CN103192816B - 多通道控制压力中继阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中继阀，包括：阀体，阀体中设置有输入压力通道、输出压力通道和大气通道，其中输入压力通道用于向中继阀引入输入压力，输出压力通道用于从中继阀输出压力；所述阀体还具有多个预控压力通道用于输入多个控制压力；气阀，设置在阀体中，气阀的闭合和开启控制输入压力通道与输出压力通道的断开和连通以及输出压力通道和大气通道的断开与连通；多个膜板组件，设置在阀体的腔中，其中所述多个膜板组件根据所述多个预控压力控制所述气阀的开启和闭合。

Description

多通道控制压力中继阀

技术领域

本发明涉及一种中继阀，尤其涉及一种用于轨道交通运载装备空气制动系统的双膜板结构中继阀。

背景技术

制动系统是轨道交通机车车辆的重要设备，中继阀是制动系统中最常见的部件，通过对小容量压力空气的输入控制实现压力空气容量输出的放大作用。在制动系统设计时，为满足控制或冗余要求，经常会涉及使用双通路的预控压力输入来控制一个中继阀的压力输出。为避免这两路预控压力的相互干扰，就需要在气路设计中采取一些措施，以确保两路预控压力各自单独存在或共同存在时能够实现对中继阀的压力输出进行控制，并且在两路预控压力同时存在的情况下，遵循使用较大的预控压力控制中继阀输出压力的原则。

采取双通路预控压力控制中继阀压力输出，可以确保即使在其中一路预控压力失效的情况下，另一路预控压力还能起到控制作用。此外，当选择采用来自不同作用要求的预控压力时，经中继阀比较后直接选择较大预控压力作为中继阀输出的控制压力。

现有制动系统用中继阀作为主要执行部件，都是单膜板组件结构，其作用原理为两压力作用式，通过膜板组件下方一侧的输入压力控制输出压力，即仅能由一个预控压力控制气阀的开启和闭合，进而控制输出压力。如果涉及到需要两个预控压力控制，则是在中继阀主体结构外通过增加辅助结构使双路预控压力转变成单路预控压力来实现双路预控压力的控制作用，主要方法采用了双向阀结构，经过双向阀来选择一路预控压力进入中继阀。此类双向阀结构一般有用球形或柱塞两种形式，球形结构双向阀在选择预控压力时有时会存在相互干扰问题，柱塞式双向阀则体积较大，在两路预控压力同时作用时，灵敏度因受柱塞面积的限制会降低。

采用辅助结构会降低中继阀的精度和可靠性，甚至出现控制逻辑混乱的现象，并且使整个系统设计变得复杂。

发明内容

因此，本发明就是基于上述现有技术的使用缺点，在不改变中继阀主要结构的基础上通过增加一副膜板机构实现双预控压力控制。轨道交通领域的机车车辆制动系统使用这种结构中继阀可以实现单路或双路预控压力对中继阀输出压力的控制，保证输出压力准确和输出压力空气容量放大，提高制动系统的可靠性。同时由于采用此种结构，使得中继阀的模块化设计变得简单，有利于制动系统技术的提升。

根据本发明的一个方面，提供一种中继阀，包括：阀体，阀体中设置有输入压力通道和输出压力通道，其中输入压力通道用于向中继阀引入输入压力，输出压力通道用于从中继阀输出压力；所述阀体还具有多个预控压力通道用于输入多个预控压力；气阀，设置在阀体中，气阀控制压力通道的断开和连通；多个膜板组件，设置在阀体的腔中，其中所述多个膜板组件根据所述多个预控压力控制所述阀，实现输入压力通道和输出压力通道的断开与连通控制，以及输出压力通道和大气通道的断开与连通控制。

根据本发明的一个方面，所述中继阀包括第一膜板组件和第二膜板组件，所述阀体包括第一预控压力通道和第二预控压力通道。

根据本发明的一个方面，所述阀体还包括弹性元件，所述弹性元件推抵所述气阀。

根据本发明的一个方面，所述阀体包括第一腔室，所述弹性元件设置在所述第一腔室内，所述第一腔室与所述输入压力通道连通。

根据本发明的一个方面，所述中继阀，还包括阀杆，所述阀杆连接在其中所述多个膜板组件中的一个与所述气阀之间，所述多个膜板组件中的所述一个通过所述阀杆控制所述气阀的开启和闭合。

根据本发明的一个方面，所述阀杆与所述多个膜板组件中的所述一个膜板组件成整体。

根据本发明的一个方面，所述阀体包括其中一个腔室，所述第一膜板组件和第二膜板组件设置在所述腔室内，并将所述腔室分隔为第一子腔室、第二子腔室、第三子腔室。

根据本发明的一个方面，所述第二子腔室限定在所述第一膜板组件和第二膜板组件之间，所述第一子腔室限定在所述第一膜板组件的与所述第二子腔室相反的一侧，所述第三子腔室限定在所述第二膜板组件的与所述第二子腔室相反的一侧。

