линии между тормозной магистралью и переключающим клапаном для осуществления сообщения по текучей среде между тормозной магистралью и переключающим клапаном; и тормозной цилиндр, сообщающийся по текучей среде с переключающим клапаном. Переключающий клапан имеет множество положений, соответствующих разным количествам сжатого воздуха, подаваемого в тормозной цилиндр. Переключающий клапан включает в себя множество камер, которые соответствуют множеству положений и заполнены сжатым воздухом в соответствии с весом железнодорожного транспортного средства. Способ торможения железнодорожного транспортного средства с использованием распределительной клапанной системы включает этапы: a) обеспечения вышеуказанной распределительной клапанной системы на железнодорожном транспортном средстве; b) направления сжатого воздуха из тормозной магистрали в запасной резервуар; c) направления сжатого воздуха из запасного резервуара в переключающий клапан; и d) выбора положения переключающего клапана, причем переключающий клапан выполнен с множеством разных положений, соответствующих разным количествам сжатого воздуха, которые подаются в тормозной цилиндр на основании веса железнодорожного транспортного средства. Изобретения обеспечивают выдачу заданной величины тормозного давления в железнодорожное транспортное средство на основании ручного выбора целевой задачи тормозного давления. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] В данной заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США №61/897,579, поданной 30 октября 2013 г., содержание которой в ее полном объеме включено сюда путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее изобретение относится, в общем, к тормозной системе для железнодорожного транспортного средства, а, более конкретно, к трехступенчатому распределительному клапану тормозной системы для железнодорожного транспортного средства.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0003] Обычные распределительные клапанные системы имеют двухрежимное устройство с первой целевой задачей тормозного давления для незагруженного железнодорожного вагона и второй целевой задачей тормозного давления для груженого железнодорожного вагона. В последнее время усовершенствования в железнодорожных вагонах привели к разработке легковесных вагонов, которые способны принимать более значительные полезные грузы. Однако обычные распределительные клапанные системы неоптимизированны для использования с легковесными вагонами, поскольку они обеспечивают значительно большее тормозное давление, чем необходимо для выполнения функции полного торможения. Поскольку на колеса незагруженного легковесного вагона оказывается более высокое тормозное давление, колеса может часто заклинивать вследствие выполнения полного служебного торможения. В данном заклиненном положении колеса не вращаются, а скользят по рельсам, на которых они установлены. Такое скользящее движение может создавать плоские участки на колесах вагона, тем самым образуя несовершенные окружности. Данные плоские участки могут вызывать неравномерное вращение и разбалансировку колес, порождающие толчки и опасные условия для железнодорожного транспортного средства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Хотя в железнодорожной отрасли известны разные распределительные клапанные системы, существует необходимость в усовершенствованных распределительных клапанных системах, которые включают в себя несколько разных целевых задач тормозного давления для разных по весу вагонов. Кроме того, в железнодорожной отрасли существует также необходимость в усовершенствованных распределительных клапанных системах, которые предусматривают ручное управление выбранной целевой задачей тормозного давления. Кроме того, железнодорожная отрасль продолжает по-прежнему нуждается в усовершенствованных распределительных клапанных системах с усовершенствованными конструкциями и экономичностью изготовления.

[0005] С учетом недостатков, связанных с известными распределительными клапанными системами, необходимо создать усовершенствованную распределительную клапанную систему, которая, на основании ручного выбора целевой задачи тормозного давления, выдает заданную величину тормозного давления в железнодорожное транспортное средство. Здесь описаны различные аспекты распределительной клапанной системы и способа торможения железнодорожного транспортного средства с использованием распределительной клапанной системы. В одном аспекте, распределительная клапанная система для железнодорожного транспортного средства может включать в себя тормозную магистраль, переключающий клапан, запасной резервуар в линии между тормозной магистралью и переключающим клапаном для осуществления сообщения по текучей среде между тормозной магистралью и переключающим клапаном, и тормозной цилиндр, сообщающийся по текучей среде с переключающим клапаном. Переключающий клапан может иметь множество положений, соответствующих разным количествам сжатого воздуха, подаваемого в тормозной цилиндр. Переключающий клапан может включать в себя множество камер, которые заполняются сжатым воздухом в соответствии с весом железнодорожного транспортного средства переключающий клапан может содержать три камеры распределительная клапанная система может дополнительно включать в себя переключающее устройство, выполненное с возможностью переключения переключающего клапана между разными положениями, причем переключающее устройство может быть расположено в линии между запасным резервуаром и переключающим клапаном. Распределительная клапанная система может дополнительно включать в себя железнодорожное транспортное средство, сообщающееся по текучей среде с распределительной клапанной системой распределительная клапанная система может дополнительно включать в себя основной регулирующий клапан, сообщающийся по текучей среде с запасным резервуаром и переключающим клапаном, и ограничитель максимального давления, расположенный над основным регулирующим клапаном распределительная клапанная система может дополнительно включать в себя автоматический отпускной клапан, сообщающийся по текучей среде с тормозной магистралью, и уравнительный резервуар, причем тормозная магистраль и уравнительный резервуар сообщаются по текучей среде, распределительный клапан может дополнительно включать в себя уравнительный клапан, выполненный с возможностью выравнивания давления воздуха запасного резервуара с давлением воздуха уравнительного резервуара, причем уравнительный клапан расположен в линии между тормозной магистралью и уравнительным резервуаром.

