双稳态快速释放阀的制作方法

1.本发明涉及一种用于列车的快速释放阀，以便提供安全锁定释放机构和电反馈。快速释放阀通常安装在轨道车辆的驾驶室中，并在应急情况下用于制动致动。


背景技术：

2.在现有技术中，在文献de 35 44 965 a1中示出了用于商用车辆的制动系统，该制动系统尤其包括应急制动阀，该应急制动阀连接至压缩空气储器。该应急制动阀包括致动旋钮，该致动旋钮可以用手或脚致动并且适于启动应急制动。旋钮具有保护盖，在致动应急制动阀之前必须将该保护盖移除。
3.此外，从现有技术已知文献at 106282 b1，其公开了具有非常简单设计的用于轨道车辆的应急制动阀。该应急制动阀包括设计为铰接盖的关闭本体，该关闭本体通过自锁定倾斜杆保持在弹性密封环上。向后拉倾斜杆时，关闭本体被强制提升然后松开，使得通过制动管线的压力将其完全打开。
4.现有技术中已知的快速释放阀能够在致动力小于指定触发力的情况下引起阀的部分和暂时打开。结果，制动管中的压力开始降低，但是如果阀重新关闭，则这种降低可能会突然停止，从而导致制动器再次释放。
5.同样，可能的是，在部分和暂时阀打开之后，电气开关已经被致动，并且将继续应急制动致动信号，即使不再存在应急制动。
6.因此，现有技术的快速释放阀可能处于未完全打开或关闭的状态，然后有可能返回其初始状态。因此，现有技术的快速释放阀具有明显的缺点并且不能安全地操作。此外，快速释放阀有可能在致动期间不能完全被驱动或者被推回到初始位置。
7.因此，现有技术的快速释放阀具有明显的缺点。


技术实现要素：

8.因此，本技术的目的是提供一种避免或甚至防止任何不稳定(“中间”)阀状态的快速释放阀。
9.通过具有本发明的特征的双稳态快速释放阀解决了该技术问题。本发明的进一步有利的实施例是从属权利要求的主题。
10.本技术包括一种阀，特别是用于施加轨道车辆的应急制动的阀，该阀包括：阀壳体；适于由使用者致动的致动构件；将致动构件与阀头连接的致动杆，其中阀头适于抵靠在阀座上；设置在阀壳体内的用于引导致动杆的引导件；适于推压阀头抵靠阀座的第一弹簧，
11.其中，致动杆包括第一槽和第二槽，
12.并且此外，在致动杆和引导件之间设置有第一随动构件，该第一随动构件适于稳定地搁置在第一槽或第二槽中。
13.第一随动构件在第一槽或第二槽内的位置确定致动杆以及因此确定整个阀组件是处于中性位置还是致动位置。
14.因此，根据本发明的阀是双稳态快速释放阀，这是因为它不允许任何不稳定的、“中间”阀状态。本技术的双稳态快速释放阀在达到指定的致动力时无延迟地打开，并以所需的压力梯度降低制动管中的压力。如果用于致动该阀的致动构件的致动力小于指定触发力，则由于阀未打开，制动管压力没有压力降低。要么施加了指定触发力，阀完全打开；要么没有达到指定触发力，阀则不打开。但是，在任何情况下都不会出现中间状态。
15.优选地，在致动杆和引导件之间设置有第二随动构件。该第二随动构件致动一个或多个具有两个位置的开关，其因此可以指示应急制动信号。
16.优选地，第一槽和/或第二槽是径向槽并且绕致动杆的外周延伸。
17.更优选地，在第一槽和第二槽之间设置有脊部。该脊部优选地具有锐利的边缘，使得至少第一随动构件不能稳定地搁置在所述脊部上或所述脊部附近，而是将致动杆推压至中性位置或致动位置，使得第一随动构件要么搁置在致动杆的第一槽或第二槽中，要么以其他方式被推入致动杆的第一槽或第二槽中。
18.优选地，第一槽和/或第二槽具有半圆形或半椭圆形的形状。
19.进一步优选地，第一随动构件和第二随动构件具有球形或椭球形的形状。更优选地，第一随动构件和第二随动构件由金属制成，例如钢。
