热车轮保护阀的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请案要求2015年3月19日申请的标题为“热车轮保护阀(hotwheelprotectionvalve)”的美国专利申请案第14/662,438号的优先权，所述申请案的公开内容以全文引用的方式并入本文中。

本公开针对用于轨道车的阀，并且更确切地说，针对一种用于轨道车的热车轮保护阀。

背景技术：

当前用于轨道车辆的制动系统会出现加压流体渗漏到制动系统的制动缸中的情况。美国铁路协会针对单个轨道车的规格将进入/出自制动缸的可允许渗漏指定在+/-1-psi/分钟的速率。在此速率下，准许可接受的制动缸压力损失，同时仍安全地维持用于轨道车辆的制动系统的操作的制动缸压力级。然而，当过长时间在斜坡上操作轨道车辆时，在一分钟内进入制动缸的极小程度的渗漏可增大到足够高的压力而使得过量的压力产生过量的热。此过量的压力会产生比所要的高的闸瓦力，从而造成“热车轮”状况，其中制动缸内的力致使轨道车辆的制动缸和车轮遭受过量的热。通过从制动缸泄放压力，避免此“热车轮”状况。

美国专利案第5,083,843号中公开先前存在的制动缸减压阀的实例。制动缸减压阀用于控制制动缸压力的缓解。在制动缸压力的阶段缓解之后，制动管压力即刻由机车制动阀恢复。缓解阀的控制阀移动到其完全缓解位，且制动缸压力快速减小。制动缸压力的减小降低由制动缸压力对第一腔中的膜片施加的向下力，从而允许阶段容积气压向上移动阀杆。因此，第一腔被密封，且空气在制动缸中保持在等于制动管压力的剩余减小量的值。因此，通过安放阶段止回阀，制动缸压力的进一步排气得以防止，并且阀保持在稳定位置。制动缸压力可按与制动管压力增大量的预定比例减小。因此，此缓解阀并未被配置成在制动缸超出预定量后即刻缓解制动缸压力。制动缸根据制动管压力的增大而非通过制动缸压力的增大来缓解。

美国专利案第6,609,769号中公开先前存在的制动缸减压阀的另一实例。用于货运火车制动系统的气动阶段制动压力缓解阀用于缓解来自制动缸的压力。阶段缓解阀门控制制动缸压力的排放。阶段缓解阀的计量阀部分排出大体上与制动管压力的增大量成比例的制动缸压力。在一侧，阶段活塞由来自紧急风缸的压力固定在位。在相对侧，来自制动管的压力和制动缸的排气推动活塞。一旦已应用制动，如果需要减小制动缸压力，就必须增大制动管压力。制动管压力的这种增大使作用于活塞上的压力失衡，且致使制动缸排气到大气中。然而，制动缸将仅排气直到制动缸压力与制动管压力的增大量成比例减小为止。从制动缸排出的压力大体上随制动管压力的增大而变。此阶段缓解阀并未被配置成在制动缸压力因加压流体渗漏到制动缸中而增大后即刻减小制动缸压力。此外，此类型的阶段缓解阀并不考虑使用偏置部件来抵消制动管和制动缸的压力。

技术实现要素：

先前存在的阶段制动缸缓解阀(上文已论述了其中一些)未被配置成在加压流体渗漏到制动缸中后即刻排出制动缸压力。许多先前存在的阶段制动缸缓解阀缓解与制动管压力的增大量成比例的制动缸压力。此外，没有一种先前存在的制动缸缓解阀使用偏置部件来提供对着制动管和制动缸的压力偏置的力。此类型的偏置部件可用于提供对应于一定量的加压流体的预定量的压力，所述一定量的加压流体可能在制动缸排气之前渗漏到制动缸中。

在一个实施例中，一种热车轮保护阀包含：主体，其界定活塞通道和定位在所述活塞通道内的至少一个活塞；第一偏置部件，其定位在所述至少一个活塞的第一端上并且朝向所述至少一个活塞的第二端偏置；制动管，其与所述至少一个活塞的所述第二端流体连通；制动缸，其与所述至少一个活塞的所述第二端流体连通；以及排放口，其被界定于所述主体中并且定位在所述阀的第一端与第二端之间。在制动缸压力和制动管压力的组合超出所述第一偏置部件所施加的力之后，加压流体可即刻经由所述排放口从所述制动缸泄放。

