CN106043328B - 动车组和城轨车辆用撒砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动车组和城轨车辆用撒砂装置，该撒砂装置包括撒砂器和用于控制撒砂器的撒砂控制器，撒砂器包括砂箱、撒砂单元、排气管和撒砂管，撒砂单元设有干燥进气口、撒砂进气口、撒砂喷嘴、加热棒和气路，气路包括撒砂气路、干燥气路和清砂气路，在撒砂通气孔与撒砂管气路连通处形成第二负压气流区，撒砂气路在撒砂管外形成正压气流A，砂箱中砂砾在砂砾气流A的正压力与撒砂管内的负压力综合作用下，被抽出撒砂单元；撒砂作业完成后，干燥气路在排气管内形成正压气流B与通过干燥通气孔在排气管内形成第一负压气流区共同作用，将撒砂喷口R砂管中留存的砂砾排出，实现清砂作业。

Description

动车组和城轨车辆用撒砂装置

技术领域

本发明涉及撒砂领域，具体的说，涉及一种动车组和城轨车辆用撒砂装置。

背景技术

动车及城轨用撒砂系统用于改善车轮粘着系数，增加制动效率。撒砂系统主要由撒砂装置、撒砂控制装置、撒砂喷嘴等组成。撒砂装置主要有重力式和压差式两种结构形式。与重力撒砂装置相比，压差式撒砂装置下砂量控制精准、故障率低，具备砂箱及撒砂管干燥功能。

目前大部分撒砂装置如中国专利号CN103569139A所示，其工作原理如图1所示。执行干燥操作时，干燥供风口D的干燥的风分成气流A和气流B，最终在撒砂单元底部的R口汇集，流出撒砂单元，由于干燥供风口D处的干燥供风缩堵dD的孔径较小，砂子在单一的干燥供风情况下，不会被吹出撒砂单元。执行撒砂操作时，撒砂供风口S处压缩空气被分为气流A和气流B。气流A流入砂箱内并将砂子扬起，扬起的砂子进入撒砂帽，在撒砂帽顶壁的阻碍下进入撒砂管，继而进入撒砂出口R，排出的气流B流经砂箱中的砂子使它们松散，最后通过排气管排出。即上述撒砂装置在气流A与气流B作用下，通过在撒砂管与排气管交界处形成负压区，在气流A正压力作用下，将砂子从撒砂管吹出。该类型撒砂系统具备干燥、高压撒砂、低压撒砂功能。

该种类型撒砂装置存在一定缺点，比如对砂箱气密性要求较高，撒砂喷嘴与撒砂单元间砂管倾斜角度需求较大，要求与水平面夹角大于30°，撒出的砂子容易贮存在排砂管中，造成排砂管堵塞等问题。

又如专利号CN104118438A公开一种轨道车辆用撒砂系统及其撒砂器，通过在撒砂器外周部设置进砂口，撒砂器主体上设置有通气孔的一端套有撒砂器罩，两者之间形成气室，气室与压缩空气连通，压缩空气进入气室后，通过通气孔进入喷砂腔内，并在喷砂腔内流动，流动的气流使喷砂腔内形成负压，喷砂腔内的空气压力小于砂箱中的大气压力，则砂箱中的砂砾在喷砂腔内负压的吸引作用下通过进砂口吸入喷砂腔，并随压缩空气一起从出砂管喷出。上述撒砂器采用压力较低的压缩空气完成撒砂操作，可降低对空气压缩机的要求。上述撒砂器采用负压吸砂原理，其负压形成原理是由气体通道和通气孔进入至喷砂腔中的流动气体形成，并由流动气流在喷砂腔内形成径直向下的负压，即其需要在撒砂器中设置喷砂腔，不仅要求砂箱整体具备较强密闭性且占用撒砂器主体空间，再者由于流动气流为向下直通气流，其撒砂效率和撒砂速率较难控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种动车组和城轨车辆用撒砂装置，通过排气管和撒砂管产生的正负压抽离作用，完成干燥作业、高压撒砂作业、低压撒砂作业和清砂作业。

