Амортизатор вагонного замедлителя
Изобретение относится к области верхнего строения железнодорожного пути, в частности к амортизаторам путевых вагонных замедлителей. Амортизатор содержит цилиндропоршневой блок со штоком и выдвигающим блоком. Поршень делит внутреннее пространство цилиндра на две рабочие камеры. В поршне выполнено несколько каналов, соединяющих рабочие камеры, каждый из которых запирается отдельным шариковым элементом. Шариковые запорные элементы имеют общую опорную пластину над поршнем. Для закрывания каналов пластина нагружена натяжной клапанной пружиной. При этом между пластиной и поршнем всегда имеется заданное минимальное расстояние, которое формируют опиранием пластины на шариковые запорные элементы. Повышается эффективность вагонного замедлителя при низких скоростях вагонов. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к амортизатору вагонного замедлителя, включающему в себя цилиндро-поршневой блок, содержащий цилиндр, аксиально подвижный в цилиндре поршень, делящий внутреннее пространство цилиндра на две рабочие камеры, соединенный с поршнем и герметично выведенный из цилиндра на одном его конце поршневой шток, выдвигающий блок, который нагружает поршень, выдвигая поршневой шток из цилиндра, и приданное поршню амортизирующее устройство.
При позиционировании вагонов на концах путей, в частности в центрах распределения грузов, возникает проблема, заключающаяся в том, что за счет последовательно наезжающих вагонов уже составленные в поезд вагоны снова подвигаются и имеют тенденцию повторного приведения в движение.
На концах путей это может привести, например, к тому, что вагоны нежелательным образом сдвинутся к упору. В самом неблагоприятном случае может даже возникнуть опасность схода вагона с рельсов. Кроме того, в случае сквозных путей, т.е. путей с открытым концом, нежелательно, чтобы один вагон покидал путь, прежде чем все вагоны поезда не будут полностью соединены между собой. Третьим случаем применения являются наконец пути на сортировочной горке, где вагоны распределяются по разным путям. Также в этом случае нежелательно, если вагоны самопроизвольно приходят в движение.
Указанные проблемы со временем приобрели большое значение, поскольку, например, трение в буксах вагонов было оптимизировано в такой степени, что вагоны больше не затормаживаются при условии трения.
Из документа DE 3120016 С2 известен амортизатор, который при очень низких скоростях наката вагона и в квазистатических условиях не создает практически никакого тормозного действия и активируется лишь начиная с заданной скорости наката. Этот амортизатор не в состоянии решить названную проблему. Следовательно, для низких скоростей наката и квазистационарных условий необходимо предусмотреть дополнительные тормозные системы.
Задачей изобретения является создание амортизатора вагонного замедлителя описанного выше рода, который позволил бы устранить упомянутые проблемы.
Эта задача решена, согласно изобретению, посредством амортизатора вагонного замедлителя, включающего в себя цилиндро-поршневой блок, содержащий цилиндр, аксиально подвижный в цилиндре поршень, делящий внутреннее пространство цилиндра на две рабочие камеры, соединенный с поршнем и герметично выведенный из цилиндра на одном его конце поршневой шток, выдвигающий блок, который нагружает поршень, выдвигая поршневой шток из цилиндра, и приданное поршню амортизирующее устройство, у которого амортизирующее устройство содержит, по меньшей мере, один амортизирующий клапан, по меньшей мере, с одним поршневым каналом, который проходит через поршень, соединяя обе рабочие камеры, и, по меньшей мере, одним, приданным поршневому каналу запорным элементом, причем, по меньшей мере, один запорный элемент натяжен пружиной, запирая поршневой канал, и нагружен гидравлическим давлением, господствующим в обращенной от поршневого штока рабочей камере, открывая амортизирующий клапан.
Когда вагон медленно наезжает на свободный конец поршневого штока и стремится вдавить поршень в цилиндр, по меньшей мере, один поршневой канал под действием натяжения пружины сначала остается еще закрытым посредством, по меньшей мере, одного запорного элемента. При этом сила натяжения пружины выбрана таким образом, что, по меньшей мере, один запорный элемент приподнимается от поршня только тогда, когда на поршневой шток действует заданная сила, которая, однако, всегда меньше силы, которая привела бы вагон к сходу с рельсов. Вплоть до приподнятия, по меньшей мере, одного запорного элемента от поршня амортизатор вагонного замедлителя действует как жесткое препятствие, которое в состоянии удержать вагон на месте. При превышении заданной силы, т.е. после приподнятия, по меньшей мере, одного запорного элемента, гидравлическая жидкость может проходить из обращенной от поршневого штока рабочей камеру, по меньшей мере, по одному поршневому каналу в обращенную к поршневому штоку рабочую камеру, в результате чего поршень может вдвинуться в цилиндр. Сопротивление, оказываемое амортизирующим клапаном потоку гидравлической жидкости, затормаживает вагон.
Предложенный амортизатор вагонного замедлителя представляет собой, тем самым, при низких скоростях наката в квазистационарных условиях жесткое препятствие, которое в состоянии удержать вагон на месте. При превышении заданной скорости наката, точнее говоря, заданной, оказываемой вагоном на амортизатор вагонного замедлителя силы амортизатор действует, напротив, как амортизирующий элемент, который затормаживает движение вагона.
В принципе, возможно, чтобы, по меньшей мере, один запорный элемент сам создавал силу натяжения пружины, например, за счет его выполнения в виде пружинящего элемента.
