专利名称：改进的气压对液压的增压机构的制作方法
在本专利申请中公开的发明与两个较早申请并共同待审的名为“铁路车辆制动系统”以及“用于铁路车辆制动系统的气压操作的停车制动器”专利申请有关。这两个共同待审的专利申请转让给了本发明的受让人。此外，本申请中援引了这两个申请的内容，以作参考。
本发明涉及一种流体压力装置，更具体地说，本发明涉及一种改进型的气压对液压的增压机构，这种机构在第一室中容纳作为输入压力的预定气压，然后使作为一输出压力的较高的预定液压通到一由该液压操纵的预定设备中，再具体地说，本发明涉及这种改进型的气压对液压的增压机构在许多独特的铁路型应用中的有效使用，例如在根据美国铁路学会(AAR)的要求正在研制的新型停车制动系统中的使用。
在本发明的构思以及随后的研制之前，增压器通常为人们所知并在某些应用中使用。尽管如此，但据申请人所知，如本发明所揭示的、特别适宜用在铁路制动应用中的增压器，作为一商品目前还不能在市场上采购得到。
如此情况的一个可能的原因是，在本发明之前，由于这些铁路车辆停车制动器一直是连接于这种车辆上的制动装置的手动制动器，所以这种气压对液压的增压器还没用在铁路制动应用中。
在铁路行业中众所周知，这些手动制动器是各种问题的根源。当一列编组火车准备在铁轨上运行而手动制动器又不能松开时，情况更是如此。不能松开手动制动器将导致车轮和铁路过分磨损。
本发明提供一种新的改进的气压对液压的增压机构。这种新的改进的气压对液压的增压机构包括一靠近至少其第一端敞开的外壳。该外壳包括一以基本流体密封的方式固定于外壳敞开的第一端上的第一端盖件。一具有第一预定容积的第一室设置在该外壳内，并靠近其敞开的第一端，以在其中容纳气压。该第一室由第一端盖件的内表面和该外壳的内表面所限定。还设置有一贯通第一端盖件的第一流体连接和连通装置，以便使气压源与第一端盖件相连，以及使该气压与第一室相连通。一壁状件设置在外壳内，它可设置在位于靠近外壳的一径向相对的第二端的一个位置，也可设置在位于在外壳的敞开的第一端和径向相对的敞开的第二端之间的中间部位的位置。在外壳中还设置有一具有第二预定容积的第二室。该第二室设置成与靠近其一端的第一室流体连通。在第二室内含有一预定体积的液流和一预定体积的未压缩的空气。该第二室由壁状件的第一表面和外壳的内表面所限定。还有一以基本流体密封的方式固定于外壳的第二端上的第二端盖件。至少在外壳的敞开的第二端、第二端盖件中的其中一个设置一具有第三预定容积的第三室，第三室的第一部分在外壳敞开的第二端中，第三室的第二部分在第二端盖件中。第三室内含有一预定体积的液流。该第三室至少由壁状件的径向相对的第二表面和第二端盖件的内表面所限定。一第二流体连接和连通装置贯通第二端盖件。该第二流体连接和连通装置使第三室与一流体连通管道相连，并使液流与该流体连通管道连通。一第一孔贯通很靠近第一室的第二室的一壁部，以便在气压通到第一室的第二部分的过程中，能够排除来自第一室的第一部分和第二室的第一部分的未压缩空气；以及在排除来自第一室的第二部分的气压时，能够使未压缩空气通入第一室的第一部分和第二室的第一部分中。此外，外壳包括一贯通其另一壁部的第二孔。该第二孔的位置位于第一孔之下，并很靠近装在第二室内的预定体积的液流的上表面，以便于在需要时能使该预定体积的液流通到第二室中。还有一设置成在第一室内往复移动的第一盘状活塞件。该第一盘状活塞件的上表面面对第一端盖件的内表面，该第一盘状活塞件的一径向相对的底表面设置成面对壁状件的第一表面。围绕第一盘状活塞件的圆周设置一第一密封装置。在气压通到第一室的过程中，第一密封装置使第一盘状活塞件的圆周部分相对第一室的内壁表面密封，以便把该气压保留在第一室内，由此使第一盘状活塞件朝向下的方向移动。此外，有一设置成在第三室内往复移动的第二盘状活塞件。第二盘状活塞件的上表面面对壁状件的径向相对的第二表面，第二盘状活塞件的径向相对的第二表面面对第二端盖件的内表面。围绕第二盘状活塞件的圆周部分设置一第二密封装置，以便使第二盘状活塞件的圆周部分相对第三室的内壁表面密封，由此在第二盘状活塞件向下移动的过程中，使液流通到流体连通管道。这种增压机构还包括一细长杆状件，它通过一贯穿壁状件的、设置在中心的孔延伸，而且它的第一端连接于第一盘状活塞件，其轴向相对的第二端连接于第二盘状活塞件，以便在气压通到第一室的过程中使第二盘状活塞件向下移动。一推动装置设置在细长杆状件周围。该推动装置被保持在第一盘状活塞件的径向相对的底表面与壁状件的第一表面40之间，以便当通到外壳内的第一室中的气压从其中排出时，使第一盘状活塞件朝第一端盖件的内表面移动。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种气压对液压的增压机构，这种增压机构能够实现输出液压比输入气压有显著的增加。
