控制阀密封件和配有该控制阀密封件的控制阀

摘要

本发明涉及一种控制阀密封件，其用于对构造在支承体上的法兰与构造在控制阀部件上的法兰之间的法兰连接进行密封，包括：构造成平面状的密封体，用于装在两个法兰之间的；穿过所述密封体引导的第一压缩空气通道，用于在两个法兰之间导送压缩空气，该第一压缩空气通道被密封体上所带有的第一密封唇环周包围；穿过所述密封体引导的第二压缩空气通道，用于在两个法兰之间导送压缩空气，该第二压缩空气通道被密封体上所带有的第二密封唇环周包围；和第三密封唇，该第三密封唇在第一密封唇与第二密封唇之间构造于密封体上。

说明书

技术领域

本发明一般性地涉及车辆并特别是涉及轨道车辆。另外，本发明 还涉及一种控制阀密封件和一种配有该控制阀密封件的控制阀。

背景技术

由专业书籍Asadchenko，АвΥоммтическииетормозa подвпжно「о состaвт жепезноДоРожно「о тРанспоРтт，莫斯科，2002，ISBN 5-89035-073-0已 知一种气动控制阀，用于利用制动缸压力以可调节的主压力为基础对 制动缸进行控制。该控制阀包括一个支承体，所述支承体带有导引主 空气管路压力的主空气管路、导引制动缸压力的制动缸压力管路和导 引控制压力的控制压力管路。另外，该控制阀还包括一个管路部件， 所述管路部件用于从主空气管路中接收主空气管路压力并用于将控制 压力馈入控制压力管路中。该管路部件通过法兰连接被固定在支承体 上。最后，该控制阀包括一个主体部件，所述主体部件用于从控制压 力管路中接收控制压力并用于将制动缸压力馈入制动缸压力管路中。 该主体部件也通过法兰连接被固定在支承体上。

发明内容

本发明的目的是，改进已知的控制阀。

这个目的通过独立权利要求的特征得以实现。优选的发展设计是 从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，用于对构造在支承体上的法兰与构造在 控制阀部件上的法兰之间的法兰连接进行密封的控制阀密封件包括：

-构造成平面状的的密封体，用于装在两个法兰之间，

-穿过所述密封体引导的第一压缩空气通道，用于在两个法兰之 间导送压缩空气，该第一压缩空气通道被密封体上所带有的第一密封 唇环周包围，

-穿过所述密封体引导的第二压缩空气通道，用于在两个法兰之 间导送压缩空气，该第二压缩空气通道被密封体上所带有的第二密封 唇环周包围，和

-第三密封唇，该第三密封唇在第一密封唇与第二密封唇之间构 造于密封体上。

所述控制阀密封件乃是基于下述考虑：法兰连接应该是绝对气密 的，以实现从通过法兰连接被引导的压缩空气通道中无压缩空气漏出 而保持绝对压力恒定不变，因为不密封性可能会导致控制阀的错误行 为。如果法兰连接的两个法兰是绝对平的并且平坦地相叠置的话，单 单通过法兰连接的两个法兰就能够实现气密的连接。由于加工工艺上 的偏差之故，这一点是无法实现的，所以通常在两个法兰之间嵌入一 个对法兰的凹凸不平进行补偿的控制阀密封件。法兰被一个很高的（例 如通过螺纹件连接施加的）面作用力彼此相对压紧，通过这种方式， 控制阀密封件被压入法兰的凹凸不平处并将其封闭。

另外，所述控制阀密封件还基于下述考虑：前述控制阀密封件可 以这样构造，即，在两个压缩空气通道之间构成有连续的控制阀密封 区域。然而在所述控制阀密封件的范围内应清楚地认识到：在这些连 续的控制阀密封区域中会存在非常高的、需挤压的控制阀密封件体积， 因此，为了产生充分的密封力，法兰必须以非常高的挤压力被压到控 制阀密封件上。

与此相对，所述控制阀密封件的思想则在于：以较小的挤压力来 产生充分的密封力。这一点通过如下方式得以实现：减少需挤压的密 封材料，为此，在密封体的表面中成形出形式上为密封唇的表面轮廓。 在这种表面轮廓上产生局部提高的密封作用，其中，由于被挤压密封 材料的体积较小而使得总体挤压保持为很小程度。