20.更优选地，第一随动构件被搁置在阀壳体中的第二弹簧压靠在致动杆上。进一步优选地，第二随动构件被搁置在阀壳体中的第三弹簧压靠在致动杆上。
21.随动构件和槽的这种设计允许至少第一随动构件、优选还有第二随动构件被相应的弹簧(第二弹簧和第三弹簧)推压并压靠在致动杆上。因此，在阀的致动杆上产生向上或向下方向上的一定的摩擦力。弹簧力(多个弹簧力)和摩擦力(多个摩擦力)导致以下事实，即，需要一定的触发力来致动该致动构件。
22.优选地，第一随动构件适于能够稳定地搁置在第一槽或第二槽中，和/或第二槽适于使第一随动构件和第二随动构件两者都能够稳定地搁置在第二槽中。因此，第二槽与第一槽相比具有更大的纵向延伸。
23.优选地，在第三弹簧和第二随动构件之间具有连接构件，该连接构件适于致动电气开关。
24.通过这种手段，可以致动一个或多个电气开关，并且可以提供应急制动已经被启动的警告信号。
25.电气开关(或多个电气开关)的致动是通过第二随动构件的位移来实现，第二随动构件的位移也由阀的致动杆的槽和脊部来驱动。特别地，阀的致动杆的形状，特别是由第一槽和第二槽以及脊部的形状主导，使得第二随动构件更确切地位于第一槽或第二槽中。然而，第二随动构件不能搁置在脊部上，而是将被分别推入第一槽或第二槽中。特别地，由于阀致动构件的这种设计，阀仅存在中性位置和致动位置，即，存在两个位置。因为第一随动构件不能稳定地搁置在脊部上，所以能够避免死点。
26.更优选地，致动构件具有适于接收致动杆的上部分的孔，其中第四弹簧布置在致动构件与致动杆的上部分之间。
27.如果致动构件由于冲击力而向下移动并且第四弹簧开始压缩，则该力不足以致动整个致动杆，这是因为由第一随动构件施加在致动杆上的摩擦力大于由第四弹簧施加的力。因此，如果致动构件被意外地致动，则致动杆首先不被致动。甚至更优选地，致动杆与第
一随动构件之间的摩擦力大于完全压缩第四弹簧所需的力。这甚至增强了前面描述的效果。
28.甚至更优选地，用于引导阀头的引导件的直径小于阀座的密封边缘的直径。
29.通过这种措施，阀被过度补偿。由于阀座的这种过度补偿设计，阀头一被提升，气动合力就将改变方向并将增强阀头的进一步提升。
30.通过克服将阀保持在关闭状态的力，阀随后突然打开，来自制动管压力的反作用力则消除。以此方式，明显占优势的向下力朝向终端位置加速阀致动。
31.更优选地，该阀适于打开和/或关闭制动管压力与大气之间的通道，使得在应急情况下，制动管压力可以被排空并且应急制动将被激活。
32.附图标记
33.在下文中，将参考附图更详细地解释优选实施例。
34.图1是处于中性、非致动位置的根据本技术的阀的横截面图。
35.图2示出了处于致动位置的根据本技术的阀的横截面图。
36.图3a)至图3c)示出了第一随动构件和第二随动构件以及致动杆在中性位置、死点和致动位置中的布置的详细视图。
具体实施方式
37.在图1中示出了处于中性状态的根据本发明的一个实施例的双稳态快速释放阀v。
38.致动杆9可滑动地容置于阀壳体的引导件1a中。致动杆9经由连接元件3与阀头4连接。连接元件3是阀的致动杆9的一部分，连接元件3在阀头4下方延伸。缓冲板3a与阀头4的相关接触表面之间设有预定的间隙。阀头4可滑动地布置在所述连接元件3上。
39.阀头4具有密封件4a，该密封件4a设置在阀壳体1和阀头4之间。此外，第一弹簧2布置在阀壳体1和阀头4之间，并且该第一弹簧将阀头4压靠在阀座5上。
