專利名稱：用于火車車廂端部軟管的舒適手柄裝置及墊圈的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的舒適手柄(hand)及墊圈組合件，用于在火車車廂的空氣制動軟管端部上的兩個舒適手柄接頭之間形成密封連接。具體而言，本發明涉及一種改進的舒適手柄，對其墊圈形狀進行了改進，適于更好對準及更有效地密封，從而減小了無意分離手柄接頭情況的發生。更具體而言，本發明涉及一種改進的墊圈，增大了入口角及密封面，從而連接過程中可更好地對準及密封。
背景技術：
在傳統的鐵路火車制動系統中，每一鐵路車輛都設置有沿車輛長度方向伸展的制動管線。該管線通過儲存器和閥連接到制動缸上。制動管線的每一端通過彎頭旋塞或鎖閉開關及柔性軟管連接到“舒適手柄”連接件上。該舒適手柄連接件緊固在一起，從而形成了從火車頭向最后一節火車車廂伸展的連續管線。每一柔性軟管的每一端具有起耦合件作用的舒適手柄，用于在連接其他單個火車車廂時，可拆卸地將相鄰車廂的軟管部分連接在一起。通過向上拉動相鄰車廂的軟管、推動位于每一軟管端部的舒適手柄上的密封墊圈相對準并靠緊、然后向下旋轉耦合件以使從耦合件伸出的適配凸緣及凸耳相互嚙合，這樣就將舒適手柄連接在一起。通過這種耦合會在相鄰火車車廂的空氣軟管之間形成密封的流體通道，保持所有單個車廂的制動器處于“不起作用”位置。如果大大減小軟管管線內的氣壓，例如車廂出軌或分離的情況下，制動器就會移動到“起作用”位置。兩空氣軟管之間的耦合發生任何意外分離都會引起緊急制動火車車廂，從而中斷列車運行服務。重要的是需要既安全又經濟地避免這種中斷。通常難以合適對準空氣軟管之間的耦合件。如果不合適對準耦合件，將不會形成氣密封，從而會引起泄露或不可靠的密封。即使耦合件合適對準，墊圈所形成的密封在操作過程中也必須能承受得住90磅/平方英寸(psi)以上的氣壓。公知的問題是目前的墊圈結構有時難以承受這種氣壓，其會產生緩慢或快速泄露，從而會導致緊急制動。普遍問題涉及兩相鄰耦合件之間的密封圈的對準。為了在操作過程中形成合適密封以承受得住壓力， 這種對準是關鍵的。火車部件的設計和制造要滿足美國鐵路協會(AAR)的標準，通常這些部件是類似的。“AAR標準與推薦慣例手冊、制動器及制動設備”這兩部分是為舒適手柄連接器及密封墊圈設定的標準，即標準S-456及規范M-602。標準S-456規定了其圖表6. 1的標準墊圈的尺寸，表示墊圈表面積為0.659平方英寸。規范M-602規定了其圖表4. 1中的標準墊圈的其他尺寸，還表示斜邊緣與墊圈中心線之間的角度為45度。美國專利No. 6，290, 238號公開了一種墊圈，用于可拆卸地連接火車車廂的空氣制動軟管端部上的兩個類似的耦合件。該文獻公開的墊圈具有傾斜的入口角、兩個朝外的凸出部以及用于對準和密封的寬密封面。但是，在這種結構中，墊圈上形成有通道，通道可嚙合舒適手柄上的凸出部。墊圈在凸出部外側的這種薄部分支靠著舒適手柄裝置，易破裂或受損。盡管已經對墊圈結構進行了改進，但是現有技術并不能完全解決連接的空氣制動器軟管錯位、以及不能合適密封的問題。本發明能解決舒適手柄及墊圈組件的問題，使組件具有自動對準結構及加寬的密封面，從而提高了軟管端部耦合的可靠性。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種改進的舒適手柄及墊圈，可用于軟管端部耦合。本發明的另一個目的是提供一種改進的墊圈，可有效地對準相對的舒適手柄上的相對墊圈外表面，從而當外表面承受壓力時可避免錯位。本發明的另一目的是提供一種帶墊圈的改進舒適手柄，增加了墊圈的入口角，從而具有更大的面對表面，使墊圈更可靠地承座在舒適手柄裝置內。本發明的另一目的是提供一種墊圈，其表面積增加以更大程度防止了分離，從而減小了緊急制動事件的發生。本發明的另一目的是提供一種舒適手柄及墊圈組件，通過在現有技術基礎上進行的結構改進，可延長使用壽命。