KR102511841B1 - 압력 균등화 밸브 - Google Patents

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Abstract

레일 브레이크 시스템용 압력 균등화 밸브 장치가 각각 제어 챔버를 갖는 유지 밸브(2) 및 멤브레인 통기 밸브(3)를 포함한다. 유지 밸브(2) 및 통기 밸브(3)는 해당 솔레노이드 밸브(6, 10)에 의해 파일럿된다. 추가 솔레노이드 밸브(9)는 통기 밸브의 제어 챔버에 연결되어, 통기 밸브 멤브레인 양측의 압력을 브레이크 실린더 압력과 균등화시켜 멤브레인 양측과의 압력 차이를 감소시킨다. 이는 통기 시간을 개선시킨다.

Description

압력 균등화 밸브
본 발명은 전기 공압식 레일 브레이크(rail brake) 시스템에서 사용하기 위한 밸브에 관한 것이다.
레일 브레이크 시스템들은, 통상적인 유지 보수 간격이 약 7년인 다른 공압 브레이크 시스템들에 비해 매우 긴 사용 수명을 갖는 것을 특징으로 한다. 그 브레이크 시스템은 안전이 중요하므로 구성 부품들은 그 사용 수명을 확실하게 달성할 필요가 있는데, 명백한 안전 요건들이 있을 뿐만 아니라 다른 차량들에 비해 현장에서 유지 보수를 수행하는 데 어려움들이 있기 때문이다.
이러한 요건에 추가로, 특히 여객 노선의 현대식 열차들은 차륜 슬라이드 방지(wheel slide protection) 등의 기능들을 포함하는 보다 정교한 브레이크 시스템이 필요하다. 차륜 슬라이드 방지는, 정차 시간을 감소시키지 않을 뿐만 아니라 차륜 슬라이드 시 트랙 및 차륜 손상을 감소시키고, 또한 안전성에 대해 타협하지 않고 열차들의 더 빠른 속도와 더 좁은 배차 간격이 가능하다는 점에서 레일 네트워크의 더 많은 사용을 용이하게 하는, 중요한 안전 향상 기능이다.
EP3183147은 차륜 슬라이드 방지 기능을 갖는 레일 브레이크 시스템에서 사용하기 위한 공압식 멤브레인 밸브를 설명한다. 그 구조는 브레이크 시스템 구조의 발전을 보였지만, 통기(vent) 밸브 멤브레인이 얼마나 빨리 개방될 수 있는지에 대한 한계가 있고, 이는 향후 성능 향상들을 제한한다.
따라서, 감소된 밸브 통기 시간으로 작동할 수 있는 공압식 밸브가 필요하다.
본 발명에 따르면, 브레이크 실린더들로의 공기의 흐름을 제어하도록 구성된 레일 브레이크 시스템용 브레이크 밸브 장치로서, 각각 제어 챔버(chamber)를 가지는 유지 밸브 및 통기 밸브를 포함하고, 이 통기 밸브는 멤브레인 밸브이며, 유지 밸브 및 통기 밸브는 해당 솔레노이드 밸브에 의해 파일럿(pilot)되며, 추가 솔레노이드 밸브가 통기 밸브의 제어 챔버에 연결되어 통기 밸브 멤브레인 양측의 압력을 브레이크 실린더 압력과 균등화시켜 그 멤브레인 양측의 압력 차이를 감소시키는 브레이크 밸브 장치가 제공된다.
바람직하게는, 그 추가 솔레노이드 밸브는 유지 멤브레인 밸브의 출구와 유체 연통한다. 바람직하게는, 그 추가 솔레노이드 밸브는 통기 솔레노이드 밸브의 입구와 유체 연통한다. 바람직하게는, 그 추가 솔레노이드 밸브는 브레이크 압력을 받는다.
그 시스템은 브레이크 실린더를 가압하고 통기시키는 데 사용되는 2개의 공압식 멤브레인 밸브를 포함한다. 제어 챔버들 내의 압력이 공급 압력에 연결된 솔레노이드 밸브들에 의해 제어된다. 추가 솔레노이드 밸브는 통기 멤브레인 밸브의 제어 챔버에 연결되며, 이는 멤브레인 표면 양측의 압력 차이를 감소시키기 위해 멤브레인 양측의 압력을 브레이크 실린더 압력과 균등화 시킬 수 있다.
통기 멤브레인 표면 양측의 압력의 균등화는 통기 밸브 멤브레인을 개방하는 데 필요한 시간을 상당히 감소시킨다. 본 발명의 구조는 또한 그 멤브레인에 유도되는 응력을 상당히 감소시켜서, 공지의 해결법들에 비해 작동 수명을 증가시킨다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예가 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 작동 개요를 도시한다.
