CN107499300B - 多路预控中继阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多路预控中继阀，包括阀座和空心阀杆，多路预控中继阀还包括套连在空心阀杆上并可推动空心阀杆沿阀体轴向移动以打开总风阀口的第一预控活动组件和第二预控活动组件，中继阀侧壁设有对应预控活动组件的可通入预控压力的第一预控口和第二预控口，多路预控中继阀进一步包括可实现切换比例的转换活动组件和转换阀，本发明的优点是各通道及相应活动组件相互独立，解决了中继阀膜片在损坏和断裂的情况下的安全冗余功能，且可以实现精确控制制动力，进一步该中继阀阀体内还设有转换阀，实现了两组不同系列的制动缸压力输出，以满足高速动车组不同工况下的制动需求。
Description
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多路预控中继阀。
背景技术
轨道交通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，通过控制小流量的预控压力来实现制动缸中的压缩空气压力值的控制，进而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中继阀，通过电磁阀和相应的气动阀控制预控制压力，作用到中继阀活塞膜板上，推动活塞移动，打开阀口后形成一个较大通路，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。然而中继阀为频繁动作部件，一旦出现故障，严重影响列车的运行安全，诸如预控信号压力腔膜片损坏或断裂，中继阀丧失制动压力输出的能力，因此在制动系统设计时，经常会涉及使用双通路或多通路的预控压力输入来控制一个中继阀的压力输出。为避免多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，以确保多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，并且在多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。
现有的单膜板中继阀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采用橡胶硫化阀头压紧在阀口上的结构形式，为了使橡胶硫化阀头压在阀口上产生足够的密封力而采用较大的压紧弹簧力，导致通路打开和关闭过程中形成较大阻力，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)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10-20kPa；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。
中国专利CN103192816B，多通道控制压力中继阀具有多个预控压力口进行预控压力的输入，但是此中继阀的多个控制预控压力口的膜板组件均设置在阀杆的底部，且各膜板组件之间串联，当启用最底部压力通道时，为了使膜板组件推动阀杆打开阀口采用较大的预控压力，导致通路打开和关闭过程中阻力较大，影响制动力的控制精度，且该中继阀各膜板组件设置于阀杆底部，在气阀闭合和开启过程中容易出现膜板组件偏移，气路不严导致输出压力不稳，影响制动力的控制精度。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种多路预控中继阀，该中继阀各通道及相应活动组件相互独立，解决了中继阀膜片在损坏和断裂的情况下的安全冗余功能，且可以实现精确控制制动力，进一步该中继阀阀体内还设有转换阀，实现了两组不同系列的制动缸压力输出，以满足高速动车组不同工况下的制动需求。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种多路预控中继阀，包括阀座、空心阀杆和阀体，多路预控中继阀还包括套连在所述空心阀杆上并可推动空心阀杆沿阀体轴向移动以打开总风阀口的第一预控活动组件和第二预控活动组件，所述多路预控中继阀侧壁分别对应第一预控活动组件和第二预控活动组件设有可通入预控压力的第一预控口和第二预控口，所述空心阀杆沿阀体轴向依次穿过第一预控活动组件和第二预控活动组件，所述第一预控活动组件、第二预控活动组件及阀体配合形成第一预控腔，以存储预控压力推动所述第一预控活动组件或第二预控活动组件推抵空心阀杆移动，所述第二预控活动组件底部、阀体及空心阀杆配合形成第二预控腔，以存储预控压力推动第二预控活动组件推动空心阀杆移动。
