CN101992764B - 用于高速列车制动系统的中继阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装在空气制动系统内部通过控制管路内气体压力变化而起作用的中继阀，更具体的说则是指一种用于高速列车的制动系统内的中继阀。该中继阀包括内置有至少两条进气通道的阀体，设置在所述阀体内与所述的进气通道连通的活动腔，以及设置在活动腔内并通过进气通道控制所述活动腔内气压使其处于预设位置的膜板式活塞，从而使得整个中继阀可处于缓解状态、制动状态和制动保持状态。本发明提出了为了适应高速列车制动系统控制策略的中继阀，其采用预控压力输入到中继阀中，使得中继阀向制动缸输出随预控压力变化的大流量制动压力，完成高速列车的制动、保压和缓解等作用，且上述中继阀还能够根据高速列车的速度等级调整输出的制动缸压力。

Description

用于高速列车制动系统的中继阀

技术领域

本发明涉及一种安装在空气制动系统内部通过控制管路内气体压力变化而起作用的中继阀，更具体的说则是指一种用于高速列车的制动系统内的中继阀。

背景技术

传统轨道交通车辆制动系统中的中继阀接受自动制动阀的操纵，根据均衡风缸的压力变化而动作，直接控制列车管的充风或排风，应用此中继阀的制动系统为传统的列车管减压制动方式。中继阀由双阀口式中继阀、总风遮断阀和管座三部分组成。双阀口式中继阀为单膜板结构，其作用是根据均衡风缸的压力，来控制总风向列车管的充风或排风；总风遮断阀根据自动制动阀的手柄位来打开或切断总风向双阀口式中继阀的供风；管座用于沟通中继阀与外部总风、列车管过充管和中均管等，并将中继阀安装于车体上。

高速列车制动系统中的中继阀用于将制动控制压力转化为制动缸压力，并进行流量放大，同时可根据高速列车的速度等级进行输出制动缸压力大小的切换，以适应高速列车不同速度下的粘着限制，而传统的中继阀已经无法满足高速列车制动系统的技术和使用要求。为此，研究人员不断更新中继阀的结构，使其适应动车组的高速运行状态的制动。

例如，公开号为201544951U，名称为“中继阀”的中国发明专利就公开了一种使用在动车组上的中继阀，阀体的下腔有鞲鞴，阀体的中部有阀座，鞲鞴向上连接阀杆，阀杆穿过阀座中间孔，阀杆上部外有弹簧，弹簧上端有螺盖，螺盖装在阀体的上端，阀体有上腔和下腔，阀体在阀杆中部周围，下腔在鞲鞴的上方，上腔连接列车管，下腔连接制动管，4的下方连接均衡风缸管，螺盖上有防尘盖。本发明特点：中继阀用于动车组车辆制动系统的备用制动控制模块，可按控制压力的大小进行流量放大控制。本产品阀体为铝体，心脏件多采用黄铜或不锈钢制造，因此本产品质量较轻，且防锈能力较强。

类似地，本发明也是基于现有技术的缺点，提出了一种为了适应高速列车制动系统控制策略的中继阀，其采用易于精确、快速控制的预控压力输入到中继阀中，使得中继阀向制动缸输出随预控压力变化的大流量制动压力，从而完成高速列车的制动、保压和缓解等作用，并且上述中继阀还能够根据高速列车的速度等级调整输出的制动缸压力大小。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种适应高速列车制动系统控制策略的中继阀，其采用易于精确、快速控制的预控压力的中继阀，使得中继阀向制动缸输出随预控压力变化的大流量制动压力，完成高速列车的制动、保压和缓解等作用；

本发明的另一个发明目的在于提供一种能够根据高速列车的速度等级调整输出的制动缸压力大小的中继阀；

本发明的再一个发明目的在于提供一种结构简单，内部易损易耗件少，使用时安装方便，便于维护和检修的中继阀。

为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于高速列车制动系统的中继阀，该中继阀包括内置有至少两条进气通道的阀体，设置在该阀体内与上述进气通道连通的活动腔，以及设置在该活动腔内并通过进气通道控制气压使其在活动腔内运动到预设位置的膜板式活塞，以使得整个中继阀至少可处于缓解状态、制动状态和制动保持状态。上述内容中说明了本发明的中继阀的基本结构，并通过控制进气通道向活动腔内输入进气压力在活动腔的不同部分获得不同的进气压力使得膜板式活塞在上述进气压力的作用下在活动腔内处于不同的位置，从而获得整个中继阀的缓解状态、制动状态以及制动保持状态。