도 1은 유지 멤브레인(2) 및 통기 멤브레인(3)을 갖는 밸브 블록(1)을 포함하는 밸브 장치를 개략적으로 도시한다. 유지 멤브레인(2)의 입구(4)는 초크(choke)를 통해 공급 압력(5)에 연결되고 유지 솔레노이드(6)에 의해 파일럿된다.
유지 솔레노이드(6)가 공급 압력(5)으로부터 압력을 공급받고, 그 공급 압력(5)은 통기 솔레노이드(10)와 직렬로 배치된 균등화 솔레노이드(9)에도 압력을 공급한다. 균등화 솔레노이드(9)는 밸브 블록(1)과 유체 연통하고 유지 멤브레인(2)의 출구(7)로부터 브레이크 압력을 받아들인다. 유지 솔레노이드는 스프링 수단들에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 유지 멤브레인(2)에 파일럿 압력을 공급한다.
유지 멤브레인(2)의 출구(7)가 브레이크 실린더(8)들에 대한 출구와 유체 연통하고 또한 균등화 솔레노이드(9) 및 통기 멤브레인(3)의 입구와도 유체 연통한다. 통기 멤브레인은 통기 솔레노이드(10)에 의해 파일럿되고, 통기 멤브레인의 출구는 대기로 배기된다.
브레이크 해제 시, 유지 솔레노이드 밸브(6)에 전기를 공급하여 유지 밸브의 제어 챔버에 공급 압력을 가함으로써, 유지 멤브레인(2)이 폐쇄된 상태로 유지된다. 브레이크 실린더는, 통기 솔레노이드 밸브(9)에 전기를 공급하여 통기 밸브 제어 챔버(3)를 배기시킴으로써, 대기로 통기된다.
브레이크 작동 시, 통기 솔레노이드 밸브(9)의 전기를 차단하여 통기 밸브 제어 챔버에 공급 압력(5)을 가함으로써, 통기 멤브레인(3)이 폐쇄된다. 이어서, 유지 밸브 멤브레인(2)은, 유지 솔레노이드 밸브(6)의 전기를 차단하여 유지 밸브 제어 챔버를 배기시킴으로써, 개방된다. 따라서, 공급 압력(5)이 브레이크 실린더에 가해진다.
브레이크 작동에 후속해서 브레이크 실린더의 압력을 유지하기 위해, 유지 솔레노이드 밸브(6)에 전기를 공급하여 유지 밸브 제어 챔버에 공급 압력(5)의 적용을 가능케 함으로써, 유지 멤브레인(2)이 폐쇄된다. 이어서, 통기 밸브 멤브레인(3) 양측의 압력은, 균등화 솔레노이드 밸브(9)에 전기를 공급함으로써, 브레이크 실린더 압력과 균등화될 수 있다.
브레이크 실린더 내의 압력을 통기시키기 위해, 통기 솔레노이드 밸브(10)를 개방함으로써 통기 밸브 제어 챔버가 배기된다. 그 제어 챔버가 브레이크 실린더 압력과 균등화가 되어 있었기 때문에, 멤브레인 양측의 차압에 의존하는 밸브를 개방하는 데 걸리는 시간은 종래 기술 구조에 비해 감소한다.
통기 상태로부터 유지 상태로 돌아가기 위해, 통기 솔레노이드 밸브(10) 및 균등화 솔레노이드 밸브(9)의 전기를 차단하여 통기 밸브 제어 챔버에 공급 압력을 가함으로써, 통기 밸브 멤브레인(3)이 먼저 폐쇄된다. 일정 시간이 경과한 후, 균등화 솔레노이드 밸브(9)에 전기를 공급함으로써, 통기 멤브레인 양측의 압력이 균등화될 수 있다. 유지를 적용하는 것과 압력을 균등화하는 것 사이의 시간은 밸브 멤브레인의 크기와 구조에 따라 달라진다.
도 2는 솔레노이드 밸브들의 예시적인 작동 개요를 도시하는 것으로, 유지 및 균등화 솔레노이드들에 실질적으로 동시에 전기가 공급되고 있다. 이어서, 통기 밸브 솔레노이드에 전기가 공급되고, 시간 T1 후에 균등화 밸브의 전기가 차단되어, 통기 멤브레인 작동 후 더 높은 압력으로 통기 멤브레인을 다시 폐쇄할 준비를 갖춘다.
T2는 압력을 균등화하기 위해 균등화 솔레노이드가 작동되기 전에 통기 멤브레인이 더 높은 압력으로 폐쇄되도록 보장하는 데에 걸리는 시간이다. 시간 T1 및 T2는 다이어프램(diaphragm) 밸브의 고무의 거동이 온도에 따라 변하기 때문에 조건들에 따라 달라진다. 대기 온도, 압력 및 습도에서 예시적인 시간은 60ms이다.