在一种发展设计中，第一和第二密封唇具有各一个锥形的横截面。 在下文中，所说锥形的横截面应该理解为这样一种横截面，依此，密 封唇在横截面中离密封体远去地逐渐尖细。在这种情况下，锥形横截 面的与密封体相对的一侧可以具有任意的形状，如尖锐的、倒圆的或 者直的。由于该锥形的横截面，在施加挤压力的情况下，控制阀密封 材料在法兰上的支承面上能够相对法兰表面平行地挤出，而控制阀密 封唇朝向密封体变得越来越宽的几何形状却赋予该控制阀密封唇一种 最佳的稳定性。

在所述控制阀密封件的一种特别的发展设计中，第一密封唇构造 成指向第一压缩空气通道之内的止回瓣的形式，和/或第二密封唇构造 成指向第二压缩空气通道之内的止回瓣的形式。也就是说，第一密封 唇和/或第二密封唇朝向它们的相应的压缩空气通道。这种发展设计乃 是基于下述考虑：第一密封唇和第二密封唇应能防止压缩空气从它们 的相应的压缩空气通道中漏出。通常不该出现压缩空气从外侧进入压 缩空气通道内的情况。如果密封唇构造成指向压力管道之内的止回瓣 的话，那么可以利用由压缩空气在压缩空气通道内施加的压力进一步 提高密封作用，因为这个压力将密封唇压向法兰并且因此提高了上述 挤压力，从而，该控制阀密封件能特别有效地防止从压力管道中漏出 压缩空气。

在所述控制阀密封件的一种特别优选的发展设计中，第三密封唇 在第一与第二密封唇之间垂直于平面状的密封体定向。也就是说，第 三密封唇沿第一压缩空气通道的方向以及沿第二压缩空气通道的方向 均不具备止回功能。本发展设计认识到：第一和第二密封唇作为止回 瓣的构造虽然改善了针对从压缩空气通道中逸出压缩空气的密封作 用，尽管如此还是有压缩空气从压缩空气通道中漏出，因为在密封唇 与法兰之间例如有污物积聚，该污物降低或完全解除密封作用，压缩 空气于是可能会进入其他的压缩空气通道内，因为该压缩空气通道并 未确保防止压缩空气从外侧进入压缩空气通道。虽然可以分别为第一 和第二密封唇设置一个相应的、附加的、止回瓣型式的应急密封唇 （Notdichtlippe），该应急密封唇在第一或第二密封唇相应地失灵时起 作用，但是通过垂直于平面状密封体定向的第三密封唇，在紧急情况 下既可以实现从第一压缩空气通道到第二压缩空气通道中的密封也可 以实现从第二压缩空气通道到第一压缩空气通道中的密封，从而就不 大需要密封唇了。

在所述控制阀密封件的一种可选的发展设计中，第一密封唇的和/ 或第二密封唇的和/或第三密封唇的横截面由密封体出发观察是呈锥 状收敛延伸的。所说锥状在本实施方式的意义中应该是指：密封唇具 有这样一个支承面，该支承面大于与此支承面相对置的、面向法兰的 接触面。在这个条件的范围内，该锥状构造可以是任意的，诸如梯形 的、锥形的、半圆形的、半椭圆形的或者它们的混合形。该锥状构造 导致局部密封作用的进一步提高，因为在面向法兰的接触面上需挤压 的密封材料的体积以及因此总体挤压被进一步减小。

在一种附加的发展设计中，所述控制阀密封件具有一个第一、第 二和第三密封唇在其内彼此并行延伸的区域。在这个区域内，压缩空 气通道可以彼此靠得很近，从而，占用空间非常小的法兰连接也能够 利用所述控制阀密封件得以有效密封。

在所述控制阀密封件的又一种其他的发展设计中，第一和/或第二 密封唇以齐平的方式相应地贴靠在第一和/或第二压缩空气通道上，从 而流过压缩空气通道的压缩空气在相应的密封唇上最小限度地形成涡 流，因而即使利用横截面很小的压缩空气通道，也可实现很小的气动 阻力。

