КЛАПАН СБРАСЫВАЮЩИЙ ТРЕХХОДОВЫЙ Российский патент 2013 года по МПК F16K17/10 

Предлагаемое устройство относится к клапанам сбрасывающим трехпозиционным, предназначенным для сброса давления сжатого воздуха из тормозных цилиндров по командам системы противоюзной защиты с последующим их наполнением. Оно может быть использовано в тормозных системах железнодорожного транспорта.

Существующая ситуация в этой области деятельности характеризуется следующим образом. Системы противоюзной защиты посредством клапанов сбрасывающих управляют тормозом транспортного устройства. Так как торможение быстротечно, то эта система должна обладать высоким быстродействием, то есть тормозной цилиндр должен быстро наполняться воздухом и быстро опустошаться (это главное). Скорость заполнения и сброса напрямую зависит от быстродействия клапана сбрасывающего. В общем случае при торможении по команде машиниста обеспечивается через клапан сбрасывающий приложение тормозной колодки к ободу колес колесной пары или тормозному диску. Из-за инерции при плохом сцеплении колеса с рельсом (дождь, лед) происходит блокирование колесной пары, что ведет к возникновению юза и, как следствие, к износу колеса, рельса, снижению эффективности торможения. Система противоюзной защиты содержит на всех колесных парах датчики поворота (сигнал о вращении колеса) и электронный блок отслеживания. Если все колесные пары вращаются примерно с одной скоростью, то сигнал торможения не изменяется. Если какая-то колесная пара начинает вращаться медленнее, то система противоюзной защиты подает сигнал на клапан этой колесной пары для сброса воздуха из соответствующих тормозных цилиндров (чтобы выравнивать скорости вращения колесной пары без участия машиниста). Этот процесс должен осуществляться очень быстро. В частности, рекомендуется обеспечивать сброс давления с 4 кгс/см² до 0,2 кгс/см² за 300 мс. Для обеспечения данного показателя необходимо, чтобы, среди прочего, исполнительный механизм системы противоюзной защиты, каковым является клапан сбрасывающий, имел минимальную инерционность.

Известен клапан сброса давления (см. а.с. СССР №1810700, F16K 17/10), содержащий корпус с выхлопным отверстием, закрепленный на рабочей емкости посредством патрубка, и запорный механизм.

В патенте РФ №2351492, МПК B60T 8/36, B60T 13/68 описан электропневматический клапанный орган противоюзного устройства транспортного средства подвижного состава железных дорог, содержащий корпус с входным, выходным и сбросным каналами, электромагнит с электромагнитными клапанами, две камеры с пневмоуправляемыми клапанами, состоящими из втулок и охватывающей кольцевой диафрагмы, управляющие полости.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является сбрасывающий клапан, описанный в патенте №2257499, МПК F16K 17/10. Он содержит корпуса, крышки, основные клапаны с запорными элементами и управляющие клапаны, основную магистраль, связывающую полость входа в устройство и полость подачи среды к исполнительному механизму, магистраль сброса, связывающую полость подачи среды к исполнительному механизму и полость сброса среды в атмосферу, магистраль управления.

Данный сбрасывающий клапан обеспечивает удовлетворительное время сброса давления, однако в связи с тем, что магистрали управления основных клапанов, связывающие соответствующие полости управления, и выход магистрали сброса содержат в своем составе дроссели, сбрасывающий клапан достаточно инерционен, и как следствие, не позволяет дополнительное уменьшение времени сброса давления из тормозных цилиндров.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предполагаемого изобретения - снижение инерционности сбрасывающего клапана и уменьшение времени сброса среды из тормозных цилиндров.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном сбрасывающем клапане, содержащим корпус, основание, кожух, клапаны основные, клапаны управляющие, основную магистраль, связывающую полость входа и полость подачи среды к исполнительному механизму, магистраль сброса, связывающую полость подачи среды к исполнительному механизму и полость сброса среды в атмосферу, магистраль управления, первый управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления первого клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой, второй управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления второго клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой.