[0006] В соответствии с другим аспектом, способ торможения железнодорожного транспортного средства с использованием распределительной клапанной системы может включать этапы: (а) создания распределительной клапанной системы на железнодорожном транспортном средстве, как описано выше, (b) подачи сжатого воздуха из тормозной магистрали в запасной резервуар, (с) подачи сжатого воздуха из запасного резервуара в переключающий клапан, и (d) выбора положения переключающего клапана, причем переключающий клапан выполнен так, чтобы принимать множество разных положений, соответствующих разным количествам сжатого воздуха, который подается в тормозной цилиндр. Дополнительный этап способа может включать подачу сжатого воздуха из переключающего клапана в тормозной цилиндр, переключающий клапан может содержать три камеры, соответствующие трем разным положениям переключающего клапана, способ может дополнительно включать этап создания переключающего устройства, выполненного с возможностью переключения переключающего клапана между разными положениями, причем переключающее устройство расположено в линии между запасным резервуаром и переключающим клапаном. В первом положении переключающее устройство может направлять сжатый воздух в три камеры переключающего клапана. Во втором положении, переключающее устройство может направлять сжатый воздух в две камеры переключающего клапана. В третьем положении переключающее устройство может направлять сжатый воздух в одну камеру переключающего клапана способ может дополнительно включать этап ограничения максимального давления распределительной клапанной системы посредством использования ограничителя максимального давления, который может быть расположен над основным регулирующим клапаном в линии между запасным резервуаром и переключающим клапаном способ может дополнительно включать этап создания автоматического переключающего клапана, сообщающегося по текучей среде с тормозной магистралью и уравнительным резервуаром, причем тормозная магистраль и уравнительный резервуар могут сообщаться по текучей среде способ может дополнительно включать этап создания уравнительного клапана, который обеспечивает выравнивание давления воздуха запасного резервуара с давлением воздуха уравнительного резервуара, причем уравнительный клапан может быть расположен в линии между тормозной магистралью и уравнительным резервуаром.

[0007] Эти и другие признаки и характеристики распределительной клапанной системы, а также способа торможения железнодорожного транспортного средства с использованием распределительной клапанной системы станут более понятными после рассмотрения приведенного ниже описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые все образуют часть данного описания, причем в разных чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают соответствующие детали. При этом необходимо ясно понимать, что чертежи приведены только с целью пояснения и описания и не имеют целью установление объема изобретения. Используемые в описании и формуле изобретения термины в единственном числе включают множество объектов, если контекст явно не указывает иное.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг. 1 представляет собой схематический чертеж распределительной клапанной системы для железнодорожного транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением, показывающий путь сжатого воздуха из тормозной магистрали железнодорожного транспортного средства в запасной резервуар и уравнительный резервуар.

[0009] Фиг. 2 представляет собой схематический чертеж распределительной клапанной системы, показанной на фиг. 1, показывающий путь сжатого воздуха во время применения тормоза к железнодорожному транспортному средству в первом положении.

[0010] Фиг. 3 представляет собой схематический чертеж распределительной клапанной системы, показанной на фиг. 1, показывающий путь сжатого воздуха во время применения тормоза к железнодорожному транспортному средству во втором положении.

[0011] Фиг. 4 представляет собой схематический чертеж распределительной клапанной системы, показанной на фиг. 1, показывающий путь сжатого воздуха во время применения тормоза к железнодорожному транспортному средству в третьем положении.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Применительно к приведенному ниже описанию, используемые термины пространственной ориентации относятся к рассматриваемому аспекту, как он ориентирован в сопроводительных чертежах, рисунках или иным образом описан в приведенном ниже подробном описании. При этом следует понимать, что аспекты, описанные здесь ниже, могут допускать множество альтернативных видоизменений и конфигураций. Следует также понимать, что конкретные элементы, устройства и признаки, показанные в сопроводительных чертежах, фигурах и описанные здесь, являются только примерными и не должны рассматриваться как ограничивающие.

[0013] Ссылаясь на фиг. 1-4, здесь описана распределительная клапанная система для железнодорожного транспортного средства, такого как железнодорожный вагон. Приведение в действие распределительной клапанной системы будет описано более подробно в приведенном ниже подробном описании системы. Железнодорожное транспортное средство 200 сообщается по текучей среде с распределительной клапанной системой 300 через тормозную магистраль 1. Тормозная магистраль 1 соединена по текучей среде с двухпозиционным краном 2. Тормозная магистраль 1 может быть изолирована от железнодорожного транспортного средства 200 посредством закрытия двухпозиционного крана 2. В одном аспекте, двухпозиционный кран 2 может быть расположен в кронштейне на распределительной клапанной системе 300. Данный кронштейн (не показанный) может также включать в себя соединения с запасным резервуаром 4, уравнительным резервуаром 6 и/или тормозным цилиндром 104. Тормозная магистраль 1 железнодорожного транспортного средства 200 соединена по текучей среде с запасным резервуаром 4 через уплотняющий клапан 10 и контрольный клапан 40. Запасной резервуар 4 сообщается по текучей среде с контрольным клапаном 40 через канал 41. Уплотняющий клапан 10 включает в себя две камеры 11, 17, стержень 12, пружину 13, клапанный шток 19 и две мембраны 14, 16. Месбрана 14 расположена на конце стержня 12. Мембрана 16 расположена на конце клапанного штока 19. Сжатый воздух из камеры 17 давит вниз на мембрану 16. Пружина 13 расположена между нижним концом стержня 12 и седлом 18. Дроссель 15 расположен в линии между уплотняющим клапаном 10 и контрольным клапаном 40. Дроссель 15 используется для регулирования расхода сжатого воздуха, который выходит из уплотняющего клапана 10, тем самым регулируя время заполнения запасного резервуара 4. Дроссель 15 выполнен с возможностью открытия или закрытия в соответствии с требуемым расходом сжатого газа, выходящего из уплотняющего клапана 10.

[0014] Тормозная магистраль 1 также соединена по текучей среде с уравнительным резервуаром 6 через уплотняющий клапан 10 и уравнительный/наполнительный клапан 20. Уравнительный/наполнительный клапан 20 включает в себя первую камеру 21 и вторую камеру 22, которые разделены мембраной 30. Каждая камера 21, 22 включает в себя клапан 23, 29. В камере 21 расположен также клапанный шток 24. Первая пружина 2 5 расположена внутри клапана 23 и клапанного штока 24. Пружина 25 прижимает скользящий дроссельный клапан 27 к упору 28. Вторая пружина 26 расположена между мембраной 30 и клапаном 29. В камере 22 расположен дроссель 31 чувствительности. Другой дроссель 32 расположен на конце клапанного штока 24.

