ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ОДНОПРОВОДНЫХ ТОРМОЗОВ

Предлагаемый воздухораспределитель для автоматических воздушных однопроводных тормозов имеет целью осуществить все те условия, которые обеспечивают полную надежность торможения при всех процессах его работы и даже при неисправности некоторых его деталей.

При сравнительной простоте конструкции предлагаемый воздухораспределитель обеспечивает неистощимость тормоза, работу тормоза при любых зарядных давлениях, невозможность перезарядки, постоянство времени наполнения тормозных цилиндров, вне зависимости от их объема и хода поршней, особую чувствительность, быстроту начала торможения и плавность нарастания тормозных усилий на тормозные колодки.

Основной признак изобретения заключается в том, что требуемое давление в управляющей камере устанавливается пропорционально ниже давления главного воздухопровода основными рабочими органами, управляющими всей работой тормоза, причем в управляющей камере особым регулирующим органом постоянно поддерживается в процессах торможения такое давление, которое имелось в ней до начала торможения, но не выше заранее выбранного.

Дальнейшей особенностью предлагаемого воздухораспределителя является то, что регулирующий орган, который поддерживает соответствующее давление в управляющей камере, устраняет вместе с тем, путем выпуска излишнего воздуха в атмосферу, возможность перезарядки в том случае, если в главном воздухопроводе возникает давление выше заранее установленного, принятого по тем или иным соображениям технического или эксплоатационного порядка. Этот же регулирующий орган устраняет вредное влияние на работу тормоза пропусков рабочих камер и поршней воздухораспределителя.

На прилагаемых чертежах показано несколько примерных форм осуществления изобретения, причем фиг. 1 изображает схему основной формы воздухораспределителя в положении его до начала зарядки; фиг. 2 - то же после зарядки; фиг. 3-7 - положение его золотников при разных процессах торможения; фиг. 8-10 - другие варианты конструкции воздухораспределителя; фиг. 11 и 12 - детали к фиг. 10.

В основном воздухораспределитель состоит из двух поршней: нагруженного пружиной 2 главного поршня 1 (фиг. 1, 2), связанного с золотником 3 и образующего с левой своей стороны одну часть управляющей камеры А, а с правой стороны - магистральную камеру М, и уравнительного поршня 4, с правой стороны коего находится другая часть той же управляющей камеры А, сообщающаяся с первой ее частью каналом 33, а с левой стороны - камера В, постоянно сообщающаяся с тормозным цилиндром. Со стороны камеры В этот поршень 4 нагружен пружиной 5 и связан с золотником 6, расположенным и скользящим по верху первого упомянутого золотника 3; оба золотника помещаются с камере S, соединенной с запасным резервуаром Е. При управляющей камере А имеется камера А₂ (показанная на чертеже внутри фиг. 1 и 2), в которой находится поршень 7, нагруженный пружиной 8 и соединенный с некоторым зазором с золотником 9; на штоке поршня 7 устроен клапан 10. Назначение поршня 7 с золотником 9 и клапаном 10 - поддерживать в камере А давление, которое в этой камере установлено поршнями 1 и 4, и, кроме того, выпускать из нее в атмосферу излишек давления сверх 3,8 атм., если таковое давление там почему-либо образовалось. Между магистралью К и камерой М помещается в камере L магистральная диафрагма 11, которая при своем верхнем положении соединяет магистраль через канал 12 в золотнике 14 с камерой М, а при своем положении, через выточку 13 золотника и через канал 38, соединяет магистраль с пространством под золотником 3 и одновременно, через канал 28, камеру М с тормозным цилиндром С. Запасный резервуар Е всегда соединен с золотниковой камерой S и в свою очередь пополняется из магистрали через обратный клапан 15. Поршень 4 диференциальный и образует камеру Р, которая переключательной коробкой 17 может быть соединена или с тормозным цилиндром или с атмосферой.

При зарядке воздух из магистрали K поступает под магистральную диафрагму 11 и, поднимая ее, прекращает золотником 14 сообщение камеры М с тормозным цилиндром; тогда воздух по каналу 12 пойдет из магистрали в камеру М и, сжимая пружину 2, двинет поршень 1 влево, отчего откроется отверстие 18 (фиг. 3) в золотнике 3, через которое воздух из камеры S (или, что то же, из запасного резервуара) пойдет по каналу 24 в камеру А. Усилия пружин 2 и 5 относительно друг друга подобраны так, что в камеру А будет поступать воздух более низкого давления против находящегося в камере М. В противном случае отверстие 18 перекрывается, так как увеличенное давление в камерах А-А заставит поршень 1 с золотником 3 переместиться вправо, а поршень 4 с золотником 6 - влево.