Возможны варианты конструктивного исполнения клапана сбрасывающего трехходового, когда у него в полости подачи среды к исполнительному механизму выполнена полость для установки датчика или реле давления. Кроме этого, клапан может быть оснащен монтажной плитой, посредством которой к полости входа и полости подачи среды к исполнительному механизму подводятся пневматические трубопроводы, а также - отводом, через который осуществляется сброс среды в атмосферу.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемому изобретению и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана сбрасывающего трехходового реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предполагаемое изобретение представляет собой решение технической задачи, является новым, обеспечивает промышленную применимость и обладает изобретательским уровнем.

На фиг.1 изображена функциональная схема клапана сбрасывающего трехходового.

На фиг.2-5 представлена конструкция клапана сбрасывающего трехходового.

На фиг.5 клапан сбрасывающий трехходовый условно показан без кожуха, датчика или реле давления и отвода.

Клапан сбрасывающий трехходовый содержит корпус 7, кожух 9, соединенные с основанием 8. Внутри корпуса 7, в котором выполнены полость 10 входа, полость 11 подачи среды к исполнительному механизму и полость 12 сброса среды в атмосферу, установлены клапаны основные 1 и 2. В состав первого клапана основного 1 входит запорный орган 18, пружина 20, поршень 16. В состав второго клапана основного 2 входит запорный орган 19, пружина 21, поршень 17. На плите 8 смонтированы клапаны управляющие 3 и 4. Подвод питающего напряжения к клапанам управляющим 3 и 4 осуществляется через электрический соединитель 22. В корпусе 7 и плите 8 выполнена магистраль управления 23.

Клапан сбрасывающий трехходовый работает следующим образом. В полость 10 входа подается среда (воздух). Среда по основной магистрали 25 перетекает в полость 11 подачи среды к исполнительному механизму, а затем к исполнительному механизму (тормозному цилиндру) 5. Исполнительный механизм 5 перемещает тормозные колодки 26 к ободу колеса 6 колесной пары железнодорожного транспортного средства, которое тем самым начинает тормозиться. Одновременно с перетеканием по основной магистрали 25 среда попадает по магистрали управления 23 и попадает к клапанам управляющим 3 и 4.

При возникновении юза по команде системы противоюзной защиты подается напряжение на обмотку клапана управляющего 3. Клапан управляющий 3 открывает затвор и среда без каких-либо задержек по магистрали управления 23 попадает в полость управления 27 первого клапана основного 1. Под действием давления поршень 16 перемещает запорный орган 18, сжимая при этом пружину 20, и перекрывает основную магистраль 25. С малой задержкой по времени по команде системы противоюзной защиты подается напряжение на обмотку клапана управляющего 4. Клапан управляющий 4 открывает затвор и среда без каких-либо задержек по магистрали управления 23 попадает в полость управления 28 второго клапана основного 2. Под действием давления поршень 17 перемещает запорный орган 19, сжимая при этом пружину 21, и открывает магистраль сброса 29. Среда из исполнительного механизма 5 перетекает через магистраль сброса 29 в полость 12 сброса среды в атмосферу и сбрасывается в атмосферу. Под действием возвратной пружины исполнительного механизма 5 отжимает тормозные колодки 26 от обода колеса 6 колесной пары. Железнодорожное транспортное средство растормаживается.

После пропадания юза по команде системы противоюзной защиты напряжение с обмотки клапана управляющего 4 снимается. Клапан управляющий 4 закрывает затвор и среда без каких-либо задержек по магистрали управления 23 из полости управления 28 второго клапана основного 2 сбрасывается в атмосферу. Пружина 21 возвращает запорный орган 19 и поршень 17 в исходное положение, закрывая тем самым магистраль 29 сброса. С малой задержкой по времени по команде системы противоюзной защиты напряжение с обмотки клапана управляющего 3 снимается. Клапан управляющий 3 закрывает затвор и среда без каких-либо задержек по магистрали управления 23 из полости управления 27 первого клапана основного 1 сбрасывается в атмосферу. Пружина 20 возвращает запорный орган 18 и поршень 16 в исходное положение, открывая тем самым основную магистраль 25. Среда по основной магистрали 25 перетекает в полость 11 подачи среды к исполнительному механизму, а затем к исполнительному механизму (тормозному цилиндру) 5. Исполнительный механизм 5 перемещает тормозные колодки 26 к ободу колеса 6 колесной пары железнодорожного транспортного средства, которое тем самым начинает вновь тормозиться.