本发明的另一个目的是提供一种制造相对便宜的气压对液压的增压机构。
本发明的再一个目的是提供一种保养相当方便的气压对液压的增压机构。
本发明的又一个目的是提供一种安装容易的气压对液压的增压机构。
本发明的又一个目的是提供一种能在许多不同的力传递型式的应用中有效使用的气压对液压的增压机构。
本发明的又一个目的是提供一种能容易地改装并装入现有设备的气压对液压的增压机构。
本发明的又一个目的是提供一种在其指定的应用中具有相当长的使用寿命的气压对液压的增压机构。
本发明的又一个目的是提供一种气压对液压的增压机构，这种增压机构可制造成多种不同的尺寸，以根据这种增压机构的最终应用提供必须的预定输出压力的增加。
除上面详细描述的本发明的若干目的和优点之外，熟悉有关流体压力流通领域的技术人员根据下面的本发明的更详细的描述，特别是结合附图和所附的权利要求所进行的描述，就能更清楚地了解气压对液压的增压机构的各种其它目的和优点。
图1是一根据本发明制造的气压对液压的增压机构的较佳实施例的部分剖开的侧视图。
下面参阅图1。图1中所示出的是一改进的气压对液压的增压机构的较佳实施例，总的用标号10表示，它能方便地用于许多不同的用途中。
这种气压对液压的增压机构10包括一总的用20表示的外壳。该外壳20至少靠近其第一端12是敞开的。外壳20包括一至少以基本流体密封的方式固定于外壳20的敞开的第一端12上的第一端盖件14。最好是，该第一端盖件14以一可拆卸的方式诸如螺栓16固定于外壳20，以便有助于任何所需的保养和/或获得进入该外壳20的内部。为了保证该第一端盖14以流体密封的方式固定于该外壳20，在该第一端盖件14的圆周部分22与该外壳20的至少敞开的第一端12附近的一内表面24之间设置一O型密封圈18。
一具有第一预定容积的第一室26设置在外壳20内、并至少靠近其敞开的第一端12。该第一室26内容纳预定的气压。该第一室26由第一端盖件14的内表面28和该外壳20的内表面24所限定。从图1中可以看到，第一室26在一与第一端盖14的内表面28相对的径向设置的位置基本上是敞开的。
还设置有一第一流体连接和连通装置30。为了在需要时使气压源与第一端盖件14相连以及使该气压通到第一室26，该第一流体连接和连通装置30贯通第一端盖件14。在本发明的本较佳实施例中，第一流体连接和连通装置30是一个能把一气压连通管道(图未示)螺旋地连接到第一端盖件14上的螺纹孔。
一壁状件32设置在外壳20内。该壁状件32可以、例如只位于靠近外壳20的一径向相对的第二端34的一个位置。但最好是，该壁状件32位于在外壳20的至少敞开的第一端12和径向相对的敞开的第二端34之间的中间部位的一位置上。
在外壳20中还设置有一具有第二预定容积的第二室36。该第二室36与靠近其敞开的一端38的第一室26流体连通。在第二室36内通常含有一预定体积液流和一预定体积的大气压的空气。该第二室36由壁状件32的第一表面40和外壳20的内表面42所限定。
一第二端盖件44以基本流体密封的方式固定于外壳20的第二端34上。最好是，该第二端盖件44以一可拆卸的方式诸如螺栓46固定于外壳20，以便有助于任何所需的保养和/或获得进入该外壳20的内部。为了保证该第二端盖44以流体密封的方式固定于该外壳20，在该第二端盖件44的一部分50与该外壳20的靠近第二端34一表面52之间设置一O型密封圈48。
在目前较佳的是，如在附图中所示的，设置一套筒件53，还设置两个O型密封圈49和54。
还设置一第三室56。第三室56具有一第三预定容积。尽管第三室56可完全设置在外壳20的敞开的第二端34内或第二端盖件44内，但目前较佳的是，第三室56的至少第一部分设置在外壳20敞开的第二端34，第三室56的第二部分设置在第二端盖件44中。第三室56内含有一预定体积的液流。该第三室56至少由一壁状件32的径向相对的第二表面58和第二端盖件44的内表面60所限定。第二端盖件44的内表面60面对壁状件32的径向相对的第二表面58一第二流体连接和连通装置62贯通第二端盖件44。该第二流体连接和连通装置设置成使第三室56与一流体连通管道(图未示)相连，使液流通到该流体连通管道。在本发明的本较佳实施例中，第二流体连接和连通装置62是一个能把一流体连通管道螺旋地连接到第二端盖件44上的螺纹孔。