[0015] Запасной резервуар 4 также сообщается по текучей среде с клапаном 50 первоначального впуска через канал 42. Клапан 50 первоначального впуска расположен в линии между запасным резервуаром 4 и основным регулирующим клапаном 60. Клапан 50 первоначального впуска включает в себя шток 58 с впускным клапаном 54, прикрепленным к верхнему концу штока 58. Впускной клапан 54 перемещается вверх и вниз в камере 51. Когда впускной клапан 54 проталкивают вниз от верхней поверхности, впускной клапан 54 опирается на седло 59. Нижняя часть штока 58 опирается на пружину 56. Мембрана 55 расположена вокруг нижней части штока 58 и разделяет две камеры 52, 53.

[0016] Клапан 50 первоначального впуска и основной регулирующий клапан 60 сообщаются по текучей среде через канал 57. Основной регулирующий клапан включает в себя впускной клапан 61 и клапан 65, который содержит внутренний канал 62 для подачи сжатого воздуха из запасного резервуара 4 в камеру 63 над мембраной 64. Пружина 66 расположена между верхним и нижним краями клапана 65 так, что когда усилие пружины 66 преодолевают, клапан 65 опирается на седло 67 основного регулирующего клапана. Ограничитель 68 максимального давления расположен над основным регулирующим клапаном 60 и включает в себя винт 69 и крышку 70. После открытия крышки 70 винт 69 может быть повернут, вызывая перемещение винта 69 вверх или вниз в зависимости от направления вращения. Посредством вращения винта 69 нажимная пластина 79 может быть перемещена вверх или вниз, либо увеличивая либо уменьшая объем сжатого воздуха в камере 63.

[0017] Основной регулирующий клапан 60 также включает в себя полый клапанный шток 71, который включает в себя мембрану 72, прикрепленную к концу, противоположному впускному клапану 61. Мембрана 72 разделяет две камеры 73, 74. Пружина 75 расположена на нижнем конце полого клапанного штока 71 над мембраной 72. В камере 77 расположена дополнительная мембрана 76, которая находится в промежуточном положении на полом клапанном штоке 71. Пружина 7 8 давит вниз на мембрану 76.

[0018] В камере 73 основного регулирующего клапана 60 расположено клапанное коромысло 80. Клапанное коромысло 80 выполнено с возможностью вхождения в контакт со штоком 81 ускорительного клапана. Промежуточная часть штока 81 ускорительного клапана содержит мембрану 83, прикрепленную к ней, с пружиной 82, расположенной на верхней поверхности мембраны 83. Мембрана 83 отделяет камеру 8 4 от камеры 85. Дополнительная мембрана 8 6 разделяет камеру 85 и дополнительную камеру 88. Сжатый воздух из камеры 85 перемещает мембрану 86 и запорный элемент 87 дополнительно влево. Запорный элемент 87 расположен в камере 88, расположенной между двумя мембранами 86 и 89. Давление с правой стороны мембраны 89 в результате прижимает запорный элемент 87 к клапанному коромыслу 80.

[0019] Камера 88 сообщается по текучей среде с переключающим устройством 90 и переключающим клапаном 91. Камера 88 расположена в линии между основным регулирующим клапаном 60 и переключающим клапаном 91. В одном аспекте, переключающее устройство 90 выполнено с возможностью приведения в движение рукой для переключения между разными положениями. Однако предполагаются дополнительные типы переключающих устройств, такие как автоматическое переключающее устройство или электронное переключающее устройство. Переключающий клапан 91 включает в себя множество камер. В одном аспекте, переключающий клапан 91 может включать в себя три камеры 92, 93, 94. Нижняя камера 94 отделена от средней камеры 93 небольшой мембраной 95а. Средняя камера 93 и верхняя камера 92 разделены другой небольшой мембраной 95b. Большая мембрана 96 опирается на верхнюю поверхность верхней камеры 92. Полый удлиненный шток 97 проходит вертикально в переключающем клапане 91. Полый удлиненный шток 97 может включать в себя впускной клапан 98 на верхнем конце полого удлиненного штока 97. Мембраны 95, 96 переключающего клапана 91 расположены вокруг полого удлиненного штока 97. Когда сжатый воздух подталкивает мембраны 95, 96 вверх, впускной клапан 98 поднимается посредством полого удлиненного штока 97 в отверстие 99 переключающего клапана 91. Переключающий клапан 91 может также сообщаться по текучей среде с тормозным цилиндром 104 железнодорожного транспортного средства 200 через канал 102.

[0020] Распределительная клапанная система 300 может также включать в себя автоматический отпускной клапан 110, расположенный рядом с переключающим клапаном 91. Автоматический отпускной клапан 110 сообщается по текучей среде с тормозной магистралью 1 и уравнительным резервуаром 6 через камеру 74 в основном регулирующем клапане 60. Автоматический отпускной клапан 110 выполнен с возможностью обеспечения возможности отпуска вручную тормоза на отдельном железнодорожном транспортном средстве. Когда система полностью заряжена, камера 74 изолирована от атмосферы посредством клапана 111. Камера 117 сообщается с атмосферой через дроссель 118, при этом камера 112 находится под давлением из тормозной магистрали 1. Две мембраны 114, 116 разделяют две камеры 112, 117. Две мембраны 114, 116 расположены вокруг полого клапанного штока 115. Пружина 119 удерживает рычаг 120 на месте на нижней части автоматического отпускного клапана 110. Полый клапанный шток 115 проходит вертикально через автоматический отпускной клапан 110 и прикреплен к рычагу 120 в нижней части полого клапанного штока 115. Пружина 113 также давит вниз на верхнюю поверхность клапана 111.

[0021] С учетом вышеприведенного описания распределительной клапанной системы 300 и фиг. 1-4, ниже описан способ приведения в действие системы. Со ссылкой на фиг. 1, приведение в действие распределительной клапанной системы 300 позволяет подавать в тормозной цилиндр 104 разные количества сжатого воздуха в зависимости от типа и веса железнодорожного транспортного средства 200. Для эффективной подачи данного сжатого воздуха, запасной резервуар 4 и уравнительный резервуар 6 должны быть в достаточной мере заполнены. Сжатый воздух перемещается из тормозной магистрали 1 в запасной резервуар 4 через камеру 11 уплотняющего клапана 10 и контрольный клапан 40. Расход и время заполнения запасного резервуара 4 можно регулировать посредством дросселя 15. Во время заполнения запасного резервуара 4 тормозная магистраль 1 направляет сжатый воздух в уравнительный резервуар 6 через открытый уплотняющий клапан 10 и дроссель 31 чувствительности уравнительного/наполнительного клапана 20.

