至少一个轨道车辆或火车的空气悬架所释放的压缩空气的回收系统

技术领域

本发明通常属于轨道车辆领域；特别地，本发明涉及一种至少一个轨道车辆或火车的空气悬架所释放的压缩空气的回收系统。

背景技术

根据现有技术制造的用于轨道车辆转向架的空气悬架系统如图1所示。

压缩空气源101包括后面跟随有压缩空气干燥装置103的压缩机102，并通过被称为主管道的管道106供应被称为主罐的罐104。

控制装置105监测主罐104中存在的压力，并通过至少一个信号106控制压缩机102，当主罐104中的压力达到最小压力值时，启动压缩机102，并且当主罐104中的压力达到最大压力值时，停用压缩机102。

轨道行业的本领域技术人员已知的是，最小压力值通常在6bar和7bar的标称值之间，而最大压力值通常在9bar和10bar的标称值之间。

轨道行业的本领域技术人员还已知的是，用于轨道的压缩机的能源效率约为30％，即，压缩机出口处的压缩空气中所包括的能量成分相当于压缩机用于产生压缩空气的电能的约30％。剩余的大约70％在压缩过程中被转化为热量，然后散布到环境中。

控制装置105可以采用多种实施例，例如，作为非排他性示例的机电压力开关，或者再次作为非排他性示例的电子控制系统。

在压缩机102的下游，压缩空气干燥装置103用于去除由压缩机102产生的压缩空气中存在的液体成分和水蒸气。

本领域的技术人员已知的是，干燥过程使用由压缩机102产生的压缩空气的一部分并将其分散到大气中，该部分的量相当于待干燥压缩空气的约15％。

考虑到之前描述的各种效率，储存在罐104中的压缩空气的机械能相当于压缩机102用来使主罐104中的空气达到9bar和10bar之间的压力值的电能的大约25％。

通过主管道106，压缩空气被带到至少一个第一实用系统203，例如，作为非排他性示例的制动系统、受电弓升降系统、其他用户。详细讨论关于各用户系统203的实施不是本发明的目的。

另一个使用压缩空气的系统是下面描述的空气悬架系统。

在止回阀107的下游，限制阀108向罐109供应。

限制阀108的目的是将压力限制到悬架系统所允许的最大值。示例值是在6bar和7bar之间。悬架系统的最大允许设计压力值决定了控制装置105启动压缩机102的最小设计压力值。

调平阀110由罐109供应，并供应气动弹簧111，该气动弹簧111被物理地约束在转向架115和车辆车厢113之间。

如下所示的调平阀110的操作在本领域是已知的。

调平阀110布置为呈现由杠杆114施加的三种状态。

在第一位置，杠杆114迫使调平阀110将罐109与气动弹簧111连接起来，增加气动弹簧111中的压力，升高车厢113相对于轨道水平面的垂直位置。

在第二中心位置，杠杆114迫使调平阀110分别关闭罐109的出口和气动弹簧111的入口，保持气动弹簧111中的压力恒定，从而保持车厢113相对于轨道水平面的恒定垂直位置。

在第三位置，杠杆114迫使调平阀110关闭罐109的出口，并使气动弹簧111通过调平阀110的气动排放端口112与大气相通，降低车厢113相对于轨道水平面的垂直位置。

本领域已知的是，调平阀110如何机械地连接至车辆车厢113，以及杠杆113的顶点114如何机械地连接至转向架115。

因此，当车厢113的重量因乘客数量的增加或减少而变化时，车厢113和转向架115之间的相对垂直运动以这样一种方式作用于杠杆113，即不断地使车厢113和转向架115之间的距离达到在设计阶段预定的数值，对应于调平阀110的第二中心位置。

为了信息的完整性，车厢113和转向架115之间的垂直距离的预定值对应于车站的乘客上下车平台的高度，其必须规律地与车辆的内部平面的水平面相吻合，以避免在两个方向的乘客中转时车辆和平台之间出现不适当的台阶。