本发明的技术方案是：一种动车组和城轨车辆用撒砂装置，该撒砂装置包括撒砂器和用于控制撒砂器的撒砂控制器，撒砂器包括砂箱、撒砂单元、排气管和撒砂管，砂箱设置于撒砂单元的上部，排气管和撒砂管竖向插入砂箱和撒砂单元之间；撒砂单元设有干燥进气口、撒砂进气口、撒砂喷嘴、加热棒和气路，加热棒外部空间通过隔砂板向上连通砂箱，隔砂板设置于砂箱底端，隔砂板作用为：只通空气，隔离砂砾，气路包括撒砂气路、干燥气路和清砂气路，清砂气路横向连通排气管下端和撒砂管下端，撒砂进气口连通撒砂气路，撒砂气路连通加热棒外部空间和撒砂管，撒砂管上端低于砂箱砂砾下表面，撒砂管下端与撒砂喷嘴连通；干燥进气口连通干燥气路，干燥气路连通加热棒外部空间和排气管，排气管上端高于砂箱砂砾上表面，排气管下端连通清砂气路。

优选的是，所述排气管与干燥气路垂直连通，排气管管壁与干燥气路连通处设有干燥通气孔，干燥通气孔至少设置3只，各干燥通气孔呈水平环状均布于排气管管壁，干燥通气孔的开口方向相对于排气管管壁为倾斜向下布置，干燥通气孔沿排气管外壁一侧开口高度高于干燥通气孔沿排气管内壁一侧开口高度，即干燥通气孔开口方向相对于水平面呈一定角度向下倾斜，以干燥通气孔向下倾斜方向相对于水平面成27°为最佳，由干燥通气孔进入至排气管中的干燥气体在排气管内干燥通气孔的水平环状中部位置上方形成第一负压气流区。

优选的是，所述撒砂管与撒砂气路垂直连通，撒砂管管壁与撒砂气路连通处设有撒砂通气孔，撒砂通气孔至少设置3只，各撒砂通气孔呈水平环状均布于撒砂管管壁，撒砂通气孔的开口方向相对于撒砂管管壁为倾斜向下布置，撒砂通气孔沿撒砂管外壁一侧开口高度高于撒砂通气孔沿撒砂管内壁一侧开口高度，即撒砂通气孔开口方向相对于水平面呈一定角度向下倾斜，以撒砂通气孔向下倾斜方向相对于水平面成27°为最佳，由撒砂通气孔进入至撒砂管中的撒砂气流在撒砂管内撒砂通气孔的水平环状中部位置上方形成第二负压气流区。

优选的是，所述清砂气路倾斜设置于干燥气路下方，清砂气路的气路左端高于清砂气路右端，清砂气路左右两端分别连通排气管和撒砂管。

优选的是，所述干燥进气口的内壁设有干燥供风缩堵，干燥供风缩堵处孔径小于干燥进气口的孔径。

优选的是，所述撒砂进气口的内壁设有撒砂供风缩堵，撒砂供风缩堵处孔径小于撒砂进气口的孔径。

优选的是，所述撒砂控制器包括气路控制端、清砂电磁阀、干燥电磁阀、低压撒砂电磁阀、高压撒砂电磁阀、第一减压阀、第二减压阀和带点触点塞门；清砂电磁阀和干燥电磁阀分别用于控制干燥进气口实现清砂供风和干燥供风；低压撒砂电磁阀和高压撒砂电磁阀分别用于控制撒砂进气口实现低压撒砂作业和高压撒砂作业；清砂电磁阀和高压撒砂电磁阀均与第一减压阀连接，干燥电磁阀和低压撒砂电磁阀均与第二减压阀连接，第一减压阀和第二减压阀并联后与带点触点塞门连接，气路控制端连接清砂电磁阀、干燥电磁阀、低压撒砂电磁阀、高压撒砂电磁阀和带点触点塞门，干燥电磁阀和清砂电磁阀与气路控制端之间连接延时继电器。

优选的是，所述气路控制端共设7个控制端子，分别为控制端A～控制端G，控制端A经延时继电器连接干燥电磁阀和清砂电磁阀，控制端A→延时继电器→干燥电磁阀→控制端D构成干燥控制回路，控制端A→延时继电器→清砂电磁阀→控制端D构成清砂控制回路，控制端B→低压撒砂电磁阀→控制端D构成低压撒砂控制回路，控制端C→高压撒砂电磁阀→控制端D构成高压撒砂控制回路，控制端F→带点触点塞门→控制端G构成塞门监控回路，控制端D与控制端E连接。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