В одном варианте, однако, предпочтительно, что, по меньшей мере, один запорный элемент натяжен посредством, по меньшей мере, одной отдельно выполненной клапанной натяжной пружины, запирая, по меньшей мере, один поршневой канал. При этом, по меньшей мере, один запорный элемент может быть выполнен, например, в форме шарика или усеченного конуса или конуса или в виде уплотнительной шайбы или золотника.
В зависимости от соответствующего случая применения, по меньшей мере, один запорный элемент может быть изготовлен из металла, например, стали или меди, или из пластика, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ).
Поведение амортизирующего устройства при открывании в режиме давления, т.е. при вдвигании поршневого штока в цилиндр, определяется взаимодействием силы, действующей в направлении открывания, и силы, действующей в направлении запирания. При этом сила, действующая в направлении открывания, по меньшей мере, одного амортизирующего клапана, вычисляется в виде произведения от умножения гидравлического давления, господствующего в обращенной от поршневого штока рабочей камере, на общую площадь сечения, по меньшей мере, одного поршневого канала. Силу, действующую в направлении запирания, можно в хорошем приближении приравнять к силе натяжения пружины, поскольку гидравлическим давлением, господствующим в содержащей поршневой шток рабочей камере, тогда, когда грузовой вагон воздействует на поршневой шток, по сравнению с гидравлическим давлением, господствующим в обращенной от поршневого штока рабочей камере, можно пренебречь. При наличии нескольких клапанных натяжных пружин сила, действующая в направлении запирания вычисляется как сумма сил клапанных натяжных пружин.
В принципе, возможны любые комбинации поршневых каналов и клапанных натяжных пружин. Например, могут быть предусмотрены несколько поршневых каналов, на запорные элементы которых воздействуют отдельные клапанные натяжные пружины. За счет выполненного таким образом амортизирующего устройства может быть создан ступенчатый характер открывания, согласно которому амортизирующее устройство при превышении заданного предельного давления открывается не резко, а сначала происходит предварительное открывание, например, только одного поршневого канала, прежде чем будут открыты все поршневые каналы.
По меньшей мере, одна клапанная натяжная пружина может воздействовать непосредственно на соответствующий запорный элемент. Однако возможно также, чтобы, по меньшей мере, одна клапанная натяжная пружина воздействовала на соответствующий запорный элемент посредством опорного элемента. Возможно даже, чтобы одна клапанная натяжная пружина через опорный элемент воздействовала на несколько запорных элементов.
В соответствии с этим в одном варианте может быть предусмотрено, что через поршень проходят несколько соединяющих рабочие камеры поршневых каналов, каждому из которых придан отдельный запорный элемент, причем запорным элементам придана одна общая опорная пластина, на которую воздействует клапанная натяжная пружина. Это позволяет настроить нужную амортизирующую силу путем подходящего выбора числа и площади сечения поршневых каналов в соответствии с используемой клапанной натяжной пружиной. Например, клапанная натяжная пружина может быть выполнена в виде пакета тарельчатых пружин.
Чтобы обеспечить движение клапанной натяжной пружины вместе с поршневым штоком, предложено, что клапанная натяжная пружина опирается на эксплуатационно-прочно соединенный с поршневым штоком элемент. Эксплуатационно-прочно соединенный с поршневым штоком элемент может быть образован, например, втулкой, которая может быть соединена с поршневым штоком, например, посредством обжима.
Эксплуатационно-прочно соединенный с поршневым штоком элемент может выполнять также еще и одну дополнительную функцию, а именно его обращенный от клапанной натяжной пружины конец может служить для зацепления с концевой упорной пружиной, которая может быть выполнена также в виде пакета тарельчатых пружин. Задачей этой концевой упорной пружины является поглощение в концевом упоре энергии удара, с которой поршневой шток и поршень устремляются вверх, когда вагон снова отпускает амортизатор.
Как это само по себе известно, цилиндро-поршневой блок может содержать далее газонаполненную компенсационную камеру. Газовое наполнение этой компенсационной камеры, когда поршневой шток вдвигается в цилиндр, может сжиматься, создавая пространство для вытесненного поршневым штоком объема гидравлической жидкости.
В одном варианте предложено, что рядом с тем концом цилиндра, на котором поршневой шток выходит из цилиндра, в обращенной к поршневому штоку рабочей камере расположена вставка, которая, по меньшей мере, своим обращенным к поршню концом окружает поршневой шток или соединенный с ним элемент, оставляя зазор. В этой вставке может быть предусмотрена газонаполненная компенсационная камера. При этом тот факт, что вставка, за исключением зазора, доходит до поршневого штока, гарантирует, что турбулентности течения, вызванные гидравлической жидкостью, выходящей с высокой скоростью из поршневых каналов, не могут влиять на газовое наполнение компенсационной камеры, в частности не могут привести к вспениванию гидравлической жидкости посредством газового наполнения. Через оставленный между поршневым штоком и вставкой зазор течет лишь количество гидравлической жидкости, соответствующее объему того участка поршневого штока, который вдвинулся в цилиндр или выдвинулся из него. При таком сравнительно небольшом количестве гидравлической жидкости не возникает опасности вспенивания.
Другой функцией вставки может быть создание поддержки для концевой упорной пружины. Кроме того, вставка может служить также упором для клапанной натяжной пружины, так что последняя может поддерживать действие концевой упорной пружины.