[0022] Со ссылкой на фиг. 2-4, когда резервуары 4, 6 в достаточной степени заполнены, тормоза могут быть применены к железнодорожному транспортному средству 2 00. Сжатый воздух из запасного резервуара 4 направляется в камеру 51 над впускным клапаном 54 клапана 50 первоначального впуска через канал 42. Одновременно сжатый воздух направляется через внутренний канал 62 в камеру 63 над мембраной 64 ограничителя 68 максимального давления. Когда давление в камере 63 повышается, клапан 65 начинает перемещаться вниз. В одном аспекте, когда давление увеличивается до 3,7-3,9 бар, усилие смещения пружины 66 преодолевается, и клапан 65 может опираться на седло 67. Предполагается, что для преодоления усилия смещения пружины 66 могут быть использованы разные диапазоны давления в зависимости от упругости используемой пружины. Когда клапан 65 опирается на седло 67, сжатый воздух уже не может проходить в камеру 63 ограничителя 68 максимального давления через внутренний канал 62. Таким образом, в камере 63 над впускным клапаном 61 происходит непрерывно регулируемое повышение давления воздуха. Данное регулирование осуществляется независимо от диапазона давлений воздуха, который подается в запасной резервуар 4. Таким образом, можно ступенчато увеличивать чувствительность распределительной клапанной системы 300 в соответствии с допустимым диапазоном давлений ограничителя 68 максимального давления. Дополнительные детали работы ограничителя 68 максимального давления описаны здесь ниже.

[0023] Когда применяют тормоз железнодорожного транспортного средства 200, распределительная клапанная система 300 подвергается снижению давления тормозной магистрали. Снижение давления тормозной магистрали, действующего на мембрану 72 в камере 73, приводит к перемещению вверх основного регулирующего клапана 60. Сжатый воздух из уравнительного резервуара 6 в камере 74 подталкивает вверх мембрану 72, тем самым способствуя перемещению вверх основного регулирующего клапана 60. Перемещение вверх основного регулирующего клапана 60 сразу приводит клапанное коромысло 80 в контакт с концом штока 81 ускорительного клапана. Это вызывает отрыв штока 81 ускорительного клапана от седла, таким образом обеспечивая быстрый выпуск воздуха тормозной магистрали для перемещения из камеры 73 в камеру 85. Поток воздуха тормозной магистрали, достигающей нижней поверхности штока 81 ускорительного клапана, удерживает шток 81 ускорительного клапана открытым, в то время как давление в камере 85 давит на мембрану 86. Это давление на мембрану 86 вынуждает запорный элемент 87 подталкивать клапанное коромысло 80 влево, тем самым высвобождая шток 81 ускорительного клапана от клапанного коромысла 80. Кроме того, воздух тормозной магистрали, который направляется в камеру 85, перемещается также через дроссель 100 в другую камеру 84. Если давления в камерах 84, 85 приблизительно равны, то шток 81 ускорительного клапана способен закрывать под влиянием пружины 82.

[0024] Отсоединение клапанного коромысла 80 от штока 81 ускорительного клапана первоначально обусловлено давлением воздуха тормозной магистрали в камере 85, действующим на мембрану 86. Однако данное давление быстро замещается давлением воздуха тормозного цилиндра в камере 88, действующим на мембрану 89. Таким образом, во время всего дальнейшего регулирования тормоза при операции применения и отпуска, шток 81 ускорительного клапана удерживается бездействующим. После закрытия штока 81 ускорительного клапана, давления воздуха тормозной магистрали в камерах 84, 85 выпускается в атмосферу через дроссели. Посредством изменения отверстия дросселя 100, можно изменять промежуток времени, в течение которого шток 81 ускорительного клапана остается открытым, и соответственно можно также изменять объем воздуха тормозной магистрали, выпускаемый из распределительной клапанной системы 300.

[0025] При применении тормоза железнодорожного транспортного средства, быстрое снижение давления воздуха тормозной магистрали в камере 73 основного регулирующего клапана 60 также открывает впускной клапан 61 посредством полого клапанного штока 71. Давление воздуха уравнительного резервуара в камере 74 давит вверх на мембрану 72, тем самым поднимая полый клапанный шток 71. При открытии впускного клапана 61, сжатый воздух из запасного резервуара 4 перемещается через канал 42, впускной клапан 54 клапана 50 первоначального впуска, канал 57 и через впускной клапан 61. Затем данный сжатый воздух направляется через канал 43, камеру 88 запорного элемента 87 и в переключающий клапан 91. Затем осуществляется заполнение тормозного цилиндра 104 сжатым воздухом посредством направления сжатого воздуха из переключающего клапана 91 в тормозной цилиндр 104 через канал 102.

[0026] Регулирование количества сжатого воздуха, направляемого в переключающий клапан 91, осуществляется посредством переключающего устройства 90. В одном аспекте, переключающее устройство 90 выполнено с возможностью работы в трех разных положениях. Оператор железнодорожного транспортного средства может вручную переключать переключающее устройство между этими тремя положениями. В зависимости от выбранного положения, некоторое количество камер 92, 93, 94 может быть закрыто, чтобы не позволять сжатому воздуху проникать в них. В первом положении, соответствующем обычному железнодорожному транспортному средству с грузом, переключающий клапан 91 выдает большой объем сжатого воздуха в тормозной цилиндр 104. В данном первом положении, сжатый воздух из запасного резервуара 4 направляется в три камеры 92, 93, 94 переключающего клапана 91. В этом положении ни одна из камер 92, 93, 94 не закрыта. В этом положении отсутствует давление на небольшую мембрану 95, однако давление действует на большую мембрану 96. Давление, направленное вверх, на большую мембрану 96 поднимает впускной клапан 98 отверстия 99, тем самым позволяя сжатому воздуху перемещаться из переключающего клапана 91 в тормозной цилиндр 104 через канал 102.