1)采用正压推送负压抽离共同作用，撒砂气路通过隔砂板在撒砂管顶端形成正压气流A,在撒砂通气孔与撒砂管气路连通处形成第二负压气流区，砂箱中砂砾在正压气流A的正压力与撒砂通气孔与撒砂管气路连通处负压气流的负压力综合作用下，被抽出撒砂单元，对砂箱气密性和撒砂喷嘴与撒砂单元间砂管倾斜角度均无严格要求；

2)设置清砂气路，清砂气路倾斜设置，左右两端分别连通排气管和撒砂管，撒砂作业完成后，通过干燥进气口进行清砂供风，干燥气路通过隔砂板在排气管内形成正压气流B与通过干燥通气孔在排气管内形成第一负压气流区共同作用,在清砂气路中形成较大气流，将撒砂喷口R砂管中留存的砂砾排出实现清砂作业，并在延时继电器作用下，保证作业的耗风量。砂箱内沙砾此时只受正压气流A的作用，无法流入撒砂管。

附图说明

图1为现有技术结构示意图；

图2为本发明撒砂器结构示意图；

图3为撒砂控制器原理图(一)；

图4为撒砂控制器原理图(二)。

图中，撒砂单元a；砂箱c；砂箱盖d；排气管e；撒砂管f；

干燥进气口T；撒砂进气口S；撒砂喷嘴R；加热棒HP；撒砂气路O；干燥气路P；清砂气路Q；

砂砾气流A；砂箱气流B；清砂气流C；

干燥供风缩堵dT；撒砂供风缩堵dS；撒砂出风缩堵dZ；

气路控制端X1；延时继电器01；带点触点塞门02；第二减压阀03；第一减压阀04；干燥电磁阀05；低压撒砂电磁阀06；高压撒砂电磁阀07；清砂电磁阀08。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施例1

参见图2，本发明公开一种动车组和城轨车辆用撒砂装置，该撒砂装置包括撒砂器和撒砂控制器，撒砂器包括砂箱c、撒砂单元a、排气管e和撒砂管f，砂箱c设置于撒砂单元a的上部，砂箱c上端通过砂箱盖d密封，砂箱c底部设置有与撒砂单元a连通的砂箱气路通孔。

撒砂单元a设置于砂箱c下端，撒砂单元a包括干燥进气口T、撒砂进气口S、撒砂喷嘴R、加热棒HP和气路，气路贯穿于撒砂单元a内部，气路包括撒砂气路O、干燥气路P和清砂气路Q。

加热棒HP设置于砂箱气路通孔下部，加热棒HP外部空间向上连通砂箱c，加热棒HP外部空间向下连通撒砂气路O和干燥气路P。加热棒HP用于对撒砂气路O和干燥气路P中气体进行加热，确保砂砾干燥性，避免砂箱内沙砾冻结而导致的撒砂不畅。

干燥进气口T和撒砂进气口S设置于撒砂单元a的侧部，干燥进气口T连通干燥气路P，干燥气路P连通排气管e和加热棒HP外部空间，加热棒HP外部空间向上连通砂箱气路通孔。撒砂进气口S连通撒砂气路O，撒砂气路O连通撒砂管f和砂箱气路通孔。

清砂气路Q倾斜设置于干燥气路P和撒砂气路O下方，清砂气路Q的气路左端高于清砂气路Q右端，清砂气路Q左右两端分别连通排气管e和撒砂管f，清砂气路Q用于流通干燥进气口T的清砂气流。

撒砂喷嘴R设置于撒砂单元a底端，撒砂喷嘴R向上连通清砂气路O。撒砂喷嘴R的外周设有加热装置，通过加热装置对撒砂喷嘴R处循环加热，防止低温时砂管冻结。

排气管e和撒砂管f为两根高度不同的竖直气路管，两根气路管竖向插入砂箱c和撒砂单元a之间，用于连通砂箱c与撒砂单元a。其中，高气路管排气管e为内形成砂箱气流B，低气路管撒砂管f内形成砂砾气流A。排气管e上端高于最高砂线量h_max，即排气管e上端高于砂箱c砂砾上表面，排气管e下端连通清砂气路Q，排气管e管壁与干燥气路P连通处设有干燥通气孔，干燥通气孔至少设置3只，各干燥通气孔呈水平环状均布于排气管e管壁，撒砂管f下端连通撒砂气路O，撒砂管f与撒砂气路O连通处设有撒砂通气孔，撒砂通气孔至少设置3只，各撒砂通气孔呈水平环状均布于撒砂管f管壁。