第一偏置部件可以是弹簧。制动缸压力可朝向阀的第一端推动所述至少一个活塞，直到制动缸压力和制动管压力的组合等于第一偏置部件所施加的力。紧急风缸可与阀的第一端流体连通。在制动管压力和制动缸压力的组合超出紧急风缸压力和第一偏置部件所施加的力的组合之后，加压空气可即刻经由排放口从制动缸泄放。第二偏置部件可定位在阀的第二端中。第二偏置部件可朝向阀的第一端偏置。在制动管压力、制动缸压力和第二偏置部件所施加的力的组合超出第一偏置部件所施加的力之后，加压流体可即刻经由排放口从制动缸泄放。第二偏置部件可以是弹簧。保持器压力管可与所述至少一个活塞的第一端以及保持器腔流体连通。阀的使用可通过将加压流体从保持器压力管供应到所述至少一个活塞的第一端而失效。至少一个衬套可定位在活塞通道中。所述至少一个衬套可包含与排放口和活塞通道流体连通的至少一个衬套通道。加压流体可经由所述至少一个衬套的至少一个衬套通道和排放口从制动缸泄放。

在另一实施例中，一种具有热车轮保护阀的轨道车辆包含：主体，其界定活塞通道和定位在所述活塞通道内的至少一个活塞；第一偏置部件，其抵着所述至少一个活塞的第一端定位并且朝向所述至少一个活塞的第二端偏置；制动管，其与轨道车辆和所述至少一个活塞的所述第二端流体连通；制动缸，其与所述至少一个活塞的所述第二端流体连通；以及排放口，其被界定于所述主体中并且定位在所述阀的第一端与第二端之间。在制动缸压力和制动管压力的组合超出所述第一偏置部件所施加的力之后，加压流体可即刻经由所述排放口从所述制动缸泄放。制动缸压力可朝向阀的第一端推动所述至少一个活塞，直到制动缸压力和制动管压力的组合等于第一偏置部件所施加的力。

在又一实施例中，一种从轨道车辆的制动缸泄放额外加压空气的方法包含以下步骤：提供热车轮保护阀；以及在制动缸压力超出所述第一偏置部件所施加的力之后，即刻经由所述排放口从所述制动缸泄放加压流体。所述热车轮保护阀可包含：至少一个活塞，其定位在所述阀的第一端与第二端之间；第一偏置部件，其抵着所述至少一个活塞的第一端偏置；制动缸，其与所述至少一个活塞的第二端流体连通；以及排放口，其定位在所述阀的所述第一端与第二端之间。

所述方法的另一步骤可包含：提供抵着所述至少一个活塞的第二端偏置的第二偏置部件；以及在所述制动缸压力和所述第二偏置部件所施加的力的组合超出所述第一偏置部件所施加的所述力之后即刻经由所述排放口从所述制动缸泄放加压流体。所述方法的另一步骤可包含提供抵着所述至少一个活塞的第二端偏置的第二偏置部件和与所述至少一个活塞的所述第一端流体连通的紧急风缸。所述方法的另一步骤可包含在所述制动缸压力和所述第二偏置部件所施加的力的组合超出所述第一偏置部件所施加的所述力和紧急风缸压力的组合之后即刻经由排放口从所述制动缸泄放加压流体。而所述方法的另一步骤可包含将加压流体从保持器压力管提供到所述至少一个活塞的所述第一端。所述阀的使用可因所述第一偏置部件所施加的力和所述保持器压力的组合远超出所述制动缸压力而失效。

在参考附图考虑以下描述和所附权利要求书之后，所述热车轮保护阀的这些特征和特性、其它特征和特性以及相关结构元件的操作方法和功能、各部分的组合和制造经济性将变得更加显而易见，所有这些形成本说明书的一部分，其中相同参考数字在各图中指代对应部分。然而，应明确地理解，图式仅用于说明和描述目的，且不意图作为本公开的限制的定义。除非上下文另外明确规定，否则在本说明书和权利要求书中使用时，单数形式“一”和“所述”包含多个指示物。

