CN106882175A - 作用阀及轨道车辆制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作用阀及轨道车辆制动系统，属于轨道车辆制动技术领域。一种作用阀，包括阀体、阀杆组件、回复组件及控制组件；所述阀体设置有总风腔、输出腔及预控腔，回复组件用于带动阀杆组件关闭第一阀口；控制组件位于总风腔内且与外部大气连通，控制组件能够带动阀杆沿阀杆的长度方向移动，控制组件与阀杆配合用于总风腔与输出腔、输出腔与外部大气的连通或断开。该作用阀结构设计合理，阀口的密封效果好，平面膜板经久耐用，预控压力控制精确，产品使用寿命高，满足使用者的需求。应用该作用阀的轨道车辆制动系统，能够精确控制制动组件，从而实现轨道车辆的精确制动，保证轨道车辆的安全运行。

Description

作用阀及轨道车辆制动系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆制动技术领域，具体而言，涉及一种作用阀及轨道车辆制动系统。

背景技术

轨道车辆制动系统为了准确控制压缩空气压力、提高充排气速率，普遍采用中继阀(也称为作用阀，本文中称为作用阀)进行空气流量放大并控制压缩空气的压力值。传统铁路机车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。

在高速动车组、城轨车辆和机车制动系统中，通常通过电磁阀或相应的机械机构产生一个先导控制压力，控制中继阀进行空气流量放大，快速形成所需要的控制制动压力，进而产生制动力，而传统的中继阀已经无法满足轨道车辆制动系统。现有的作用阀由一个平面橡胶阀与两个阀口配合实现，对于橡胶阀的平面度以及相关零件加工精度要求较高，在保压状态时，容易泄露空气，保压效果差。另外，现有作用阀的橡胶膜板有较大的波折，容易造成橡胶与内腔零件的摩擦从而过早损坏，降低作用阀的控制精度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种作用阀及轨道车辆制动系统，根据预控压力的变化，控制作用阀阀口打开或关闭，实现输出压力的上升、下降和保压功能，结构设计合理，阀口密封效果好，膜板经久耐用，使上述问题得到改善。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供了一种作用阀，包括阀体、阀杆组件、回复组件及控制组件。阀体设置有至少三个相连通的腔室，其中三个腔室分别为总风腔、输出腔及预控腔，总风腔与输出腔通过第一阀口相连通，输出腔与预控腔通过第二阀口相连通。阀杆组件可滑动的插设于第一阀口内，阀杆组件包括阀杆与至少两个环形密封件，阀杆开设有沿阀杆的长度方向贯穿阀杆的第一通孔，环形密封件套设于阀杆外，其中一个环形密封件位于总风腔内且能够与阀体配合以使第一阀口关闭。回复组件位于阀体与阀杆组件之间且用于带动阀杆组件关闭第一阀口。控制组件包括活塞座和活塞杆，活塞座与活塞杆固定连接，活塞杆开设有用于与外部连通的第一连接孔，活塞杆可滑动的插设于第二阀口内且与阀杆抵接，其中一个环形密封件位于输出腔内且用于与活塞杆抵接以使第二阀口关闭，控制组件能够带动阀杆沿阀杆的长度方向移动，作用阀具有总风腔与输出腔连通、输出腔与外部大气断开的第一状态，作用阀具有总风腔与输出腔断开、输出腔与外部大气断开的第二状态，作用阀具有总风腔与输出腔断开、输出腔与外部大气连通的第三状态。

在本发明可选的实施例中，阀杆包括沿阀杆长度方向分布的第一连接件、第二连接件及第三连接件。第一连接件位于输出腔，第一连接件开设有至少一个第二通孔，输出腔与第一通孔通过第二通孔连通。第二连接件位于输出腔和总风腔且贯穿第一阀口，第二连接件与阀体可滑动的连接。第三连接件嵌设于阀体且与阀体可滑动的连接，第三连接件开设有开口朝向阀体的第二连接孔，第二连接孔沿阀杆的长度方向延伸。

在本发明可选的实施例中，第一连接件与第二连接件的连接处、第二连接件与第三连接件的连接处均设置有第一环形凹槽，第一环形凹槽环绕于阀杆的外表面，环形密封件嵌设于第一环形槽内，位于总风腔内的环形密封件与阀体配合用于密封第一阀口。