根据本发明的一个方面，所述第一子腔室与所述输出压力通道连通，所述第二子腔室与所述第一预控压力通道连通，所述第三子腔室与所述第二预控压力通道连通。

根据本发明的一个方面，所述多个膜板组件根据所述多个预控压力中最大的一个控制阀杆推抵并控制所述气阀的开启和闭合。

根据本发明的一个方面，所述膜板组件也可以为活塞组件。

本发明目的在于提供一种可以单路或双路或多路预控压力控制的中继阀结构。

本发明在传统中继阀控制膜板组件的下方增加了一组膜板组件，为了实现双路输入预控压力的大小比较，两个膜板组件之间相互独立，没有连接装置。中继阀主要由阀体组件、第一膜板组件、第二膜板组件、充排气阀等组成。

本方案通过使所述第二膜板组件的上下有效工作面积及所述第一膜板组件的下有效工作面积相等或相当来保证双路预控压力控制比较的准确性。

根据不同的要求，本发明可以实现传统中继阀的所有功能，同时可以实现双路预控共同参与控制或双路预控中的任意单路参与控制功能。

所述第一膜板组件在膜板下方的单路预控压力的作用下使所述气阀脱离阀体组件中的阀座，打开相应阀口，产生输出压力。当预控压力降低时，在膜板上方输出压力的作用下，所述第一膜板组件下移，使气阀与第一膜板组件（阀杆）间的相应阀口打开，输出压力空气经由此阀口、第一膜板组件中的阀杆中心孔、阀座组件排入大气。

所述第二膜板组件在膜板下方的单路预控压力的作用下与所述第一膜板组件贴合，并推动所述第一膜板组件上移，第一膜板组件中的阀杆推动气阀压缩复位弹簧上移，使所述气阀与阀体组件中阀座的阀口打开，输入的压缩空气经由此阀口、阀体组件输出，并最终产生输出压力。当预控压力降低时，输出压力使所述第一膜板组件和所述第二膜板组件同时下移，气阀与阀杆的阀口打开，输出压力排大气。

在双路预控压力同时作用时，所述第一膜板组件下方的预控压力，即所述第二膜板组件上方的预控压力，可以与所述第二膜板组件下方的预控压力进行大小比较。如果所述第二膜板组件上方压力较大时，则所述第二膜板组件下移到所述阀体组件底部，所述第一膜板组件在该压力的作用下上移，使充排气阀的大阀口打开，产生输出压力；如果所述第二膜板组件下方压力较大时，则所述第二膜板组件上移并推动所述第一膜板组件上移，使气阀与阀体组件上的阀口打开，产生输出压力。当预控压力降低时，输出压力排大气同时受控于较大的预控压力。

目前为止，铁道车辆制动系统中继阀结构均为单膜板结构，仅能有一路预控压力控制，而双膜板结构中继阀实现了双路预控压力控制，且结构简单。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明的中继阀的结构图；

图2a示出了当第一预控压力大于第二预控压力时，中继阀处于输入压力通道与输出压力通道连通的位置，图2b示出了当第一预控压力小于第二预控压力时，中继阀处于输入压力通道与输出压力通道连通的位置；

图3a示出了当第一预控压力大于第二预控压力时，中继阀处于输入压力通道与输出压力通道断开的位置，图3b示出了当第一预控压力小于第二预控压力时，中继阀处于输入压力通道与输出压力通道断开的位置；

图4示出了当第一预控压力和第二预控压力小于输出压力时，中继阀处于输出压力通道与大气通道连通的位置。

图5示出了双活塞结构中继阀的结构图。

附图标记说明：

1阀体组件2第一膜板组件3第二膜板组件

4弹簧5气阀6阀杆

10大气通道11输入压力通道12输出压力通道

13第一预控压力通道14第二预控压力通道15腔室

16第一子腔17第二子腔18第三子腔

21第一阀口22第二阀口100双膜板结构中继阀

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。

图1示出了本发明的双膜板结构的中继阀100，其具有阀体组件1、输入压力通道11、输出压力通道12、大气通道10、气阀5、阀杆6。输入压力通道11和输出压力通道12设置在阀体组件1中，分别用于向中继阀100中引入压力空气和从中继阀100输出压力空气，而大气通道10用于从中继阀100排出压力通道12的压力空气。通过气阀5与相对应的在阀体组件1中形成的阀座之间的第一阀口21开启和闭合，从而连通或断开输入压力通道11和输出压力通道12。具体而言，当气阀5落座在阀座上时，阀口21关闭，输入压力通道11和输出压力通道12断开；而当气阀5离开其阀座时，阀口21开启，输入压力通道11和输出压力通道12连通。如图1，气阀5的上端受到弹性元件例如弹簧4的作用，并被推压落座在阀座上。当阀杆6克服弹簧4的弹力将气阀5推动离开相对应的阀座时，打开阀口21，此时输入压力通道11与输出压力通道12连通，输入压力空气可以对输出通道进行充气，并直到预定值。