一種新穎的舒適手柄及墊圈組合件可實現本發明的這些及其他目的，在優選實施例中，該組件包括單一的環形墊圈，具有貫穿其中心的孔、平坦的環形外表面、帶肋的內表面、以及具有凸出部的側部。所述孔具有豎向的平坦側壁表面；所述側壁表面與斜邊緣相接，斜邊緣從所述孔側壁表面向內表面上的肋伸展。肋具有與所述斜邊緣相對的第二斜面并朝墊圈外圍伸展。可容納在墊圈凹槽內的凸出部從所述肋朝墊圈的外圍伸展、從墊圈外圍朝墊圈側部上的豎向面伸展，該豎向面垂直于平坦的環形外表面并與其相接。適于容納墊圈的舒適手柄裝置具有開口、以及適于接收所述凸起部的凹槽；該開口比這類裝置慣常使用的開口要大。凹槽內側的臺階部分具有垂直于墊圈中心線的支撐面，該支撐面鄰接墊圈的肋。這種結構使外表面面積最大化，而不影響完整性及穩定性，因為墊圈側部遠離外表面豎向伸展以與凸出部相接。肋相對于外表面的布置使得壓力施加到墊圈外表面上時可更均衡地分布壓力。通過參照下面的附圖來閱讀并理解下面的概述內容及詳細說明，本發明的優點及好處將是顯而易見的。
圖1是根據本發明的墊圈的透視圖；圖2是墊圈的截面圖；圖3是組件的舒適把手部分的截面圖；圖4是舒適把手的詳細截面圖，示出了用于容納墊圈的孔；圖5是詳細視圖，示出了現有技術中的傳統舒適把手。
具體實施方式
圖1至3示出了經過本發明改進的舒適把手及墊圈。通過耦連兩個把手可將軟管成串連接在一起，這樣就形成了從一個構件到另一個構件的密封通道，這些在現有技術中是公知技術。舒適手柄的傳統耦合特征包括鎖緊凸緣90以及適配凹槽92，如圖3所示，可旋轉它們以緊密接觸，從而將壓力施加在墊圈面朝它們的表面上。例如，美國專利 No. 3，879，066和No. 5，388，864號公開的這類部件實質上是公知的，因而在此不將詳細闡述，將參照這兩篇文獻的公開內容結合到本發明中。從圖1的透視圖可看出，本發明的墊圈及舒適手柄組件的優選實施例包括單一的環形構件10(或簡稱為“墊圈”)，具有穿過其中心的孔11。孔11的中心線也是墊圈的中心線。本發明所使用的“豎向的”意為平行于墊圈的中心線。墊圈10具有帶肋13的內表面 12、平坦的環形外表面14(圖1的透視圖未示出)，該外表面面朝鄰近的舒適把手上的類似環形表面并朝該類似環形表面施壓。在此所表述的“外”意為朝著裝置或軟管的開口的方向。“內”意為相反方向，即朝著裝置或軟管內側。墊圈還具有外圍側部表面，具有容納在舒適手柄凹槽中的凸出部15。“外圍”和“外周”指墊圈遠離中心線的徑向側部。本發明所使用的“上方”和“下方”表示圖2所示的墊圈的定位。因而，帶肋的內表面在此描述為位于平坦的、環形外表面14上方。所述孔具有豎向的平坦側壁表面16，與墊圈的斜邊緣17相接。斜邊緣17從孔的側壁表面向所述肋伸展，從而形成了肋13的側部。第二斜面18形成了肋的相對側部。凸出部15從肋13伸展到墊圈的側外圍、從墊圈的外周伸展到墊圈側部的豎向面 19上。豎向面19垂直于平坦的外表面14并與其相接。本發明的優選實施例的特征在于 位于凸出部15和平坦的外表面14之間的墊圈側部是筆直的豎向面。所述孔的側壁表面16 和側表面19在環形外表面14到凸出部15之間基本上是平行的，從而環形外表面的支撐能力可達最大。在圖2所示的優選實施例中，凸出部15的底部是傾斜的。在優選實施例中，中心線和斜面之間的角度大致大于45度，優選大致大于55度， 最好大致為60度。根據本發明，墊圈使用的入口角越大，在朝向墊圈側部的方向上肋13的頂部就越遠離孔的側壁表面16。因而，肋13比相對的環形面14更靠近中心一些。因而， 將鄰近的舒適手柄壓在一起時所施加的力可被更均衡地分布。所述肋位于孔側壁的內側 (inboard)。“內側”意為在徑向方向上遠離孔側壁，或在徑向方向上遠離墊圈的外圍表面。在最優實施例中，最好如圖2所示，肋13大致在平坦的環形外表面14正中央處的豎向上方。為了增加環形外表面的表面積，舒適手柄裝置可構造成具有比現有傳統技術采用的更寬開口。環形外表面面積至少大致為0. 