在本发明可选的实施例中，阀杆开设有与第一环形凹槽配合的第三通孔，第三通孔沿阀杆的径向延伸且连通第一环形凹槽与第一通孔。

在本发明可选的实施例中，回复组件为弹簧，弹簧位于第二连接孔内且弹簧的两端抵接于阀体与第二连接孔的底壁。

在本发明可选的实施例中，活塞座开设有第二环形凹槽，第二环形凹槽环绕于活塞座的外表面。控制组件还包括弹性连接件，弹性连接件的一端嵌设于第二环形凹槽，弹性连接件的另一端与阀体固定连接，弹性连接件将预控腔分为两个独立的腔室，作用阀处于第一状态或第三状态时，弹性连接件具有使控制组件回归第二状态的趋势。

在本发明可选的实施例中，弹性连接件为平面膜板，阀体设置有缓冲部，缓冲部位于阀体与平面膜板的连接处，缓冲部环绕预控腔的周向设置，缓冲部的横截面尺寸由靠近所活塞座的一端向远离活塞座的一端逐渐减小。

在本发明可选的实施例中，阀体开设有排气孔，排气孔连通预控腔与外部大气，活塞杆可滑动的插接于排气孔内且将排气孔封闭。

在本发明可选的实施例中，环形密封件为O型密封圈。

本发明还提供了一种轨道车辆制动系统，包括制动组件和上述的作用阀，作用阀用于控制制动组件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

基于上述实施例，该作用阀根据预控压力的变化，控制作用阀阀口打开或关闭，实现输出压力的上升、下降和保压功能，结构设计合理，阀口密封效果好，膜板经久耐用；应用该作用阀的轨道车辆制动系统，能够精确、快速控制制动压力，从而控制车辆的制动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例的作用阀的结构示意图；

图2为图1的阀体的结构示意图；

图3为图1的阀杆的结构示意图；

图4为图1的控制组件的结构示意图；

图5为本发明第一实施例的作用阀的第一种工作状态示意图；

图6为本发明第一实施例的作用阀的第二种工作状态示意图；

图7为本发明第一实施例的作用阀的第三种工作状态示意图。

图标：100-作用阀；10-阀体；101-总风腔；1010-总风通道；102-输出腔；1020-输出通道；103-预控腔；1030-预控通道；1031-第一腔室；1032-第二腔室；104-第一阀口；105-第二阀口；106-缓冲部；107-排气孔；11-阀杆组件；110-阀杆；1101-第一连接件；1102-第二连接件；1103-第三连接件；1104-第一通孔；1105-第二通孔；1106-第二连接孔；1107-第一环形凹槽；1108-第三通孔；111-环形密封件；1110-第一密封件；1111-第二密封件；12-回复组件；13-控制组件；130-活塞杆；131-活塞座；132-弹性连接件；133-第一连接孔；134-第二环形凹槽。

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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种作用阀100，包括阀体10、阀杆组件11、回复组件12及控制组件13。

如图2所示，阀体10设置有至少三个相连通的腔室，每个腔室开设有与外部连通的通道，其中三个腔室分别为总风腔101、输出腔102及预控腔103，总风腔101与输出腔102通过第一阀口104相连通，输出腔102与预控腔103通过第二阀口105相连通。

作为本实施例的可选方案，阀体10开设有三个腔室，即总风腔101、输出腔102及预控腔103。如图2所示，总风腔101设置有与外部储风缸连通的总风通道1010，输出腔102设置有与制动缸连通的输出通道1020，预控腔103设置有与外部预控压力缸连通的预控通道1030。

阀杆组件11包括阀杆110与至少两个环形密封件111，阀杆110与阀体10可滑动的连接，阀杆110贯穿总风腔101与第一阀口104且伸入输出腔102内，环形密封件111套设于阀杆110外。其中一个环形密封件111位于总风腔101内，并且能够与阀体10配合以使第一阀口104关闭。需要指出的是，这里的关闭是指两个腔室的断开。

