CZ20001195A3 - Reléový ventil pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel - Google Patents

Description

Reléový ventil pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel

Obor techniky

Vynález se týká reléového ventilu pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel, se vstupním ventilem pro přívod tlakového vzduchu ze zásobníku do činného prostoru a s výstupním ventilem pro výstup tlakového vzduchu z činného prostoru do okolí, a s pístovým systémem, který je spojen se vstupním a s výstupním ventilem tak, že při pohybu v prvním směru otevírá vstupní ventil a při pohybu v opačném směru otevírá výstupní ventil·.

Známý stav techniky

Reléové ventily jsou zesilovače průtočného množství. Vstupní a výstupní tlak mohou být přitom jak stejné velikosti, tak proporcionálně nebo jiným způsobem různé, přičemž určitá provedení mohou uskutečnit více přepojitelných poměrů. Bývají označovány rovněž jako tlakové měniče případně tlakové převodníky.

Tlakové převodníky mohou být sjednoceny s regulačními ventily, které vyvozují řídící tlak, do jednoho řídícího aparátu, jak je např. zjevné z EP-B-0 496 058, jehož obsah je zahrnut v celém rozsahu do předkládané přihlášky.

Týkajíce se reléových ventilů, tlakových převodníků rovněž jakož jejich použití a zabudování do tlakovzdušných systémů kolejových vozidel poukazuje se na příručku Brzdy pro kolejová vozidla, technické pojmy a • · · · · • · · · · • · · · · · · · * ······· ·· · hodnoty brzd, KNORR-Bremse AG, MUnchen, 1990, přičemž obsah tohoto sešitu je rovněž zcela zahrnut do předkládané přihlášky vynálezu.

Tlakovým převodníkem jako specielním provedením reléového ventilu jsou např. tlakové převodníky DÍJ24b jakož DU24f společnosti KNORR-BREMSE AG, Moosacher-Str-80, D-80809 Munchen, jakož tlakové převodníky DUK 1.., DUK 3.., DUK 4.. společnosti OERLIKON-KNORR EISENBAHNTECHNIK AG.

Tlakové převodníky DÍÍ24 obsahují tři písty, z nichž dva mohou být odpojeny pneumatickým řazením od vstupního a výstupního ventilu. V provozních stavech, kdy nejsou tyto písty odpojeny, vstupuje jeden z pístů pouze tehdy do spojení se vstupním a s výstupním ventilem, pokud jeden ze dvou oddělených válcových prostorů je spojen s řídícím tlakem.

Toto uspořádání má nevýhodu v tom, že pístní systém obsahuje dělenou pístní tyč s vícenásobným uložením a utěsněním, což vyžaduje nákladné zhotovení a při regulaci tlaku vzniká značná hystereze. Dále je toto uspořádáni nevýhodné v tom, že tlaky nastavené v činném prostoru, pokud jsou rozdílné od řídícího tlaku, nemohou být libovolně voleny změnou velikostí pístů. Nakonec jsou tyto reléové ventily nevýhodné v tom, že v okamžiku spojení pístu s řídícím tlakem vyvozují na něj zpětný účinek, čímž vzniká přídávná regulační nepřesnost. Takové zpětné účinky vznikají vždy potom, kdy dochází přepínacím pochodem s cílem přestavení charakteristiky zařízení ke změně objemu přiřazenému řídícímu tlaku a tím k expansi. Reléové ventily DUK obsahují sice jednu pístní tyč, mají však tu nevýhodu, že na základě uspořádání pístů a k nim vedoucím tlakovzdušným spojením se nenechají s realisovatelnými rozměry pístů nastavit na libovolné ·· ···· tlaky a to se vesměs projevuje nákladnou stavbou u přístrojů s přídavnými funkcemi.

Cílem vynálezu je vytvoření reléového ventilu pro tlakovzdušné systémy kolejových vozidel, kterým bude možno překonat výše uvedené nevýhody.