一第一孔64贯通紧靠近第一室26的第二室36的一壁部。在气压正在通到第一室26的第二部分的过程中，该第一孔64用来排除来自第一室26的第一部分和第二室36的第一部分的大气压空气。在来自第一室26的第二部分的气压正在排出的过程中，第一孔64还能使大气压空气通入第一室26的第一部分和第二室36的第一部分中。在本发明的本较佳实施例中，第一孔64总地呈圆形，在大气压空气通入第一式26的第一部分和第二室36的第一部分的过程中，为了防止任何不希望有的外界物质进入第二室36，第一孔64还包括一设置在其内的过滤介质(未示出)。
外壳20还包括一贯通其另一壁部的第二孔66。第二孔66的位置位于第一孔64之下，并很靠近装在第二室36内的预定体积的液流的上表面68。第二孔66设置成在需要时能使该预定体积的液流通到第二室36中。
在气压对液压的增压机构10的本最佳实施例中，一总的用标号70表示的装置连接于第二孔66，以便于液流通到第二孔66中。如附图所示，把液流通到第二孔66的该装置70是一个弯头状构件72。最好是，一螺塞(图未示出)螺旋地与弯头状构件72啮合，以便在预定体积的液流通到第二室36完成之后能关闭该弯头状构件72，由此防止任何不希望有的外界物质进入第二室36。
此外，气压对液压的增压机构10包括一设置成在第一室26内往复移动的第一盘状活塞件74。该第一盘状活塞件74的上表面76面对第一端盖件14的内表面28，第一盘状活塞件的一径向相对的底表面78设置成面对壁状件32的第一表面40。
根据本发明，设置有一总的用标号80表示的第一密封装置，该密封装置80围绕第一盘状活塞件74的圆周部分82设置。在气压通到第一室26的过程中，第一密封装置80在第一室26的内壁表面24密封第一盘状活塞件74的圆周部分82，以把该气压保留在第一室26内，由此引起第一盘状活塞件74朝向下的方向移动。在本最佳实施例中，第一密封装置80是一O形圈86。
气压对液压的增压机构10有一第二盘状活塞件88。该第二盘状活塞件88设置成在第三室56内往复移动。第二盘状活塞件88的上表面90面对壁状件32的径向相对的第二表面58，第二盘状活塞件的径向相对的第二表面92面对第二端盖件44的内表面60。
围绕第二盘状活塞件88的圆周部分94设置总的用标号100表示的第二密封装置。该第二密封装置100设置成使第二盘状活塞件88的圆周部分94相对设置在第三室56内的套筒件53的内壁表面96密封，由此在第二盘状活塞件88向下移动的过程中，使液流通到流体连通管道。在本发明的本最佳实施例中，第二密封装置100是一个用板件101放置在适当位置的总的为环的U形圈98。
此外，设置一细长杆状件102，它通过一贯通壁状件32的设置在中心的孔104延伸。该细长杆状件102的第一端106连接于第一盘状活塞件74，其轴向相对的第二端108连接于第二盘状活塞件88。在气压通到第一室26的过程中，细长杆状件102使第二盘状活塞件88向下移动。
在本发明的一较佳实施例中，至少两个盘状活塞件中的一个通过一螺栓固定于细长杆状件102，另一个通过螺纹连接固定于细长杆状件102。在本发明的另一个实施例中，两个盘状活塞件都通过螺栓固定于细长杆状件102。
气压对液压的增压机构10的最终的基本构件是一总的用标号110表示的一推动装置。该推动装置110设置在细长杆状件110周围。此外，推动装置110被保持在第一盘状活塞件74的径向相对的底表面78与壁状件32的第一表面40之间，以便当通到外壳20内的第一室26中的气压从其中排出时，使第一盘状活塞件74朝第一端盖件14的内表面28移动。在本发明的本最佳实施例中，该推动装置110是一弹簧件112。
虽然不要求，但在附图中示出一总的用标号120表示的较佳流体连通装置，以便当需要时向第三室56供应液流。该流体连通装置120包括一与液流供应源(未示出)接合的螺纹孔114和一使流体通到第三室56以及螺纹孔114的流体连通管道116。
虽然上文详细描述了这种改进的气压对液压的增压机构的一较佳实施例和几个其它可替换的实施例，但很显然，在不脱离本发明的基本精神和/或所附的权利要求的范围的情况下，熟悉流体压力应用的技术人员可对本发明进行各种另外的有用的修改和变更。
权利要求