[0027] Во втором положении, соответствующем легковесному железнодорожному транспортному средству с грузом, переключающий клапан 91 выдает средний объем сжатого воздуха в тормозной цилиндр 104. Одна камера 94 закрывается посредством переключающего устройства 90, при этом две камеры 92, 93 удерживаются открытыми. Сжатый воздух из запасного резервуара 4 направляется в обе эти камеры 92, 93. Сжатый воздух действует на мембраны 95, 96, тем самым поднимая впускной клапан 98. Затем сжатый воздух перемещается из переключающего клапана 91 в тормозной цилиндр 104 через канал 102.

[0028] В третьем положении, соответствующем железнодорожному транспортному средству без груза, переключающий клапан 91 выдает небольшой объем сжатого воздуха в тормозной цилиндр 104. Две камеры 93, 94 закрываются, а одна камера 92 остается открытой. Сжатый воздух из запасного резервуара 4 направляется в эту камеру 92. Сжатый воздух действует на мембраны 95, 96, тем самым поднимая впускной клапан 98. Затем сжатый воздух перемещается из переключающего клапана 91 в тормозной цилиндр 104 через канал 102.

[0029] Когда тормозной цилиндр 104 достигает заданного давления, давление, действующее на мембрану 55, вызывает закрытие впускного клапана 54 клапана 50 первоначального впуска. В одном аспекте, заданное давление, действующее на мембрану 55 тормозного цилиндра 104, равно 0,70 бар. Для того чтобы предотвратить преждевременное закрытие впускного клапана 61 основного регулирующего клапана 60 и клапана 50 первоначального впуска вследствие быстрого повышения давления в относительно малых камерах в распределительной клапанной системе 300, подача поддерживающего воздуха из камеры 85 мгновенно направляется под мембраны 76 и 55. Данный сжатый воздух в результате выпускается в атмосферу через дроссель. Благодаря выше операции, во время первоначального этапа применения тормоза эффективная «доза» сжатого воздуха выдается в тормозной цилиндр 104. Это вызывает практически мгновенное повышение давления, соответственно вынуждающее поршень тормозного цилиндра (не показанный), действующий через тормозную рычажную передачу (не показанную), быстро приводить тормозные башмаки (не показанные) в контакт с колесами (не показанными) железнодорожного транспортного средства. После выпуска такой «дозы» сжатого воздуха, сжатый воздух способен перемещаться из запасного резервуара 4 в тормозной цилиндр 104 через переключающий клапан 91.

[0030] Что касается основного регулирующего клапана 60, до того как полый клапанный шток 71 сможет поднять впускной клапан 61 основного регулирующего клапана 60 с его седла, пружина 75 должна быть сжата. Таким образом, когда камера 74 находится под более высоким давлением чем камера 73, сжатый воздух давит вверх на мембрану 72, сжимая пружины 75 и 78. Это усиливает контроль нижнего давления тормозного цилиндра и отрывает впускной клапан 61 от его седла.

[0031] Уменьшение давления тормозной магистрали может быть достаточным, чтобы вызывать перемещение влево клапана 23 уравнительного/наполнительного клапана 20. В одном аспекте, для осуществления данного перемещения достаточным является уменьшение давления тормозной магистрали на 0,08 бар. Данное перемещение клапана 23 влево позволяет пружине 25 закрывать клапан 23 относительно седла 33. Закрытие клапана 23 ограничивает сообщение по текучей среде между тормозной магистралью 2 и уравнительным резервуаром 6 только до дросселя 32. Если давление тормозной магистрали уменьшают еще больше, то клапан 23 может перемещаться дополнительно влево, тем самым сжимая пружину 26 относительно клапана 29. В одном аспекте, такое дополнительное уменьшение давления в тормозной магистрали может быть равно 0,20 бар. Когда пружина 2 6 подвергается сжатию, клапан 29 отходит от своего седла. Таким образом, уравнительный резервуар 6 становится совершенно изолированным от тормозной магистрали 1, при этом одновременно запасной резервуар 4 соединяется с тормозной магистралью 1 через контрольный клапан 40 и канал 41.

[0032] Сжатый воздух, который перемещается из запасного резервуара 4 в тормозной цилиндр 104, как было описано выше, перемещается также через канал 57, камеру 77 и канал 44 в камеру 17 уплотняющего клапана 10. Данный сжатый воздух давит вниз на мембрану 16 против давления тормозной магистрали, действующего вверх на мембрану 14 в камере 11. Когда давление в камере 17 достигает заданной величины, уплотняющий клапан 10 закрывается относительно его седла 18, тем самым предотвращая перемещение сжатого воздуха из тормозной магистрали 1 в запасной резервуар 4 через дроссель 15. В одном аспекте, данная заданная величина давления равна 0,50 бар.

[0033] После того как распределительная клапанная система 300 выдала «дозу» сжатого воздуха и уплотняющий клапан 10 и клапан 50 первоначального впуска закрылись, открываются уравнительный резервуар 6 и клапан 29 уравнительного/наполнительного клапана 20. Данное положение распределительной клапанной системы 300 позволяет сжатому воздуху из запасного резервуара 4 перемещаться в тормозной цилиндр 104 через переключающий клапан 91, при этом отверстие 99 переключающего клапана 91 можно регулировать, чтобы регулировать время заполнения тормозного цилиндра.