Podstata vynálezu

Podstata reléového ventilu podle vynálezu spočívá v tom, že pístový systém reléového ventilu obsahuje pístní tyč se třemi písty, přičemž první píst se nalézá v prvním válci, jehož první prostor, ležící na jedné straně pístu, je spojen s činným rostorem a jehož druhý prostor, ležící na druhé straně pístu je spojen s napojením tlakového vzduchu na řídící tlak, a druhý píst se nalézá ve druhém válci, jehož třetí prostor ležící na jedné straně pístu a čtvrtý prostor ležící na druhé straně pístu jsou spojeny vždy s vrtáními, z nichž jedno je spojeno s napojením tlakového vzduchu pro řídící tlak a druhé s okolím, a třetí píst se nalézá ve třetím válci, jehož pátý prostor ležíc! na jedné straně pístu je spojen s vícecestným ventilem, který v jedné poloze spojuje pátý prostor s variabilním tlakem, např.výstupním tlakem a ve druhé poloze s odvzdušňovacím napojením a jehož prostor ležící na druhé straně pístu je čtvrtý prostor.

Ve výhodném provedení reléového ventilu jsou rozvětvená vrtání pro spojení třetího a čtvrtého prostoru s napojením tlakového vzduchu pro řídící tlak případně okolí společně v jedné skříni a podle požadované varianty je možno větev vrtání od třetího případně čtvrtého ·« ·«··

- 4 prostoru k napojení tlakového vzduchu a od čtvrtého případně třetího prostoru do okolí nechat uzavřenou.

Tímto způsobem se dosáhne při jinak stejných stavebních provedeních, že výsledné síly působící na druhý a třetí píst mohou být ve velikosti a směru měněny, takže se varianty liší tím, že jedna je vhodná pro vyvození vyšších výstupních tlaků (např. pro lokomotivy) a druhá pro nižší výstupní tlaky (např. pro vozy).

Alternativní provedení vynálezu předpokládá namísto napojení tlakového vzduchu na řídící tlak dvě napojení pro dva řídící tlaky, přičemž první napojení je spojeno alespoň se druhým prostorem a druhé napojení je spojeno se třetím nebo čtvrtým prostorem. Tím může být reléový ventil předem nastaven dvěma na sobě nezávislými řídícími systémy, např. systémem řízení tlakového vzduchu a systémem elektronického zpracování signálu s výstupním tlakem dosaženým elektro pneumaticky, který se použije jako druhý řídící tlak.

Vynález je popsán dále ve vztahu provedení podle obrázku.

Přehled obrázků na výkrese

Na přiloženém obr.l je znázorněn reléový ventil podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Reléový ventil na obr.l obsahuje vstupní ventil 1 «· »*·· ♦ · ·

pro vstup tlakového vzduchu ze zásobníku 3 do činného prostoru 5 a rovněž výstupní ventil 10 pro výstup tlakového vzduchu z činného prostoru 5 do okolí 12, a pístní systém 20 s pístní tyčí 68 a třemi písty a to s prvním pístem 22, druhým pístem 24 a třetím pístem 26.

Písty se pohybují těsně prostřednictvím kluzného nebo membránového těsnění ve válcích jim přiřazených. Tak se pohybuje první píst 22 v prvním válci 32, druhý píst 24 ve druhém válci 34 a třetí píst 26 ve třetím válci 36. Utěsním pístů v příslušných válcových prostorech jsou vytvořeny vždy příslušné pístní prostory 42,44,62,64,72.

Funkce reléového ventilu je následující:

pokud je přes vrtání 60 dodán do reléového ventilu řídící tlak, tak tento vyvozuje na píst síly, které propojením prostorů za sebou podle vynálezu a s napojeními tlakového vzduchu vytvářejí určité výslednice. Těmito je pak pístní systém 20 pohybován ve směru vstupního ventilu 1 a tento otevírá. Tím proudí tlakový vzduch ze zásobníku 3 do činného prostoru 5. S narůstajícím tlakem v činném prostoru 5 vzrůstá rovněž tlak na píst 22 z prvního prostoru 42, až se dosáhne na pístu 22 silového vyrovnání a pístní systém 20 se vrací do koncové polohy, ve které je jak vstupní ventil 1, tak výstupní ventil 10 uzavřen.

Při zmenšení řídícího tlaku se pístní systém 20 pohybuje doleva, načež se výstupní ventil 10 otevírá a tlak v činném prostoru 5 se odvzdušněním přes odvzdušňovací vrtání 50 sníží až se znovu dosáhne tlakové vyrovnání na pístní systém 20, které vede do uzavírací polohy.

