CN105313917A - 高速动车组和城轨车辆用双膜板中继阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于中继阀技术领域，涉及一种采用O型橡胶密封圈与阀口配合进行密封的用于高速动车组和城轨车辆制动系统用的双膜板中继阀，端盖、中间体和阀体由下到上固定连接；活塞组成位于由端盖、中间体和阀体组成的内腔中，阀杆与阀座的阀口、活塞杆阀口之间通过O型橡胶密封圈密封，阀杆的上下运动受压紧弹簧和活塞杆共同控制；保持弹簧位于阀座与弹簧挡圈之间，压紧弹簧位于防护盖与阀杆之间，防护盖为凸形且包裹阀杆上端；端盖底部固定设有带限制堵的排气模块排；密封效果好，弹簧压紧力也更小，使中继阀的性能得到显著提高，响应速度快，控制精度高；能够准确地控制空气制动力，制动缸压力误差控制在±5kPa范围内。

Description

高速动车组和城轨车辆用双膜板中继阀

技术领域

本发明属于轨道车辆空气制动控制用中继阀技术领域，具体地说，涉及一种采用O型橡胶密封圈与阀口配合进行密封，提高制动力控制精度的，用于高速动车组和城轨车辆制动系统用的双膜板中继阀。

背景技术

高速动车组和城轨车辆为了准确而快速地控制空气制动力，普遍采用中继阀进行空气流量放大、进而控制制动缸中的压缩空气压力值，来实现空气制动力的控制。目前高速动车组和城轨车辆制动系统采用的中继阀，按照活塞膜板形式划分，主要有两种结构形式，一种是单膜板中继阀，一种是双膜板中继阀。

在高速动车组和城轨车辆制动系统中，通常通过电磁阀和相应的气动阀产生预控制压力，作用到中继阀活塞膜板上，推动相关部件移动，打开一个较大通路，将储风缸中的压缩空气输出到制动缸中，快速形成所需要的制动缸压力，进而产生制动力。现有的单膜板和双膜板中继阀主要存在以下问题：储风缸与制动缸之间、制动缸与大气之间的通路密封通常采用橡胶垫压紧在阀口上的结构形式，为了使橡胶垫压在阀口能产生足以密封的弹性变形而采用较大的压紧弹簧力，在通路打开和关闭过程中活动接触部件较多形成较大阻力，从而造成：(1)初始打开储风缸和制动缸之间通路所需的预控制压力较高，普遍为30kPa以上；(2)输出的制动缸压力与预控制压力之间的差值较大，普遍为10kPa以上；(3)预控制压力上升和下降过程中，对应同一预控制压力值所输出的制动缸压力差值较大，普遍为10kPa以上；上述问题影响了空气制动力的控制精度，使得现有高速动车组和城轨车辆的制动缸压力误差范围较大，一般都控制在目标值±20kPa范围内，从而影响了制动力的控制精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种能够满足高速动车组和城轨车辆制动系统使用要求的高控制精度且快速响应的双膜板中继阀，该中继阀能够根据两路预控制压力的变化，快速输出与预控制压力极为接近的制动缸压力，完成制动缸的充气、排气或保压功能，从而实现空气制动力准确、快速控制。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高速动车组和城轨车辆用双膜板中继阀，包括端盖、中间体、阀体、活塞组成、下阀杆，所述端盖、中间体和阀体由下到上固定连接；所述活塞组成位于由端盖、中间体和阀体组成的内腔中，所述阀杆与阀座的阀口之间通过O型橡胶密封圈密封，阀杆与活塞杆的活塞杆阀口之间通过O型橡胶密封圈密封，阀杆的中间小孔通过活塞杆的中心孔与大气连通，阀杆的上下运动受压紧弹簧和活塞杆的共同控制；保持弹簧作用于阀座与弹簧挡圈之间，压紧弹簧作用于防护盖与阀杆之间，防护盖为凸形结构，防护盖包裹阀杆上端；防护盖通过挡圈固定，防护盖与阀座之间设有橡胶密封圈；防护盖上设有防尘盖；端盖底部固定设有排气模块，排气模块与端盖之间设有橡胶密封圈，排气模块的排气口设有限制堵。