众所周知，一般来说，空气悬架系统的工作范围在4bar和6bar之间，即，在向大气排放的阶段，调平阀110向大气排放压缩空气的压力范围通常在4bar和6bar之间。

众所周知，车辆在行驶过程中的振动会引起车厢113和转向架115之间相对高度的变化，从而使调平阀110被启动，造成不适当的空气消耗。

众所周知，轨道车辆的悬架系统的空气消耗量平均相当于压缩空气生成系统101所产生的空气的60％。

不利的是，悬架系统的这种压缩空气消耗具有相当大的价值。

发明内容

因此，本发明的一个目的是回收悬架系统所使用的一些压缩空气，从而回收能量。

根据本发明的一个方面，上述及其他目的和优点是通过至少一个轨道车辆或火车的空气悬架所释放的压缩空气的回收系统实现的，该系统具有权利要求1中所定义的特征。本发明的优选实施例在从属权利要求中定义，其内容应被理解为本说明书的组成部分。

附图说明

现在将描述根据本发明的至少一个轨道车辆或火车的空气悬架所释放的压缩空气的回收系统的一些优选实施例的功能和结构特征。请参考所附的附图，其中：

-图1示出了根据现有技术制造的用于轨道车辆的转向架的空气悬架系统；以及

-图2示出了至少一个轨道车辆或火车的空气悬架所释放的压缩空气的回收系统的一个实施例。

具体实施方式

在详细解释本发明的多个实施例之前，应该澄清的是，本发明在应用上并不限于以下描述中呈现的或附图中说明的部件的结构细节和配置。本发明可以采用其他实施例，并且可以以不同的方式在实践中实施或构造。还应理解的是，这些措辞和术语具有描述性目的，并且不应解释为具有限制性。使用“包括”和“包含”及其变体应理解为包括下面列出的元素和它们的等价物，以及附加的元素和它们的等价物。

如图2所示，在第一实施例中，至少一个轨道车辆或火车的空气悬架所释放的压缩空气的回收系统包括布置为由大气压供应并产生压缩空气的第一压缩机102、布置为由所述第一压缩机102提供的压缩空气进行供应的压缩空气干燥装置103、布置为由所述压缩空气干燥装置103提供的压缩空气进行供应的第一管道106、以及布置为由第一管道106提供的压缩空气进行供应的第一罐104。换句话说，压缩空气源211包括后面跟随有压缩空气干燥装置103的第一压缩机102，并通过第一管道106供应第一罐104。第一罐104被本领域的技术人员称为主罐，且第一管道106被本领域的技术人员称为主管道。在第一压缩机102的下游，压缩空气干燥装置103用于去除由第一压缩机102产生的压缩空气中存在的液体成分和水蒸气。

回收系统进一步包括第一控制装置212，第一控制装置212包括连接到第一管道106的第一气动入口221，其中第一控制装置212布置为当第一管道106中存在的压力等于或小于预定第一最小压力值时，通过第一控制信号217启动第一压缩机102，并且第一控制装置212布置为当第一管道106中存在的压力等于或大于预定第一最大压力值时，通过第一控制信号217停用第一压缩机102。

换句话说，第一控制装置212通过连接至第一管道106的第一气动入口221监测第一罐104中所存在的压力，并通过至少一个第一控制信号217控制第一压缩机102，当第一罐104中的压力达到第一最小压力值时启动第一压缩机102，当第一罐104中的压力达到第一最大压力值时停用第一压缩机102。轨道行业领域技术人员已知的是，第一最小压力值可以但不限于在标称值6bar和7bar之间，第一最大压力值可以但不限于在标称值9bar和10bar之间。

进一步地，回收系统还包括布置为由第一管道106提供的压缩空气进行供应的止回阀107、布置为由止回阀107提供的压缩空气进行供应的限制阀108、布置为由限制阀108提供的压缩空气进行供应的第二罐109、以及布置为由第二罐109提供的压缩空气进行供应的第二管道220。

