CN107289150B - 一种多气路平均阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多气路平均阀,包括阀体、阀座和平均活塞,所述阀体内部形成阀腔,所述平均活塞设置在所述阀腔内,所述平均活塞包括活塞杆与套设并固定于活塞杆的若干活塞体,所述活塞体受空气压力作用的面积相等;所述活塞体背离阀座的一侧与阀体内壁形成仅与空气压力进气通道连通的压力腔室,每级活塞体靠近阀座的一侧与阀体内壁形成压力腔室与平均压力输出口相连。本发明公开的平均阀适用于对两路及以上空气弹簧压力的平均,避免了处理两路以上空气压力需要并联或串联多个平均阀引入误差;同心度更好,避免同心度偏差过大,活塞与阀体壁面的摩擦加剧,阻力增大,导致的阀动作失灵的情况。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆制动气压控制阀技术领域,尤其涉及一种多气路平均阀。
背景技术
轨道交通车辆的紧急制动力跟随载荷的变化而变化,如果车体的载荷分布不均,真实的载荷情况无法通过一个空气弹簧压力获取,故为了削弱载荷不均所带来的影响,列车制动控制系统是根据多个空气弹簧的平均压力来控制紧急制动力的。平均阀主要应用于动车组和城轨车辆,是空气悬挂控制设备的关键部件,能够将空气弹簧的独立压力进行算术平均,输出后的压力作为制动控制系统计算或调整制动力的依据。
目前,国内外动车组及城轨车辆使用的平均阀各有特点,但结构原理相似,都是基于对两路空气弹簧压力进行算术平均。随着城轨技术的发展,对制动系统控制的准确性要求越来越高,为得到更为准确的车重信息,需要对每辆车两个以上的空气弹簧压力进行算术平均,但目前的平均阀并不能满足实际需求。另外,现有平均阀采用阶梯活塞结构,每路空气压力在活塞上作用面形状不同,为保证每路空气压力在活塞上作用面面积相等,阶梯活塞加工精度要求较高,极易因活塞精度问题引入误差。
目前使用的平均阀存在的问题如下:1、其输出空气压力值与输入空气压力值算术平均值偏差大,并且偏差会随着输入压力的大小不同而不同;2、在对两路以上空气压力平均时,只能通过并联或者串联多个平均阀实现,而在并联或串联情况下,压力输出值与算术平均值的偏差也会产生叠加,导致误差很大,不能准确表示车重信息;3、同时,目前常用平均阀上端采用滑阀结构,当两路空气压力相近时,滑阀会停留在中间位置堵塞出气孔,导致无压力输出的故障。
基于此,有必要提供一种可扩展的能适用于两路以上空气弹簧压力的多气路平均阀,以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种多气路平均阀,不仅适用于两路以上空气压力平均,同时有效降低输出空气压力值与输入空气压力值算数平均值的偏差,减小阀体体积、节约列车空间,且多级活塞结构之间的结合更加稳定。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种多气路平均阀,包括阀体、阀座和平均活塞,所述阀体内部形成阀腔,所述平均活塞设置在所述阀腔内,所述阀腔具有阀口,所述平均活塞包括活塞杆与套设并固定于活塞杆的若干活塞体,所述活塞体受空气压力作用的面积相等;
所述活塞体背离阀座的一侧与阀体内壁形成第一压力腔室,所述第一压力腔室设置有空气压力进气通道,所述空气压力进气通道具有与外部连通的空气弹簧压力输入口;