所述端盖与活塞杆之间设有导向套，活塞杆与导向套之间设有橡胶密封圈。

所述活塞组成包括下活塞、上活塞、活塞杆、上膜板、下膜板，中间体上端与阀体夹紧上膜板，中间体下端与端盖夹紧下膜板；下活塞和上活塞为台阶式活塞，上活塞固定于活塞杆上，下活塞套装于活塞杆上，台阶之间设有环形凹槽，上膜板与下膜板分别嵌套于上活塞和下活塞的环形凹槽内；活塞杆与阀体之间设有橡胶密封圈；端盖与下膜板之间为气室一、上膜板与下膜板之间为气室二、上膜板与阀体之间为气室三；气路与储风缸连通，气路与制动缸连通，气路与气室三之间设有节流堵，气路连通气室二与控制压力二的进气口，气路连通气室一和与控制压力一的进气口，气路与活塞杆的中心孔连通。

本发明的有益效果是：O型橡胶密封形圈与阀口配合比密封垫与阀口配合更容易产生弹性形变，密封效果更好，需要的压紧弹簧力也更小，压紧弹簧力的大小对中继阀性能影响较大，使中继阀的性能得到显著提高。本发明结构合理，响应速度快，初始打开储风缸和制动缸之间通路所需的预控制压力为5kPa～7kPa；制动缸压力控制精度高，输出的制动缸压力与预控制压力之间的差值为5kPa以内；制动缸压力能够随预控制压力变化呈稳定性的线性变化，压力控制稳定，预控制压力上升和下降过程中，对应同一预控制压力所输出的制动缸压力差值为5kPa以内；能够根据两路预控制压力的单独和同时控制，实现制动缸的充气、排气和保压功能；能够准确地控制空气制动力，制动缸压力误差控制在目标值±5kPa范围内。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例的作用原理图。

如图1-2所示：防尘盖1、防护盖2、压紧弹簧3、挡圈4、橡胶密封圈5、O型橡胶密封圈6、橡胶密封圈7、O型橡胶密封圈8、阀体9、橡胶密封圈10、活塞杆11、上活塞12、中间体13、下活塞14、橡胶密封圈15、端盖16、橡胶密封圈17、排气模块18、限制堵19、导向套20、下膜板21、紧固螺钉22、上膜板23、节流堵24、阀杆25、阀座26、保持弹簧27、弹簧挡圈28、气路29、气路30、气室三31、气路32、气路33、气路34、气室一35、气室二36、活塞杆阀口37、阀口38。

具体实施方式

下面通过具体实施例结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的高速动车组和城轨车辆用双膜板中继阀，包括端盖16、中间体13、阀体9、活塞组成、阀杆25，端盖16、中间体13和阀体9由下到上固定连接；活塞组成位于由端盖16、中间体13和阀体9组成的内腔中，阀杆25与阀座26的阀口38之间通过O型橡胶密封圈6密封，阀杆25与活塞杆11的活塞杆阀口37之间通过O型橡胶密封圈8密封，阀杆25的中间小孔通过活塞杆11的中心孔与大气连通，阀杆25的上下运动受压紧弹簧3和活塞杆11的共同控制；保持弹簧27作用于阀座26与弹簧挡圈28之间，阀座26与阀体9之间设有橡胶密封圈7；压紧弹簧3作用于防护盖2与阀杆25之间，防护盖2为凸形结构，防护盖2包裹阀杆25上端；防护盖2通过挡圈4固定，防护盖2与阀座26之间设有橡胶密封圈5；防护盖2上设有防尘盖1；端盖16底部固定设有排气模块18，排气模块18与端盖16之间设有橡胶密封圈17，排气模块18的排气口设有限制堵19。