附图说明

图1是根据一个实施例的热车轮保护阀的前透视图。

图2是图1的热车轮保护阀的顶视图。

图3是图1的热车轮保护阀的侧视图。

图4是图1的热车轮保护阀的另一侧视图。

图5是图1的热车轮保护阀的后视图。

图6是展示图1的热车轮保护阀的若干组件的分解视图。

图7是图1的热车轮保护阀沿着图2中的线7-7的横截面图。

图8是根据另一实施例的图1的热车轮保护阀的横截面图。

图9是图1的热车轮保护阀沿着图2中的线9-9的横截面图。

具体实施方式

为了下文的描述，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“横向”、“纵向”以及其衍生词将依照本发明在附图中的定向来涉及本发明。然而，应理解，本发明可采用替代变化和步骤顺序，除了相反地明确指定的情况之外。还应理解，附图中所说明的以及在以下说明书中描述的特定装置和过程仅仅是本发明的示范性实施例。因此，与本文中公开的实施例相关的特定尺寸和其它物理特性不应被认为是限制性的。

参看图式(其中贯穿所述图式的若干视图，相同参考字符指代相同部分)，本公开大体上涉及一种与轨道车辆一起使用以泄放可能渗漏到所述轨道车辆的制动缸中的额外加压流体的热车轮保护阀。

先参看图1到5，展示热车轮保护阀2的实施例。如本文所描述，热车轮保护阀2旨在用于轨道车的制动系统中，如轨道车辆领域的技术人员将容易了解。热车轮保护阀2适于在用于乘客和/或货物运输的轨道车辆中使用。然而，这种使用旨在为非限制性的，并且热车轮保护阀2可普遍应用于轨道车中。所描绘的实施例中的热车轮保护阀2大体上包括主体4、顶盖6和底盖8。在描绘的这个实施例中，热车轮保护阀2大体上为矩形。多个紧固件10a到10h可用于将主体4耦合到顶盖6和底盖8。此外，预期主体4、顶盖6和底盖8可形成为一个单体结构。如图7到9中所展示，活塞通道12可被界定在主体4中，并且可从主体4的顶部表面5a纵向延伸到主体4的底部表面5b。在一个实施例中，活塞通道12可大体上为圆柱形。

可在顶盖6的一侧中界定保持器/紧急风缸开口14。可在主体4的一侧中界定排气开口16。可在底盖8的一侧中界定第一制动缸开口18。在一个实施例中，保持器/紧急风缸开口14、排气开口16和第一制动缸开口18被界定在热车轮保护阀2的同一侧。可在主体4的与排气开口16相对的一侧中界定第二制动缸开口20。可在主体4的与第二制动缸开口20相同的侧中界定制动管开口22。在一个实施例中，第二制动缸开口20和制动管开口22被界定在热车轮保护阀2的同一侧中。在另一实施例中，保持器/紧急风缸开口14、排气开口16和第一制动缸开口18被界定在热车轮保护阀2的与第二制动缸开口20和制动管开口22相对的一侧中。如图5中所展示，可在主体4的背侧表面中界定开口23。

在图8中所展示的一个实施例中，紧急风缸24可经由保持器/紧急风缸开口14与热车轮保护阀2流体连通。在另一实施例中，保持器压力管26经由保持器/紧急风缸开口14与保持器腔27和热车轮保护阀2流体连通。归因于可能在紧急风缸24中发生的渗漏，紧急风缸24可能损失加压流体，由此使提供到热车轮保护阀2的加压流体量出现波动。因此，优选的是建立热车轮保护阀2与保持器腔27之间的流体连通。经由保持器压力通道28将加压流体供应到顶盖6中所界定的内腔30。内腔30可与活塞通道12流体连通，由此允许来自保持器压力管26的加压流体从保持器压力通道28流到活塞通道12。在一个优选实施例中，可在顶盖6的内腔30中提供第一偏置部件31。第一偏置部件31可搁置在第一活塞50的顶部表面上，并且延伸以邻接顶盖6的内腔30的顶部表面。第一偏置部件31可提供抵抗第一活塞50的偏置力，所述偏置力将第一活塞50朝向活塞通道12的下端偏置。在一个实施例中，第一偏置部件31可为弹簧。在另一实施例中，第一偏置部件31可不与热车轮保护阀2一起使用。