Для обеспечения повторного выдвигания поршневого штока из цилиндра, в одном варианте предложено, что амортизирующее устройство содержит, по меньшей мере, один дополнительный амортизирующий клапан, по меньшей мере, с одним дополнительным, проходящим через поршень и соединяющим обе рабочие камеры поршневым каналом и, по меньшей мере, одним, приданным дополнительному поршневому каналу запорным элементом, причем, по меньшей мере, один дополнительный запорный элемент натяжен, по меньшей мере, одной дополнительной клапанной натяжной пружиной, закрывая, по меньшей мере, один дополнительный поршневой канал, и нагружен гидравлическим давлением, господствующим в рабочей камере, через которую проходит поршневой шток, открывая, по меньшей мере, один дополнительный амортизирующий клапан. При этом амортизирующая сила, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана выбрана преимущественно таким образом, что, с одной стороны, выдвинутое состояние поршневого штока и, тем самым, состояние функциональной готовности амортизатора вагонного замедлителя восстанавливаются максимально быстро после того, как вагон снова отпустит амортизатор вагонного замедлителя, а, с другой стороны, энергия удара поршневого штока и поршня ограничивается значением, которое не снижает долговечности амортизатора вагонного замедлителя.
Также в этом случае возможно, чтобы через поршень проходили несколько дополнительных, соединяющих рабочие камеры поршневых каналов, каждому из которых придан отдельный дополнительный запорный элемент, причем дополнительным запорным элементам придана общая дополнительная опорная пластина, на которую воздействует дополнительная клапанная натяжная пружина. В принципе, также для компонентов, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана, существуют возможности варьирования, которые пояснялись выше, по меньшей мере, для одного амортизирующего клапана.
Работа амортизирующего устройства при открывании в режиме выдвигания, т.е. при выдвигании поршневого штока из цилиндра, определяется взаимодействием силы, действующей в направлении открывания, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана и силы, действующей в направлении запирания. При этом сила, действующая в направлении открывания, вычисляется как произведение от умножения гидравлического давления, господствующего в содержащей поршневой шток рабочей камере, на общую площадь сечения, по меньшей мере, одного дополнительного поршневого канала. Силу, действующую в направлении запирания, можно на основе действия выдвигающего устройства в хорошем приближении приравнять к силе натяжения, по меньшей мере, одной дополнительной клапанной натяжной пружины. Если предусмотрены несколько клапанных натяжных пружин, то сила, действующая в направлении запирания, вычисляется как сумма сил натяжения дополнительных клапанных натяжных пружин.
Например, по меньшей мере, одна дополнительная клапанная натяжная пружина может быть образована винтовой пружиной, например, винтовой пружиной сжатия, тарельчатой пружиной и т.п. Кроме того, по меньшей мере, одна дополнительная клапанная натяжная пружина может опираться на элемент, который эксплуатационно-прочно соединен с проходящим через поршень участком поршневого штока. Этот элемент может быть образован, например, пластиной, которая посредством гайки свинчена с расположенным в цилиндре концом поршневого штока.
В одном варианте предложено, что выдвигающее устройство содержит, по меньшей мере, одну выдвигающую пружину, например, по меньшей мере, одну винтовую пружину сжатия и/или, по меньшей мере, одну тарельчатую пружину, расположенную в обращенной от поршневого штока рабочей камере, и/или, по меньшей мере, один объем сжатого газа. В принципе, было бы достаточно объема сжатого газа, который так и так должен быть предусмотрен для компенсации объема, занимаемого поршневым штоком при вдвигании в цилиндр и снова освобождаемого при выдвигании из цилиндра. После вдвигания поршневого штока в ходе движения грузового вагона, если бы, по меньшей мере, один дополнительный амортизирующий клапан остался бы запертым, так что гидравлическая жидкость не может быть обменена между рабочими камерами, установилось бы состояние, в котором поршень останавливается. В этом состоянии в размещающей поршневой шток рабочей камере господствовало бы более высокое давление, чем в обращенной от поршневого штока рабочей камере. Это обусловлено тем фактом, что размещающая поршневой шток рабочая камера вследствие занятой сечением поршневого штока площади представляет меньшую площадь, чем обращенная от поршневого штока рабочая камера. Если, по меньшей мере, один дополнительный амортизирующий клапан выполнен таким образом, что разности давлений между обеими рабочими камерами достаточно для открывания, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана, то описанное выше состояние не может установиться, и поршневой шток непрерывно выдвигается. В этой связи объем сжатого газа заботится о том, чтобы значение давления поддерживалось порядка, обеспечивающего плавное выдвигание поршневого штока из цилиндра. Плавному выдвиганию поршневого штока можно далее способствовать тем, что выдвигающее устройство содержит выдвигающий пружинный блок, который может содержать, например, две расположенные друг в друге винтовые пружины сжатия.
Чтобы диссипированную при работе амортизатора вагонного замедлителя энергию можно было простым образом отвести в окружающее пространство, может быть предусмотрено, что цилиндр на своей внешней поверхности выполнены с охлаждающими ребрами.
В одном варианте предложено, что цилиндро-поршневой блок размещен в корпусе, который содержит приданное цилиндру основание и приданную поршневому штоку, перемещающуюся относительно основания крышку.
В нижней ограничительной поверхности основания может быть предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие, через которое имеющийся в корпусе воздух может вытесняться при вдвигании крышки в основание, а при повторном выдвигании крышки в корпус может всасываться свежий воздух. За счет этого в корпусе возникает воздушный поток, который движется мимо охлаждающих ребер цилиндра, обеспечивая, тем самым, эффективное охлаждение цилиндро-поршневого блока. Это имеет значение, в частности, потому, что амортизатор вагонного замедлителя на каждый рабочий ход поглощает столько энергии, что он нагревается примерно на 1,0ºК-1,5ºК. Ввиду большого числа вагонов, которое может иметь грузовой поезд, и того факта, что каждый вагон имеет обычно до четырех осей, легко видеть, что эффективное охлаждение амортизатора вагонного замедлителя является обязательным.