作为优选，所述空心阀杆外侧壁设有止挡部，所述止挡部设置于靠近阀座的第一预控活动组件的顶部以使第一预控活动组件驱动空心阀杆向阀座方向移动以打开总风阀口。
作为优选，所述第一预控活动组件包括预控模板和预控活塞,所述预控模板、阀体及预控活塞配合将阀腔分成第二预控腔和第二呼吸腔。
作为优选，所述中继阀侧壁设有对应第二呼吸腔的第二呼吸开口。
作为优选，所述多路预控中继阀还包括套连在所述空心阀杆上并可推动空心阀杆沿阀体轴向移动的大膜板组件和转换活动组件，所述大膜板组件设置在第一预控活动组件与阀座之间，所述转换活动组件设置在第二预控活动组件远离第一预控活动组件的一侧，所述空心阀杆沿阀体轴向依次穿过转换活动组件、第二预控活动组件、第一预控活动组件和大膜板组件将阀腔分割成第一制动缸腔、第一呼吸腔、第二预控腔、第一预控腔、第二呼吸腔和第二制动缸腔，所述多路预控中继阀还包括分别于第一制动缸腔、第二制动缸腔以及外界大气连通的转换阀。
作为优选，转换阀设置在阀体内部，包括内嵌于阀芯的活塞组件，连通第一制动缸腔的第一开口，连通第二制动缸腔的第二开口，连通外界大气的第三开口及用于通入外界空气推动活塞组件向上移动的通气口，所述转换阀与活塞组件侧壁形成间隙，所述第一开口与所述通气口之间的间隙内设有第一密封件，所述第二开口与所述第三开口之间的间隙内设有随活塞组件移动而移动以连通第一制动缸腔和第二制动缸腔的气路或连通第一制动缸腔和外界大气气路的第二密封件，所述第二开口远离第二密封件的一端设有第三密封件。
作为优选，所述转换活动组件包括转换模板和转换活塞,所述转换模板、阀体及转换活塞配合将阀腔分成第一制动缸腔和第一呼吸腔。
作为优选，所述中继阀侧壁设有对应第一呼吸腔的第一呼吸开口。
作为优选，所述大膜板组件包括大膜板和大活塞,所述大膜板、阀体及大活塞配合将阀腔分成第二呼吸腔和第二制动缸腔。
作为优选，所述大膜板组件与阀座之间的空心阀杆上设有复位弹性件，以便无预控压力时第二制动缸腔中空气通过中继阀完全排空。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明的多路预控中继阀包括多个独立工作的预控活动组件及相应的通入预控压力的预控口，实现了多通道预控压力输入，实现中继阀自带冗余或多路冗余的功能需求，同时预控活动组件套连在空心阀杆上，配合密封件密封气路，可以实现精确控制制动力。
2、本发明的中继阀在阀体内还设有转换阀体及相配合的转换活动组件和大膜板组件，通过转换阀的控制，可以输出两组不同比例的压力，实现中继阀两种制动能力切换，以满足高速动车组不同工况下的制动需求，当制动系统中只需要一种制动比例时，可不启动转换阀，即为单比例中继阀，操作简便，实现中继阀可变比例和单比例中继阀的结构转变，同时转换阀设置于中继阀阀体内，结构紧凑、性能稳定可靠。
附图说明
图1为本发明多路预控可变比例的中继阀的结构示意图；
图2为本发明多路预控可变比例的中继阀中止档部的放大图；
图3为本发明多路预控可变比例的中继阀中转换阀的放大示意图一；
图4为本发明多路预控可变比例的中继阀中转换阀的放大示意图二；
以上各图中：1、阀座；11、阀体；2、空心阀杆；21、止挡部；22、第一排气口；31、第一预控活动组件；311、第一预控口；312、预控模板；313、预控活塞；32、第二预控活动组件；321、第二预控口；4、大膜板组件；41、大膜板；42、大活塞；5、转换活动组件；51、转换模板；52、转换活塞；6、转换阀；61、活塞组件；62、第一开口；63、第二开口；64、第三开口；65、通气口；66、第一密封件；67、第二密封件71；68、第三密封件；71、第一制动缸腔；72、第一呼吸腔；721、第一呼吸口；73、第二预控腔；74、第一预控腔；75、第二呼吸腔；751、第二呼吸口；76、第二制动缸腔8、复位弹性件；91、第一阀口；92、第二阀口；10、导杆