排气通道32可提供排气开口16与活塞通道12之间的流体连通。第一制动缸管34可经由第一制动缸通道36与底盖8的内腔38流体连通。来自制动缸34的加压流体可经由底盖8的内腔38从制动缸通道36流到活塞通道12。来自制动缸33的加压流体可经由排气开口16排出。第二制动缸管40可经由第二制动缸开口20与第二制动缸通道42流体连通。加压流体经由第二制动缸通道42从第二制动缸管40供应到活塞通道12。制动管44可经由制动管开口22与制动管通道46流体连通。，保持器压力管26、第一制动缸管34、第二制动缸管40和制动管44可焊接到热车轮保护阀2上、拧入所述热车轮保护阀中或经由法兰紧固到所述热车轮保护阀，此外还有所属领域的技术人员将容易明白的其它连接方法。通道67可经由开口23从活塞通道12提供流体连通。

参看图6到9，热车轮保护阀2的一个实施例包含用于从轨道车辆的制动缸33排出加压流体的若干组件。下文更详细地描述一种用于排出加压流体的方法。可在顶盖6的底部表面中所界定的腔中提供第一垫片48。第一垫片48可用于在顶盖6与主体4之间提供密封，由此防止来自热车轮保护阀2的加压流体渗漏。

第一活塞50可定位在活塞通道12的上部部分中。第一活塞50可在活塞通道12内纵向滑动。第一活塞50可为t形，且第一活塞50的上部部分接触活塞通道12的环形内表面。可在第一活塞50的外表面中界定多个环形凹槽。可在纵向沿着第一活塞50的不同位置处提供所述凹槽。多个o形环52a、52b、52c、52d可定位在第一活塞50中所界定的凹槽内。提供o形环52a、52b、52c、52d以防止来自活塞通道12和热车轮保护阀2的加压流体渗漏。虽然展示四个凹槽和o形环与第一活塞50连接，但应理解，可提供更多或更少凹槽和/或o形环以在第一活塞50与活塞通道12之间形成较紧密的密封。

第一活塞50的下部部分可定位在衬套54内。衬套54在形状上可为圆柱形，以便配合于活塞通道12内。衬套54可在活塞通道12内滑动。衬套54可围封第一活塞50的下部部分。可在衬套54中界定多个衬套通道56a、56b、56c、56d。衬套通道56a、56b、56c、56d准许加压流体穿过衬套54并且由此离开热车轮保护阀2。虽然展示四个衬套通道与衬套54连接，但应理解，可提供更多或更少衬套通道以更高效地允许加压流体穿过衬套54。支座58提供于活塞通道12的内表面上，衬套54可搁置在所述支座上。

第二活塞60可定位在活塞通道12的下部部分中。第二活塞60可沿着活塞通道12纵向滑动。第二活塞60的顶部表面可对接第一活塞50的底部表面。类似于第一活塞50，第二活塞60可包含纵向沿着第二活塞60界定的多个环形凹槽。在一个实施例中，o形环62可定位在所述凹槽中的一者中以在第二活塞60与活塞通道12之间形成密封，由此防止来自热车轮保护阀2的加压流体渗漏。虽然展示一个o形环定位在第二活塞60上，但应理解，可使用更多o形环以在第二活塞60与活塞通道12之间提供更强的密封。

可在底盖8的顶部表面中所界定的腔中提供第二垫片64。第二垫片64可用于在底盖8与主体4之间提供密封，由此防止来自热车轮保护阀2的加压流体渗漏。在一个实施例中，第二偏置部件66可在底盖8的内腔38中提供。内腔38可与活塞通道12和第一制动缸通道36流体连通。第二偏置部件66可搁置在内腔38的底部表面上、延伸到活塞通道12中并且邻接第二活塞60的底部表面。在一个实施例中，第二偏置部件66可朝向活塞通道12的上部部分偏置，由此提供抵抗第二活塞60的底部表面的偏置力。在一个实施例中，第二偏置部件66可为弹簧。然而，应预期可使用替代性偏置部件，其提供可被压缩和扩展以沿第二活塞60的方向提供偏置力的弹性部件。此外，预期热车轮保护阀2可在无第二偏置部件66的情况下操作。