40.在阀壳体1的引导件1a中(致动杆9被引导在所述引导件1a中)设有凹部10c，第二弹簧10a支撑在该凹部10c中；所述第二弹簧10a将具有球形形状的第一随动构件10b压靠在致动杆9上。凹部10c相对于引导件1a正交地布置。
41.类似地，在阀壳体1的另一侧上设有另一凹部6d，连接元件6c搁置在该凹部6d中。凹部6d同样相对于引导件1a正交地布置。第三弹簧6a布置在连接元件6c与阀壳体1之间，该第三弹簧在致动杆9的方向上推压连接元件6c。连接元件6c能够将也具有球形形状的第二随动构件6b压靠在致动杆9上。连接元件6c进一步连接到一个或多个电气开关6e，并且连接元件6c的运动可以致动该一个或多个电气开关6e。在此，该一个或多个电气开关6e处于非致动位置。
42.致动杆9的被容置于引导件1a中的那部分具有两个槽：第一槽9a和第二槽9b。第一槽9a布置在第二槽9b上方。在第一槽9a和第二槽9b之间设有脊部9c。第一槽9a具有半圆形的横截面，第二槽9b具有半椭圆形的横截面。在图1所示的中性状态下，第一随动构件10b和第二随动构件6b两者都搁置在第二槽9b中，这是因为两者分别经由第二弹簧10a和第三弹簧6a被偏压抵靠该第二槽9b。由第二弹簧10a和第三弹簧6a施加在致动杆上的力以及另外还有摩擦力导致以下事实，即，为了在向上或向下方向上移动致动杆9，需要在致动杆9上施加向上或向下方向上的指定触发力。
43.第一槽9a和第二槽9b以及脊部9c在致动杆9上形成导轨，第一随动构件10b和第二随动构件6b在所述导轨中被引导。当第一随动构件10b越过导轨上的死点(即脊部9c)时，由第二弹簧10的偏压所施加的力致使致动杆9向下移动。这同时致使第二随动构件6b被推入凹部6d中并致动所述一个或多个电气开关6e。
44.在致动杆9的上部分上设置有致动构件7。致动构件7借助于第四弹簧8连接至致动杆9。还存在能够将致动构件7固定在其中性位置以及固定至致动杆9的直销7a。这允许致动构件7向下运动。所述运动受到致动构件7和致动杆9的顶表面之间的接触的限制。
45.如果致动杆9被向下按压，则第二槽9b的形状迫使第一随动构件10b压缩第二弹簧10a。因此，如果致动杆9向下移动，则第一随动构件10b被按压并移动到凹部10c中。
46.图2示出了处于致动位置中的图1的双稳态快速释放阀v。这里，致动杆9已经向下移动并且已经将阀头4移动到打开位置，从而在制动管b和大气o之间存在通道。现在，第一随动构件10a搁置在第一槽9a中，第二随动构件6b搁置抵靠在脊部9c上。此外，第二随动构件6b和连接元件6c已经被向后推压，并且弹簧6a被压缩。所述一个或多个电气开关6e处于致动位置中。
47.图3a)至图3c)示出了致动杆9以及第一随动构件10b和第二随动构件6b一起的详细视图。另外，在图3a)至图3c)中还详细示出了第一槽9和第二槽9b及它们的特定形状和脊部9c。
48.图3a)示出了处于中性位置中的阀v。在此，第一随动构件10b和第二随动构件6b两者都搁置在具有准椭圆形的形状的第二槽9b中。第一随动构件10b设置在第二随动构件6b上方。第二随动构件6b设置在第二槽9b的下部分处。
49.因此，由于槽9a、9b和脊部9c的设计，致动杆9被第一随动构件10b压入锁定位置中。随动构件10b、6b的合力将致动杆9向上压靠在阀壳体1(此处未示出)上。此外，还可以看到，致动杆9连同其槽9a、9b和其脊部9c一起是轴对称的，因此允许绕主轴线旋转。
50.图3b)示出了处于死点的致动杆9。在此，与图3a)相比，致动杆9已经向下移动。第一随动构件10b设置在脊部9c上方不远处，因此已经通过脊部9c。第二随动构件6b在脊部9c下方不远处。由第二弹簧10a(在此未示出)施加到第一随动构件10b上的力在将第一随动构件10b推入第一槽9a的同时沿向下方向推动致动杆9。合力被分成竖直分量和水平分量。