При повышении давления в камере М и в запасном резервуаре оба поршня 1 и 4 одновременно будут двигаться влево. Пружина 5 рассчитана так, что при давлении в магистрали 5 атм. в камере А получится давление 3,8 атм. и поршень 4 займет свое крайнее левое положение (фиг. 2), а пружина 2 рассчитана так, что при давлении в магистрали 5 атм. поршень 1 не дойдет до своего крайнего левого положения на некоторую величину. Получившееся взаимное расположение золотников после зарядки до нормального давления в 5 атм. показано на фиг. 2.

При понижении давления в магистрали диафрагма 11 опускается вниз, и тем, во-первых, закрывает сообщение магистрали с камерой М, во-вторых, открывает сообщение магистрали с атмосферой через выточку 13, канал 38, отверстия 19 и 20 и выточку 22 в золотниках 3 и 6 и. через канал 34 (фиг. 4) и, в третьих, сообщает камеру М с тормозным цилиндром С по каналу 28. Тогда под давлением из камеры А поршень 1 быстро двинется вправо и одновременно, во-первых, сдвинув золотник 3, разобщит канал 19 от канала 20, во-вторых, сообщит камеры через выточку 21 золотника 3, выточку 22 золотника 6 и каналы 23 и 28 с тормозным цилиндром (фиг. 5) и, в третьих, соединит камеру М через каналы 39, 25 и 26 с камерой S, а через нее и с запасным резервуаром. Благодаря широкой выточке 21 воздух из камеры S через выточку 22 и канал 23 быстро наполнит тормозным цилиндр, а через канал 27 и камеру В - до скачкового давления, после чего, благодаря таковому повышению давления в камере В, поршень 4 быстро отсечет выточку 21 (фиг. 6); дальнейшее повышение давления в тормозном цилиндре, и одновременно в камере В, будет происходить вследствие медленного продвижения поршня 1 и малого открытия выточки 21. Поршень 1 будет двигаться медленно и сделает остальной свой ход в заранее выбранное время по следующим причинам: после того, как выточкою 21 установится маленькая щель и канал 25 станет против канала 26, воздух из камеры S будет перетекать в тормозный цилиндр через камеру М; отверстие канала 25 меньше отверстия канала 28, а вообще размеры их сделаны таковыми, что давление в камере М, несмотря на малые размеры щели, падает с высшего до предельного давления в тормозном цилиндре (т.е. с 5 до 3,8 атм.) в течение установленного времени. За это же время происходит и наполнение тормозного цилиндра, так как пружина 5, при крайнем правом положении поршня 4, не производит на него давления и поршень 4 уравновешен давлением в 3,8 атм. с двух сторон. Таким образом, время наполнения тормозного цилиндра не зависит от его объема и является величиной постоянной.

При отпуске после перекрытия (фиг. 6), одновременно открытием канала 20 и, следовательно, сообщением через каналы 28 и 34 тормозного цилиндра с атмосферой, сообщается канал 25 с каналом 29 и воздух из магистрали, пройдя через отверстие 12 в золотнике 14, будет перетекать через камеру М, каналы 39, 25 и 29, выточку 22 и каналы 20 и 34 в атмосферу. Сколько потребуется времени на то, чтобы поршень 1 дошел до своего крайнего положения, столько же времени будет длиться и отпуск независимо от объема цилиндра; время это будет всегда одинаковым, так как отверстия 12 и 29 выбраны такими, чтобы воздуха в камеру М поступало больше, чем его выходит из нее, и ровно столько, сколько требуется для поднятия давления в камере М от 3,8 до 5 атм. Когда отпуск кончится, первым остановится поршень 4 и, если отпуск производится медленным повышением давления в магистрали, канал 25 сойдет с канала 29 и золотник 3 также остановится. В этом случае получим "жесткое" состояние тормоза (фиг. 7) а именно: при медленной разрядке и при движении золотника 3 вправо тормоз придет в действие. Если же в конце отпуска давление в магистрали повысится сильно, то золотник 3 продвинется дальше влево и канал 18 найдет на канал 30 и соединит, как видно на фиг. 4, камеру А с атмосферой через канал 34, отчего поршни 1 и 4 пойдут в противоположные стороны и разобщат каналы 18 и 30, как показано на фиг. 2. После этого тормоз становится "мягким", а именно: при медленной разрядке магистрали давление в камере М понижается (без движения магистральной диафрагмы) и золотник 3 медленно движется вправо; как только канал 18 найдет на канал 30, начнется параллельная разрядка камеры А и оба золотника вместе пойдут в таком положении (фиг. 4) вправо до конца разрядки; питание камеры А в этот момент не происходит, так как канал 31 в этом положении закрыт.