Protože rovnováha sil ovlivňuje tlak nastavující se v činném prostoru 5, platí při následujícím ozačení:

•4 44·4 • 4 4

C tlak v činném prostoru 5

Cv	řídící tlak
Fc	výsledné síly, které vznikají zatížením pístních ploch tlakem C
Fcv	výsledné síly, které vznikají zatížením pístních ploch tlakem Cv

C/Cv = Fcv/-Fc (Fcv>0, Fc<0), to znamená, že poměr tlaku v činném prostoru 5 k jeho řídicímu tlaku se nechá podle přání ovlivňovat tím, že pístní plochy přiřazené těmto tlakům mohou být odpovídajícím způsobem voleny. Zde se rozlišuje mezi výběrem tlaků stanovených velikostí pístů zabudovaných v přístroji a možností přepínání mezi různými tlaky u jednoho přístroje s určitou velikostí pístů.

Nejprve je popsán dále účinek velikostí pístů zabudovaných v přístroji.

Řídící tlak se dostane rozvětveným vrtáním 60 k prvnímu pístu 22 a současně ke druhému pístu 24, který má jiný průměr než první píst 22. Předložený popis přitom obsahuje jak možnost písty zatížit zleva ze čtvrtého prostoru 64, tak z prava ze třetího prostoru 62, přičemž vždy protiležící prostor je odzvzdušněn přes vrtání 70. Tento výběr se dosáhne otevřením případně zavřením větví vrtání 60 a 70, které jsou spojeny s prostory 62 a 64, přičemž vznikají stejné typy jedné přístrojové rodiny.

Tímto provedením vzniká nastavující tlak v činném prostoru 5 podle výše uvedeného vzorce. Pro vytvoření součtu sil se použije přitom sil s přihlédnutím na jejich »· ···* ·· · znaménka, přičemž se berou např. z leva působící síly jako positivní a z prava působící síly jako negativní.

To je možno osvětlit na'příkladech s následujícími označeními:

A22 pístní plocha pístu 22

A24 pístní plocha pístu 24

A26 pístní plocha pístu 26

Při působení řídícího tlaku ve třetím prostoru 62 přídavně ke čtvrtému prostoru 44 potom platí:

Fcv=Cv* A22-Cv* A24(Fcv>0).

Při působení řídícího tlaku ve čtvrtém prostoru 64 přídavně ke druhému prostoru 44 platí:

Fcv=Cv* A22+Cv* A24-Cv* A26(Fcv>0).

Pro Fc platí: Fc=-C* A22(Fc<0).

Zde je patrné, že volbou velikosti pístů a jejich směru zatížení řídícím tlakem se nechají vytvořit libovolné poměry tlaků menších nebo větších než 1. Zvláště se nechají vytvořit tlakové poměry relativně blízké 1, neboř působením řídícího tlaku z leva a z prava mohou vznikat malé výsledné pístní síly, aniž by k tomu bylo nutno použít nepraktické malé písty.

Tím je tlak vznikající v činném prostoru 5 tímto provedením přístroje předem určen. Jak může být tlak v činném prostoru u předem určeného přístroje přepnut na jinou velikost, je následně rovněž popsáno v souvislosti s obr.l

Průběh se odvíjí nejprve, jak je uvedeno výše. Pátý prostor 72 je přitom spojen přes vrtání 82 >· ·β « « · · • · r ο • · * · • · r · ♦ · ·· ·« ····

s odvzdušňovacím vrtáním 86, takže je tento prostor bez tlaku. Přitom se projevuje, jak už bylo osvětleno, sila Fc=-C*A22(Fc<0).

Spojení vrtání 82 s odvzdušňovacím napojením 86 se dosáhne např. přes píst 87 vícecestného ventilu, který je držen ve znázorněné poloze řadícím tlakem přivedeným přes vrtání 88. Odvzdušněním řadícího tlaku se píst 87 pohybuje do spodní polohy a spojuje pátý prostor 72 přes vrtání 82 a 84 s činným prostorem 5, takže tlak C působí přídavně k prvnímu prostoru 42 i v pátém prostoru 72. Tím vzniká pro sílu Fc vztah:

Fc=C*A26-C*A22(Fc<0)

Tímto je nastavující tlakový poměr C/Cv odpovídající vzorci C/Cv=Fcv/-Fc větší než dříve u odvzdušněného pátého prostoru 72. Zavzdušnění a odvzdušnění pátého prostoru 72 se může uskutečnit kromě zde příkladně popsaného pneumaticky ovládaného vícecestného ventilu jinými, jako jednotlivě známými prostředky, např. magnetickým ventilem.