[0034] Когда давление воздуха в камере 77 основного регулирующего клапана 60 повышается, на полый клапанный шток 71 через мембрану 76 создается усилие, направленное вниз. Данное усилие, направленное вниз, а также усилие пружин 75 и 78, действует против усилия, направленного вверх, обусловленного разностью давлений через мембрану 72. Когда усилия, направленные вниз и вверх, действующие на полый клапанный шток 71, уравновешены, полый клапанный шток 71 перемещается вниз в «положение перекрытия», тем самым позволяя впускному клапану 61 закрываться. Таким образом, когда основной регулирующий клапан 60 находится в данном положении «перекрытия», не осуществляется ни впуск, ни выпуск воздуха из тормозного цилиндра 104. Любое дополнительное уменьшение давления тормозной магистрали вызывает уменьшение усилия, направленного вниз, тем самым вызывая разбалансировку усилий на полый клапанный шток 71 и перемещение вверх полого клапанного штока 71. Данное перемещение вверх полного клапанного штока 71 открывает впускной клапан 61, позволяя сжатому воздуху из запасного резервуара 4 перемещаться в тормозной цилиндр 104 до тех пор, пока увеличивающееся давление в камере 77 не восстанавливает равновесие сил на полый клапанный шток 71. Поскольку основной регулирующий клапан 60 может быть чувствительным к небольшим изменениям усилий, действующих на полый клапанный шток 71, давление тормозного цилиндра можно увеличивать с очень малыми шагами, таким образом обеспечивая точное управление торможением. Это может продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное давление в тормозном цилиндре 104. В одном аспекте, данное максимальное давление может находиться, например, в пределах 3,7-3,9 бар. В случае если сжатый воздух будет утекать из тормозного цилиндра 104, вследствие некачественного уплотнения поршня или трубного соединения, соответствующее снижение давления воздуха в камере 77 будет вызывать разбалансировку сил на полый клапанный шток 71, вызывая подъем полого клапанного штока 71 и открытие впускного клапана 61. Когда впускной клапан 61 поднимается, сжатый воздух из запасного резервуара 4 поступает в тормозной цилиндр 104, чтобы компенсировать утечку. Кроме того, сжатый воздух из тормозной магистрали 1 способен перемещаться в запасной резервуар 4 через открытый клапан 29 уравнительного/наполнительного клапана 20 и контрольный клапан 40, таким образом обеспечивая безопасное и эффективное применение тормоза.

[0035] Регулирование максимального давления в распределительной клапанной системе 300 осуществляется посредством ограничителя 68 максимального давления. Упругость пружины 66 ограничителя 68 максимального давления, а также диаметр нажимной пластины 79, навинченной на винт 69, выбраны так, что впускной клапан 61 расположен на своем седле только тогда, когда достигнуто заданное максимальное давление в тормозном цилиндре 104. Давление тормозного цилиндра из камеры 77 проходит через внутренний канал 62 над мембраной 64. Таким образом, упругость пружины 66 и диаметр нажимной пластины 79, навинченной на винт 69, можно выбрать так, чтобы обеспечить заданную величину сопротивления до того, как давление, действующее на мембрану 64, вызывает перемещение вниз мембраны 64, которое вызывает закрытие впускного клапана 61 относительно его седла. Регулирование максимального давления тормозного цилиндра может также осуществляться посредством вращения винта 69 после открытия крышки 70, тем самым сжимая пружину 66 до некотором длины.

[0036] Распределительная клапанная система 300 также осуществляет несколько операций во время отпуска тормоза железнодорожного транспортного средства 2 00. Когда давление в тормозной магистрали 1 увеличивают, увеличенное давление в камере 73, действующее на мембрану 72 полого клапанного штока 71, вызывает перемещение вниз полого клапанного штока 71 из положения «перекрытия». Затем верхняя часть полого клапанного штока 71 способна отсоединяться от нижней поверхности впускного клапана 61, тем самым позволяя сжатому воздуху из тормозного цилиндра 104 выходить в атмосферу. Сжатый воздух перемещается из тормозного цилиндра 104 в полый клапанный шток 71 и камеру 138. Затем сжатый воздух перемещается в дроссели 134, 136 переключающего устройства 132 через канал 130. Отверстие каждого дросселя 134, 136 можно регулировать, чтобы изменять время выпуска сжатого воздуха в атмосферу. Таким образом, постепенно повышая давление тормозной магистрали можно отпускать тормоз с очень малыми шагами, чтобы обеспечить точное управление торможением при отпуске.

[0037] Если во время отпуска тормоза железнодорожного транспортного средства 200 давление воздуха в тормозной магистрали 1 становится выше давления воздуха в запасном резервуаре 4, то сжатый воздух из тормозной магистрали 1 будет перемещаться через дроссель 34 за клапан 29 в уравнительном/наполнительном клапане 20, через контрольный клапан 40 и в запасной резервуар 4. Клапан 29 удерживается открытым в данном положении за счет разности давлений между запасным резервуаром 4 и уравнительным резервуаром 6, действующей на мембрану 30 уравнительного/наполнительного клапана 20. Используя данную схему размещения, можно осуществлять подзарядку запасного резервуара 4 во время отпуска тормоза. Когда запасной резервуар 4 подзаряжается, давление воздуха начнет выравниваться с давлением воздуха в уравнительном резервуаре 6. В этом случае пружина 26 поджимает клапан 23 вправо, тем самым позволяя клапану 29 закрываться.

[0038] При уменьшении давления тормозного цилиндра до некоторой величины, давление тормозной магистрали в камере 11, действующее на мембрану 14, поднимает клапанный шток 19, таким образом открывая уплотняющий клапан 10. В одном аспекте, когда давление в тормозном цилиндре снижено до приблизительно 0,50 бар, уплотняющий клапан 10 открывается.

[0039] Уплотняющий клапан 10 может также открываться под влиянием пружины 13, при условии, что давление из тормозной магистрали 1, действующее в камере 11, не превышает давления воздуха запасного резервуара 4 в камере 17 на примерно 0,60 бар. Однако если тормоз отпускают с использованием отпускающего резкого скачка высокого давления, приводящего к повышению давления тормозной магистрали выше нормального рабочего давления, то уплотняющий клапан 10 будет оставаться закрытым под действием давления в камере 11, даже при отсутствии давления, действующего на мембрану 16. В одном аспекте, когда давление тормозной магистрали становится примерно на 0,60 бар выше нормального рабочего давления, равного примерно 5,0 бар, уплотняющий клапан 10 будет оставаться закрытым. Кроме того, подзарядка запасного резервуара 4 может продолжаться после открытия уплотняющего клапана 10 под действием пружины 13. Данная схема размещения уплотняющего клапана 10 и уравнительного/наполнительного клапана 20 обеспечивает эффективную защиту запасного резервуара 4 и уравнительного резервуара 6 от перезаряда во время отпуска тормоза. Это позволяет отпускающему резкому скачку высокого давления удерживаться в течение более длительного периода времени, чем требуется для осуществления полного отпуска тормоза.