В отличие от существующих прямодействующих тормозов предлагаемая система не имеет резервуара, служащего камерой постоянного или (магистрального) давления. Этот резервуар заменяет небольшая камера А₂ внутри прибора, в которой поддерживается специальным регуляторам установленное на данный момент давление. Работа клапана следующая: при отсутствии в приборе воздуха поршень 7 с золотником 9 и клапаном 10 занимает крайнее левое положение (фиг. 1). При зарядке прибора, по мере того, как воздух входит в: камеру А, поршень 7 начинает двигаться вправо, сжимая пружину 8. Во все время хода поршня с повышением давления в камере А до 3.8 атм. канал 32 выточкой 36 золотника 9 сообщен с клапаном 10; при большем повышении давления в камере А канал 32 закрывается, но атмосферное отверстие 35 еще не открыто и открывается тогда, когда в камере А будет давление, равное 4,1 атм. (т.е. на 0,3 атм. выше нормального). Назначение клапана 10 поддерживать установленное в камере А давление, что он и делает благодаря зазору в рамке золотника 9; если давление в камере А упадет резко, то поршень 7 сдвинется влево вместе с золотником 9 и клапаном 10 и начнет поддерживать новое устанавливающееся давление, соответствующее низшему давлению в магистрали. Так как в заряженном тормозе поддержание давления в камере А выполняется параллельно и поршнем 1 и поршнем 4, то регулятор управляющей камеры должен включаться только в моменты торможения; это гарантирует его от износа вследствие возможных пропусков через поршень 7. Этот же клапан 10 служит гарантией от перезарядки, а именно: как только давление в данном распределителе и его запасном резервуаре поднялось выше 5,3 атм., что соответствует давлению 4,1 атм. в камере, А, золотник 9 откроет атмосферное окно 35 и лишний воздух из прибора будет выходить в атмосферу, не давая возможности прибору перезарядиться. При первом снижении давления в магистрали прибор начинает тормозить нормально. Зарядка запасного резервуара, если потребуется, может производиться через главные золотники (на схеме не показанные) таким образом, что зарядка будет начинаться только после того, как прибор отпустил.

Из схемы ясно, что в случае пропусков через уплотнения в любом поршне утечка пополняется автоматически, и тормоз является абсолютно неистощимым.

Изменение в нормальных пределах упругости пружин (их посадка) влияния на работу тормоза не оказывает за исключением некоторого увеличения скачка (при ослаблении пружины 5) и более раннего выпуска воздуха в атмосферу при перезарядке, при одновременном ослаблении пружин 2 и 8.

Изменение режима сделано известным способом включения диференциального поршня 4 пробкой 17, как указано на схеме фиг. 1 и 2.

На фиг. 8, 9 и 10 представлены также в виде схем еще три варианта возможных форм выполнения воздухораспределителя при сохранении в нем вышеописанных свойств.

а) На фиг. 8 сохраняется поршень 1, с правой стороны которого находится камера М, сообщенная таким же способом, как и на фиг. 1, с магистралью, а с левой стороны сообщающаяся с тормозным цилиндром камера Т. В последней помещена пружина 2, которая в заряженном состоянии тормоза должна быть рассчитана на уравновешивание полного магистрального давления со стороны камеры М.

б) На фиг. 9 поршень 1-4 делается двухступенчатым, благодаря чему аннулируется пружина со стороны камеры А. Для уравновешивания поршня, в процессах торможения и отпуска камера Т между поршнями сообщена с тормозным цилиндром.

в) В варианте по фиг. 10 применена вместо камер А, А лишь одна камера С, а роль поршней 1 и 4, основного типа (фиг. 1 и 2) с успехом выполняет система диафрагм.