本发明撒砂装置的干燥气路P与排气管e仅通过排气管e管壁开设的干燥通气孔连通，干燥供风时，干燥的风分为砂砾气流A、砂箱气流B和清砂气流C，三股气流在撒砂单元a底部的撒砂喷嘴R处汇合，流出撒砂单元a。其中，进入至干燥气路P的干燥气体通过干燥通气孔进入排气管e，形成具有一定角度倾斜向下的气流，即在干燥通气孔与排气管e气路连通处形成第一负压气流区。以排气管e管壁设有3只干燥通气孔为例，通过干燥进气孔T进入至排气管内的3股干燥气流形成3股倾斜向下气流，如图2中排气管↘处，3股倾斜向下气流在汇合处上方形成第一负压气流区，如图2中排气管*处，并由第一负压气流区沿排气管e向下气压逐渐增大。

撒砂管f上端低于最低砂线量h_min，撒砂管f下端与撒砂喷嘴R连通，撒砂管f管壁与撒砂气路O连通处设有撒砂通气孔，撒砂通气孔至少设置3只，各撒砂通气孔呈水平环状均布于撒砂管f管壁。

本发明撒砂装置的撒砂气路O与撒砂管f仅通过撒砂管f管壁开设的撒砂通气孔连通，撒砂进气口S供风时，撒砂进气口S处的压缩空气被分为砂砾气流A、砂箱气流B和清砂气流C，三股气流在撒砂单元a底部的撒砂喷嘴R处汇合，流出撒砂单元a。其中，进入至撒砂气路O的气体通过撒砂通气孔进入撒砂管f，形成具有一定角度倾斜向下的气流，如图2中撒砂管↘处，即在撒砂通气孔与撒砂管f气路连通处形成第二负压气流区，如图2中撒砂管*处。以撒砂管f管壁设有3只撒砂通气孔为例，通过撒砂通气孔进入至撒砂管f内的3股砂砾气流形成3股倾斜向下气流，3股倾斜向下气流在汇合处上方形成第二负压气流区，并由第二负压气流区沿撒砂管f向下气压逐渐增大。。

上述撒砂装置在排气管e与干燥通气孔连通处以及撒砂管f与撒砂通气孔连通处处形成两处负压气流区，砂箱c中砂砾在砂砾气流A的正压力与撒砂管内负压力综合作用下，被抽出撒砂单元a，经撒砂喷嘴R洒落在踏面与车轮间。在砂砾被抽离撒砂单元过程中，主要利用正压推送负压抽离共同作用，对砂箱c气密性无严格要求，对撒砂喷嘴R与撒砂单元a间砂管倾斜角度无严格要求。

排气管e和撒砂管f的上端均安装气管帽，用于确保撒砂作业的顺利进行。干燥进气口T的内壁设有干燥供风缩堵dT，撒砂进气口S内壁设有撒砂供风缩堵dS，撒砂气路O与加热棒HP外部空间连通处设有撒砂出风缩堵dZ。通过干燥供风缩堵dT减小干燥进气口T的孔径，确保在单一干燥供风时，砂箱c中的砂砾不会被吹出撒砂单元a，而砂管中的砂砾在清砂气流作用下排出撒砂喷嘴R。

参见图3和图4，本发明撒砂装置通过撒砂控制器控制撒砂器进行撒砂作业，撒砂控制器包括气路控制端X1、清砂电磁阀08、干燥电磁阀05、低压撒砂电磁阀06、高压撒砂电磁阀07、第一减压阀04、第二减压阀03和带点触点塞门02。

其中，清砂电磁阀08和干燥电磁阀05分别用于控制干燥进气口T实现清砂供风和干燥供风，清砂供风的风压为630kPa；干燥供风的风压为：270kPa。低压撒砂电磁阀06和高压撒砂电磁阀07分别用于控制撒砂进气口S实现低压撒砂作业和高压撒砂作业，低压撒砂的风压为270kPa；高压撒砂的风压为：630kPa。