在所述控制阀密封件的一种附加的发展设计中，第一、第二和第 三密封唇通过连接筋在第一和第二压缩空气通道之间导引，该连接筋 在第一和第二压缩空气通道之间具有这样的连接筋宽度，此宽度在连 接筋的、第一压缩空气通道的和第二压缩空气通道的最大延伸范围的 10%与20%之间，优选15%。

在所述控制阀密封件的另一种发展设计中，第一与第三密封唇和/ 或第二与第三密封唇彼此之间保持有间距，该间距为密封唇之一的宽 度的至少25%。以此方式，当密封唇在法兰之间受挤压时密封材料能 被挤进密封唇之间的中间空隙内。

在所述控制阀密封件的一种可选的发展设计中，在平面状的密封 体的平面上敷设有一个封闭的第四密封唇以及在该封闭的第四密封唇 内部敷设有一个封闭的第五密封唇，其中，第三密封唇构造成第四与 第五密封唇的支撑条。以此方式，通过第三至第五密封唇构成了压力 室，这些压力室在第一和/或第二密封唇例如受到脏污并因此不起作用 时可防止压缩空气泄漏到环境中。

根据本发明的另一个方面，以可调节的主空气管路压力为基础， 利用制动缸压力控制制动缸的气动控制阀包括：

-支承体，该支承体具有导引主空气管路压力的主空气管路和导 引制动缸压力的制动缸压力管路，和

-主体部件，该主体部件用于以主空气管路压力的变化为基础来 改变制动缸压力管路内的制动缸压力，所述主体部件通过法兰连接固 定在支承体上，该法兰连接利用所述的控制阀密封件加以密封。

在一种发展设计中，所述气动控制阀包括一个管路部件，该管路 部件用于以主空气管路压力的变化为基础来输出控制压力，所述管路 部件通过法兰连接固定在支承体上，该法兰连接利用所述控制阀密封 件加以密封，其中，主体部件设置成：以控制压力为基础使制动缸压 力变化。

附图说明

本发明的上述特性、特征和优点及其实现方式和形式结合下面对 实施例的描述将变得更加清楚和更加易于理解，这些实施例结合附图 加以详细阐释，其中：

图1为示例性的控制阀的简化原理图；

图2为图1所示控制阀的主体部件的透视图；

图3为图1所示控制阀的、带有管路部件的支承体的透视图；

图4为图1所示控制阀的控制阀密封件的透视图；

图5为图4所示控制阀密封件的透视剖视图；

图6为另一个控制阀的简化原理图，和

图7为图6所示控制阀的控制阀密封件的透视图。

在附图中相同的技术元件标注有相同的附图标记并且仅仅进行一 次说明。

具体实施方式

参考图1，其示出的是未进一步示出的轨道车辆中的示例性的、 可气动操作的控制阀2的简化原理图，该控制阀用于控制轨道车辆的 未被进一步示出的制动器。在此需要指出的是：存在着大量的具有不 同功能的、可气动操作的控制阀，并且，所述控制阀密封件的应用不 应该局限于下文描述的控制阀2。

同时控制阀2的目的是从唯一一个由轨道车辆司机预先给定的主 空气管路压力18中导出用于操作上述轨道车辆内所有制动器的信息 以及能量。

该示例性的控制阀2为此具有一个支承体4，一个主体部件8通 过第一控制阀密封件6以及一个管路部件12通过第二控制阀密封件 10固定在该支承体上。为了实现前述目的，管路部件12设置成：以 主空气管路压力18为基础导出关于对配属给相应的控制阀2的制动器 进行操作的、形式上为控制压力14的信息。与此相对，主体部件8 则设置成：在利用主空气管路压力18的能量的情况下，从控制压力 14中产生一个用于控制上述制动器的制动缸压力16。在下文中会对这 个设置措施详加阐述。为了更好地对这些压力加以区别，控制压力14 在图1中用粗虚线表示，而主空气管路压力18在图1中则用粗实线表 示。

主空气管路压力18同时施加到上述轨道车辆的所有制动器上并 且因此在一个位置上被引入支承体4内以及在另一个位置上从该支承 体4中被引出。

支承体4内的控制室压力储存器（Steuerkammerdruckspeicher， 风闸工作箱压力储存器）20、参考储存器（Referenzspeicher）22和 供给储存器（Versorgungsspeicher）24设置为用于稳定控制压力14 和控制阀2内的其他压力。