51.图3c)示出了处于致动位置中的致动杆9。在此，第一随动构件10b设置在第一槽9a中并且紧密地装配在第一槽9a中。然而，第二随动构件6b直接在脊部9c处。但是，由于第一随动构件10b已经到达稳定位置，因此第二随动构件6b不再移动。
52.在下文中，将更详细地描述根据本发明的快速释放阀的致动和操作：
53.如果在中性位置时致动力小于指定触发力，则双稳态快速释放阀v将不会引起制动管压力bp的下降，并且双稳态快速释放阀v将不会通过所述一个或多个电气开关6e产生指示应急制动致动的电信号。
54.致动构件7由于被冲击力推压而向下移动，并且开始压缩第四弹簧8。但是，在这种情况下，该力不足以完全压缩第四弹簧8，因此致动构件7和致动杆9的顶部之间将没有接触。因此，致动杆9将不会迫使阀头4打开，而且由致动杆9经由连接元件6c控制的所述一个或多个电气开关6e也将不会被致动。在此，阀的致动杆9的运动受到由第一随动构件10b施加的反作用力(摩擦力和弹簧力)的限制，该第一随动构件10b被第二弹簧9a压靠在致动杆9
上。这些反作用力不能纯粹由第四弹簧8传递的力来克服。
55.如果释放或中断致动力，则致动构件7由于第四弹簧8施加的弹力而返回其原始位置。
56.如果致动力变得大于指定触发力，则双稳态快速释放阀v将突然切换：由于施加在致动构件7上的力，致动构件7将向下加速，同时压缩第四弹簧8。在这种情况下，将实现致动构件7和致动杆9之间的接触。随着阀的致动杆向下移动，由于槽9a、9b引起的反作用力将增加并且将在死点处达到最大。因此，致动杆9将不会迫使阀头4打开，并且由致动杆9经由连接元件6c控制的所述一个或多个电气开关6e也将不会被致动。
57.为了实现真正的双稳态阀，必须确保致动杆将自动地越过死点。实际上，这通过本发明的快速释放阀v来确保。阀头4的完全致动和突然打开通过以下四个效应完成：
58.a)气动力作用于阀头4
59.阀的致动杆9在致动杆9到达死点之前推压阀头4，并抵抗第一弹簧2的反作用力和制动管压力bp而将阀头打开。由于阀座5的过度补偿设计，阀头4一被提升，气动力的合力就将改变其方向并且将增强阀头4的进一步提升。
60.当已经克服了将阀头4保持在关闭状态的力时，阀头4现在突然打开，并且来自制动管压力bp的反作用力被消除。通过这种设计，现在明显占主导的向下力朝向终端位置向下加速阀v的致动。
61.b)使用存储在第四弹簧8中的能量
62.阀的致动杆9和阀头4的向下运动通过第四弹簧8的膨胀来补充，使得阀的整个致动杆9可以通过死点。因此，当需要额外的能量来将致动杆9推压越过死点、即脊部9c时，在致动构件7致动期间投入的能量被第四弹簧8传送至致动杆9和阀头4。
63.c)使用阀头4的动量
64.阀头4一打开，由制动管压力bp施加的气动力就进一步加速阀头4的提升。因此，阀头4的动量通过连接元件3和缓冲板3a传递至致动杆9，从而促进越过死点并且因此致使阀的致动杆9的最终致动。这意味着向下推动阀的致动杆9的力可以克服第一随动构件10b以及还有第二随动构件6b施加在阀的致动杆上的反作用力。向下移动的部件的惯性防止阀的两个稳定位置之间的死锁。因此，仅两个稳定位置是可行的。
65.d)使用存储在第一随动构件10b和第二弹簧10a中的能量
66.一旦第一随动构件10b越过脊部9c上的死点，它就将迫使致动杆9进一步向下运动。