清砂电磁阀08和高压撒砂电磁阀07均与第一减压阀04连接，干燥电磁阀05和低压撒砂电磁阀06均与第二减压阀03连接，第一减压阀04和第二减压阀03并联后与带点触点塞门02连接，通过第一减压阀04和第二减压阀03控制干燥进气口T和撒砂进气口S的供风，使成比例的砂砾通过撒砂管f喷到铁轨上。干燥电磁阀05和清砂电磁阀08与气路控制端X1之间连接延时继电器01，通过控制延时继电器01清砂作业。气路控制端X1共设7个控制端子，分别为控制端A～控制端G，其中，控制端A经延时继电器01连接干燥电磁阀05和清砂电磁阀08，控制端A→延时继电器01→干燥电磁阀05→控制端D构成干燥控制回路，控制端A→延时继电器01→清砂电磁阀08→控制端D构成清砂控制回路。控制端B→低压撒砂电磁阀06→控制端D构成低压撒砂控制回路，控制端C→高压撒砂电磁阀07→控制端D构成高压撒砂控制回路。控制端F→带点触点塞门02→控制端G构成塞门监控回路。控制端D与控制端E连接，用作冗余端口。

上述撒砂控制器控制撒砂器完成干燥作业、高压撒砂作业、低压撒砂作业和撒砂后的清砂作业。撒砂控制器控制撒砂器工作时，根据撒砂要求接通相应的回路，若为低压撒砂作业，则接通低压撒砂控制回路，即接通控制端S和控制端D之间的回路；若为高压撒砂作业，则接通高压撒砂控制回路。当撒砂作业完成时，切断相应的撒砂电磁阀，同时接通干燥电磁阀05所在的干燥控制回路，即接通控制端A和控制端D之间回路，在延时继电器02作用下，控制清砂电磁阀08首先工作一段时间，将撒砂喷嘴R砂管中留存的砂砾排出，待清砂作业完成后，延时继电器02控制干燥电磁阀05执行干燥作业。

Claims (1)

1.一种动车组和城轨车辆用撒砂装置，该撒砂装置包括撒砂器和用于控制撒砂器的撒砂控制器，其特征在于：撒砂器包括砂箱、撒砂单元、排气管和撒砂管，砂箱设置于撒砂单元的上部，排气管和撒砂管竖向插入砂箱和撒砂单元之间；撒砂单元设有干燥进气口、撒砂进气口、撒砂喷嘴、加热棒和气路，加热棒外部空间向上连通砂箱，气路包括撒砂气路、干燥气路和清砂气路，清砂气路横向连通排气管下端和撒砂管下端，撒砂进气口连通撒砂气路，撒砂气路连通加热棒外部空间和撒砂管，撒砂管上端低于砂箱砂砾下表面，撒砂管下端与撒砂喷嘴连通；干燥进气口连通干燥气路，干燥气路连通加热棒外部空间和排气管，排气管上端高于砂箱砂砾上表面，排气管下端连通清砂气路，所述撒砂控制器包括气路控制端、清砂电磁阀、干燥电磁阀、低压撒砂电磁阀、高压撒砂电磁阀、第一减压阀、第二减压阀和带电触点塞门；清砂电磁阀和干燥电磁阀分别用于控制干燥进气口实现清砂供风和干燥供风；低压撒砂电磁阀和高压撒砂电磁阀分别用于控制撒砂进气口实现低压撒砂作业和高压撒砂作业；清砂电磁阀和高压撒砂电磁阀均与第一减压阀连接，干燥电磁阀和低压撒砂电磁阀均与第二减压阀连接，第一减压阀和第二减压阀并联后与带电 触点塞门连接，气路控制端连接清砂电磁阀、干燥电磁阀、低压撒砂电磁阀、高压撒砂电磁阀和带电 触点塞门，干燥电磁阀和清砂电磁阀与气路控制端之间连接延时继电器，所述气路控制端共设7个控制端子，分别为控制端A～控制端G，控制端A经延时继电器连接干燥电磁阀和清砂电磁阀，控制端A→延时继电器→干燥电磁阀→控制端D构成干燥控制回路，控制端A→延时继电器→清砂电磁阀→控制端D构成清砂控制回路，控制端B→低压撒砂电磁阀→控制端D构成低压撒砂控制回路，控制端C→高压撒砂电磁阀→控制端D构成高压撒砂控制回路，控制端F→带电触点塞门→控制端G构成塞门监控回路，控制端D与控制端E连接。