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，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”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1，多路预控中继阀，包括阀座1、空心阀杆2、阀体11及导杆10，空心阀杆2底部形成第一排气口22，空心阀杆2的顶部与导杆10的底部活动连接再配合密封圈形成第一阀口91，导杆3的顶部与阀座1活动连接配合密封圈形成第二阀口92，多路预控中继阀还包括套连在所述空心阀杆2上并可推动空心阀杆2沿阀体轴向移动以打开总风的第一阀口91的第一预控活动组件31和第二预控活动组件32，所述多路预控中继阀侧壁分别对应第一预控活动组件31和第二预控活动组件32设有可通入预控压力的第一预控口311和第二预控口321，所述空心阀杆2沿阀体轴向依次穿过第一预控活动组件31和第二预控活动组件32，所述第一预控活动组件31、第二预控活动组件32及阀体11配合形成第一预控腔73，所述第二预控活动组件32底部、阀体11及空心阀杆2配合形成第二预控腔74，通过第一预控口311或第二预控口321通入预控压力，预控压力进入第一预控腔73或第二预控腔74内，推动空心阀杆2往上移动以打开总风第一阀口91，为制动缸输入压力，在双路欲控压力同时作用时，即第一预控腔73内的预控压力与第二预控腔74内的预控压力同时作用，根据压力较大的一个预控活动组件控制阀杆2推抵并控制第一阀口91的开启，需要说明的是，该中继阀还可以在第二预控活动组件32下方继续添加第三预控活动组件、第四预控活动组件等，且多个预控活动组件独立连接与中继阀内，独立工作，在中继阀启动制动指令时，多个预控活动组件可以多路或单路通预控压力，当多路同时通预控压力时，预控活动组件可以根据多个预控压力中最大的一个预控活塞推抵并控制第一阀口91的的开启和闭合，实现多个气路的预控，以实现中继阀的冗余功能。
参见图2，第一预控活动组件31与空心阀杆2滑动配合，为了使第一预控活动组件31更好的驱动空心阀杆2向上移动推动第一阀口91的开启，从而使得总风压缩空气进入第二制动缸腔76输出一定的制动压力，空心阀杆2外侧壁设置止挡部21，所述止档部21设置于第一预控活动组件31的上方，以便第一预控活动组件提供阀杆2向上的驱动力。
继续参见图1，第一预控活动组件31包括预控模板312和预控活塞312，预控膜板312、阀体及预控活塞312再配合密封圈将阀腔分成密闭的第一预控腔72和第二呼吸腔75，优选的，阀体侧壁设有对应第二呼吸腔75的第二呼吸开口751，以便第二呼吸腔75和外界大气连通，防止在中继阀在工作过程中形成负压，从而延长中继阀的使用寿命。
继续参见图1，为了使多路预控中继阀可以根据高速动车组速度不同产生不同的制动力，中继阀还包括套连在所述空心阀杆2上并可推动空心阀杆2沿阀体轴向移动的大膜板组件4和转换活动组件5，所述大膜板组件设置在第一预控活动组件31与阀座1之间，即第一预控活动组件31的上方，所述转换活动组件设置在第二预控活动组件32远离第一预控活动组件31的一侧，即设置在第二预控活动组件的下方，所述空心阀杆2沿阀体轴向依次穿过转换活动组件5、第二预控活动组件32、第一预控活动组件31和大膜板组件4将阀腔分割成第一制动缸腔71、第一呼吸腔72、第一预控腔73、第二预控腔74、第二呼吸腔75和第二制动缸腔76，所述多路预控中继阀还包括分别与第一制动缸腔71、第二制动缸腔76以及外界大气连通的转换阀6。
参见图2和图3，转换阀6设置在阀体内部，转换阀6包括内嵌于阀芯的活塞组件61，连通第一制动缸腔71的第一开口62，连通第二制动缸腔76的第二开口63，连通外界大气的第三开口64及用于通入外界空气推动活塞组件61向上移动的通气口65，所述转换阀6与活塞组件61侧壁形成间隙，所述第一开口62与所述通气口65之间的间隙内设有第一密封件66，以密封阻止第一制动缸腔71内的压力通过通气口65排出，避免在转换阀内形成气路循环，所述第二开口63与所述第三开口64之间的间隙内设有第二密封件67，通过活塞组件61的移动带动第二密封件67的上下移动，实现第一开口62和第二开口63的连通即实现第一制动缸腔71和第二制动缸腔76的连通，或实现第一开口62和第三开口64的连通即实现第一制动缸腔71与外界大气连通，即对第一制动缸腔71排气，通过控制第一制动缸腔71与第二制动缸腔76、外界大气的连通，实现输出两组不同大小的制动力，所述第二开口63远离第二密封件67的一端设有第三密封件68，以防止第二制动缸腔76内压力在转换阀52内形成气路循环，为了保证活塞组件61的平衡移动，在转换阀6与活塞组件61侧壁形成的间隙内对称于第一密封件66、第二密封件67及第三密封件68分别设有三个密封件。