为了从主空气管路压力18中导出制动操作信息，管路部件12可 以与支承体4通过第二控制阀密封件10交换控制压力14、主空气管 路压力18、参考压力26和先导控制压力28。为了更好识别，参考压 力26在图1中用粗点线画出。因而相应地有四个气动通道穿过第二控 制阀密封件10引导。管路部件12在内部具有一个用于将控制压力14 与主空气管路压力18进行对比的主活塞30以及一个用于在制动情况 下以主空气管路压力18为基础跟踪控制压力14的行车制动加速器32 和用于在制动松开情况下以主空气管路压力18为基础跟踪控制压力 14的给气阀34。

在上述轨道车辆的正常运行中，也就是说，在制动器既未拉紧也 未松开的情况下，控制压力14与主空气管路压力18应该大小相同。

如果制动器被松开的话，主活塞30以本领域技术人员熟知的方式 根据如下情况识别出这一点：主空气管路压力18大于控制压力14， 接着给气阀34便被激活，这些给气阀于是提高控制压力14和参考压 力26并且以本领域技术人员熟知的方式与主空气管路压力18相匹配。 为了清楚起见，在本实施方式中并未示出主空气管路压力18与给气阀 34的相应必要的连接。同时控制室压力储存器20与参考储存器22被 填充（充气）。以这种方式实现了控制阀2的用于正常运行的上述状态。

如果制动器被拉紧的话，主活塞30以本领域技术人员熟知的方式 根据如下情况识别出这一点：主空气管路压力18小于控制压力14， 接着行车制动加速器36便被激活。行车制动加速器36一方面应该将 主空气管路压力18的下降尽可能快地继续传输给轨道车辆司机观察 的后续的控制阀。为此行车制动加速器36通过一个旋塞阀40使主空 气管路压力18相对环境压力42排气。另一方面，行车制动加速器36 应该产生用于控制主体部件8的控制压力14，为此在本实施方式中它 通过另一个旋塞阀40将控制压力14与主空气管路压力18连接，从而 使控制压力14跟踪主空气管路压力18变化。为此，行车制动加速器 36打开另一个使控制压力14与主空气管路压力18连接的旋塞阀40， 从而两个压力14、18得到平衡。与此相对，由给气阀34产生的参考 压力26则不被行车制动加速器36所改变。另外，行车制动加速器36 还输出先导控制压力28，为了简短起见不必对其产生过程加以详细阐 述。

这样，由主空气管路压力18导出的、用于由控制阀2操作的制动 器的制动操作信息以不需进一步说明的方式存在于参考压力26与控 制压力14之间的压力差中。其他的有关信息可以由文首述及的现有技 术获取。

主体部件8以由主空气管路压力18导出的制动操作信息为基础来 控制制动器。为此，主体部件8通过第一控制阀密封件6与支承件4 交换控制压力14、主空气管路压力18、参考压力26、先导控制压力 28、一个还将阐述的供给室压力44和用于控制配属给控制阀2的制动 器的制动缸压力16。

主体部件8具有一个先导控制回路48和一个制动压力调节回路 50。

先导控制回路48接收控制压力14和参考压力26并且确定参考压 力26与控制压力14之间的上述压力差。这个压力差在拉紧制动器时 通过管路部件12由行车制动加速器36放大以及在松开制动器时通过 给气阀34减小。

以来自先导控制回路48的、未详细述及的、与前述压力差相关联 的信号为基础，调节回路50借助来自主空气管路压力18的能量产生 制动缸压力16。由于司机在制动时使主空气管路压力18降低，为了 储存能量，该主空气管路压力通过止回阀52暂存在供给储存器24内。 因此，在调节回路50上作用着用于产生制动缸压力16的供应腔压力 44，该供应腔压力只有在未操作待由控制阀2控制的制动器时才等于 主空气管路压力18。