如图3所示，阀杆110开设有沿阀杆110长度方向贯穿阀杆110的第一通孔1104，阀杆110包括沿阀杆110长度方向分布的第一连接件1101、第二连接件1102及第三连接件1103。第一连接件1101位于输出腔102内，第一连接件1101开设有至少一个第二通孔1105，输出腔102与第一通孔1104通过第二通孔1105连通。第二连接件1102位于输出腔102和总风腔101内，并且贯穿第一阀口104，第二连接件1102与阀体10可滑动的连接。第三连接件1103嵌设于阀体10并且与阀体10可滑动的连接，第三连接件1103开设有开口朝向阀体10的第二连接孔1106，第二连接孔1106沿阀杆110的长度方向延伸。这里的第二连接孔1106可以为盲孔，也可以为阶梯孔。

进一步地，第一连接件1101与第二连接件1102的连接处、第二连接件1102与第三连接件1103的连接处均设置有第一环形凹槽1107，第一环形凹槽1107环绕于阀杆110的外表面，环形密封件111嵌设于第一环形凹槽1107内。如图1所示，位于总风腔101内的环形密封件111为第一密封件1110，第一密封件1110与阀体10配合用于密封第一阀口104；位于输出腔102内的环形密封件111为第二密封件1111。

进一步地，阀杆110开设有与第一环形凹槽1107配合的第三通孔1108，第三通孔1108沿阀杆110的径向延伸且连通第一环形凹槽1107与第一通孔1104。

回复组件12位于阀体10与阀杆组件11之间且用于带动阀杆组件11关闭第一阀口104。在本实施例中，回复组件12可以为弹簧，弹簧位于第二连接孔1106内且弹簧的两端抵接于阀体10与第二连接孔1106的底壁。需要指出的是，回复组件12的种类可以为多种形式，并不局限于弹簧，只要回复组件12能够驱动阀杆110相对于阀体10往复运动即可，也就是说，回复组件12给阀杆110施加作用力并具有使阀杆110封闭第一阀口104的趋势。

如图4所示，控制组件13包括活塞杆130、活塞座131及弹性连接件132。活塞杆130可滑动的穿设于第二阀口105，活塞杆130开设有沿活塞杆130的长度方向贯穿活塞杆130的第一连接孔133，第一连接孔133与外部大气连通。阀杆110可滑动的插设于第一连接孔133内，活塞杆130与位于阀杆110上的第二密封件1111配合能够封闭第二阀口105，其中一个环形密封件111位于输出腔102内且用于与活塞杆130抵接以使第二阀口105关闭。活塞座131固定的套设于活塞杆130外，活塞座131开设有第二环形凹槽134，第二环形凹槽134环绕于活塞座131的外表面。弹性连接件132的一端嵌设于第二环形凹槽134内，并且弹性连接件132的另一端与阀体10固定连接，弹性连接件132将预控腔103分为两个独立的腔室。两个独立的腔室分别为第一腔室1031和第二腔室1032，第一腔室1031相对于第二腔室1032靠近输出腔102。当作用阀100处于第一状态(如图5所示)或第三状态(如图7所示)时，弹性连接件132具有使控制组件13回归第二状态(如图6所示)的趋势。预控通道1030与第二腔室1032连通，即经过预控通道1030输送的预控压力能够推动活塞座131朝向输出腔102移动。

也就是说，经过预控通道1030向第二腔室1032输送的预控压力升高时，活塞座131带动活塞杆130向输出腔102的方向移动，使得活塞杆130抵接于阀杆110并带动阀杆110沿阀杆110的长度方向移动，使得阀杆110打开第一阀口104，总风腔101与输出腔102连通，作用阀100处于第一状态。当经过预控通道1030输送的预控压力减小时，弹性连接件132带动活塞座131远离输出腔102，活塞杆130与环形密封件111脱离，使得第二通孔1105与输出腔102连通，即输出腔102经第二通孔1105、第一连接孔133与外部大气连通，作用阀100处于第三状态。

进一步地，环形密封件111为O型密封圈，即O型密封圈套设于第一环形凹槽1107外，O型密封圈与第一阀口104配合封闭总风腔101与输出腔102，O型密封圈与活塞杆130配合密封输出腔102与外部大气。需要指出的是，O型密封圈与第一阀口104或活塞杆130的配合，使得密封圈与第一阀口104或活塞杆130的接触为面接触，增加了密封性。同时，第三通孔1108通过第一通孔1104、第一连接孔133与外部大气连通，当总风腔101内的压力施加于O型密封圈时，外部大气经第三通孔1108对O型密封圈施加压力，使得O型密封圈与第一阀口104的配合更紧凑，密封效果更好。同理，当活塞杆130与位于输出腔102的O型密封圈配合时，外部大气施加于O型密封圈压力，使得O型密封圈与活塞杆130的配合更紧凑，密封效果更好。