端盖16与活塞杆11之间设有导向套20，活塞杆11与导向套20之间设有橡胶密封圈15。

活塞组成包括下活塞14、上活塞12、活塞杆11、上膜板23、下膜板21，中间体13上端与阀体9夹紧上膜板23，中间体13下端与端盖16夹紧下膜板21；下活塞14和上活塞12为台阶式活塞，上活塞12固定于活塞杆上，下活塞14套装于活塞杆上，台阶之间设有环形凹槽，上膜板23与下膜板21分别嵌套于上活塞12和下活塞14的环形凹槽内；活塞杆11与阀体9之间设有橡胶密封圈10；端盖16与下膜板21之间为气室一35、上膜板23与下膜板21之间为气室二36、上膜板23与阀体9之间为气室三31；气路29与储风缸连通，气路30与制动缸连通，气路30与气室三31之间设有节流堵24，气路32连通气室二36与控制压力二的进气口，气路33连通气室一35和与控制压力一的进气口，气路34与活塞杆11的中心孔连通。

本实施例的工作原理为：当一定压力值(最小值在5kPa～7kPa)的预控制压力一通过气路33进入气室一35，预控制压力二为0kPa，将在下活塞14上产生向上的推力，推动下活塞14、活塞杆11、阀杆25向上运动，克服压紧弹簧3的压紧力和阀杆25与防护盖2之间的阻力，向上移动，使O型橡胶密封圈6脱离阀座26的阀口38，打开储风缸与制动缸之间的通路，气路29与气路30连通，储风缸中的压缩空气充入制动缸，同时也通过节流堵24充入气室三31，在上活塞12上产生向下的作用力，此时O型橡胶密封圈8与活塞杆阀口37之间仍处于压紧状态，制动缸与大气之间的通路处于关闭状态，当制动缸和气室三31的空气压力上升到一定值，阀杆25在压紧弹簧力的作用下，带动O型橡胶密封圈6，推动上活塞12、活塞杆11一起向下移动，当O型橡胶密封圈6贴靠到阀口38时，停止移动，关闭储风缸与制动缸之间的通路，同时O型橡胶密封圈8与活塞杆阀口37还处于压紧状态而关闭，制动缸中的空气压力将保持在一定值，该压力与预控制压力一之间的差值在5kPa之内。同理，如果预控制压力一的压力值继续增大，将重复上述过程，最终制动缸压力也将成线性比例增加。反之，当预控制压力一的压力值下降到一定值，作用在下活塞14向上的作用力减小，上活塞12在气室三31中的空气压力作用下，推动上活塞12及下活塞14向下移动，由于阀杆25被阀座26挡住无法向下移动，使活塞杆阀口37与O型橡胶密封圈8脱开，打开制动缸与大气之间的通路，制动缸及气室三31中的压缩空气通过气路30、活塞杆11的中间通路、气路34、限制堵19中间孔排到大气，当制动缸及气室三31中的空气压力值降到一定值，在预控制压力一的作用下，将推动下活塞14、上活塞12向上移动，使阀口37贴靠到O型橡胶密封圈8上，关闭制动缸及气室31与大气之间的通路，制动缸压力保持在一定值，该压力与预控制压力一之间的差值在5kPa之内。同理，如果预控制压力一的压力值继续下降，将重复上述过程，最终制动缸压力也将成线性比例减小，当预控制压力一降为0kPa，制动缸压力也将降为0kPa。

当一定压力值(最小值在5kPa～7kPa)的预控制压力二通过气路32进入上活塞12下方的气室二36，预控制压力一为0kPa时，下活塞14将被向下推动与端盖16接触并保持不动，其余工作过程将与充入一定压力值的预控制压力一、预控制压力二为0kPa时相同，只不过在制动缸的充气、排气过程中只有上活塞12在移动。