有关调节回路50的作用原理的详细说明请参照文首述及的现有 技术。

根据其原理，调节回路50需要一定的反应时间产生制动缸压力 16。为了缩短这个反应时间，要将先导控制压力28以本领域技术人员 熟知的方式与制动缸压力16接通。

参考图2，该图示出的是图1所示控制阀2的主体部件8的透视 图。

主体部件8在其背面上具有一个法兰54，该法兰能够以还将说明 的方法固定在支承体4上。紧固孔56轴向地穿过法兰54，紧固件诸 如螺栓为了将主体部件8固定在支承体4上而能被引导穿过这些紧固 孔。

压缩空气管路同样穿过法兰54引导，这些压缩空气管路导引控制 压力14、主空气管路压力18、参考压力26、先导控制压力28、供给 室压力44和制动缸压力16。各个压缩空气管路在图2中的布置是与 应用情况相关的并且因此仅仅视为是示例性的。

参考图3，该图示出的是图1所示控制阀2的支承体4的透视图。 管路部件12已经借助螺母58固定在支承体4上。螺母58产生一个压 紧力，管路部件12利用该压紧力被压向支承体4。

在支承体4的应该固定主体部件8的那个位置上构造有一个另外 的法兰60，该法兰形状锁合地容纳主体部件8的法兰54。压缩空气管 路同样穿过所述另外的法兰60引导，这些压缩空气管路导引控制压力 14、主空气管路压力18、参考压力26、先导控制压力28、供给室压 力44和制动缸压力16。另外，螺纹62由所述另外的法兰60上凸起， 这些螺纹可装入法兰54上的紧固孔56中，并且螺母58可旋紧在这些 螺纹上。如果所述法兰54与所述另外的法兰60形状锁合地叠置在一 起且螺纹62被装入紧固孔56中的话，用于导引上述压力的压缩空气 管路如此地相叠置，即各个压力能够相应地在支承体4与主体部件8 之间导引。为了压缩空气不从这个法兰连接上的压缩空气管路中泄漏， 在图1中示出的第一控制阀密封件6被装在法兰54、60之间，在图4 中会对该控制阀密封件作详细阐述。

如在图4中看到的那样，控制阀密封件6包括一个基体64，在该 基体上构造有还将阐述的密封唇。

基体64构造成圆盘，一个通孔66在该圆盘中心穿过。基体64可 以由弹性材料如橡胶构成，该橡胶可以是形式上为腈橡胶、特别是丁 腈橡胶的合成橡胶。

第一密封唇68环周敷设在导送供给室压力44的压力管道周围。 两个第二密封唇70环周敷设在相应地导引控制压力14和参考压力26 的压力管道周围。第三密封唇72在第一与第二密封唇68、70之间导 引，关于该密封唇还将在稍后加以阐述。另外，一个第四密封唇74 环周敷设在圆形基体64的外圆周周围以及一个第五密封唇76环周敷 设在所述圆形基体64的通孔68的圆周周围。与此同时第四和第五密 封唇74、76由第三密封唇72和其他的未详细述及的密封唇径向地相 互连接。除了前述压力管道之外，剩余那些导引压缩空气的压缩空气 管路同样由未详细述及的密封唇包围。

在本实施方式中这种密封唇图样镜面对称地敷设在构造成圆盘的 基体64的两个侧面上，使得密封唇68至76在基体64的两个侧面上 轴向相叠置。因此如果控制阀密封件6装在两个法兰54、60之间并且 所述法兰54、60通过螺母58和螺纹62相互压紧的话，则由螺纹件连 接产生的压紧力仅仅作用在轴向重叠置放的密封唇66上。这一点具有 如下优点：与整个基体64被压在法兰54、60上的情况相比，利用更 小的压紧力就能够形成密封唇68至76与法兰54、60的面式闭合。以 此方式降低了螺纹52与螺母58上作用的机械负荷，因为它们只须承 受较少的用于压合法兰54、60的拉力。

参考图5，该图示出的是图4所示控制阀密封件6的透视剖视图。

如从图5中可以看出的那样，第一和第二密封唇68、70在横截面 中具有直角梯形的结构，其中，该梯形在底边之间直角延伸的腰朝向 压缩空气通道。以此方式，第一和第二密封唇68、70构造成止回瓣的 型式，该止回瓣的密封作用在相应的法兰54、60压紧到第一和第二密 封唇68、70上之后得到压力通道内的压力14、44的辅助支持。