另外，在上述膜板式活塞与阀体内壁之间设置有用于协调所述膜板式活塞状态的弹性回复组件。该弹性回复组件优选弹性回复弹簧，该弹簧主要用于确定上述膜板式活塞的初始位置，以及平衡膜板式活塞在中继阀处于不同状态时的在上述活动腔内的受力平衡。

活动腔优选由所述的膜板式活塞划分为至少两个相互之间彼此分隔的压力腔，不同所述压力腔分别与至少一条所述的进气通道连通。不同压力腔内的气体压力在上述说明的中继阀处于缓解状态、制动状态以及制动保持状态时均是不相同的，这些内容将在说明书中进一步详细说明。

为了保证整个膜板式活塞在压力腔的气体压力下能够获得期望的移动效果，所述至少两个压力腔由设置在所述膜板式活塞与所述的阀体之间的弹性密封组件分隔。所述的弹性密封组件优选为弹性足够好的橡胶密封件，该橡胶密封件两端分别嵌装在所述的膜板式活塞与所述的阀体内。以便于在上述膜板式活塞滑动过程中不会将这些橡胶密封件带出，从而防止密封效果的丧失。

为了进一步配合控制上述膜板式活塞在活动腔内的滑动，所述的活动腔内还设置有总风压力组件，该总风压力组件在所述的活动腔内分隔出总风压腔，所述的总风压腔与一个所述的进气通道连通，且同时与一个压力腔可控连通。所述的总风压组件包括可沿所述的总风压腔滑动的进风阀杆，在所述的进风阀杆与所述的阀体之间设置有用于协调所述弹性阀杆运动位置的弹性总风组件。另外，所述的进风阀杆与所述的膜板式活塞一端可相对可控接触。通过这种结构使得进风阀杆与膜板式活塞接触控制，使得总风压腔与压力腔可控连通，以达到总风压腔能够可控的介入膜板式活塞移动的过程控制中。

当然，所述的进风阀杆与所述的阀体之间设置有接触密封装置，即当进风阀杆与上述阀体之间接触时，这种密封装置即起作用，将总风压腔与压力腔分隔开来。

同时，为了满足高速列车在不同速度等级下中继阀能够输出不同的制动缸压力，所述的阀体外部还设置有用于控制输入压力大小的压力调节器。所述的压力调节器包括调节器基体，在该调节器基体中设置有滑动腔，在滑动腔内设置可沿该滑动腔滑动的压力调节活塞，该压力调节活塞一端与调节器基体之间设置有弹性组件，该滑动腔两端分别与至少一条进气通道连通。通过压力调节器可以控制向活动腔内输入的气压的大小。

通过采用上述的技术方案，本发明提出了一种为了适应高速列车制动系统控制策略的中继阀，其采用易于精确、快速控制的预控压力输入到中继阀中，使得中继阀向制动缸输出随预控压力变化的大流量制动压力，从而完成高速列车的制动、保压和缓解等作用，并且上述中继阀还能够根据高速列车的速度等级调整输出的制动缸压力大小。

附图说明

图1中显示的是本发明的中继阀的第一实施例的结构示意图；

图2中显示的是本发明的中继阀的压力调节器的结构示意图。

附图中各标号代表组件名称说明如下：

1阀体 2活动腔 3膜板式活塞 4弹性回复组件

5弹性密封组件 6进风阀杆 7弹性总风组件 T预置压力输入风道

C1第一进气通道 V1第一压力腔 C2第二进气通道 V2第二压力腔

C3第三进气通道 V3第三压力腔 C4总风进气通道 V4总风压力腔

具体实施方式

本发明在于提供一种为了适应高速列车制动系统控制策略的中继阀，其采用易于精确、快速控制的预控压力输入到中继阀，使得中继阀向制动缸输出随预控压力变化的大流量制动压力，从而完成高速列车的制动、保压和缓解等作用，并且上述中继阀还能够根据高速列车的速度等级调整输出的制动缸压力大小。