[0040] Когда давление тормозного цилиндра падает ниже некоторого давления, давление тормозной магистрали в камере 73, действующее на запорный элемент 87, преодолевает давление тормозного цилиндра, действующее в камере 88 на мембрану 89, тем самым позволяя клапанному коромыслу 80 возвращаться в его нормальное положение, и повторно приводя в движение шток 81 ускорительного клапана в случае повторного торможения. В одном аспекте, данная операция осуществляется тогда, когда давление тормозного цилиндра падает ниже примерно 0,25 бара. Таким образом, ускоритель остается бездействующим, когда осуществляется регулирование тормоза при низких давлениях тормозного цилиндра, превышающих примерно 0,25 бар.

[0041] На конечных этапах отпуска тормоза и когда давление тормозной магистрали, в одном аспекте, повышается до примерно 4,80 бар, клапан 23 перемещается вправо и отделяется от клапана 29, который закрывается. Пружина 25 поджимает скользящий дроссельный клапан 27 к упору 28 в уравнительном/наполнительном клапане 20. В этом положении, сообщение между тормозной магистралью 2 и уравнительным резервуаром 6 ограничено посредством дросселя 32. Когда разность давлений через мембрану 30 мала, усилие пружины 2 6 больше чем усилие пружины 25, так что клапан 23 перемещается дополнительно вправо. Клапанный шток 24 открывается и окончательное выравнивание происходит посредством дросселя 31 чувствительности. Таким образом, выравнивание давления тормозной магистрали и уравнительного резервуара совершенно не зависит от давления тормозного цилиндра, так что утечка давления из тормозного цилиндра не влияет на полный отпуск тормоза. Данная схема размещения также предохраняет уравнительный резервуар 6 от потери давления воздуха, даже при необычных условиях. Когда уравнительный резервуар 6 заряжен до нормального рабочего давления или, в случае его перезаряда, выравнивание с давлением тормозной магистрали осуществляется через дроссель 31 чувствительности и клапанный шток 24. Когда клапанный шток 24 закрыт, клапанный шток 24 ограничивает потерю воздуха из уравнительного резервуара 6 в случае небольшого, медленного снижения давления тормозной магистрали. Это может происходить с поездом, требующим только очень легкого и кратковременного применения тормоза. Когда клапанный шток 24 закрыт, он способен также замедлять выравнивание давления уравнительного резервуара с давлением тормозной магистрали во время отпуска тормоза.

[0042] Ниже описано приведение в действие и использование автоматического отпускного клапана 110. Автоматический отпускной клапан 110 расположен в нижней части распределительной клапанной системы 300 и используется для ручного отпуска тормоза на отдельном железнодорожном транспортном средстве 200. Когда тормозная система заряжена, сжатый воздух из уравнительного резервуара 6 перемещается в камеру 74. Данный сжатый воздух изолирован от атмосферы посредством клапана 111. Сжатый воздух в камере 117 выпускается в атмосферу через дроссель 118, когда камера 112 находится под давлением воздуха тормозной магистрали. Данный воздух тормозной магистрали действует на мембрану 114 так, чтобы поджимать полый клапанный шток 115 вниз. Пружина 119 удерживает рычаг 12 0 автоматического отпускного клапана 110.

[0043] Автоматический отпускной клапан 110 действует несколькими разными способами. В первом режиме работы, автоматический отпускной клапан 110 используется для сброса давления воздуха, когда уравнительный резервуар 6 становится перезаряженным. Для сброса избыточного давления в уравнительном резервуаре 6, одно краткое ручное приведение в движение рычага 120 поднимает полый клапанный шток 115, тем самым открывая клапан 111. Это позволяет воздуху из камеры 74 и уравнительного резервуара 6 перемещаться вниз по полому клапанному штоку 115 и в камеру 117. Из камеры 117 воздух направляется в атмосферу через дроссель 118. Данное быстрое повышение давления воздуха в камере 117 действует на нижнюю поверхность мембраны 116, которая имеет более значительную эффективную площадь чем мембрана 114, которая подвергается воздействию давления тормозной магистрали в камере 112. Таким образом, давление в камере 117 удерживает клапан 111 открытым до тех пор, пока оно не падает до величины ниже давления в камере 112. В этот момент времени полый клапанный шток 115 перемещается вниз и пружина 113 закрывает клапан 111. Используя данный принцип работы, перезаряд уравнительного резервуара сбрасывается автоматически и с минимальной потерей сжатого воздуха в течение самого короткого периода времени.

[0044] Во втором режиме работы, автоматический отпускной клапан 110 используется для полного сброса тормозного давления. При давлении тормозной магистрали 1, равном примерно или точно 0,00 бар, и полностью примененном тормозе, осуществляется одно короткое быстрое ручное приведение в движение рычага 120. При тормозной магистрали 1, находящейся под атмосферным давлением, и отсутствии давления на мембрану 114, клапан 111 удерживается открытым вследствие направленного вверх давления на мембрану 116, до тех пор пока камера 117 не будет также находиться при атмосферном давлении. Поскольку тормозная магистраль 1 не выдает давление в камеру 112, давление из камеры 74 и уравнительного резервуара 6 направляется в камеру 117 и выпускается в атмосферу через дроссель 118. Посредством выполнения данной функции, давление из уравнительного резервуара 6 полностью сбрасывается в атмосферу до тех пор, пока он не будет также находится при атмосферном давлении. Таким образом, в результате тормоз полностью отпускается.