所述活塞体靠近阀座的一侧与阀体内壁形成第二压力腔室,所述第二压力腔室设置有平均压力出气通道,多个所述平均压力出气通道相连通且设置有与外部连通的平均压力输出口;
所述阀体内还设置有阀座容纳腔,所述阀座位于所述阀座容纳腔中,所述阀座将所述阀座容纳腔分隔为相互独立的第一阀座容纳腔和第二阀座容纳腔;所述第一阀座容纳腔通过所述阀口与所述第二压力腔室相连通;所述第一阀座容纳腔设置有与外部相连通的总风输入通道;所述阀座与所述阀口位置相对,所述阀座与所述阀口相对面的面积大于所述阀口面积。
进一步优化,所述活塞杆顺次穿过每一活塞体的中心并将其相互固定。
进一步优化,所述平均活塞还包括套设在所述活塞杆上,用于固定所述活塞体于所述活塞杆的定位部。
进一步优化,所述定位部沿所述活塞体中央位置向外延伸而出,与所述活塞杆固定连接。
进一步优化,所述活塞体还包括用于缓冲所述平均活塞对阀体壁冲击的缓冲部,所述缓冲部贴设于所述活塞体表面。
进一步优化,所述活塞体内部设有环形凹槽,所述环形凹槽内设置有环形密封件。
进一步优化,所述活塞杆末端与所述活塞体的定位部之间设置有用于紧固所述活塞杆与所述活塞体于一体的紧固件。
进一步优化,所述阀体底部设有收容腔室,所述紧固件容纳于所述阀体底部的收容腔室内。
进一步优化,所述第二阀座容纳腔内设置有弹簧,所述阀座外表面设置有起密封作用的密封圈,所述第二阀座容纳腔上方开设有排气通道,排气通道斜向下倾斜与平均压力出气通道连通,以便第二阀座容纳腔的气压与第一压力腔室的气压相等。
与现有技术相比,本技术方案的优点和有益效果:
本案中的技术方案采用多级活塞结构,此结构同时适用于两路以上空气弹簧压力,避免了处理两路以上空气压力需要并联或串联多个平均阀引入误差;
一体式活塞杆作为整个活塞支撑的多级活塞结构,同心度更好,避免同心度偏差过大,活塞与阀体壁面的摩擦加剧,阻力增大,导致的阀动作失灵的情况;与现有阶梯活塞结构,加工精度要求低,解决了阶梯活塞加工过程中因加工精度引入偏差的问题;
工作时空气弹簧压力作用互不影响,故空气压力气路增加时,平均阀长宽不变,仅通过增加纵向阀体腔室,即可实现多路空气压力平均的目的。
附图说明
图1为本发明一种多气路平均阀的剖视图;
图2为本发明所述多气路平均阀的平均活塞结构分解图;
图3为图2所述多气路平均阀平均活塞的组合示意图;
图4为图3所述多气路平均阀平均活塞沿轴向的剖视图;
图5为本发明所述多气路平均阀另一实施中平均活塞沿轴向的剖视图;
各图中:1、阀体;11、阀腔;c、e、第一压力腔室;b、d、第二压力腔室;a、第一阀座容纳腔;13、第二阀座容纳腔;14、空气压力进气通道;15、总风输入通道;16、平均压力出气通道;2、阀座;21、密封圈;22、排气通道;3、平均活塞;31、活塞杆;311、排气孔;32、活塞体;320、环形密封件;322、缓冲部;33、定位部;34、紧固件;4、弹簧;5、总风压力输入口;6、空气弹簧压力输入口;7、平均压力输出口;8、阀口。
具体实施方式
下面将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。
本发明提供一种多气路平均阀,其包括阀体1、阀座2和平均活塞3,阀体1内部形成阀腔,平均活塞3设置在阀腔内,平均活塞3包括活塞杆31与套设并固定于活塞杆31的若干活塞体32,活塞体32受空气压力作用的面积相等;活塞体32背离阀座2的一侧与阀体内壁形成仅与空气压力进气通道14连通的第一压力腔室c、e,活塞体32靠近阀座2的一侧与阀体内壁形成第二压力腔室b、d与平均压力输出通道16相连。