图1中显示的是本发明第一实施例的具体结构示意图。其中在本实施例中的用于高速列车制动系统的中继阀包括内置四条进气通道C1，C2，C3，C4的阀体1，设置在所述阀体1内与这四条进气通道包括第一进气通道C1，第二进气通道C2，第三进气通道C3，总风进气通道C4，它们均与活动腔2连通。本实施例的中继阀还包括设置在活动腔2内并通过进气通道C1，C2，C3，C4控制气压使其沿活动腔2滑动到预设位置的膜板式活塞3，这样至少保证整个中继阀可处于缓解状态、制动状态和制动保持装置的。其中的膜板式活塞3的形状与上述的活动腔2的内部空间的形状相适应，为了达到上述膜板式活塞在通过进气通道C1，C2，C3，C4输入不同的气压下处于不同位置，上述活动腔2由所述的膜板式活塞3划分为三个彼此分隔的压力腔V1，V2，V3，其中第一压力腔V1，第二压力腔V2，第三压力腔V3分别与第一进气通道C1，第二进气通道C2，第三进气通道C3连通。不同压力腔V1，V2，V3内的气体压力在上述说明的中继阀处于缓解状态、制动状态以及制动保持状态时均是不相同的，将在以后的说明书内容中进一步详细说明。

上述内容说明中记载了该中继阀的基本结构，通过控制进气通道向活动腔2内输入进气压力在活动腔2的不同部分获得不同的进气压力使得膜板式活塞3在上述进气压力的作用下在活动腔2内处于不同的位置，从而获得整个中继阀的缓解状态、制动状态以及制动保持状态，更具体地进气过程以及膜板式活塞3的移动过程也将在以后的说明书内容中详细说明。另外，在膜板式活塞3与活动腔2内部连接设置有用于协调调整所述膜板式活塞3状态的弹性回复组件4。该弹性回复组件4在本实施例中为弹性回复弹簧，该弹性回复弹簧主要用于确定上述膜板式活塞3的初始位置，以及平衡膜板式活塞3在上述活动腔2内处于不同位置时的受力。

为了保证整个膜板式活塞3在气体压力下能够获得期望的移动位置以及运动状态，在相邻压力腔之间设置有弹性密封组件5进行分隔。在本实施例中的弹性密封组件设置在膜板式活塞3以及阀体1之间的弹性足够好的橡胶密封件，该橡胶密封件5两端分别嵌装在膜板式活塞3以及阀体1内。以便于在上述膜板式活塞3滑动过程中不会将这些橡胶密封件5带出，防止由于膜板式活塞3滑动导致密封效果丧失。

为了进一步配合其他压力腔控制上述膜板式活塞3在活动腔2内的滑动，所述的活动腔一端设置有开口，在该开口内侧还设置有总风压力组件，该总风压力组件在所述的活动腔2内分隔出总风压腔V4，所述的总风压腔V4与总风进气通道C4连通同时与压力腔V1可控连通。为了达到上述的作用，总风压组件包括可沿总风压腔V4滑动的进风阀杆6，在所述的进风阀杆6与所述的阀体1之间设置有用于协调所述进风阀杆6状态的弹性总风组件7，所述的进风阀杆6与所述的膜板式活塞3一端对应可控接触设置。通过这种结构使得进风阀杆6与膜板式活塞7接触控制，控制总风压腔V4与压力腔V1的导通和断开，达到总风压腔2能够可控的介入膜板式活塞3移动的过程控制中。

当然，所述的进风阀杆6与所述的阀体1之间设置有接触密封装置，即当进风阀杆6与上述阀体1之间接触时，这种密封装置即起作用，将总风压腔V4与其它压力腔V1，V2，V3分隔开来。实际上，在本实施例中该接触密封装置为设置在该进风阀杆6底部的橡胶部分。