1.一种气压对液压的增压机构，所述增强型机构包括(a)一靠近至少其第一端敞开的外壳，所述外壳包括(i)一以基本流体密封的方式固定于所述外壳的所述至少敞开的第一端上的第一端盖件，(ii)一具有第一预定容积的第一室，它设置在所述外壳内并靠近所述至少敞开的第一端以在其中容纳气压，所述第一室由所述第一端盖件的内表面和所述外壳的内表面所限定，(iii)一贯通所述第一端盖件的第一流体连接和连通装置，以便使气压源与所述第一端盖件相连以及使该气压通到所述第一室，(iv)一设置在所述外壳内的壁状件，它位于下述两个位置中的一个位置上，一个位置靠近所述外壳的一径向相对的第二端，另一个位置在所述外壳的所述至少敞开的第一端和径向相对的敞开的第二端之间的中间，(v)一设置在所述外壳中的具有第二预定容积的第二室，该第二室与靠近其一端的所述第一室流体连通，以便在其内容纳一预定体积液流和一预定体积的未压缩空气，所述第二室由所述壁状件的第一表面和外壳的内表面所限定，(vi)一以基本流体密封的方式固定于所述外壳的所述第二端上的第二端盖件，(vii)一设置在所述外壳的所述敞开的第二端和所述第二端盖件中的至少一个中的、具有第三预定容积的第三室，所述第三室的第一部分在所述外壳的所述敞开的第二端中，所述第三室的第二部分在所述第二端盖件中，所述第三室内含有一预定体积的液流，所述第三室至少由所述壁状件的径向相对的第二表面和所述第二端盖件的内表面所限定，(viii)一贯通所述第二端盖件的第二流体连接和装置使所述第三室与一流体连通管道相连，并使液流通到该流体连通管道，(ix)一贯通很靠近所述第一室的所述第二室的一壁部的第一孔，以便在气压通到所述第一室的第二部分的过程中，能够排除来自所述第一室的第一部分和所述第二室的第一部分的未压缩空气，以及在排除来自所述第一室的所述第二部分的气压时，能够使未压缩空气通入所述第一室的所述第一部分和所述第二室的所述第一部分中，以及(x)一贯通所述外壳另一壁部的第二孔，所述第二孔的位置位于所述第一孔之下，并很靠近装在所述第二室内的预定体积的液流的上表面，以便于在需要时能使该预定体积的液流通到第二室中；(b)一设置成在所述第一室内往复移动的第一盘状活塞件，所述第一盘状活塞件的上表面面对所述第一端盖件的所述内表面，所述第一盘状活塞件的一径向相对的底表面面对所述壁状件的所述第一表面；(c)一围绕第一盘状活塞件的圆周部分设置的第一密封装置，以便在气压通到第一室的过程中，使所述第一盘状活塞件的所述圆周部相对所述第一室的一内壁表面密封，以把该气压保留在所述第一室内，由此使所述第一盘状活塞件朝向下的方向移动；(d)一设置成在所述第三室内往复移动的第二盘状活塞件，所述第二盘状活塞件的上表面面对所述壁状件的所述径向相对的第二表面，所述第二盘状活塞件的径向相对的第二表面面对所述第二端盖件的所述内表面；(e)一围绕第二盘状活塞件的圆周部分设置的第二密封装置，以便使所述第二盘状活塞件的所述圆周部相对所述第三室的内壁表面密封，由此在所述第二盘状活塞件向下移动的过程中，使液流通到流体连通管道中；(f)一通过贯穿所述壁状件、并设置在中心的孔而延伸的细长杆状件，它的第一端连接于所述第一盘状活塞件，其轴向相对的第二端连接于所述第二盘状活塞件，以便在气压通到所述第一室的过程中使所述第二盘状活塞件向下移动；以及(g)一设置在所述细长杆状件周围的推动装置，所述推动装置被保持在所述第一盘状活塞件的所述径向相对的底表面与所述壁状件的所述第一表面之间，以便当通到所述外壳内的所述第一室中的气压从其中排出时，使所述第一盘状活塞件朝所述第一端盖件的所述内表面移动。
2.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，所述气压对液压的增压机构还包括一连接于所述第二孔、以有助于液流通到设置在所述外壳内的所述第二室中的装置。
3.如权利要求2所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，有助于把液流通到所述第二室的所述装置是一个弯头状构件。
4.如权利要求3所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，有助于把液流通到所述第二室的装置包括一螺旋地与所述弯头状构件啮合的螺塞，以便在预定体积的液流通到所述第二室完成之后能关闭所述弯头状构件，由此防止任何不希望有的外界物质进入第二室。
5.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，所述第一端盖件包括一设置在所述第一端盖件的圆周部分与所述外壳的靠近所述至少敞开的第一端的一内表面之间的密封装置，以确保所述第一端盖件以一流体密封的方式固定于所述外壳。
6.如权利要求5所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，设置在所述第一端盖件的所述圆周部分与靠近所述至少敞开的第一端部的所述外壳内表面之间的所述密封装置至少包括一个O型密封圈。