850平方英寸，優選大致等于或大于1. 400平方英寸。如果舒適手柄裝置的開口被加大，由上述平行側部支撐的環形外表面就會更大。在圖3中，示出了適于容納墊圈的舒適手柄裝置30，手柄裝置30具有開口 31、適于容納凸出部15的凹槽32以及位于凹槽內部的臺階部分33。該臺階部分包括垂直于墊圈中心線的支撐面34，該臺階部分鄰接墊圈的肋。在現有技術中，如圖5所示，表面34'總是彎曲的。在具體實施例中，可如下設計墊圈10 孔11的寬度為1. 1875英寸；墊圈10在外表面14處的直徑范圍為1. 796英寸至1. 827英寸，標稱直徑為1. 812英寸；墊圈10在最寬處的直徑，即在凸出部15邊緣處的直徑范圍為2. 108英寸至2. 140英寸，標稱直徑為2. 124英寸；墊圈10在肋13處的直徑范圍為1.544英寸至1.564英寸，標稱直徑為1. 5M英寸； 墊圈10從外表面14到位于肋13底部的內表面12的高度范圍為0. 341英寸至0. 3M英寸，標稱高度為0. 343英寸；墊圈10從外表面14到肋13的頂部的高度范圍為0. 372英寸至0. 392英寸，標稱高度為0. 382英寸；所述凸出部在外圍面處的高度范圍為0. 135英寸至 0. 145英寸，標稱高度為0. 140英寸。AAR標準允許一定的尺寸容許偏差，在此已經列舉了所有尺寸，無論這些尺寸是否用“大約”來修飾，都應該理解為包括這些容許偏差。圖5示出了現有技術中的傳統舒適把手裝置，符合所述圖表6. 1所示標準S-456 的標準，墊圈凹槽設置有半徑為5/8英寸的支撐面。相比較而言，如圖4所示，本發明的凹槽33的支撐面34大致垂直于墊圈的中心線，“大致垂直”定義為半徑小于5/8英寸，優選小于1/4英寸，最好是筆直線。由于墊圈結構發生了這些所述變化，因而本發明的密封面面積超過現有技術的兩倍。具體而言，基于上述例子，經過本發明改進的墊圈的表面面積大致為1.470平方英寸。 相比較而言，在沒有對斜邊緣的角度進行改進的情況下，同一例子的墊圈表面面積為0. 659 平方英寸。由于大大增加了表面面積，可直接提高耦合效果，因而增強了密封性能。墊圈10可由形成密封的任何材料構成，但優選由諸如聚丁橡膠的彈性聚合物模制或采用其他方法制造而成。在一優選實施例中，制成墊圈的材料包括臭氧抑制劑，另外， 橡膠為較軟的橡膠。本發明公開的墊圈可用于空氣制動器軟管耦合件，舒適手柄上的相鄰墊圈的外表面14相互對壓以形成密封，可承受60至90磅/平方英寸或90磅/平方英寸(psi)之上的氣壓。操作中，墊圈安裝時可充分彎曲，從而凸出部15可容納到凹槽32中。一旦墊圈10 充分插入開口 32中足以使凸出部15與凹槽對準時，傾斜底部就可使構件在凹槽中運作，從而在墊圈10和舒適手柄裝置30之間形成嚴密密封，足以承受至少90磅/平方英寸(psi) 的壓力。當相鄰的兩火車車廂連接時，相鄰車廂的空氣制動軟管管線也必須連接在一起。 軟管部分(未示出)從相鄰火車車廂的端部向外伸展，然后連接到合適的空氣管道及連接到安裝在車廂上的相關制動設備上。舒適手柄30連接到每一軟管端部上，通常位于火車車廂的機械耦合機構之下，從而乘務員可容易抓握構件30，構件30由連接到火車車廂上的單獨鏈條或其他裝置支撐，從而能提供支撐。在通常的空氣制動軟管耦合過程中，乘務員將抓握一對相鄰的耦合構件30，一只手抓握一個，然后向上并朝向彼此彎曲軟管端部以使它們對準。舒適手柄然后可一起移動，從而使墊圈10相互壓緊。標準S-456規定墊圈的表面面積為0. 659平方英寸，而本發明經過改進的墊圈表面面積為1.470平方英寸。另外，規范M-602規定斜邊緣與墊圈中心線之間的角度為45度， 而本發明經過改進的墊圈的角度要大于45度。與上述空氣制動器軟管耦合件一起使用的這種改進的墊圈結構簡單，這種經過改進的墊圈是一種有效、安全、價廉且效率高的裝置，可實現上述所有目的，消除了現有裝置所存在的困難，解決了現有技術中的問題，可產生新的效果。本發明的上述描述及闡述是針對一個例子進行的，本發明的保護范圍并不局限于所示出或描述的具體細節。本領域的普通技術人員可以采用其他方式完成本發明。