与此相对，第三密封唇72则这样构造，即，它的密封作用沿两个 方向同样良好并因而没有优先作用（Vorzugwirkung）。以此方式，当 第一和/或第二密封唇68、70例如由于受到脏污或制造缺陷而不起作 用时，第三密封唇72可以起到应急密封唇的作用。

可以在控制阀密封件6的所有密封唇68至76上相对基体64轴向 观察安置附加密封唇78，这些附加密封唇能够压入法兰54、60上的 较小的凹凸不平处，如划痕，以便对它们进行补偿。

参考图6，该图示出的是可选的控制阀2的简化原理图。

该可选的控制阀2具有一个支承体4，主体部件8通过第一控制 阀密封件6固定在该支承体上。另外，该可选的控制阀2具有一个应 急制动件80，该应急制动件通过第二控制阀密封件10固定在支承体4 上。对于正常的制动运行来说应急制动件80是不必要的，所以下文不 再进行详细的说明。

与在图1的控制阀2中的情况不同，在该可选的控制阀2中，主 体部件8内的制动缸压力16直接由主空气管路压力18导出。为此主 活塞30设置在主体部件8内。主活塞30将主空气管路压力18与供给 室压力44进行对比并且确定这两个压力18、44之间的差。

如果主空气管路压力18小于供给室压力44的话，那么未示出的 轨道车辆司机如在图1的范围内所阐述的那样实施了制动。现在设置 在主体部件8内的行车制动加速器36再次通过一个旋塞阀40使导引 主空气管路压力18的主空气管路排气，但同时将供给室压力44通过 另一个旋塞阀40作为制动缸压力16直接连接到制动缸上。

如已经探讨的那样，使导引主空气管路压力18的主空气管路排气 具有这样的背景，即，应该尽可能快地将实施制动的信息传递给未示 出的轨道车辆中控制阀2上后续的控制阀。然而为此一开始就应该实 现一个尽可能高的、突变式的压力降，该压力降随后仅仅被缓慢地继 续导引。通过一个建立脉量（Impulsvolumen）的脉冲储存器82来实 现这一点，该脉冲储存器在排气旋塞阀40之后与环境压力42并联。 脉冲储存器82在正常运行中填充环境压力42。随着排气，主空气管 路压力18不仅仅被引向环境压力42的方向，而且也被引入脉冲储存 器82，直到该脉冲储存器充满为止。此后，主空气管路压力18仅仅 还向环境压力42的方向排气。

然而如果主空气管路压力18大于供给室压力44的话，那么未示 出的轨道车辆司机如在图1的范围内阐述的那样结束了制动，制动器 应该被松开了。

在本实施方式中，为此一个分离装置84通过一个旋塞阀40使制 动缸压力16平衡于环境压力42，并使利用制动缸压力16操作的制动 缸排气。在此应该指出的是：在结束制动时行车制动加速器36是不起 作用的，因而所有由该行车制动加速器控制的旋塞阀40是关闭的。

为了尽可能快地将关于制动结束的信息转送给未详细示出的轨道 车辆中控制阀2上后续的控制阀，在本实施方式中设置有一个分离加 速储存器（Loesebeschleunigungsspeicher）86。分离加速储存器86 顺次串接着供给储存器24被填充，也就是说，首先是供给储存器24 被填充，该供给储存器然后再填充分离加速储存器86。在制动结束时 分离装置84便通过一个另外的旋塞阀52使分离加速储存器86与主空 气管路压力18连接并且如此脉冲式地将其提高，然后后续的控制阀在 制动结束时又可以探测到这一点。

参考图7，该图示出的是图6所示另一个控制阀的控制阀密封件6 的透视图。

在图7的控制阀密封件中，导引供给室压力44的压力管道也被第 一密封唇68包围。将导引制动缸压力的压力管道包围的密封唇应该视 为第二密封唇70。第三密封唇72在本实施方式中依然位于第一与第 二密封唇之间。

应用在图4至5中那三个密封唇68至72上的同样技术特征后来 应该也能应用到三个密封唇68至72上。

这些技术特征同样可以应用于图7中其余那些未标注附图标记的 密封唇上。

另外，在图7中，第四密封唇74与第五密封唇76局部往一起延 伸。