通过阀杆6的上端与气阀5下表面形成第二阀口22的开启与闭合，从而连通或断开输入压力通道12和大气通道10。例如，如图1所示，阀杆6可以是中空的，其竖直壁上具有一开口，从而阀杆6的中空内部通过该开口与大气通道10相连通。具体而言，当阀杆6上端抵接触气阀5时，阀口22关闭，输入压力通道12和大气通道10断开；而当阀杆6离开气阀5时，阀口22开启，输入压力通道12和大气通道10连通，输入压力通道的压力空气排入大气，并直到为零。当阀杆6抵接在气阀5的表面上，阀杆6与气阀5之间的阀口22关闭，输出压力通道12和大气通道10断开。

当然，本领域技术人员在本发明的启示下，可以构思出通过阀杆6与气阀5的位置关系来控制输出压力通道12与大气通道10之间连通和闭合的其他具体实施方式。

如图1所示，弹簧4设置在腔室15中，腔室15形成在阀体组件1中，并且与输出压力通道12相连通。

阀体组件1具有另一腔室，其中设置有第一膜板组件2和第二膜板组件3，将该腔室分为第一子腔16、第二子腔17和第三子腔18，第一子腔16、第二子腔17、第三子腔18相互隔离。第一子腔16与输出压力通道12连通，第二子腔17与第一预控压力通道13连通，第三子腔18与第二预控压力通道14相连通。第一预控压力通道13用于引入第一预控压力空气，第二预控压力通道14用于引入第二预控压力空气。因此第一膜板组件2的上表面受到输出压力的作用，下表面收到第一预控压力的作用。第二膜板组件3的上表面受到第一预控压力的作用，下表面受到第二预控压力的作用。

第一膜板组件2抵靠阀杆6的下端，并与阀杆6在垂直方向上连成一体，可在控制压力的作用下抵触气阀5以关闭第二阀口22，进而推动气阀5离开相应的阀座以开启第一阀口21。图1中，第一膜板组件2位于第二膜板组件3的上方，第一膜板组件2的下有效工作面积和第二膜板组件3的上下有效工作面积相等或相当。气阀5上部腔室15的为输出压力通道12中的压力，输入压力空气向输出压力充风时由于腔室15压力的存在，输出压力12与预控压力的差值主要由弹簧4的大小决定。

本领域技术人员能够理解，本发明不限于使用膜板组件，也可以使用其他的活动组件，例如活塞组件等。

下面描述双膜板结构中继阀100的主要工作方式。

方式（1）：当仅有第一预控压力空气通过第一预控压力通道13引入时，第二膜板组件3下移到阀体组件1底部，第一膜板组件2在其下方的第一预控压力空气作用下上移并推动阀杆6克服弹簧4压力将气阀5推离阀口21，第一阀口21打开，输入压力通道11通过第一阀口21与输出压力通道12连通，产生输出压力，这时中继阀100处于图2（a）所示的充气位置，并一直使输出压力充气到预控值，第一子腔室也同时充气。随后第一膜板组件2与阀杆6在输出压力和气阀5上弹簧4的作用下将下移并使得第一阀口21关闭，中继阀100进入图3（a）所示的压力保持位置。当第一预控压力降低至某一值时，由于第一子腔16与输出压力连通，在第一膜板组件2上方的输出压力的作用下，第一膜板组件2下移并脱离气阀5，第二阀口22打开，输出压力12排大气，这时中继阀100处于图4所示的排气位置。当输出压力下降到预控值时，第一膜板组件2在第一预控压力和输出压力的综合作用下再次推动阀杆6上移使第二阀口22关闭（这时作用在第一膜板组件2上向上的力刚好使第二阀口关闭，同时不足以克服弹簧4的弹性力），中继阀100将停止排气，重新进入图3（a）所示的压力保持位置。