换句话说，连接到第一管道106的止回阀107供应压力限制阀108。压力限制阀108依次供应第二罐109和第二管道220。

再进一步地，回收系统包括布置为由第二管道220提供的压缩空气进行供应的至少一个调平阀110以及布置为由调平阀110提供的压缩空气进行供应的至少一个气动弹簧111。气动弹簧111布置为介于所述至少一个轨道车辆或所述火车的轨道车辆的转向架115和车厢113之间。该至少一个调平阀110包括气动排放端口112，该气动排放端口112布置为排放储存在气动弹簧111中的压缩空气。

换句话说，至少一个第一调平阀110，其操作已在前面描述过，由第二管道220供应，即由第二罐109供应，第一调平阀110供应位于相关联的转向架115和相关联的车辆车厢113之间的第一气动弹簧111，转向架115和车辆车厢113未在图2中示出。

附加的调平阀110可以由第二管道220供应，并供应各自的气动弹簧111。

最后，回收系统进一步地包括第三管道201以及第三罐202，第三管道201布置为连接至至少一个调平阀110的气动排放端口112，以接收由气动弹簧111所排放的压缩空气，第三罐202布置为连接至第三管道201，并由第三管道201提供的压缩空气进行供应。

换句话说，相对于至此之前所描述的由至少一个调平阀110通过气动排放端口112向大气排放空气的常规现有技术的系统，在本发明中，至少一个第一调平阀110的气动排放端口112通过第三管道201连接至第三罐202。

因此，由至少一个调平阀110所排放的空气不会被排放至大气中，而是通过第三管道201被收集到第三罐202中。

在有一个以上的调平阀110的情况下，与每个调平阀110相关联的所有气动排放端口112都与所述第二管道201连接。

随着至少一个调平阀110的每个压力释放动作，第三容积202中的压力增加。

第三罐202可以包括气动出口222，气动出口222布置为至少部分地将第三罐202的压缩空气供应给至少一个轨道车辆的至少一个气动用户系统203。

气动出口222可以布置为将第三罐202提供的压缩空气直接地供应给至少一个气动用户系统203，或者，如果第三罐202中所存在的压力小于将不足以适当地供应气动用户系统203的预定值，那么气动出口222可以布置为通过气动控制装置204将第三罐202提供的压缩空气供应给至少一个气动用户系统203，气动控制装置204布置为将气动用户系统203连接至第一管道106。

换句话说，至少一个气动用户系统203可以直接地连接至第三罐202或通过气动控制装置204连接至第三罐202，气动用户系统203从第三罐202中抽取压缩空气用于自己的操作，降低第三罐202中的压力。气动控制装置204旨在当第三罐202中存在的压力低于不足以适当地供应系统203的值时，将气动用户系统203连接到第一管道106，或连接到未在图2中示出并介于第一管道106和气动用户系统203之间的附加的中间压缩空气罐。

有利的是，由至少一个调平阀110排放的压缩空气不会通过立即膨胀而散布到大气中，而是被气动用户系统203回收和利用。此外，压缩空气无需干燥，因为它已经从源101处存在的干燥过程中干燥了。所有这些都提高了整个压缩空气生成和利用系统的整体效率。

回收系统可以包括安全装置205，安全装置205校准至安全压力值小于或等于至少一个气动弹簧111的最小标称工作压力值。之后，安全装置205可以布置为当第三罐202中的压力超过安全压力值时将第三罐202中积累的空气排放到大气中。

换句话说，在至少一个气动用户系统203没有迅速地利用存储在至少一个气动罐202中的压缩空气的情况下，在第三罐202中的压力超过安全压力值时，被校准为安全压力值小于或等于至少一个气动弹簧111的最小标称工作压力值的安全装置205将存储在第三罐202中的空气排放到大气中，防止超过所述安全压力值的压力增加而阻止至少一个气动弹簧111的正确运行。