当同时充入一定压力值的预控制压力一、预控制压力二，假设预控制压力一的值为P1，预控制压力二的值为P2，气室一35和气室二36中两个活塞的有效作用面积相等，均为A。当P1＞P2，则初始向上的推力为：(P1-P2)×A+P2×A＝P1×A，随后的作用过程中，制动缸压力将与P1相对应；当P1＜P2，下活塞14将在(P2-P1)×A的力作用下被向下推到与端盖16接触并保持不动，初始向上的推力为P2×A，随后的作用过程中，制动缸压力将与P2相对应；当P1＝P2＝P，初始向上的推力为P1×A-P2×A+P2×A＝P1×A＝P×A，随后的作用过程中，制动缸压力将与P相对应。因此，当同时充入一定压力值的预控制压力一、预控制压力二，制动缸压力将跟随较大的预控制压力值变化。

Claims (3)

1.一种高速动车组和城轨车辆用双膜板中继阀，包括端盖(16)、中间体(13)、阀体(9)、活塞组成、阀杆(25)，所述端盖(16)、中间体(13)和阀体(9)由下到上固定连接；所述活塞组成位于由端盖(16)、中间体(13)和阀体(9)组成的内腔中，其特征在于：所述阀杆(25)与阀座(26)的阀口(38)之间通过O型橡胶密封圈(6)密封，阀杆(25)与活塞杆(11)的活塞杆阀口(37)之间通过O型橡胶密封圈(8)密封，阀杆(25)的中间小孔通过活塞杆(11)的中心孔与大气连通，阀杆(25)的上下运动受压紧弹簧(3)和活塞杆(11)的共同控制；保持弹簧(27)作用于阀座(26)与弹簧挡圈(28)之间，阀座(26)与阀体(9)之间设有橡胶密封圈(7)；所述压紧弹簧(3)作用于防护盖(2)与阀杆(25)之间，防护盖(2)为凸形结构，防护盖(2)包裹阀杆(25)上端；所述防护盖(2)通过挡圈(4)固定，防护盖(2)与阀座(26)之间设有橡胶密封圈(5)；所述防护盖(2)上设有防尘盖(1)；所述端盖(16)底部固定设有排气模块(18)，排气模块(18)与端盖(16)之间设有橡胶密封圈(17)，排气模块(18)的排气口设有限制堵(19)。

2.根据权利要求1所述的高速动车组和城轨车辆用双膜板中继阀，其特征在于：所述端盖(16)与活塞杆(11)之间设有导向套(20)，活塞杆(11)与导向套(20)之间设有橡胶密封圈(15)。

3.根据权利要求1所述的高速动车组和城轨车辆用双膜板中继阀，其特征在于：所述活塞组成包括下活塞(14)、上活塞(12)、活塞杆(11)、上膜板(23)、下膜板(21)；所述中间体(13)上端与阀体(9)夹紧上膜板(23)，中间体(13)下端与端盖(16)夹紧下膜板(21)；所述下活塞(14)和上活塞(12)为台阶式活塞，上活塞(12)固定于活塞杆上，下活塞(14)套装于活塞杆上，台阶之间设有环形凹槽，上膜板(23)与下膜板(21)分别嵌套于上活塞(12)和下活塞(14)的环形凹槽内；所述活塞杆(11)与阀体(9)之间设有橡胶密封圈(10)；所述端盖(16)与下膜板(21)之间为气室一(35)、上膜板(23)与下膜板(21)之间为气室二(36)、上膜板(23)与阀体(9)之间为气室三(31)；所述气路(29)与储风缸连通，气路(30)与制动缸连通，气路(30)与气室三(31)之间设有节流堵(24)，气路(32)连通气室二(36)与控制压力二的进气口，气路(33)连通气室一(35)和与控制压力一的进气口，气路(34)与活塞杆(11)的中心孔连通。