下文描述一种使用热车轮保护阀2来排出轨道车辆的制动系统的制动缸压力的方法。如先前论述，通过使用热车轮保护阀2，渗漏到轨道车辆的制动缸中的任何额外加压流体可从制动系统中排出，由此避免轨道车辆的热车轮情况。

参看图7到9，在使用此方法期间，第一偏置部件31可将预定向下力施加于第一活塞50上。可基于第一偏置部件31的刚度和回弹性而提供所述预定向下力。由第一偏置部件31对第一活塞50施加的向下力继而在第二活塞60上提供向下力。此外，预期紧急风缸24所供应的紧急风缸压力也可在第一活塞50上提供向下力。制动管44供应加压流体到活塞通道12以对第一活塞50施加向上力。由第一偏置部件31施加的向下力与由制动管44供应的压力所施加的向上力之间因此形成压力差。第一制动缸管道34和第二制动缸管道40供应加压流体到活塞通道12，由此对第一活塞50和第二活塞60施加对应于制动缸33压力的向上力。在一个实施例中，第二偏置部件66也对第二活塞60施加预定向上力。由第二偏置部件66供应的力的量取决于第二偏置部件66的刚度和回弹性。在这个实施例中，在第一活塞50的一侧上的第一偏置部件31与在第一活塞50的相对侧上的制动管44、第一制动缸管道34和第二制动缸管道40以及第二偏置部件66之间产生压力差。每当压力差上的相反力大体上相等，热车轮保护阀2就定位在中立位。在此情况下，通向排气通道32的衬套通道56c被第一活塞50的外表面封闭。

在轨道车辆的操作期间，加压流体可缓慢渗漏到第一制动缸管34中，由此使制动缸33达到过量压力级。为了避免热车轮状况，应从制动缸33泄放此过量压力。随着制动缸33中的压力增大，来自第一制动缸管道34和第二制动缸管道40所供应的加压流体的向上力增大，并且使热车轮保护阀2中的压力差失衡。第二活塞60向上推动第一活塞50。随着第一活塞50向上移动，衬套通道56c打开，并且活塞通道12与排气通道32之间形成流体连通。第一活塞50上的凹槽53允许从制动缸33穿过第二制动缸通道42、穿过衬套通道56b、穿过活塞通道12、穿过排气通道32到排气开口16的流体连通。此流体连通允许来自第二制动缸管40的加压流体经由衬套通道56c泄放以经由排气通道32排放到大气。随着加压流体从制动缸33泄放，施加于第二活塞60上的向上压力相应地减小。由于施加于第二活塞60上的向上压力减小，压力差回到中立位，其中由第一偏置部件31施加的向下压力大体上等于由制动管44、第一制动缸管道34和第二制动缸管道40以及第二偏置部件66供应的向上压力。热车轮保护阀2可经配置以在制动缸33压力停止增大并且减小第二活塞60上的压力时达到中立位。热车轮保护阀2可“计量”或连续地泄放以匹配进入制动缸33的渗漏，并且防止制动缸33中超过预定水平的增大。

在一个实施例中，由保持器腔27供应的压力可设置成高压力设置。在这个实施例中，除偏置部件31之外，由保持器腔27的加压流体施加的向下力比由制动管44、第一制动缸管道34和第二制动缸管道40以及第二偏置部件66施加的向上力大出许多，以至于热车轮保护阀2的使用基本上失效，因为由制动管44、第一制动缸管道34和第二制动缸管道40以及第二偏置部件66向上施加于第一活塞50上的压力并不足以克服除偏置部件31之外由保持器腔27供应的压力。因此，操作者可选择通过将保持器压力管26设置到高压力位置来切断与热车轮保护阀2的连接。

虽然前文描述中提供热车轮保护阀2的各种实施例，但所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对这些实施例作出修改和更改。举例来说，应理解，本发明尽可能地预期任何实施例的一个或多个特征可与任何其它实施例的一个或多个特征组合。因此，前文描述旨在具说明性而非限制性。上文描述的本公开由所附权利要求书界定，并且属于权利要求书的等效含义和范围内的对本发明的所有改变均应涵盖在所附权利要求书范围内。