Odvozeno od výše popsané základní varianty reléového ventilu podle vynálezu může být vytvořena varianta, kde jednotlivé větve vrtání 60 a 70 nebo vrtání 82 nejsou spojeny se jmenovaným řídícím tlakem, ale s druhým napojením pro řídící tlak pro druhý řídící tlak Cv2. Při principielně stejném působení vzniká zde možnost tlak C v činném prostoru vytvářet v závislosti na dvou řídících tlacích, což je popsáno rovnicí C= (Cv* Acv+Cv2Acv2)/Ac, přičemž Ac,Acv a Acv2 jsou vždy součtem pístních ploch zatížených tlaky C,Cv a Cv2, které jsou s ohledem na jejich orientaci opatřeny znaménky.

Tato varianta je výhodně použitelná, pokud reléový ventil • · · · • · · ·

·· · má být nastaven dvěma na sobě nezávislými systémy, např. jedním systémem řídícího tlakového vzduchu a systémem elektronického zpracování signálu s výstupním tlakem vyvozeným elektropneumaticky, který se použije jako druhý řídící tlak.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Reléový ventil pro tlakovzdušné brzdové systémy kolejových vozidel se vstupním ventilem (1) pro přívod tlakového vzduchu ze zásobníku (3) do činného prostoru (5) a s výstupním ventilem (10) pro výstup tlakového vzduchu z činného prostoru (5) do okolí (52) a s pístovým systémem (20), který je spojen se vstupním a s výstupním ventilem tak, že při pohybu v prvním směru otevírá vstupní ventil (1) a při pohybu v opačném směru otevírá výstupní ventil (10), vyznačený tím, že pístový systém (20) obsahuje na pístní tyči (68) první píst (22), který je uspořádaný v prvním válci (32), takže je válec rozdělen na dva prostory (42,44), přičemž první prostor (42) ležící na jedné straně pístu obsahuje první napojení, které je spojeno s činným prostorem (5), jakož druhý tlakový prostor (44) obsahuje druhé napojení (60) pro řídící tlak, přičemž třetí prostor (62) a čtvrtý prostor (64 ležící na druhé straně druhého pístu (24) jsou vždy spojeny s vrtáními, z nichž jedno je spojeno s napojením tlakového vzduchu pro řídící tlak a druhé je spojeno s okolím a druhý píst (24), který je uspořádán v druhém válci (34), takže druhý válec (34) je rozdělen do dvou prostorů (62,64); třetí píst (26) se nalézá ve třetím válci (36), jehož pátý prostor (72) ležící na jedné straně pístu (26) je spojen s vícecestným ventilem, který v jedné poloze propojuje pátý prostor (72) s variabilním tlakem, např. výstupním tlakem a ve druhé poloze s odvzdušňovacím prostorem a jehož prostor na druhé straně pístu (26) je čtvrtýX prostor (64). \ \ \

   - 11
2. 2. Reléový ventil podle nároku 1, vyznačený tím, že rozvětvená vrtáni pro spojení třetího a čtvrtého prostoru jsou opatřena napojením tlakového vzduchu na řídící tlak, případně okolí.
3. 3. Reléový ventil podle nároku 2, vyznačený tím, že větev vrtání od třetího, případně čtvrtého prostoru je na napojení tlakového vzduchu uzavřena.
4. 4. Reléový ventil podle nároku 2, vyznačená tím, že větev vrtání od čtvrtého, případně třetího prostoru se uzavírá do okolí.
5. 5. Reléový ventil podle nároku 1, vyznačený tím, že místo jednoho napojení tlakového vzduchu na řídící tlak jsou dvě napojení na dva řídící tlaky, přičemž první napojení je spojeno alespoň s druhým prostorem a druhé napojení s třetím nebo se čtvrtým prostorem.