方式（2）：当仅有第二预控压力空气通过第二预控压力通道14引入时，第二膜板组件3在其下方的第二预控压力的作用下使第二膜板组件3上移并推动第一膜板组件2、阀杆6上移，通过克服弹簧4将气阀5顶开，第一阀口21打开，在输出压力通道12中产生输出压力，这时中继阀100处于图2（b）所示的充气位置，并一直使输出压力充气到预控值，随后第一膜板组件2与阀杆6、第二膜板组件3和气阀5将下移并在弹簧4的作用下使第一阀口21关闭，中继阀100进入图3（b）所示的压力保持位置。当第二预控压力降低至某一值时，输出压力使第一膜板组件2和第二膜板组件3下移，并使得阀杆6脱离气阀5，第二阀口22打开，输出压力通道12排大气，这时中继阀100处于图4所示的排气位置。当输出压力下降到预控值时，第一膜板组件2、方案6和第二膜板组件3在第二预控压力及输出压力的作用下上移使第二阀口22关闭（这时作用在第一膜板组件2上向上的力刚好使第二阀口关闭，同时不足以克服弹簧4的弹性力），中继阀100将停止排气，重新进入图3（b）所示的压力保持位置。

方式（3）：当通过第一和第二预控压力通道13、14同时引入两路预控压力空气时，第一预控压力和第二预控压力将通过第二膜板组件3进行大小比较。当第一预控压力较大时，这时中继阀100状态与方式（1）仅有第一预控压力输入时相同；当第二预控压力较大时，这时中继阀100状态与方式（2）仅有第二预控压力输入时相同。

上面描述的本发明的中继阀100具有两个膜板组件。在变化的实施例中，中继阀也可具有两个以上的膜板组件，实现中继阀的多路预控压力控制，其中多个膜板组件可以从多路控制压力中选择最大的一个控制压力来控制中继阀的工作。在变化的实施例中，中继阀100也可将膜板组件改换成活塞组件，用双活塞或多个活塞组件实现本发明所述的中继阀功能，如图5所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种中继阀，包括：

阀体，阀体中设置有输入压力通道、输出压力通道和大气通道，其中输入压力通道用于向中继阀引入输入压力，输出压力通道用于从中继阀输出压力；所述阀体还具有多个预控压力通道用于输入多个控制压力；

气阀，设置在阀体中，控制输入压力通道和输出压力通道的断开与连通，以及输出压力通道和大气通道的断开与连通；

多个活动组件，设置在阀体的腔中，其中所述多个活动组件为第一活动组件和第二活动组件，

其中，所述阀体还包括多个压力通道，所述多个预控压力通道为第一预控压力通道和第二预控压力通道，

在第一活动组件在第一预控压力通道的作用下，输出压力，当所述第一预控压力通道的压力下降时，在组件上方输出压力的作用下，使所述第一活动组件下移，所述气阀与所述第一活动组件间的阀口打开输出压力；在第二活动组件在第二预控压力通道的作用下，所述第二活动组件与所述第一活动组件接触，并推动所述第一活动组件上移，输出压力；当所述第二预控压力通道的压力下降时，所述第一与第二活动组件同时下降，所述气阀与阀杆的阀口打开输出压力；

当第一与第二预控压力通道的压力同时作用时，所述第一和第二活动组件根据所述第一与第二预控压力通道中最大的一个气压控制所述气阀的开启和闭合。

2.如权利要求1所述的中继阀，其特征在于，所述多个活动组件为膜板组件。

3.如权利要求1所述的中继阀，其特征在于，所述阀体还包括弹性元件，所述弹性元件推抵所述气阀。

4.如权利要求3所述的中继阀，其特征在于，所述阀体进一步包括第一腔室，所述弹性元件设置在所述第一腔室内，所述第一腔室与所述输入压力通道连通。

5.如权利要求1所述的中继阀，其特征在于，所述阀杆连接在其中所述多个活动组件中的一个与所述气阀之间，所述多个活动组件中的所述一个通过所述阀杆控制所述气阀的开启和闭合。

6.如权利要求5所述的中继阀，其特征在于，所述阀杆与所述多个活动组件中的所述一个活动组件成整体。

7.如权利要求1所述的中继阀，其特征在于，所述阀体包括第二腔室，所述第一活动组件和第二活动组件设置在所述第二子腔室内，并将第二子腔室分隔为第一子腔室、第二子腔室、第三子腔室。

8.如权利要求7所述的中继阀，其特征在于，所述第二子腔室限定在所述第一活动组件和第二活动组件之间，所述第一子腔室限定在所述第一活动组件的与所述第二子腔室相反的一侧，所述第三子腔室限定在所述第二活动组件的与所述第二子腔室相反的一侧。

9.如权利要求8所述的中继阀，其特征在于，所述第一子腔室与所述输出压力通道连通，所述第二子腔室与所述第一预控压力通道连通，所述第三子腔室与所述第二预控压力通道连通。

10.如权利要求1所述的中继阀，其特征在于，所述活动组件为活塞组件。