В этом варианте при зарядке воздух из магистрали 27 поступает через обратный клапан в запасный резервуар 15; одновременно он поступает и в камеру золотника 35. Проходя также и через канал 28, воздух давит на диафрагму 32, которая, выгибаясь в сторону магистральной камеры М, двигает жестко связанный с ней золотник 35, который своим каналом 33 соединяет магистраль с камерой M; с повышением в последней давления система помещенных в ней диафрагм 39 и 37 и жестко связанный с ними золотник 11 передвигаются влево, причем открывается отверстие 20, и воздух поступает через него в камеру С. По окончании зарядки в магистрали, в запасном резервуаре и в камере М установится давление воздуха, равное 5 атм., а в камере С, благодаря соотношению рабочих площадей диафрагм 39 и 37 давление будет 3,5 атм. Тормозный цилиндр N сообщен с атмосферой через каналы 18 и 22. В камере С регуляторный поршень 42 устанавливает золотник 3 на данное давление, сжимая пружину 1, так что давление в камере С будет равно 3,5 атм. Если в этой камере давление в процессе торможения будет падать, то поршень 42 освободит клапан 38, который связан с ним, и пополнит утечку через канал 8 из запасного резервуара 15, не двигая золотника 3, имеющего в скалке слабину на игру клапана: Канал 8 в процессе торможения при перекрыше золотника 11 (фиг. 11) открыт. Если же в камеру С поступит воздух с давлением, большим, чем 3,5 атм., то пружина 1 сожмется и золотник 3 продвинется влево настолько, что лишний воздух будет выходить в атмосферу через открывшийся канал 40, и таким образом предохраняется от перезарядки. При медленной разрядке тормоза разрядится и камера С через каналы 36, 13 и 22 и торможения не будет (в регуляторе в это время канал питания 8 перекрыт), и пружина 1 двигает поршень 42 с золотником 3 на низшее давление до нуля.

При резком, но не более 0,4 атм., падении давления в магистрали диафрагма 32 от давления из камеры М прогибается в сторону магистрали, двигая особой золотник 35, и упрется в стержень 30, на который давит пружина 29 с силою 0,6 или 0,8 атм. Золотник 35 разобщает магистраль с камерой М и сообщает последнюю через канал 24 С тормозным цилиндром; одновременно с этим открывается отверстие к каналу 10. В камере М давление быстро падает, и система диафрагм с золотником 11, от давления со стороны камеры С, движется вправо и, разобщая тормозный цилиндр от атмосферы, одновременно сообщает его с запасным резервуаром 15 через каналы 9, 10, 17, 18 (фиг. 12). Воздух, проходя в тормозный цилиндр, попадает по ответвлению 44 ив камеру Т, уравновешивает систему диафрагм и дает перекрышу (фиг. 11). Степень торможения зависит от степени снижения давления в магистрали. Полное торможение наступает, когда давление с 5 атм. в магистрали будет, благодаря соотношению рабочих площадей диафрагм 39 и 37, снижено до 3,5 атм. Из вышесказанного видно, что пополнение от утечек из тормозного цилиндра и камеры С производится автоматически, а потому тормоз обсолютно неистощим. Предельное давление в тормозном цилиндре не может быть больше, давления в камере С, а в камере С давление выше 3,5 атм. не держится, как об этом сказано выше.

Воздух в тормозный цилиндр поступает через камеру М по каналам 10 и 24, а сечение этих каналов подобрано таким образом, что цилиндр наибольшего объема наполняется в заранее выбранное определенное время, при малом же объеме цилиндра сечение канала 10 регулируется автоматически, в то время, как калиброванное сечение канала 24 остается постоянным.

При быстром снижении давления магистрали больше, чем на 0,4 атм., диафрагма 32 не остановится у стержня 30, а сожмет пружину 29 и продвинется дальше. Золотником 35 открывается второй добавочный канал к тормозному цилиндру, кроме канала 24, а выточкою 34 и каналами 25, 21, 22 магистраль через главный золотник 11 соединяется с атмосферой (фиг. 12). Получится быстрое снижение давления в магистрали до предельного давления в тормозном цилиндре. Потом главный золотник 11 станет на перекрышу и выпуск воздуха из магистрали прекратится. За это время тормозный цилиндр быстро наполняется через каналы 17, 18 и 9, 10. Способствует этому быстрое падение давления в камере М благодаря открытию добавочного канала, кроме калиброванного 24.

С повышением давления в магистрали повышается давление в камере М. Система диафрагм и золотник 11 двинутся влево, и тормозный цилиндр через канал 18, выточку 12 в золотнике 11 и канал 22 сообщится с атмосферой. Ступень отпуска зависит от степени повышения давления в магистрали; полный отпуск получится при повышении давления в магистрали до первоначального. По этой форме выполнения воздухораспределитель может работать и без регулятора данного давления с заменой его соответствующей камерой, но при этом теряется качество абсолютной неистощимости.