进一步地，为了避免或减少弹性连接件132在工作过程中与阀体10发生磨损，弹性连接件132为平面膜板，相对于现有的具有波折的橡胶膜板，平面膜板能够增加膜板的控制精度，减少膜板与阀体10内壁的摩擦。同时，阀体10设置有缓冲部106，缓冲部106位于阀体10与平面膜板的连接处，缓冲部106环绕预控腔103的周向设置，缓冲部106的横截面尺寸由靠近活塞座131的一端向远离活塞座131的一端逐渐减少。也就是说，缓冲部106的横截面可以看作为锥形，当平面膜板跟随活塞座131沿活塞杆130的长度方向往复运动时，平面膜板与阀体10内壁的接触为面接触，减少了平面膜板与阀体10内壁的摩擦，提高了平面膜板的使用寿命。

如图2所示，在本实施例中，阀体10开设有排气孔107，排气孔107位于第二腔室1032，排气孔107连通预控腔103与外部大气，活塞杆130可滑动的插接于排气孔107内且将排气孔107封闭。也就是说，活塞杆130插接于排气孔107并将排气孔107封闭，预控腔103为密闭的空间，输出腔102通过第二通孔1105、第一连接孔133与外部大气连通。

进一步地，在本实施例中，排气孔107的阀体10内壁、第一阀口104的阀体10内壁、第二阀口105的阀体10内壁及与第三连接件1103连接的阀体10内壁均设置有密封圈，使得活塞杆130、阀杆110与阀体10的密封效果更好，提高总风腔101、输出腔102及预控腔103的密封性。

本发明实施例的工作原理为：

中继阀作用阀100工作时，外部设备通过总风通道1010向总风腔101内输送总风压力，外部设备通过预控通道1030向预控腔103内提供预控压力，输出腔102的输出通道1020往外排出输出压力。当预控压力上升时，活塞座131远离输出腔102一侧的腔室的压力升高，推动活塞座131上移，活塞杆130与阀杆110抵接并推动阀杆110上移，打开第一阀口104，总风压力经第一阀口104进入输出腔102，经输出通道1020输送至外部设备，输出通道1020压力上升，中继阀作用阀100处于第一状态(上升位，如图5所示)。当预控压力保持时，活塞座131上方压力因输出压力继续变化升高或降低，推动活塞座131下移或上移至中间位置(第一阀口104与第二阀口105均封闭)，此时，输出腔102与总风腔101封闭，输出腔102与外部大气断开，输出压力保持不变，中继阀作用阀100处于第二状态(保压位，如图6所示)。当预控压力下降时，活塞座131下方的压力降低，推动活塞座131下移，第二通孔1105与输出腔102连通，输出腔102内的输出压力经第二通孔1105、第一连接孔133排向外部大气，输出压力下降，中继阀作用阀100处于第三状态(降压位，如图7所示)。

本发明实施例的有益效果为：

上述实施例提供的作用阀100，能够根据预控压力的变化，控制作用阀100的阀口打开或关闭，实现输出压力的上升、下降和保压功能，该作用阀100结构设计合理，阀口的密封效果好，平面膜板经久耐用，预控压力控制精确，产品使用寿命高，满足使用者的需求。

第二实施例

本实施例提供了一种轨道车辆制动系统，包括制动组件和第一实施例提供的作用阀100，作用阀100用于控制制动组件。

本实施中，作用阀100能够实现输出压力的上升、下降和保压功能，作用阀100作用于制动组件，能够精确控制制动组件，从而实现轨道车辆的精确制动，保证轨道车辆的安全运行。

综上，本发明提供了一种作用阀100及轨道车辆制动系统，该作用阀100能够根据预控压力的变化，控制作用阀100的阀口打开或关闭，实现输出压力的上升、下降和保压功能，该作用阀100结构设计合理，阀口的密封效果好，平面膜板经久耐用，预控压力控制精确，产品使用寿命高，满足使用者的需求。应用该作用阀100的轨道车辆制动系统，能够精确控制制动组件，从而实现轨道车辆的精确制动，保证轨道车辆的安全运行。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种作用阀，其特征在于，包括阀体、阀杆组件、回复组件及控制组件；