如图2和图3,对两路空气压力进行平均时,所述平均活塞3包括活塞杆31与套设于活塞杆31并固定于活塞杆31的两个活塞体32。所述活塞体32中心具有配合所述活塞杆31的圆形孔,所述活塞杆31顺次穿过所述活塞体32中心并将其相互固定。
所述平均活塞3还包括套设在所述活塞杆31上用于固定所述活塞体32于所述活塞杆31的定位部33,所述定位部33沿所述活塞体中央位置向外延伸而出,用以与所述活塞杆31固定连接。
所述活塞体32还包括用于缓冲所述平均活塞3对阀体壁冲击的缓冲部322,所述缓冲部322贴设于所述活塞体32表面。所述缓冲部322可以为垂直于活塞体32表面向外延伸而出的环状结构,外直径小于或等于所述活塞体32直径;所述缓冲部还可以与活塞体32分离,直接套设在所述活塞杆31或所述定位部33上。
另外,所述活塞体32内部具有环形凹槽,槽内安装有环形密封件320,可进一步密封所述活塞杆31与所述活塞体32中间的缝隙,防止空气压力泄露。
所述活塞杆31末端与所述定位部33之间设置有用于紧固所述活塞杆31与所述活塞体32于一体的紧固件34;所述紧固件34有独立收容腔室,该收容腔室位于所述阀体1底部。所述活塞杆31中心中空,具有排气孔311,便于平均阀工作过程中气体的排出。
本实施例中,先将一个活塞体32固定套在活塞杆31上,并套上所述定位部33进一步固定,然后再将另一个所述活塞体32套在活塞杆31上,并再套上另一个所述定位部33固定,最后套上紧固件34固定活塞整体。所述活塞杆31与所述活塞体32、所述定位部33及所述紧固件34配合的位置设有螺纹结构,同时所述定位部33及所述紧固件34内侧也有与所述活塞杆31的螺纹结构配合的内螺纹。由以上描述可知,利用所述活塞杆31作为整个活塞的支撑结构,保持较好的同心度;且每级活塞的活塞体32结构一致,保证每级活塞体受空气压力作用的面积相等。
考虑到平均压力对阀座2的影响进一步反作用于平均压力输出值,带来较大偏差,为降低阀座2工作过程中因受到的压力变动而产生的较大误差,阀口8采用平衡式无压差阀口,即阀座2外侧设置有起密封作用的密封圈21,所述第二阀座容纳腔13内设置有弹簧4,所述弹簧4上方开设有排气通道22,排气通道22斜向下倾斜与平均压力出气通道16连通,因平均压力出气通道16连通阀口8处的第二压力腔室b、d,故设置排气通道22保证了弹簧4的气压与阀口8处第二压力腔室b、d的气压相等。
在阀座2的上下表面都会受到统一平均压力T0的作用,其中阀口8的直径与阀座2上部直径相同,设为l1。F1为弹簧作用力,F2为阀口8压紧力,F3为平均活塞3对阀座2的力。
阀座2在达到平衡后:
整理后得:
取业内常用值l2=2mm。轨道车辆用空气弹簧最大平均压力约为T0max=650kPa、T0min=0kPa。在平均阀内部达到平衡后,阀口8关闭,此时弹簧4的压缩量为定值则F1为定值,进气阀口对阀座的压力F2为定值。
则由F3引起的T0最大变化量为:
ΔF3max=F3(T0max)-F3(T0min)
ΔF3max=2.04N
F3压力作用到活塞上使其引起输出压力的偏差。
ΔF3max对于三路平均阀活塞而言,输入压力不同而引起的偏差为:
取行业常用值S为直径为32mm,s直径为2mm,代入得:ΔT0=0.937kPa
所以在输入压力变动时此阀口引起最大的偏差为0.937kPa。