所述安全装置205可以非限制性地为气动安全阀。

在另一实施例中，回收系统可以包括第二压缩机206，第二压缩机206包括吸入入口207以及出口端口208，吸入入口207布置为由第三罐202提供的压缩空气进行供应，出口端口208布置为向第二罐109供应压缩空气。因此，回收系统可以包括第二控制装置209，并包括布置为连接至第三罐202的气动入口223。之后，第二控制装置209可以布置为当所述第三罐202中存在的压力等于或大于预定第二最大压力值时，通过第二控制信号210启动所述第二压缩机206，并且当所述第三罐202中存在的压力等于或小于预定第二最小压力值时，通过所述第二控制信号210停用所述第二压缩机206。

换句话说，第二压缩机206可以具有连接至第三罐202的进口端口207，以及它的连接至第二罐109的出口端口208。第二控制装置209可以通过第二气动入口223连接至第三罐202，并可以监测第三罐202中存在的压力，且可以通过至少一个第二控制信号210控制压缩机206，当第三罐202中的压力达到第二最大压力值、等于或小于至少一个气动弹簧111的最小标称运行值时，启动第二压缩机206，并且当第三罐202中的压力达到在设计阶段预定的第二最小压力值、小于至少一个气动弹簧111的最小标称运行值时，停用第二压缩机206。

有利地是，由至少一个调平阀110排出的压缩空气没有通过立即膨胀而散布到大气中，而是通过显著小于初始压降的压降通过再循环而被回收。

纯粹地作为示例，在诸如本实施例中所描述的系统中，气动悬架系统在4bar和6bar之间运行，在由第一压缩机102所执行的第一循环而将空气通过从0bar到10bar的第一次跳跃带入第一罐104后，将建立由第二压缩机206执行的正常运行循环，以将空气从第三罐202中存在的压力带到第二罐109的6bar的压力。

此外，所述压缩空气不需要干燥，因为它已经从源101处存在的干燥过程中干燥了。

在另一个实施方案中，回收系统可以包括气动切换装置213。

气动切换装置213可以包括布置为从大气中吸取空气的第一吸入端口215以及布置为连接至所述第三管道201并从所述第三管道201吸取空气的第二吸入端口216。

气动切换装置213可以包括连接至第一压缩机102的吸入入口的出口219。气动切换装置213可布置为由第一控制装置212产生的第三控制信号214控制。第三控制信号可布置为呈现第一值和第二值，第三控制信号通过该第一值控制气动切换装置213，以将第一压缩机102的吸入入口连接到第一吸入端口215以从大气中吸取空气，第三控制信号通过该第二值控制气动切换装置213，以将第一压缩机102的吸入入口连接到第二吸入端口216以从第三管道201吸取空气。

第一控制装置212可以包括布置为连接至第三管道201的第二气动入口225。

第一压缩机102可以存在初始运行状态。也就是说，它最初可以处于开启的状态或处于关闭的状态。因此，第一控制装置212可以布置为：

a)当第三管道201或第三罐202中的压力等于或大于所述第二最大压力值时，使第三控制信号214呈现其第二值，以控制气动切换装置213，从而通过第二吸入端口216将第一压缩机102的入口连接至第三管道201，并且，如果第一压缩机102的所述初始运行状态是所述第一压缩机102处于关闭的状态，那么使第一压缩机102进入所述第一压缩机为开启状态的当前运行状态，或者如果第一压缩机102的所述初始运行状态是所述第一压缩机102已经开启的状态，那么使第一压缩机102处于所述第一压缩机为开启状态的当前运行状态；

b)当第三管道201或第三罐202中的压力等于或小于所述第二最小压力值时，使第三控制信号214呈现其第一值，以控制气动切换装置213，从而通过第一吸入端口215将第一压缩机102的入口与大气连接，并且，如果第一压缩机102的所述初始运行状态是所述第一压缩机102处于开启的状态，那么使第一压缩机102回到所述第一压缩机102为开启状态的当前运行状态，或者，如果第一压缩机102的所述初始工作状态是所述第一压缩机102处于关闭的状态，那么使第一压缩机102回到所述第一压缩机为关闭状态的当前运行状态(即，使压缩机返回到它以前的状态)。