所述阀体设置有至少三个相连通的腔室，其中三个所述腔室分别为总风腔、输出腔及预控腔，所述总风腔与所述输出腔通过第一阀口相连通，所述输出腔与所述预控腔通过第二阀口相连通；

所述阀杆组件可滑动的插设于所述第一阀口内，所述阀杆组件包括阀杆与至少两个环形密封件，所述阀杆开设有沿所述阀杆的长度方向贯穿所述阀杆的第一通孔，所述环形密封件套设于所述阀杆外，其中一个所述环形密封件位于所述总风腔内且能够与所述阀体配合以使所述第一阀口关闭；

所述回复组件位于所述阀体与所述阀杆组件之间且用于带动所述阀杆组件关闭所述第一阀口；

所述控制组件包括活塞座和活塞杆，所述活塞座与所述活塞杆固定连接，所述活塞杆开设有用于与外部连通的第一连接孔，所述活塞杆可滑动的插设于所述第二阀口内且与所述阀杆抵接，其中一个所述环形密封件位于所述输出腔内且用于与所述活塞杆抵接以使所述第二阀口关闭，所述控制组件能够带动所述阀杆沿所述阀杆的长度方向移动，所述作用阀具有所述总风腔与所述输出腔连通、所述输出腔与外部大气断开的第一状态，所述作用阀具有所述总风腔与所述输出腔断开、所述输出腔与外部大气断开的第二状态，所述作用阀具有所述总风腔与所述输出腔断开、所述输出腔与外部大气连通的第三状态。

2.根据权利要求1所述的作用阀，其特征在于，所述阀杆包括沿所述阀杆长度方向分布的第一连接件、第二连接件及第三连接件；

所述第一连接件位于所述输出腔，所述第一连接件开设有至少一个第二通孔，所述输出腔与所述第一通孔通过所述第二通孔连通；

所述第二连接件位于所述输出腔和所述总风腔且贯穿所述第一阀口，所述第二连接件与所述阀体可滑动的连接；

所述第三连接件嵌设于所述阀体且与所述阀体可滑动的连接，所述第三连接件开设有开口朝向阀体的第二连接孔，所述第二连接孔沿所述阀杆的长度方向延伸。

3.根据权利要求2所述的作用阀，其特征在于，所述第一连接件与所述第二连接件的连接处、所述第二连接件与所述第三连接件的连接处均设置有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽环绕于所述阀杆的外表面，所述环形密封件嵌设于所述第一环形槽内，位于所述总风腔内的所述环形密封件与所述阀体配合用于密封所述第一阀口。

4.根据权利要求3所述的作用阀，其特征在于，所述阀杆开设有与所述第一环形凹槽配合的第三通孔，所述第三通孔沿所述阀杆的径向延伸且连通所述第一环形凹槽与所述第一通孔。

5.根据权利要求2所述的作用阀，其特征在于，所述回复组件为弹簧，所述弹簧位于所述第二连接孔内且所述弹簧的两端抵接于所述阀体与所述第二连接孔的底壁。

6.根据权利要求1所述的作用阀，其特征在于，所述活塞座开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽环绕于所述活塞座的外表面；

所述控制组件还包括弹性连接件，所述弹性连接件的一端嵌设于所述第二环形凹槽，所述弹性连接件的另一端与所述阀体固定连接，所述弹性连接件将所述预控腔分为两个独立的腔室，所述作用阀处于第一状态或第三状态时，所述弹性连接件具有使所述控制组件回归第二状态的趋势。

7.根据权利要求6所述的作用阀，其特征在于，所述弹性连接件为平面膜板，所述阀体设置有缓冲部，所述缓冲部位于所述阀体与所述平面膜板的连接处，所述缓冲部环绕所述预控腔的周向设置，所述缓冲部的横截面尺寸由靠近所活塞座的一端向远离所述活塞座的一端逐渐减小。

8.根据权利要求6所述的作用阀，其特征在于，所述阀体开设有排气孔，所述排气孔连通所述预控腔与外部大气，所述活塞杆可滑动的插接于所述排气孔内且将所述排气孔封闭。

9.根据权利要求1所述的作用阀，其特征在于，所述环形密封件为O型密封圈。

10.一种轨道车辆制动系统，其特征在于，包括制动组件和权利要求1-9任意一项所述的作用阀，所述作用阀用于控制所述制动组件。