如图1,阀体1的侧壁上还设置有总风压力输入口5,空气弹簧压力输入口6和平均压力输出口7。总风压力输入口5在空气弹簧压力输入口6的上方,总风压力从总风压力输入口5进入阀体1,作用在平均活塞3上表面,空气弹簧压力经空气压力进气通道14从空气弹簧压力输入口6进入第一压力腔室c、e,作用在平均活塞3下表面,每路空气弹簧压力独立作用于每一活塞体32表面。
阀体内壁与每级活塞体32背离阀座2一侧形成两组空气压力作用的第一压力腔室c、e,阀体侧壁上具有两个空气弹簧压力输入口6,每个弹簧压力输入口6分别与一路空气压力进气通道14相连,并与压力腔室c、e连通,第一压力腔室c、e之间互不连通,每路空气压力仅可进入一个第一压力腔室c、e。
阀体侧壁上总风压力输入口5与第一阀座容纳腔a相通,阀座2容纳在第一阀座容纳腔a中,阀体内壁与每级活塞体32靠近阀座一侧形成两个第二压力腔室b、d,第二压力腔室b、d通过平均压力出气通道16相互连通,并与平均压力输出口7相连,当无压力输入,阀座2压紧阀口8,总风压力不能进入第二压力腔室b、d。
工作时,当两路空气弹簧产生的的空气压力T1、T2经空气压力进气通道14通过空气压力输入口6分别进入第一压力腔室c、e,分别作用在每级活塞体32下表面,推动平均活塞3向上运动。平均活塞3顶着阀座2上移,阀口8打开。总风压力P进入第二压力腔室b、d,作用在每级活塞体32上表面,随着进入第二压力腔室b、d的气压T0的增大,平均活塞3向下不断移动,阀座2在弹簧4的压力下向下移动,阀口8开口不断变小。随着阀座2下移,阀口8变小到关闭时,作用到平均活塞3上表面的力和下表面的力达到平衡。
输入压力T1、T2减小时,使得作用在平均活塞3下表面的力降低,从而平均活塞3向下运动,使得阀口8位置的排气孔311打开,第二压力腔室b、d的压力通过平均活塞3中间的排气孔311排出,T0压力降低,从而平均活塞3再上移,排气孔311关闭,平均活塞3受力再次达到平衡,S为活塞体径向截面面积,s为活塞杆径向截面面积,压力作用面积为S-s。
图4,作用在平均活塞3上的力达到平衡后:
T0×(S-s)+T0×(S-s)=T1×(S-s)+T2×(S-s)
则可得到:
如图4,对三路空气压力进行平均时,所述平均活塞3包括活塞杆31与套设于活塞杆31并固定于活塞杆31的三个活塞体32。所述活塞杆31依次穿过所述活塞体32中心并将其相互固定。除增加一级活塞,平均活塞3的其他结构与两路空气压力平均时相同。
本发明技术方案中采用多级结构的平均活塞3作为空气压力平均的作用部件,活塞体的具体数量由处理空气弹簧压力气体的路数决定,即当需要同时平均两路空气弹簧压力时,平均活塞3包括活塞杆31、2个活塞体32,共计两级活塞;当需要同时平均三路空气弹簧压力时,平均活塞3包括活塞杆31、两个活塞体32,共计三级活塞;当需要同时平均四路空气弹簧压力时,平均活塞3包括活塞杆31、三个活塞体32,共计四级活塞;以此类推,依据需要可扩展为同时平均任意路空气弹簧压力。相对应多路空气而言,通过增加活塞体32的数量就可以达到计算空气压力平均值的目的。
在实际装配过程中,完成第一级活塞的组装后,将活塞整体放入阀体1中,加装一级阀体;完成第二级活塞的组装后,再加装一级阀体;完成第三级活塞的组装,再加装一级阀体;以此类推,阀体腔室数也等于处理空气压力的路数,根据处理空气压力路数的需要进行阀体的组装,最后可在下方设置容纳固定件34的收容腔。