67.由于上述事实，阀v的打开是稳定的并且立即进行。如果阀v被打开，则制动管线压力bp和大气o压力被连接。在致动位置的情况下，第二随动构件6a在该点下方搁置在脊部9c上，并且由阀的致动杆9控制的所述一个或多个电气开关6e被致动。在这种情况下，在该位置被第二弹簧10a压靠在致动杆9上的第一随动构件10b施加足够的力以抵抗第一弹簧2的力。结果，双稳态快速释放阀稳定在致动位置中，并且如果没有进一步的力就无法移回到中性位置。
68.如果应将双稳态快速释放阀v重置到中性位置，则需要采取以下动作：
69.必须向上拉致动构件7。作用在致动杆9上的拉力必须能够克服第一随动构件10b的反作用力，使得第一随动构件10b从致动位置通过死点到达中性位置。然后，第一弹簧2也
将阀头4压靠在阀座上，因此阀v关闭。然后由阀的致动杆9控制的被致动的所述一个或多个电气开关6e被重置并且不再引起应急信号。
70.本发明不限于上述实施例。
71.致动杆9可以具有任何形状，并且不必是旋转对称的。它可以具有正方形的横截面，并且槽9a、9b也可以具有不同的横截面，例如矩形形状。而且，随动构件10b、6b也不必一定是球形形状，它们也可以具有任何其他形状。
72.本技术包括一种阀v，特别是用于施加轨道车辆的应急制动的阀，其包括：阀壳体1；适于由使用者致动的致动构件7；将致动构件与阀头4连接的致动杆9，其中阀头4适于抵靠在阀座5上；设置在阀壳体1内的用于引导致动杆9的引导件1a；适于将阀头4推靠在阀座5上的第一弹簧2，
73.其中致动杆9包括第一槽9a和第二槽9b，
74.并且此外，在致动杆9与引导件1a之间设置有第一随动构件10b，该第一随动构件10b适于稳定地搁置在第一槽9a或第二槽9b中。
75.第一随动构件10b在第一槽9a或第二槽9b内的位置确定致动杆9以及因此确定整个阀v组件是处于中性位置还是致动位置。
76.此外，还设有第二随动构件6b，该第二随动构件由搁置在阀壳体1中的第三弹簧6a压靠在致动杆9上。
77.进一步地，在第三弹簧6a和第二随动构件6b之间还设有连接元件6c，该连接元件6c适于致动一个或多个电气开关6e，利用该电气开关可以输出应急信号。
78.因此，根据本发明的阀v是双稳态快速释放阀，这是因为它不允许任何不稳定的、“中间”阀状态。本技术的双稳态快速释放阀在达到指定的致动力时无延迟地打开，并且以所需的压力梯度降低制动管中的压力。如果用于致动阀的致动构件7的致动力小于指定触发力，则由于阀未打开，制动管压力没有压力降低。要么，施加了指定触发力，阀v完全打开，要么没有达到指定触发力，阀v则不打开。但是，在任何情况下都不会出现中间状态。
79.附图标记列表
80.v
ꢀꢀꢀ
阀
[0081]1ꢀꢀꢀ
阀壳体
[0082]
1a
ꢀꢀ
引导件
[0083]2ꢀꢀꢀ
第一弹簧
[0084]3ꢀꢀꢀ
连接元件
[0085]
3a
ꢀꢀ
缓冲板
[0086]4ꢀꢀꢀ
阀头
[0087]
4a
ꢀꢀ
密封件
[0088]5ꢀꢀꢀ
阀座
[0089]
6a
ꢀꢀ
第三弹簧
[0090]
6b
ꢀꢀ
第二随动构件
[0091]
6c
ꢀꢀ
连接元件
[0092]
6d
ꢀꢀ
凹部
[0093]
6e
ꢀꢀ
电气开关
[0094]7ꢀꢀꢀ
致动构件
[0095]
7a
ꢀꢀ
直销
[0096]8ꢀꢀꢀ
第四弹簧
[0097]9ꢀꢀꢀ
致动杆
[0098]
9a
ꢀꢀ
第一槽
[0099]
9b
ꢀꢀ
第二槽
[0100]
9c
ꢀꢀ
脊部
[0101]
10a 第二弹簧
[0102]
10b 第一随动构件
[0103]
bp
ꢀꢀ
制动管压力
[0104]
o
ꢀꢀꢀ
大气