7.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，贯通所述第一端盖件、使气压源与所述第一端盖件相连并使气压通到所述第一室的所述第一流体连接和连通装置包括一螺纹孔，所述螺纹孔螺旋地使一气压连通管道与所述第一端盖件相连。
8.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，所述第二端盖件包括一设置在所述的第二端盖件的圆周部分与靠近所述外壳的所述第二端的所述外壳的内表面之间的密封装置，以确保所述第二端盖件以流体密封的方式固定于所述外壳。
9.如权利要求8所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，设置在所述第二端盖件的圆周部分与靠近所述外壳的所述第二端的所述外壳内表面之间的所述密封装置至少包括一个O型密封圈。
10.如权利要求9所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，设置在所述第二端盖件的圆周部分与靠近所述外壳的所述第二端的所述外壳内表面之间的所述密封装置至少包括两个O型密封圈。
11.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，围绕所述第一盘状活塞件的所述圆周部分设置的所述第一密封装置至少包括一个O型密封圈。
12.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，围绕所述第二盘状活塞件的所述圆周部分设置的所述第二密封装置至少包括一个O型密封圈。
13.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，一设置在所述细长杆状件周围、被保持在所述第一盘状活塞件的所述径向相对的底表面与所述壁状件的所述第一表面之间、以便当通到所述外壳内的所述第一室中的气压从其中排出时使所述第一盘状活塞件朝所述第一端盖件的所述内表面移动的推动装置是一弹簧件。
14.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，所述第一盘状活塞件和所述第二盘状活塞件中的至少一个用一螺栓固定于所述细长杆状件。
15.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，所述第一盘状活塞件和所述第二盘状活塞件的每一个用一螺栓固定于所述细长杆状件。
16.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，所述第一盘状活塞件和所述第二盘状活塞件中的预定的一个用一螺栓固定于所述细长杆状件，另一个通过螺纹连接固定于所述细长杆状件
17.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，以基本流体密封的方式固定于所述外壳的所述至少敞开的第一端的所述第一端盖件是可拆卸的，所述外壳还包括一与所述第一端盖件和所述外壳接合的、以把所述第一端盖件固定于所述外壳的装置。
18.如权利要求17所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，与所述第一端盖件和所述外壳接合以把所述第一端盖件固定于所述外壳的所述装置至少是一个螺栓。
19.如权利要求1所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，以基本流体密封的方式固定于所述外壳的所述第二端的所述第二端盖件是可以拆卸的，所述外壳还包括一与所述第二端盖件和所述外壳接合的、以把所述第二端盖件固定于所述外壳的装置。
20.如权利要求19所述的气压对液压的增压机构，其特征在于，与所述第二端盖件和所述外壳接合以把所述第二端盖件固定于所述外壳的所述装置至少是一个螺栓。
全文摘要
一种气压对液压的增压机构有一容纳空气压力的第一室。一形成在一端盖内的流体系统使空气压力通到第一室。与第一室连通的一第二室含液流和未压缩空气,而一第三室含液流。一流体系统使第三室与流体管道相连。一在室壁中的孔排除第一和第二室的部分空气。一第二孔使液流通到第二室。设置一活塞以在第一室中往复移动。另一活塞在第三室中往复移动。一杆连接于活塞使空气通到第一室时它们向下移动。空气排出时一弹簧使活塞朝端盖移动。
文档编号B60T13/58GK1182687SQ9711611
公开日1998年5月27日 申请日期1997年8月1日 优先权日1996年8月2日
发明者托马斯·H·恩格尔 申请人:西屋气刹车公司