本发明技术方案能同时处理多路空气压力,减少现有平均阀在处理多路空气压力并联或串联带入的叠加偏差,也节约了列车上的空间。本技术方案的多级活塞结构同心度更好,避免同心度偏差过大,活塞与阀体壁面的摩擦加剧,阻力增大,导致的阀动作失灵的情况。采用多级活塞结构代替现有的阶梯活塞结构,大大降低了加工精度,避免了因加工精度误差,造成的压力作用面积偏差,引起的计算偏差;另外,在处理相同路数空气压力的前提下,多级活塞结构较阶梯活塞结构活塞体积更小。采用无压差平衡式阀口降低了平均压力变化引起阀口平衡时受到的压力变化对平均压力输出带来的偏差。阀体内部形成多个独立压力腔室,与多级活塞结合,气路增加时,平均阀只需要在纵向扩展,体积变化小,节约车体空间。活塞上设置缓冲部,防止活塞在腔内运动时位移量过大而产生冲击,同时阀体与活塞均为金属材质,工作中一旦紧密贴合不易分离会增加空气压力平均时间,缓冲部很好的解决了这一问题。
Claims (9)
1.一种多气路平均阀,包括阀体、阀座和平均活塞,所述阀体内部形成阀腔,所述平均活塞设置在所述阀腔内,所述阀腔具有阀口,其特征在于:所述平均活塞包括活塞杆与套设并固定于活塞杆的若干活塞体,所述活塞体受空气压力作用的面积相等;
所述活塞体背离阀座的一侧与阀体内壁形成第一压力腔室,所述第一压力腔室设置有空气压力进气通道,所述空气压力进气通道具有与外部连通的空气弹簧压力输入口;
所述活塞体靠近阀座的一侧与阀体内壁形成第二压力腔室,所述第二压力腔室设置有平均压力出气通道,多个所述平均压力出气通道相连通且设置有与外部连通的平均压力输出口;
所述阀体内还设置有阀座容纳腔,所述阀座位于所述阀座容纳腔中,所述阀座将所述阀座容纳腔分隔为相互独立的第一阀座容纳腔和第二阀座容纳腔;所述第一阀座容纳腔通过所述阀口与所述第二压力腔室相连通;所述第一阀座容纳腔设置有与外部相连通的总风输入通道;所述阀座与所述阀口位置相对,所述阀座与所述阀口相对面的面积大于所述阀口面积。
2.如权利要求1所述的多气路平均阀,其特征在于:所述活塞杆顺次穿过每一活塞体的中心并将其相互固定。
3.如权利要求1所述的多气路平均阀,其特征在于:所述平均活塞还包括套设在所述活塞杆上,用于固定所述活塞体于所述活塞杆的定位部。
4.如权利要求3所述的多气路平均阀,其特征在于:所述定位部沿所述活塞体中央位置向外延伸而出,与所述活塞杆固定连接。
5.如权利要求1所述的多气路平均阀,其特征在于:所述活塞体还包括用于缓冲所述平均活塞对阀体壁冲击的缓冲部,所述缓冲部贴设于所述活塞体表面。
6.如权利要求1所述的多气路平均阀,其特征在于:所述活塞体内部设有环形凹槽,所述环形凹槽内设置有环形密封件。
7.如权利要求3所述的多气路平均阀,其特征在于:所述活塞杆末端与所述活塞体的定位部之间设置有用于紧固所述活塞杆与所述活塞体于一体的紧固件。
8.如权利要求7所述的多气路平均阀,其特征在于:所述阀体底部设有收容腔室,所述紧固件容纳于所述阀体底部的收容腔室内。
9.如权利要求1-8中任一项所述的多气路平均阀,其特征在于:所述第二阀座容纳腔内设置有弹簧,所述阀座外表面设置有起密封作用的密封圈,所述第二阀座容纳腔上方开设有排气通道,排气通道斜向下倾斜与平均压力出气通道连通,以便第二阀座容纳腔的气压与第一压力腔室的气压相等。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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