继续参见图1，转换活动组件51进一步包括转换膜板51和转换活塞52，转换膜板51、阀体及转换活塞52再配合密封圈将阀腔分成密闭的第一制动缸腔71和第一呼吸腔72，优选的，中继阀体侧壁设有对应第一呼吸腔72的第一呼吸开口721，以便第一呼吸腔72和外界大气连通，防止在中继阀在工作过程中形成负压，从而延长中继阀的使用寿命。
进一步的，大膜板组件4包括大膜板41和大活塞42，大膜板41、阀体及大活塞42再配合密封圈将阀腔分成第二呼吸腔75和第二制动缸腔76。
继续参见图1，为了保证在无预控压力时第二制动缸腔76中空气通过中继阀完全排空，大膜板组件4与第一阀口91之间的空心阀杆2上设有复位弹性件8，复位弹性件8套设在空心阀杆2外侧壁，可以理解的是，复位弹性件8可以为弹簧或其他具有弹性的部件，只要具备弹性即可，当制动指令下达后，第一预控口311通入压缩空气，第一预控活动组件31压缩空气作用下向上移动，通过止挡部21推动空心阀杆2压缩复位弹性件8将导杆10顶起，制动指令取消后，预控压力排出，第二制动缸腔76内空气作用于大活塞42，推动大膜板组件4向下移动，导杆10由于阀座1的限制不会向下移动，导杆10与空心阀杆2形成的第二阀口92打开，第二制动缸腔76内空气通过第一排气口22流向大气，在第二制动缸腔76与大气流通过程中，随着压力的平衡，第二阀口92慢慢趋向于关闭，影响第二制动缸腔76的继续排气，但是由于处于压缩状态的复位弹性件8的作用，可以限制第二阀口92的关闭，可以保证第二制动缸腔76压缩空气的完全排空，说要说明的是，制动指令下达后，也可以通过第二预控口321通入压缩空气，第二预控活动组件32推动第一预控活动组件31带动空心阀杆2向上移动，也可以第一预控口311和第二预控口321同时通入压缩空气，此时预控活动组件可以根据两个预控压力中最大的一个预控活动组件推抵空心阀杆2的移动。
为了使本发明的多路预控可变比例中继阀更加清楚，下面对本发明多路预控中继阀的工作过程进行说明如下：
当制动指令下达后，在第一预控口311通入压缩空气，第一预控腔74内压缩空气达到一定值时，第一预控活动组件31推动空心阀杆2向上移动，空心阀杆2将导杆10顶起，阀座1与导杆3及密封圈形成的第一阀口91打开，总风压缩空气流向第二制动缸腔76，直至第二制动缸腔76内压缩空气达到要求值时后，第一预控活动组件31及大膜板组件4受力平衡，第一阀口91关闭，总风压缩空气停止流向第二制动缸腔76；当制动指令取消后，第一预控腔74内的预控压力通过第一预控口311排出，第二制动缸腔76内的压缩空气作用在大膜板组件46上，使得大膜板组件4带动空心阀杆2向下移动，导杆10由于阀座1的限制不会向下移动，导杆10与空心阀杆2及密封圈形成的第二阀口92打开，第二制动缸腔76中的压缩空气通过第一排气口22流向大气，制动取消。
需要说明的是，如果多路预控可变比例中继阀存在多个预控口及预控活动组件时，制动指令下达后，可以根据需要对一个预控口通入压缩空气，实现单路预控，也可以多个预控口同时通入压缩空气，多路预控，此时保证至少两个预控口通入压力不同，以保证多个预控压力抵消后存在一定的预控压力，最大预控压力作用于相应的预控活动组件推动空心阀杆2向上移动，其他制动过程不变。
当需要输出两组不同压力时，可以启用转换活动组件5和转换阀6，此时设大活塞42面积为S1，第一预控活塞面积为S2，转换活塞52面积为S3，通入预控压力为Cv，输出压力为C。
当需要输出低比例压力时，如图3所示，通过转换阀6的通气口65通入压缩空气，压缩空气推动活塞组件61向上移动，活塞组件61带动第一密封件66、第二密封件67和第三密封件68同时向上移动，此时第二密封件67处于第一开口62和第二开口63之间，第一制动缸腔71和第二制动缸腔76通路截断，第一制动缸腔71通过第三开口64与外界大气连通，当中继阀内部活塞受力平衡时，制动缸输出压力为当需要输出高比例压力时，如图4所示，转换阀6的通气口65不通压缩空气，此时第二密封件67处于第一开口62和第三开口64之间，第三密封件68处于第二开口63的上方，此时第一制动缸腔71与第二制动缸腔76通路贯通，压缩空气从第二制动缸腔76流向第一制动缸腔71，当中继阀内部活塞受力平衡时，制动缸输出压力为本发明提供的多路预控中继阀通过设置含有多个预控活动组件及相对应的预控口实现多路预控冗余功能；进一步设置了转换阀和相配合的转换活动组件，通过转换阀及转换活动组件的控制，实现第一制动缸腔71和第二制动缸腔76通路连通或截断，从而输出两组不同比例的压力，满足高速动车组不同工况下的制动需求。