[0045] В третьем режиме работы, автоматический отпускной клапан приводится в действие посредством вакуума. Данный признак позволяет дистанционно приводить в действие автоматический отпускной клапан 110 на железнодорожном транспортном средстве 200, довольно часто из локомотива. Данный локомотив (не показанный) должен быть надлежащим образом оборудован устройством (не показанным) для обеспечения создания вакуума в тормозной магистрали. Когда в камере 112 автоматического отпускного клапана 110 создается вакуум, атмосферное давление, действующее на нижнюю сторону мембраны 117, вынуждает полый клапанный шток 115 подниматься, тем самым открывая клапан 111. Затем автоматический отпускной клапан 110 работает по аналогии с выше и режимами работы для перезаряженного уравнительного резервуара 6 или полного отпуска тормоза.

[0046] Хотя в вышеприведенном описании описаны аспекты распределительной клапанной системы 300 и способы ее приведения в действие, специалисты в данной области техники могут выполнить модификации и изменения в данных аспектах не выходя за рамки объема и сущности изобретения. Следовательно, вышеприведенное описание следует рассматривать как пояснительное, а не ограничивающее. Вышеописанное изобретение определяется прилагаемой формулой, и все изменения в изобретении, которые находятся в пределах идеи и диапазона эквивалентности пунктов формулы, должны находиться в рамках ее объема.

1. Распределительная клапанная система для железнодорожного транспортного средства, содержащая:

тормозную магистраль;

переключающий клапан;

запасной резервуар в линии между тормозной магистралью и переключающим клапаном для осуществления сообщения по текучей среде между тормозной магистралью и переключающим клапаном; и

тормозной цилиндр, сообщающийся по текучей среде с переключающим клапаном,

причем переключающий клапан имеет множество положений, соответствующих разным количествам сжатого воздуха, подаваемого в тормозной цилиндр,

при этом переключающий клапан включает в себя множество камер, которые соответствуют множеству положений и заполнены сжатым воздухом в соответствии с весом железнодорожного транспортного средства.

2. Распределительная клапанная система по п. 1, в которой переключающий клапан содержит три камеры.

3. Распределительная клапанная система по п. 1, дополнительно содержащая переключающее устройство, выполненное с возможностью переключения переключающего клапана между разными положениями, причем переключающее устройство расположено в линии между запасным резервуаром и переключающим клапаном.

4. Распределительная клапанная система по п. 3, которая сообщается по текучей среде с железнодорожным транспортным средством через тормозную магистраль.

5. Распределительная клапанная система по п. 4, дополнительно содержащая:

основной регулирующий клапан в линии между запасным резервуаром и переключающим клапаном; и

ограничитель максимального давления, расположенный над основным регулирующим клапаном.

6. Распределительная клапанная система по п. 5, дополнительно содержащая автоматический отпускной клапан, сообщающийся по текучей среде с тормозной магистралью и уравнительным резервуаром, причем автоматический отпускной клапан расположен в линии между тормозной магистралью и уравнительным резервуаром.

7. Распределительная клапанная система по п. 6, дополнительно содержащая уравнительный клапан, выполненный с возможностью выравнивания давления воздуха запасного резервуара с давлением воздуха уравнительного резервуара, причем уравнительный клапан сообщается по текучей средой с тормозной магистралью, уравнительным резервуаром и запасным резервуаром.

8. Способ торможения железнодорожного транспортного средства с использованием распределительной клапанной системы, включающий этапы:

a) обеспечения распределительной клапанной системы на железнодорожном транспортном средстве, содержащей:

тормозную магистраль;

переключающий клапан;

запасной резервуар в линии между тормозной магистралью и переключающим клапаном для осуществления сообщения по текучей среде между тормозной магистралью и переключающим клапаном; и

тормозной цилиндр, сообщающийся по текучей среде с переключающим клапаном,

причем переключающий клапан имеет множество положений, соответствующих разным величинам давления воздуха, создаваемого в тормозном цилиндре, и

железнодорожное транспортное средство сообщается по текучей среде с распределительной клапанной системой через тормозную магистраль;

b) направления сжатого воздуха из тормозной магистрали в запасной резервуар;

c) направления сжатого воздуха из запасного резервуара в переключающий клапан; и

d) выбора положения переключающего клапана, причем переключающий клапан выполнен с множеством разных положений, соответствующих разным количествам сжатого воздуха, которые подаются в тормозной цилиндр на основании веса железнодорожного транспортного средства.

9. Способ торможения железнодорожного транспортного средства по п. 8, дополнительно включающий этап направления выбранного количества сжатого воздуха из переключающего клапана в тормозной цилиндр.

10. Способ торможения железнодорожного транспортного средства по п. 8, в котором переключающий клапан содержит три камеры, соответствующие трем разным положениям переключающего клапана.

11. Способ торможения железнодорожного транспортного средства по п. 8, дополнительно включающий этап обеспечения переключающего устройства, выполненного с возможностью переключения переключающего клапана между разными положениями, причем переключающее устройство расположено в линии между запасным резервуаром и переключающим клапаном.

12. Способ торможения железнодорожного транспортного средства по п. 11, в котором в первом положении переключающее устройство направляет сжатый воздух в три камеры переключающего клапана; во втором положении переключающее устройство направляет сжатый воздух в две камеры переключающего клапана; а в третьем положении переключающее устройство направляет сжатый воздух в одну камеру переключающего клапана.

13. Способ торможения железнодорожного транспортного средства по п. 8, дополнительно включающий этап ограничения максимального давления распределительной клапанной системы посредством использования ограничителя максимального давления, который расположен над основным регулирующим клапаном в линии между запасным резервуаром и переключающим клапаном.

14. Способ торможения железнодорожного транспортного средства по п. 8, дополнительно включающий этап размещения автоматического отпускного клапана в сообщении по текучей среде с тормозной магистралью и уравнительным резервуаром, причем автоматический отпускной клапан расположен в линии между тормозной магистралью и уравнительным резервуаром.

15. Способ торможения железнодорожного транспортного средства по п. 8, дополнительно включающий этап размещения уравнительного клапана, который обеспечивает уравнивание давления воздуха запасного резервуара с давлением воздуха уравнительного резервуара, причем уравнительный клапан сообщается по текучей среде с тормозной магистралью, уравнительным резервуаром и запасным резервуаром.