Если вагоны составлены на пути в грузовой поезд, то они вытягиваются маневровым локомотивом с соответствующего пути. Это влечет за собой большое число активирований амортизаторов в очень короткое время, вызывая, тем самым, опасность перегрева и, следовательно, повреждения, если вообще не разрушения амортизаторов. Однако ущерб наносит и требуемая для активирования амортизаторов тяговая мощность маневрового локомотива.
Чтобы решить эту проблему, в уровне техники уже предлагалось откидывать вбок целиком амортизаторы вагонных замедлителей или аксиально отодвигать назад, чтобы обойти их активирование при вытягивании грузового поезда с соответствующего пути.
Однако все эти решения конструктивно сложны, в частности также потому, что откидывающий или отводящий назад механизм должен быть рассчитан на то, чтобы выдерживать возникающие при надлежащей эксплуатации активирующие силы.
Для решения этой дополнительной проблемы в одном варианте предложено, что амортизирующее устройство содержит приданное, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану устройство уменьшения амортизирующей силы, в частности устройство уменьшения амортизирующей силы, которое предназначено для уменьшения амортизирующей силы, по меньшей мере, одного амортизирующего клапана при возрастании температуры амортизатора вагонного замедлителя. Меньшая амортизирующая сила при вдвигании поршневого штока в цилиндр имеет также следствием меньшую диссипацию энергии и, тем самым, меньший нагрев амортизатора вагонного замедлителя.
Если при повышении температуры амортизирующая сила непрерывно уменьшается, то может быть достигнуто ограничение рабочей температуры амортизатора вагонного замедлителя. Для этого может быть, например, предусмотрено, что приданное, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану устройство уменьшения амортизирующей силы содержит самопроизвольно перемещающееся при изменении температуры исполнительное устройство. Например, такое исполнительное устройство может быть образовано металлическим блоком с эффектом памяти и/или расширяющимся восковым блоком. Такое выполнение исполнительного устройства имеет то дополнительное преимущество, что амортизатор вагонного замедлителя может быть выполнен в виде замкнутого, автономно функционирующего блока, который свободен от присоединений для подачи энергии и/или сигналов.
Однако, в принципе, возможно также, чтобы приданное, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану устройство уменьшения амортизирующей силы содержало исполнительное устройство, приводимое в действие электрически и/или электромоторно и/или электромагнитно и/или пневматически и/или гидравлически. Такое исполнительное устройство может приводиться в действие, например, до того, как маневровый локомотив начет вытягивать грузовой поезд с соответствующего пути. Посредством такого исполнительного устройства можно также уменьшить амортизирующую силу, по меньшей мере, одного амортизирующего клапана, в основном, до нуля, например, за счет того, что открывают байпас между обеими рабочими камерами цилиндра или, в основном, свободную от амортизации линию, ведущую от обращенной от поршневого штока камеры к буферной емкости.
Дополнительно или в качестве альтернативы может быть также предусмотрено, что амортизирующее устройство содержит приданное, по меньшей мере, одному дополнительному амортизирующему клапану устройство повышения амортизирующей силы, в частности устройство повышения амортизирующей силы, которое предназначено для повышения амортизирующей силы, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана при возрастании температуры амортизатора вагонного замедлителя.
В отношении исполнительного устройства для приведения в действие устройства повышения амортизирующей силы можно сослаться на приведенные выше рассуждения в отношении исполнительного устройства для приведения в действие устройства уменьшения амортизирующей силы.
Посредством такого устройства повышения амортизирующей силы можно замедлить движение выдвигания поршневого штока после срабатывания амортизатора вагонного замедлителя. Этим можно достичь того, что поршневой шток в начале следующего срабатывания полностью снова не выдвинется, так что при следующем срабатывании диссипируется соответственно меньше энергии, а это, в свою очередь, вызывает меньший нагрев амортизатора вагонного замедлителя. Если амортизирующая сила, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана повышается, в основном, до бесконечности, то можно, в основном, полностью предотвратить движение выдвигания поршневого штока.
Дополнительно или в качестве альтернативы может быть также предусмотрено, что амортизатор вагонного замедлителя содержит стопорное устройство, которое предназначено для удержания образованного поршнем и поршневым штоком блока во вдвинутом в цилиндр состоянии поршневого штока. Также за счет такого стопорного устройства можно предотвратить движение выдвигания поршневого штока.
В отношении исполнительного устройства для приведения в действие стопорного устройства можно также сослаться на приведенные выше рассуждения в отношении исполнительного устройства для приведения в действие устройства уменьшения амортизирующей силы.
Изобретение более подробно поясняется ниже на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - схематичный вид расположенного на железнодорожном полотне амортизатора вагонного замедлителя;
фиг. 2 - разрез амортизатора вагонного замедлителя;
фиг. 3 - увеличенный размер подробности из фиг. 2;
фиг. 4а, 4b - разрезы амортизатора вагонного замедлителя с различными вариантами выполнения вспомогательных устройств для предотвращения его перегрева.
На фиг. 1 изображен амортизатор 100 вагонного замедлителя. Он содержит корпус 102 с основанием 104 и линейно перемещающейся относительно основания 104 крышкой 106. В корпусе 102 размещен цилиндро-поршневой блок 108 с цилиндром 110, эксплуатационно-прочно соединенным с основанием 104, и поршневым штоком 112, эксплуатационно-прочно соединенным с крышкой 106.
Амортизатор 100 установлен на железнодорожном полотне 200. В частности, виден уложенный на железнодорожном полотне 200 посредством шпалы 202 рельс 204. Далее на фиг. 1 изображено колесо 206 вагона (не показан), обод 208 которого как раз воздействует на амортизатор 100.