图2中显示的是本发明压力调节器的具体结构示意图。为了满足高速列车在不同速度等级下中继阀能够输出不同的制动缸压力，在第一实施例的阀体1外部还设置有用于控制输入压力大小的压力调节器。该压力调节器包括调节器基体，在该调节器基体中设置有滑动腔，在滑动腔内设置可沿该滑动腔滑动的压力调节活塞，该压力调节活塞一端与调节器基体之间设置有弹性组件，该滑动腔左端与第一进气通道C1连通，另一端与预置压力输入风道T连通。该主要调节方式是通过输入预设的压力来控制膜板式活塞3的第一压力腔V1是否输入压力。

下面结合上述对中继阀结构的说明，在这详细说明采用这种中继阀结构是如何向不同压力腔内输入压力以达到使得中继阀处于不同状态的过程的。

缓解状态：当中继阀处于缓解状态时，由第二进气通道C2输入的预控压力为零，膜板式活塞3在弹性回复弹簧的作用下向左移动到一定位置，使得膜板式活塞3的阀口脱离进风阀杆6，此时第一进气通道C1(制动缸压力)通过排风口与大气相通，因此膜板式活塞3此时仅仅受到回复弹簧的作用力。进风阀杆6在弹性总风组件的作用下与阀体1内侧壁的阀座接触产生密封作用，使得总风压腔V4不会给压力腔V1供风。

因此中继阀处于缓解状态时总风压腔V4与第一压力腔V1不导通，膜板式活塞3位于左端，第一进气通道C1与第二进气通道C2的输入压力为零。

制动和制动保持状态：当通过第二进气通道C2输入一定的预控压力后，预控压力进入第二压力腔V2内，并作用到膜板式活塞3作用面，产生对膜板式活塞3作用力。当预控压力作用到膜板式活塞3上的作用力大于弹性回复弹簧的作用力时，会推动膜板式活塞3移动；当膜板式活塞3与总风阀杆6接触后，在膜板式活塞3的作用力克服总风弹性组件7的作用力的情况下，膜板式活塞3会继续移动并控制总风压腔V4与第一压力腔V1导通，使得总风压腔V4的压力向第一压力腔V1提供压力。在第一压力腔V1的压力升高后，对模板式活塞3产生的制动作用。当第一压力腔V1的压力持续升高到其作用到膜板式活塞3上的作用力与弹性回复弹簧和第一进气通道C1作用到活塞组成上的作用力相平衡时，总风压腔V4与第一压力腔V1断开连接。

这时，中继阀就处于制动保持位，作用在膜板式活塞3上的作用力处于平衡状态。

当增加第二进气通道C2输入的预控压力时，会打破膜板式活塞3上的作用力平衡，膜板式活塞3会再次移动，总风压腔V4与第一压力腔V1导通，总风压腔V4的压力会再次向第一压力腔V1供风，直到膜板式活塞3上的作用力再次平衡，中继阀再次处于保持位状态。这时的第一压力腔V1压力同样与第二压力腔V2的预控压力一起上升。

当减小第二进气通道C2输入的预控压力时，作用于膜板式活塞3上的作用力此时起主导作用。第一压力腔V1的压力持续下降，直到作用于膜板式活塞3上的作用力再次达到平衡。这时第一压力腔V1压力同样与第二压力腔V2的预控压力一起下降。

中继阀高/低制动力输出切换：为满足高速列车在不同速度等级下中继阀能够输出不同的制动缸压力，在中继阀阀体外部增加了一个压力调节器(如图2所示)，根据压力调节器的输入预设压力的大小，来控制中继阀膜板式活塞3的第一压力腔V1否输入压力，从而使得中继阀得到不同的制动缸输出压力。

低制动缸压力输出：当向压力调节器输入的控制压力大于一定值时，控制压力克服弹簧作用力推动压力调节器中的压力调节活塞左移，使得膜板式活塞3第一压力腔V1与大气导通，此时只有第二进气通道C2输入的预控压力在起作用。

高制动缸压力输出：当向压力调节器输入的控制压力为零时，压力调节器中的压力调节活塞在弹簧作用力下右移，压力调节活塞会沟通第一压力腔V1的压力，此时第一压力腔V1的压力将作用在膜板式活塞3上，从而参与到中继阀动作时的平衡过程中。