Claims (6)

  1. 브레이크 실린더들로의 공기의 흐름을 제어하도록 구성된 레일 브레이크(rail brake) 시스템용 브레이크 밸브 장치로서,
    유지 밸브(2) 및 통기 밸브(3)를 포함하며, 상기 유지 밸브(2) 및 상기 통기 밸브(3)는 각각 제어 챔버(chamber)를 가지고, 상기 통기 밸브(3)는 멤브레인 밸브이며, 상기 유지 밸브(2)는 유지 솔레노이드 밸브(6)에 의해 조작(pilot)되고, 상기 통기 밸브(3)는 통기 솔레노이드 밸브(10)에 의해 조작되는 브레이크 밸브 장치에 있어서,
    추가 솔레노이드 밸브(9)가, 상기 통기 밸브(3)의 제어 챔버에 연결되어, 상기 통기 밸브(3)의 멤브레인 양측의 압력을 브레이크 실린더 압력과 균등화시켜 멤브레인 양측의 압력 차이를 감소시키는 것을 특징으로 하는 브레이크 밸브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 솔레노이드 밸브(9)는 상기 유지 밸브(2)의 출구와 유체 연통하는 것인, 브레이크 밸브 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 추가 솔레노이드 밸브(9)는 상기 통기 솔레노이드 밸브(10)의 입구와 유체 연통하는 것인, 브레이크 밸브 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 추가 솔레노이드 밸브(9)는 상기 브레이크 실린더 압력을 받아들이는 것인, 브레이크 밸브 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    사용 중에 상기 브레이크를 해제하기 위해, 상기 유지 밸브(2)는, 상기 유지 솔레노이드 밸브(6)에 전기를 공급하여 상기 유지 밸브(2)의 제어 챔버에 공급 압력을 가함으로써 폐쇄 상태로 유지되며, 상기 브레이크 실린더 내의 브레이크 압력은, 상기 통기 솔레노이드 밸브(10)에 전기를 공급하여 상기 통기 밸브(3)의 제어 챔버를 배기시킴으로써, 대기로 통기되는 것인 브레이크 밸브 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    사용 중에 브레이크의 작동에 후속해서 상기 브레이크 실린더 내의 압력을 유지하기 위해, 상기 유지 밸브(2)는, 상기 유지 솔레노이드 밸브(6)에 전기를 공급하여 상기 유지 밸브(2)의 제어 챔버에 공급 압력의 적용을 가능케 함으로써 폐쇄되며, 이어서 상기 통기 밸브(3)의 멤브레인 양측의 압력은, 균등화 솔레노이드 밸브(9)에 전기를 공급함으로써 브레이크 실린더 압력과 균등화되는 것인 브레이크 밸브 장치.
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