Со ссылкой на фиг. 2, 3 подробно описана конструкция цилиндро-поршневого блока 108.
Во внутреннем пространстве цилиндра 110 с возможностью перемещения в его продольном направлении L установлен поршень 114. Закрепленный на поршне 114 поршневой шток 112 выходит из цилиндра 110 на его верхнем на фиг. 2 конце 110а. при этом поршневой шток 112 проходит в цилиндре 110 посредством направляюще-уплотнительного блока 116.
На обращенной от поршневого штока 112 стороне поршня 114 на последний воздействуют две винтовые пружины сжатия 118, 120, так что свободный конец поршневого штока 112 выступает из цилиндра 110 в не подверженном влиянию внешних сил основном состоянии. Это основное состояние показано на фиг. 2.
Над поршнем 114 расположена опорная пластина 122, которая натяжена пружинным пакетом 124 к шарикам 126а шаровых клапанов 126 (на фиг. 2 показан только один). Шаровые клапаны 126 служат для запирания проходящих через поршень 114 в продольном направлении L его сквозных отверстий 128. За счет шариков 126а между поршнем 114 и опорной пластиной 122 всегда имеется заданный минимальный промежуток.
Своим верхним концом пружинный пакет 124 опирается на втулку 130, которая соединена с поршневым штоком 112 путем обжима.
Под поршнем 114 расположена опорная пластина 132, которая натяжена посредством винтовой пружины сжатия 134 к шарикам 136а дополнительных шаровых клапанов 136 (на фиг. 2 показан только один). Шаровые клапаны 136 служат для запирания проходящих через поршень 114 в продольном направлении L его дополнительных сквозных отверстий 138. За счет шариков 136а между поршнем 114 и опорной пластиной 132 всегда имеется заданный минимальный промежуток.
Своим нижним концом винтовая пружина сжатия 134 опирается на замыкающий элемент 140, который посредством гайки 142 эксплуатационно-прочно соединен с проходящим через поршень 114 участком 112а поршневого штока 112.
Когда вагон медленно наезжает на свободный конец поршневого штока 112 или крышки 106 и пытается вдавить поршень 114 в цилиндр 110, шаровой клапан 136 запирает сквозное отверстие 138 поршня 114, тогда как шаровой клапан 126 стремится открыть сквозное отверстие 128. Однако открыванию сквозного отверстия 128 препятствует клапанная пластина 122, которая удерживает клапанный шарик 126а под действием пружинного пакета 124 на седле шарового клапана 126. Запорное усилие пружинного пакета 124 выбрано таким образом, что клапанная пластина 122 приподнимается от поршня 114, когда на поршневой шток 112 действует заданная сила, которая, однако, все еще меньше силы, которая привела бы вагон к сходу с рельсов. После открывания шарового клапана 126 гидравлическая жидкость может течь из нижней рабочей камеры 144 через сквозные отверстия 128 поршня 114 в верхнюю рабочую камеру 146, в результате чего поршень 114 вдвигается в цилиндр 110. Вследствие медленного движения вагона поршень 114 также медленно вдвигается в цилиндр 110, в результате чего достаточно небольшого приподнятия шарика 126а от поршня 114. Следствием этого является небольшое проходное сечение, так что амортизатор противопоставляет движению вагона заданную амортизирующую силу.
После прохождения амортизатора 100 вагоном, так что на свободный конец поршневого штока 112 больше не действует никакая сила, винтовые пружины сжатия 118, 120 давят на поршень 114 снова вверх в основное положение на фиг. 2. При этом гидравлическая жидкость может течь из верхней рабочей камеры 146 мимо опорной пластины 122 через сквозные отверстия 138 поршня 114 и, открывая шаровые клапаны 136, – в нижнюю рабочую камеру 144.
Когда вагон быстро наезжает на свободный конец поршневого штока 112, необходимое для открывания шарового клапана 126 усилие быстро достигается за счет большей динамики, в результате чего состояние стопорения не возникает или возникает лишь на короткое время, а вдвигание поршневого штока 112 или поршня 114 в цилиндр 110 амортизируется пружинным пакетом 124 во взаимодействии с клапанной пластиной 122. Вследствие большей динамики шарик 126а в соответствующей этой динамике степени приподнимается от поршня 114. Возникает проходное сечение, зависящее от скорости вагона, а именно таким образом, что амортизирующая сила, в основном, не зависит от скорости. Таким образом, у вагона независимо от его скорости всегда может отбираться максимально возможная кинетическая энергия.
После прохождения амортизатора вагоном происходит выдвигание свободного конца поршневого штока 112 под действием винтовых пружин сжатия 118, 120.
При этом шаровой клапан 126 под действием пружинного пакета 124 запирает сквозное отверстие 128 поршня 114, тогда как шаровой клапан 136 стремится открыть сквозное отверстие 138. При этом открыванию шаровых клапанов 136 практически ничего не мешает, поскольку винтовая пружина сжатия 134 выполнена значительно слабее винтовых пружин сжатия 118, 120. После открывания шаровых клапанов 136 гидравлическая жидкость может течь из верхней рабочей камеры 146 через сквозные отверстия 138 поршня 114 в нижнюю рабочую камеру 144, в результате чего поршень 114 движется вверх. При этом созданная винтовой пружиной сжатия 134 амортизация выбрана таким образом, что состояние функциональной готовности амортизатора 100 вагонного замедлителя восстановлено максимально быстро, однако, с другой стороны, энергия удара поршня 114 и поршневого штока 112 о верхний конец цилиндра 110 ограничивается до значения, которое не несет никакого риска повреждения цилиндро-поршневого блока 108.