權利要求
1.一種舒適手柄及墊圈組合件，包括單一的環形墊圈，具有貫穿其中心的孔、平坦的環形外表面、帶肋的內表面、以及具有凸出部的側部；所述孔具有豎向的平坦側壁表面；所述側壁表面與從所述孔側壁表面向肋伸展的斜邊緣相接；肋具有與所述斜邊緣相對的第二斜面并朝墊圈外周伸展；所述凸出部從肋朝墊圈的外周伸展并從墊圈外周朝墊圈側部上的豎向面伸展，該豎向面垂直于所述平坦的環形外表面并與其相接；舒適手柄裝置，適于容納所述墊圈，該舒適手柄裝置具有開口、適于接收所述凸出部的凹槽、和位于所述凹槽內側的臺階部分；所述凹槽具有大致垂直于墊圈中心線的支撐面，該支撐面與墊圈的肋鄰接。
2.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于所述斜邊緣與墊圈中心線的角度大于45度。
3.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于所述斜邊緣與墊圈中心線的角度大于陽度。
4.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于所述斜邊緣與墊圈中心線的角度大約為60度。
5.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于所述第二斜面與所述凸出部相接，該相接位置位于墊圈側部上的豎向面的內側，該豎向面垂直于所述平坦的環形表面并與其相接。
6.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于所述肋大致在平坦的環形外表面正中央的豎向上方。
7.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于舒適手柄具有開口，該開口和孔側壁之間的距離至少約為1. 500英寸。
8.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于孔側壁表面和墊圈的側部外圍面垂直于所述環形外表面并與其相接，該環形外表面的面積至少大致為0. 850平方英寸。
9.根據權利要求1所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于孔側壁表面和墊圈的側部外圍面垂直于所述環形外表面并與其相接，該環形外表面的面積至少大致為1. 400平方英寸。
10.一種舒適手柄及墊圈組合件，包括單一的環形墊圈，具有貫穿其中心的孔、平坦的環形外表面、帶肋的內表面、以及具有凸出部的側部；該孔具有豎向的平坦側壁表面；所述側壁表面與從所述孔側壁表面向肋伸展的斜邊緣相接；肋具有與所述斜邊緣相對的第二斜面并朝墊圈外圍伸展；所述凸出部從肋朝墊圈的外周伸展、從墊圈外周朝墊圈側部上的豎向面伸展，該豎向面垂直于所述平坦的環形外表面并與其相接；舒適手柄裝置，適于容納墊圈，該舒適手柄裝置具有開口以及適于接收所述凸起部的凹槽；其中孔的側壁表面和墊圈的側部外周表面以及環形外表面在從環形外表面到凸起部之間相互平行，以及其中，環形外表面的面積至少大致為0. 850平方英寸。
11.根據權利要求10所述的舒適手柄及墊圈組合件，其特征在于環形外表面的面積至少大致為1.400平方英寸。
全文摘要
一種帶有改進墊圈的舒適手柄，用于火車車廂的端部軟管的耦合。增加了該墊圈表面積以具有更寬的密封面，從而增強了與舒適手柄上的另一墊圈進行耦合的密封性能。
文檔編號F16L17/06GK102356265SQ201080012071
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月15日 優先權日2009年3月17日
發明者C·芒恩, E·希門尼茲, 華林 申請人:斯特拉托公司