这样，本发明的中继阀能够根据不同的输入气压控制膜板式活塞3处于不同的位置，进一步达到整个中继阀处于不同的状态。该结构的中继阀具有结构简单、控制灵敏、输出到制动缸的压力空气充排风速度快、流量大等优点，并且可根据需要调整输出制动缸压力的大小，因此完全能够满足高速列车制动系统对中继阀的技术要求。

通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种适应高速列车制动系统的控制策略，采用易于精确、快速控制的预控压力的中继阀，使得中继阀向制动缸输出随预控压力变化的大流量制动压力，完成高速列车的制动、保压和缓解等作用；同时能够根据高度列车的速度等级调整输出的制动缸压力大小。同时，本发明结构简单，内部易损易耗件少，使用时安装方便，因此中继阀便于维护和检修。

另外，本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式中所公开的具体实施例，而是只要满足本发明权利要求中技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高速列车制动系统的中继阀，该中继阀包括内置有四条进气通道的阀体，设置在所述阀体内与所述的进气通道连通的活动腔，以及设置在活动腔内并通过进气通道控制所述活动腔内气压使其处于预定位置的膜板式活塞，其特征在于，所述进气通道包括第一进气通道、第二进气通道、第三进气通道以及第四进气通道，所述的活动腔由所述的膜板式活塞划分为三个相互之间彼此分隔的第一压力腔、第二压力腔以及第三压力腔，所述第一压力腔、第二压力腔以及第三压力腔分别与所述第一进气通道、第二进气通道、第三进气通道连通，所述膜板式活塞具有五个作用面，分别为第一外侧作用面、第二外侧作用面、第一内侧作用面、第二内侧作用面以及第三内侧作用面，其中所述第一压力腔作用于所述第一外侧作用面和第二外侧作用面，所述第二压力腔作用于第一内侧作用面和第二内侧作用面,所述的膜板式活塞与所述的阀体内壁之间设置有用于协调所述膜板式活塞预定位置的弹性回复组件，该弹性回复组件用于确定所述膜板式活塞的初始位置以及平衡所述膜板式活塞处于不同位置时的受力，所述的阀体外部还设置有用于控制向所述的活动腔内输入压力大小的压力调节器，所述的压力调节器包括调节器基体，在该调节器基体中设置有滑动腔，在滑动腔内设置可沿该滑动腔滑动的压力调节活塞，该压力调节活塞一端与调节器基体之间设置有弹性组件，该滑动腔的一端与第一进气通道连通，另一端与预置压力输入风道连通；根据压力调节器的输入预设压力的大小，来控制中继阀的第一压力腔是否输入压力，从而使得中继阀得到不同的制动缸输出压力；当向压力调节器输入的控制压力大于一定值时，控制压力克服弹性组件作用力推动压力调节器中的压力调节活塞左移，使得第一压力腔与大气导通，此时只有第二进气通道输入的预控压力在起作用，当向压力调节器输入的控制压力为零时，压力调节器中的压力调节活塞在弹性组件作用力下右移，压力调节活塞会沟通第一压力腔的压力，此时第一压力腔的压力将作用在膜板式活塞上，从而参与到中继阀动作时的平衡过程中。

2.根据权利要求1所述的用于高速列车制动系统的中继阀，其特征在于，压力腔之间由设置在膜板式活塞与阀体之间的弹性密封组件分隔，所述的弹性密封组件为橡胶密封件，该橡胶密封件两端分别嵌装在所述的膜板式活塞内以及所述的阀体内。

3.根据权利要求1所述的用于高速列车制动系统的中继阀，其特征在于，所述的活动腔内一端设置有开口，在开口内侧还设置有总风压力组件，该总风压力组件在所述的活动腔内分隔出总风压腔，所述的总风压腔与第四进气通道连通，同时与第一压力腔可控连通。

4.根据权利要求3所述的用于高速列车制动系统的中继阀，其特征在于，所述的总风压力组件包括可沿所述的总风压腔滑动的进风阀杆，在所述的进风阀杆与所述的阀体之间设置有用于协调所述进风阀杆位置的弹性总风组件，所述的进风阀杆与所述的膜板式活塞一端可控接触连接。

5.根据权利要求4所述的用于高速列车制动系统的中继阀，其特征在于，所述的进风阀杆与所述的阀体之间设置有接触密封组件。