На верхнем конце цилиндра 110 расположена концевая упорная пружина 150, которая в данном примере, как и пружинный пакет 124, также образована пакетом тарельчатых пружин. При выдвигании поршневого штока 112 эта концевая упорная пружина 150 взаимодействует с эксплуатационно-прочно соединенной с ним втулкой 130.
В цилиндре 110 рядом с его верхним концом расположена вставка 152, в которой предусмотрена газонаполненная компенсационная камера 154, служащая для приема объема гидравлической жидкости, вытесненного поршневым штоком 112 при его движении в цилиндр 110. Нижний на фиг. 2 конец 152а вставки 152 окружает поршневой шток 112 и соединенную с ним втулку 130, оставляя узкий зазор 156. Таким образом, нижний на фиг. 2 конец 152а вставки 152 удерживает турбулентные течения гидравлической жидкости, вызванные движением поршня 114 в цилиндре 110, от компенсационной камеры 154, предотвращая этим вспенивание гидравлической жидкости на границе газ-гидравлическая жидкость.
Следует еще добавить, что на внешней стороне цилиндра 110 предусмотрены охлаждающие ребра 158 и что в нижней ограничительной поверхности 104а основания 104 выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 160. Через это отверстие 160 при вдвигании крышки 106 в основание 104 может вытесняться имеющийся в корпусе 102 воздух, а при повторном выдвигании крышки 106 в корпус 102 может всасываться свежий воздух. За счет этого в корпусе 102 возникает воздушный поток, который движется мимо охлаждающих ребер 158 цилиндра 110, обеспечивая, тем самым, эффективное охлаждение цилиндро-поршневого блока 108.
Чтобы предотвратить перегрев амортизатора 100 в результате большого числа активирований в очень короткое время, например, за счет того, что вагоны вытягиваются с пути маневровым локомотивом, могут быть приняты различные вспомогательные меры, которые более подробно поясняются ниже со ссылкой на фиг. 1, 4а, 4b. В общем и целом, это могут быть: стопорные устройства 310 (фиг. 1) и 320 (фиг. 4а), которые удерживают поршневой шток 112 в его вдвинутом состоянии, приданные, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану 126 устройства 330, 340 (фиг. 4а) и 360, 370 (фиг. 4b) уменьшения амортизирующей силы и/или приданные, по меньшей мере, одному дополнительные амортизирующему клапану 136 устройства 350 повышения амортизирующей силы (фиг. 4а).
Здесь следует указать на то, что эти вспомогательные устройства, хотя их конструкция и функция ниже поясняются сами по себе, т.е. отдельно друг от друга, могут быть задействованы, разумеется, также в различных комбинациях между собой.
Стопорное устройство 310 на фиг. 1 предназначено для удержания поршневого штока 112 и, тем самым, приведенной в действие ободом 208 колеса крышки 106 во вдвинутом состоянии, в результате чего больше не могут происходить никакие другие процессы активирования амортизатора 100. Для этого на крышке 106 может быть выполнен кольцевой паз 312, в котором фиксируется стопор 314. В активированном состоянии стопорного устройства 310 стопор 314 упирается преимущественно подпружиненно в крышку 106, так что он при движении поршневого штока 112 в смысле спружинивания фиксируется в кольцевом пазу 312, когда поршневой шток 112 достигнет соответствующего положения. Таким образом, следующее по времени распружинивание поршневого штока 112 и, тем самым, крышки 106 блокируется до тех пор, пока стопор 314 стопорного устройства 310 под действием устройства управления (не показано) снова не выйдет из кольцевого паза 312 и снова не освободит движение крышки 106.
Другой вариант выполнения такого стопорного устройства изображен на фиг. 4а. Стопорное устройство 320 содержит осевой исполнительный орган 322, который может быть выполнен, например, в виде коммутационного электромагнита. Кроме того, стопорное устройство 320 содержит аксиально-прочно соединенный с замыкающим элементом 140 связующий элемент 324, который может взаимодействовать с осевым исполнительным органом 322. Когда поршневой шток 112 находится во вдвинутом состоянии, за счет приведения в действие осевого исполнительного органа 322, например, посредством внешнего блока управления (не показан), создается соединение с силовым замыканием между осевым исполнительным органом 322 и связующим элементом 324, в результате чего движение выдвигания поршневого штока 112 под действием винтовых пружин сжатия 118, 120 предотвращается до тех пор, пока не будет снова разъединено соединение с силовым замыканием между осевым исполнительным органом 322 и связующим элементом 324 и, тем самым, снова не будет освобождено движение выдвигания поршневого штока 112.
Далее на фиг. 4а изображено устройство 330 уменьшения амортизирующей силы, приданное, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану 126. Устройство 330 уменьшения амортизирующей силы содержит кольцевой электродвигатель 332, расположенный в зоне верхней рабочей камеры 146. При этом кольцевой электродвигатель 332 может управляться внешним блоком управления (не показан).
Далее предусмотрен приводимый в движение кольцевым электродвигателем ходовой винт 334, который аксиально перемещается вдоль главной оси поршневого штока 112. Кольцевой электродвигатель 332 аксиально установлен на обращенной от ходового винта 334 стороне посредством эксплуатационно-прочно соединенной с поршневым штоком 112 втулкой 336. Ходовой винт 334 взаимодействует с пружинным пакетом 124, так что за счет осевого перемещения ходового винта 334 вдоль главной оси поршневого штока 112 можно целенаправленно регулировать натяжение пружинного пакета 124, т.е. повышать или уменьшать. Благодаря возможности регулирования натяжения пружинного пакета 124 можно целенаправленно управлять через опорную пластину 122 характером открывания шарового клапана 126 и, тем самым, амортизирующей силой амортизатора 100 в смысле спружинивания. Если натяжение пружинного пакета 124 выбирается, например, очень малым, то имеет место лишь очень низкая амортизирующая сила амортизатора 100 в смысле спружинивания, что приводит к меньшей диссипации энергии и, тем самым, меньший нагрев амортизатора 100 даже при повторяющихся в короткое время процессах активирования.