Именно такая конструкция клапана сбрасывающего трехходового, содержащая корпус, основание, кожух, клапаны основные, клапаны управляющие, основную магистраль, связывающую полость входа и полость подачи среды к исполнительному механизму, магистраль сброса, связывающую полость подачи среды к исполнительному механизму и полость сброса среды в атмосферу, магистраль управления, в которой первый управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления первого клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой, второй управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления второго клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой, обеспечивает технический результат, направленный на снижение инерционности сбрасывающего клапана и уменьшение времени сброса среды из тормозных цилиндров.

Возможны варианты конструктивного исполнения клапана сбрасывающего трехходового, когда у него в полости подачи среды к исполнительному механизму выполнена полость 24 для установки датчика или реле давления 13, что позволяет иметь достоверную информацию о наличии среды (и давлении) в исполнительном механизме 5. Кроме этого, клапан сбрасывающий трехходовый может быть оснащен монтажной плитой 14, посредством которой к полости входа и полости подачи среды к исполнительному механизму подводятся пневматические трубопроводы. Монтажная плита 14 позволяет сократить время, необходимое на ремонт и техническое обслуживание клапана сбрасывающего трехходового. Также клапан сбрасывающий трехходовый может быть оснащен отводом 15 через который осуществляется направленный сброс среды в атмосферу.

Для проверки работоспособности клапаны сбрасывающие трехходовые были установлены на пассажирские вагоны модели 61-4440, а также рельсовый автобус модели РА-2. В результате испытаний и эксплуатации было установлено, что инерционность клапана сбрасывающего трехходового была существенно уменьшена, а время сброса среды из тормозных цилиндров в среднем уменьшено с 0,27 до 0,21 секунды.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпус, основание, кожух клапана сбрасывающего трехходового изготовлены из алюминиевого сплава Д16Т, поршни - из стали 20X13, монтажная плита - из стали 40 с последующим нанесением на нее защитного покрытия, например цинкового. Возможно применение датчика давления, например, модели 4040PC150G4D. Реализация клапана сбрасывающего трехходового возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.

Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемого изобретения способствуют снижению инерционности клапана сбрасывающего трехходового и уменьшению времени сброса среды из тормозных цилиндров.

Изобретение относится к клапанам сбрасывающим трехпозиционным, предназначенным для сброса давления сжатого воздуха из тормозных цилиндров по командам системы противоюзной защиты с последующим их наполнением. Оно может быть использовано в тормозных системах железнодорожного транспорта. Клапан сбрасывающий трехходовый содержит корпус, основание, кожух, клапаны основные, клапаны управляющие, основную магистраль, магистраль сброса, магистраль управления. Основная магистраль связывает полость входа и полость подачи среды к исполнительному механизму. Магистраль сброса связывает полость подачи среды к исполнительному механизму и полость сброса среды в атмосферу. Причем первый управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления первого клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой. Второй управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления второго клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой. Технический результат: снижение инерционности клапана и уменьшение времени сброса среды из тормозных цилиндров. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Клапан сбрасывающий трехходовый, содержащий корпус, основание, кожух, клапаны основные, клапаны управляющие, основную магистраль, связывающую полость входа и полость подачи среды к исполнительному механизму, магистраль сброса, связывающую полость подачи среды к исполнительному механизму и полость сброса среды в атмосферу, магистраль управления, отличающийся тем, что первый управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления первого клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой, второй управляющий клапан связан посредством магистрали управления первым патрубком с полостью входа, вторым патрубком - с полостью управления второго клапана основного, третьим патрубком - с атмосферой.

2. Клапан сбрасывающий трехходовый по п.1, отличающийся тем, что в полости подачи среды к исполнительному механизму выполнена полость, в которую установлен датчик давления.

3. Клапан сбрасывающий трехходовый по п.1, отличающийся тем, что в полости подачи среды к исполнительному механизму выполнена полость, в которую установлено реле давления.

4. Клапан сбрасывающий трехходовый по п.1, отличающийся тем, что он оснащен монтажной плитой, посредством которой к полости входа и полости подачи среды к исполнительному механизму подводятся пневматические трубопроводы.

5. Клапан сбрасывающий трехходовый по п.1, отличающийся тем, что он оснащен отводом, через который осуществляется сброс среды в атмосферу.