Claims (9)
1.一种多路预控中继阀，包括阀座(1)、空心阀杆(2)及阀体，其特征在于：多路预控中继阀还包括套设于所述空心阀杆(2)上并可推动空心阀杆(2)沿阀体轴向移动以打开总风阀口引入总风的第一预控活动组件(31)和第二预控活动组件(32)，所述多路预控中继阀侧壁分别对应第一预控活动组件(31)和第二预控活动组件(32)设有可通入预控压力的第一预控口(311)和第二预控口(321)，所述空心阀杆(2)沿阀体轴向依次穿过第一预控活动组件(31)和第二预控活动组件(32)，所述第一预控活动组件(31)、第二预控活动组件(32)及阀体配合形成第一预控腔(74)以存储预控压力推动所述第一预控活动组件(31)或所述第二预控活动组件(32)推抵空心阀杆(2)移动，所述第二预控活动组件(32)底部、阀体及空心阀杆(2)配合形成第二预控腔(73)以存储预控压力推动第二预控活动组件(32)推动空心阀杆(2)移动；
所述多路预控中继阀还包括套连在所述空心阀杆(2)上并可推动空心阀杆(2)沿阀体轴向移动的大膜板组件(4)和转换活动组件(5)，所述大膜板组件(4)设置在第一预控活动组件(31)与阀座(1)之间，所述转换活动组件(5)设置在第二预控活动组件(32)远离第一预控活动组件(31)的一侧，所述空心阀杆(2)沿阀体轴向依次穿过转换活动组件(5)、第二预控活动组件(32)、第一预控活动组件(31)和大膜板组件(4)将阀腔分割成第一制动缸腔(71)、第一呼吸腔(72)、第二预控腔(73)、第一预控腔(74)、第二呼吸腔(75)和第二制动缸腔(76)，所述多路预控中继阀还包括分别与第一制动缸腔(71)、第二制动缸腔(76)以及外界大气连通的转换阀(6)。
2.根据权利要求1所述的多路预控中继阀，其特征在于：所述空心阀杆(2)外侧壁设有止挡部(21)，所述止挡部(21)设置于所述第一预控活动组件(31)的顶部以使第一预控活动组件(31)驱动空心阀杆(2)向阀座(1)方向移动以打开总风阀口。
3.根据权利要求1所述的多路预控中继阀，其特征在于：所述第一预控活动组件(31)包括预控膜板(312)和预控活塞(313),所述预控膜板(312)、阀体及预控活塞(313)配合密封圈将阀腔分成第一预控腔(74)和第二呼吸腔(75)。
4.根据权利要求3所述的多路预控中继阀，其特征在于：所述多路预控中继阀侧壁设有对应第二呼吸腔(75)的第二呼吸开口(751)。
5.根据权利要求1所述的多路预控中继阀，其特征在于：转换阀(6)设置在阀体内部，包括内嵌于阀芯的活塞组件(61)，连通第一制动缸腔(71)的第一开口(62)，连通第二制动缸腔(76)的第二开口(63)，连通外界大气的第三开口(64)及用于通入外界空气推动活塞组件(61)移动的通气口(65)；
所述转换阀(6)与活塞组件(61)侧壁形成间隙，所述第一开口(62)与所述通气口(65)之间的间隙内设有第一密封件(66)，所述第二开口(63)与所述第三开口(64)之间的间隙内设有随所述活塞组件(61)移动而移动以连通第一制动缸腔(71)和第二制动缸腔(76)的气路或连通第一制动缸腔(71)和外界大气气路的第二密封件(67)，所述第二开口(63)远离第二密封件(67)的一端设有第三密封件(68)。
6.根据权利要求1所述的多路预控中继阀，其特征在于：所述转换活动组件(5)包括转换膜板(51)和转换活塞(52),所述转换膜板(51)、阀体及转换活塞(52)配合将阀腔分成第一制动缸腔(71)和第一呼吸腔(72)。
7.根据权利要求6所述的多路预控中继阀，其特征在于：所述中继阀侧壁设有对应第一呼吸腔(72)的第一呼吸开口(721)。
8.根据权利要求1所述的多路预控中继阀，其特征在于：所述大膜板组件(4)包括大膜板(41)和大活塞(42),所述大膜板(41)、阀体及大活塞(42)再配合密封圈将阀腔分成第二呼吸腔(75)和第二制动缸腔(76)。
9.根据权利要求1所述的多路预控中继阀，其特征在于：所述大膜板组件(4)与阀座之间的空心阀杆(2)上设有复位弹性件(8)，以便无预控压力时第二制动缸腔(76)中空气通过中继阀完全排空。
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