Другая, изображенная на фиг. 4а возможность выполнения устройства 340 уменьшения амортизирующей силы, включает в себя активно подключаемый байпас 342 к расположенной вне цилиндро-поршневого блока 108 буферной емкости (не показана). Управление подключением, т.е. открыванием байпаса 342, может осуществляться, например, через внешнее устройство управления (не показано), которое открывает клапан 344, приводимый в действие электрически и/или электромоторно и/или электромагнитно и/или пневматически и/или гидравлически. В подключенном или активированном состоянии байпаса 342 к буферной емкости при движении поршня 114 в смысле спружинивания в нижней рабочей камере 144 создается гидравлическое давление, которым можно пренебречь, так что возникает амортизирующее действие амортизатора 100, которым можно также пренебречь. Этот эффект вызывает, в свою очередь, меньшую диссипацию энергии и, тем самым, меньший нагрев амортизатора 100.
Наконец изображенный на фиг. 4а амортизатор 100 может дополнительно или в качестве альтернативы содержать устройство 350 повышения амортизирующей силы, которое расположено в зоне приданного дополнительному шаровому клапану 136 сквозного отверстия 138 поршня 114. Для этого в сквозном отверстии 138 может быть расположен температурно-чувствительный дроссель 352, который может быть выполнен, например, в виде кольцеобразного патрона с расширяющимся воском или металлического элемента с эффектом памяти. При нагревании амортизатора 100 вследствие большого числа активирований температурно-чувствительный дроссель 352 расширяется, сужая, тем самым, имеющуюся в распоряжении гидравлической жидкости площадь проходного сечения сквозного отверстия 138. Вследствие этого через сквозное отверстие 138 может течь лишь меньший или не может течь вообще никакой объемный поток гидравлической жидкости, так что движение поршня в смысле распружинивания замедляется или вообще полностью прекращается. Далее дополнительно или в качестве альтернативы может быть предусмотрена заменяющая винтовую пружину сжатия 134 температурно-чувствительная винтовая пружина сжатия 354 (например, металлическая пружина с эффектом памяти), которая при нагревании аксиально расширяется и, тем самым, повышает передаваемое через опорную пластину 132 усилие на дополнительный шаровой клапан 136, запирая его. Эффекта замедления или прекращения выдвигания поршня 114 по мере повышения температуры можно, тем самым, также достичь и/или еще раз усилить его. В результате достигается в равной мере ограничение нагрева амортизатора 100, благодаря чему можно избежать термически обусловленного повреждения.
Такой температурно-чувствительный клапанный элемент может использоваться также в устройстве 340 уменьшения амортизирующей силы вместо клапанного элемента 344. Выполненное таким образом устройство 360 уменьшения амортизирующей силы изображено на фиг. 4b. В нем подключение байпаса 362 к буферной емкости (не показана) происходит посредством температурно-чувствительного клапана 364, который при достижении заданной температуры самопроизвольно открывается, так что не требуется никакой подачи энергии и/или управляющих сигналов.
На фиг. 4b изображен еще один вариант устройства 370 уменьшения амортизирующей силы. Оно содержит металлическую втулку 372 с эффектом памяти, которая аксиально закреплена на обращенной от поршня 114 стороне через эксплуатационно-прочно соединенную с поршневым штоком 112 втулку 374. Далее предусмотрен патрон 376 с расширяющимся воском, который при нагревании аксиально расширяется вдоль главной оси поршневого штока 112. Патрон 376 взаимодействует с пружинным пакетом 124. За счет обусловленного нагревом расширение патрона 376 можно, тем самым, целенаправленно уменьшить натяжение пружинного пакета 124, что приводит к уменьшенному усилию открывания шарового клапана 126. Следовательно, амортизирующее усилие амортизатора 100 в смысле спружинивания самопроизвольно уменьшается с повышением температуры без внешнего устройства управления, что приводит к амортизирующему действию амортизатора 100, которым можно пренебречь, и представляет собой дополнительную возможность предотвращения обусловленного эксплуатацией перегрева амортизатора 100. Аналогичным образом при остывании натяжение пружинного пакета 124 возрастает, что приводит к усилению амортизирующей функции амортизатора 100 и, тем самым, к его самопроизвольному реактивированию.