换句话说，通常情况下，第一压缩机102可以通过第一吸入端口215执行其填充第一罐104的通常功能，例如，在6bar时开启并在10bar时关闭(典型值)。

不管第一压缩机102正在做什么，如果第三管道201中的压力(即第三罐202中的压力)已经达到其最大值，表明空气已经从气动弹簧111(即，从悬架)回收到一定水平，超过该水平气动弹簧111可能不再排放，可以优先考虑将从第三罐202中回收的空气返回到第一罐104 104，将出口219(连接到所述第一压缩机102的吸入入口)切换到第二吸入端口216，并重新启动第一压缩机102，如果它还没有启动。

当第三罐202达到其预定最小压力时，第一压缩机102可返回做它原来正在做的事情，即，如果它原来是关闭的，它将重新打开，如果它原来是主动从第一吸入端口215向第一罐104泵送空气，它将回到主动从第一吸入端口215向第一罐104泵送空气，直到第一压力104中的压力达到其最大压力。

因此，第一压缩机102可以压缩来自气动切换装置213中的空气，气动切换装置213布置为接收第三控制信号214。作为示例，气动切换装置213可以是气动阀，其容量与第一压缩机102的吸入口相适应。第三控制信号214可以呈现控制气动切换装置213以通过第一吸入端口215将压缩机102的入口与大气相连接的第一状态，并可以呈现控制气动切换装置213以通过第二吸入端口216将第一压缩机102的入口与第三管道201相连接的第二状态。

第一控制装置212通过第二气动入口225，可进一步监测存在于第三罐202或第三管道201中的压力(第三管道201中的压力与第三罐202中的压力基本相同)，即，第一控制装置212通过第三控制信号214控制气动切换装置213。当第三罐202中的压力达到第二最小压力值时，无论第一控制信号217和第三控制信号214的当前状态如何，第一控制装置212在第二状态下控制第三控制信号214，在该状态下其控制气动切换装置213以通过第二吸入端口216将第一压缩机102的入口与第三管道201连接，并且，如果第一压缩机102尚未启动，则启动压缩机102。

当第三罐202中的压力达到第二最大压力值时，它将第一控制信号217和第三控制信号214恢复到它们以前的状态。

有利地是，由至少一个调平阀110排出的压缩空气不是通过立即膨胀散布到大气中，而是通过小于初始压降的压降通过再循环而被回收。此外，所述压缩空气无需干燥，因为它已经从源101处存在的干燥过程中干燥了。

对于本领域的技术人员来说显而易见的是，上述参考回收系统的第一压缩机102、压缩空气干燥装置103、第一管道106、第一罐104、止回阀107、限制阀108、第二罐109、第二管道220、调平阀110、气动弹簧111和控制装置212，可以认为等同于属于空气悬架系统，即，空气悬架，包括第三管道201和第三罐202的回收系统可以与之相关联，而不会因此偏离本发明的范围。显然，包括第三管道201和第三罐202的回收系统也可以与结构不同但同样兼容的气动悬架系统相关联，由于它们提供了至少一个适合与回收系统的管道201连接的调平阀的气动排放端口，以接收由至少一个气动弹簧排放的压缩空气，而不会因此偏离本发明的范围。

在适用的情况下，以上所描述的参考轨道车辆行业的内容，也可以在其他行业中找到应用，诸如，例如通用车辆、橡胶轮胎车辆或橡胶轮胎车队行业。

已经描述了根据本发明的至少一个轨道车辆或火车的空气悬架所释放的压缩空气的回收系统的各个方面和实施例。可以理解的是，每个实施例可以与任何其他实施例相结合。此外，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求书所定义的范围内进行变化。