1. Амортизатор (100) вагонного замедлителя, содержащий цилиндропоршневой блок (108) с цилиндром (110), аксиально подвижным в цилиндре (110) поршнем (114), делящим внутреннее пространство цилиндра (110) на две рабочие камеры (144, 146), соединенным с поршнем (114) и герметично выведенным из цилиндра (110) на одном его конце (110а) поршневым штоком (112), выдвигающим блоком (118/120), который предназначен для нагружения поршня (114) при выдвижении поршневого штока (112) из цилиндра (110), и приданным поршню (114) амортизирующим устройством (126/136), отличающийся тем, что амортизирующее устройство (126/136) содержит, по меньшей мере, один амортизирующий клапан (126), по меньшей мере, с одним проходящим через поршень (114) поршневым каналом (128), соединяя обе рабочие камеры (144, 146), и, по меньшей мере, одним приданным поршневому каналу (128) запорным элементом (126а), причем, по меньшей мере, один запорный элемент (126а) подпружинен, запирая, по меньшей мере, один поршневой канал (128), и нагружен гидравлическим давлением, преобладающим в обращенной от поршневого штока (112) рабочей камере (144) для открывания амортизирующего клапана (126), причем, по меньшей мере, один запорный элемент (126а) выполнен преимущественно из металла, например стали или меди, или из пластика, например политетрафторэтилена, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один запорный элемент (126а) выполнен в форме шарика, через поршень (114) проходят несколько соединяющих рабочие камеры (144, 146) поршневых каналов (128), каждому из которых придан отдельный запорный элемент (126а), причем шарикообразным запорным элементам (126а) придана общая опорная пластина (122) над поршнем (114), которая посредством, по меньшей мере, одной выполненной отдельно в виде пакета пружин клапанной натяжной пружины (124) натяжена для закрывания поршневого канала (128) против шарикообразных запорных элементов (126а), при этом за счет запорных элементов (126а) всегда имеется заданное минимальное расстояние между поршнем (114) и опорной пластиной (122).
2. Амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна клапанная натяжная пружина (124) опирается на элемент (130), который эксплуатационно-прочно соединен с поршневым штоком (112), причем преимущественно обращенный от клапанной натяжной пружины (124) конец соединенного с поршневым штоком (112) элемента (130) предназначен для зацепления с концевой упорной пружиной (150).
3. Амортизатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что рядом с тем концом (110а) цилиндра (110), на котором поршневой шток (112) выходит из цилиндра (110), в обращенной к поршневому штоку (112) рабочей камере (146) расположена вставка (152).
4. Амортизатор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что амортизирующее устройство (126/136) содержит, по меньшей мере, один дополнительный амортизирующий клапан (136), по меньшей мере, с одним дополнительным, проходящим через поршень (114) и соединяющим обе рабочие камеры (144, 146) поршневым каналом (138) и, по меньшей мере, одним приданным дополнительному поршневому каналу (138) запорным элементом (136а), причем, по меньшей мере, один дополнительный запорный элемент (136а) натяжен, по меньшей мере, одной дополнительной клапанной натяжной пружиной (134), закрывая, по меньшей мере, один дополнительный поршневой канал (138), и нагружен гидравлическим давлением, преобладающим в рабочей камере (146), через которую проходит поршневой шток (112) для открывания, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана (136), причем через поршень (114) проходят несколько соединяющих рабочие камеры (144, 146) дополнительных поршневых каналов (138), каждому из которых придан отдельный дополнительный запорный элемент (136а), причем дополнительным запорным элементам (136а) придана общая дополнительная опорная пластина (132), на которую воздействует дополнительная клапанная натяжная пружина (134).
5. Амортизатор по п. 4, отличающийся тем, что дополнительная клапанная натяжная пружина (134) опирается на элемент (140), который эксплуатационно-прочно соединен с проходящим через поршень (114) участком (112а) поршневого штока (112).
6. Амортизатор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что выдвигающее устройство (118/120) содержит, по меньшей мере, одну выдвигающую пружину, например, по меньшей мере, одну винтовую пружину сжатия (118, 120) и/или, по меньшей мере, одну тарельчатую пружину, расположенную в обращенной от поршневого штока (112) рабочей камере (144), и/или, по меньшей мере, один объем (154) со сжатым газом.
7. Амортизатор по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что цилиндр (110) выполнен на своей внешней поверхности с охлаждающими ребрами (158).
8. Амортизатор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что цилиндропоршневой блок (108) размещен в корпусе (102), содержащем приданное цилиндру (110) основание (104) и приданную поршневому штоку (112) крышку (106), выполненную с возможностью перемещения относительно основания (104).
9. Амортизатор по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что амортизирующее устройство (126/136) содержит приданное, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану (126) устройство (330; 340; 360; 370) уменьшения амортизирующей силы, в частности указанное устройство предназначено для уменьшения амортизирующей силы, по меньшей мере, одного амортизирующего клапана (126) при возрастании температуры амортизатора вагонного замедлителя.
10. Амортизатор по любому из пп. 4-9, отличающийся тем, что амортизирующее устройство (126/136) содержит приданное, по меньшей мере, одному дополнительному амортизирующему клапану (136) устройство (350) повышения амортизирующей силы, в частности устройство (350) повышения амортизирующей силы, которое предназначено для повышения амортизирующей силы, по меньшей мере, одного дополнительного амортизирующего клапана (136) при возрастании температуры амортизатора вагонного замедлителя.
11. Амортизатор по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что он содержит стопорное устройство (310, 320), которое предназначено для удержания образованного поршнем (114) и поршневым штоком (112) блока во вдвинутом в цилиндр (110) состоянии поршневого штока.
12. Амортизатор по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что приданное, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану (126) устройство (360; 370) уменьшения амортизирующей силы и/или приданное, по меньшей мере, одному дополнительному амортизирующему клапану (136) устройство (350) повышения амортизирующей силы и/или стопорное устройство (310, 320) содержит исполнительное устройство, выполненное с возможностью самопроизвольного перемещения при изменении температуры.
13. Амортизатор по любому из пп. 9-12, отличающийся тем, что приданное, по меньшей мере, одному амортизирующему клапану (126) устройство (330, 340) уменьшения амортизирующей силы и/или приданное, по меньшей мере, одному дополнительному амортизирующему клапану (136) устройство повышения амортизирующей силы и/или стопорное устройство (310, 320) содержит исполнительное устройство, приводимое в действие электрически, и/или электромоторно, и/или электромагнитно, и/или пневматически, и/или гидравлически.
