CN113650597B - 一种继动阀及其防冻控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种继动阀及其防冻控制方法，其采用微波加热原理通过设置温控隔室，通过磁控管和波导给阀腔内加热，使阀腔内始终保持零度以上，解决了当前断气刹继动阀的结冰问题。

Description

一种继动阀及其防冻控制方法

技术领域

本发明涉及继动阀，具体涉及一种用于断气刹系统的继动阀以及关于继动阀的解冻方法。

背景技术

随着运输业的快速发展，重型汽车数量也在日益增加。断气刹系统是重型汽车常用的手刹制动系统，这种断气刹系统平时是用大力弹簧处于常刹车状态，车辆要行驶的时候，驾驶员松手刹就是一个放气的动作，气体进入制动气室，达到一定的气压顶开弹簧，也就是把手刹松掉，才能行驶。

继动阀是断气刹系统中的一部分，如图1所示，继动阀100进气口接通储气筒200，出气口接制动气室300，控制气口通过控制阀400接储气筒200，控制阀400由制动手柄500操控，储气筒200由空压机600供气。

由于重汽断气刹系统中的继动阀管路中常带有水蒸气，长时间通放气操作后会造成水分滞留于继动阀，在冬季时就会使得继动阀结冰，造成断气刹不能按照驾驶员意图有效释放刹车。为解决这一问题，传统方式一般为驾驶员利用开水浇灌、火烤或者直接向储气筒内加注酒精等，但这些仅仅适合于救急，并不适合长期使用，另外通过这些方式来解冻不仅会使驾驶员身心产生疲劳，而且也存在着大量的安全隐患。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供一种智能型继动阀及其防冻控制方法，其是采用微波技术智能解冻和微波干燥，通过智能控制来实现准确、高效、快速解冻。

本发明第一技术方案，一种继动阀，在阀的外壳内部通过隔板分隔为两部分，一部分为阀腔，另一部分为温度控制腔；

所述阀腔内通过一号活塞分隔成控制气腔和制动气腔，所述制动气腔内设置有阀体安装体和阀体；

所述阀体包括有二号活塞、一号弹簧、二号弹簧；

所述二号活塞包括活塞盖和活塞筒，活塞盖顶部与一号活塞接触，活塞盖底部与活塞筒固连，所述活塞盖堵设于阀体安装体中；

所述一号弹簧套设在所述活塞筒上，并压设在所述活塞盖与阀体安装体内底部之间；

所述活塞筒外壁周圈设有挡环，所述二号弹簧套设在所述活塞筒上，并压设在所述挡环与外壳内底部之间；

所述温度控制腔内设置有控制器、变压器、磁控管和波导，所述磁控管与波导相连，所述波导穿过隔板伸进所述阀腔内；

所述制动气腔内设置温度传感器和湿度传感器，所述活塞盖上顶部设置薄片压力传感器，所述制动气腔内制动进气口处设置有气流传感器。

进一步地，一种继动阀，所述外壳采用绝热金属壳体，所述绝热金属壳体为隔热膜和金属壳的复合体；所述阀体安装体采用陶瓷体；所述隔板采用导热金属。

进一步地，一种继动阀，所述温度控制腔内设置风扇，所述阀腔内设置微波搅拌器。

进一步地，一种继动阀，所述波导伸进阀腔的端口处设置一端盖，所述端盖采用陶瓷材料。

本发明第二技术方案，一种所述继动阀的防冻控制方法，其特征在于：

由温度传感器实时检测阀腔内温度T，薄片压力传感器检测二号活塞所受的压力F，

1)当T＞0℃时，控制器不启动变压器和磁控管，

2)当T≤0℃时，进一步判断F与Fp的关系，Fp＝PS，P为储气筒压强，S为薄片压力传感器所接受压力的表面积：

F＜Fp时，控制器不启动变压器和磁控管，

F≥Fp时，此时检测气流传感器是否有流量信号，若有信号，控制器不启动变压器和磁控管，若无信号，则控制器启动变压器和磁控管。

进一步地，一种所述继动阀的防冻控制方法，其特征在于：所述控制器启动变压器和磁控管后，实时检测阀腔内湿度，当湿度趋于稳定时，磁控管停止工作。

进一步地，一种所述继动阀的防冻控制方法，其特征在于：

当T＞0℃时，仪表盘以绿色灯提示；

当T≤0℃时，仪表盘以红色灯常亮提示；

当T≤0℃，F≥Fp，气流传感器无流量信号时，仪表盘以红色灯闪动提示。

本发明的有益效果体现在：

1.本发明采用微波加热方式，通过磁控管将微波通过波导传递至继动阀腔体内部，利用微波能为阀腔加热，防止结冰，还不影响阀体动作，是创新的技术手段。

2.采用绝热材料和导热材料的相结合，既对外保温，对内又能传热，使阀腔内免于结冰。另外，金属壳体，可以有效形成微波折射。

3.根据磁控管发热迅速，且热量高的特点，同时变压器也有发热现象，通过风扇，一方面可以防止器件局部过热而降低寿命，另一方面配合绝热金属壳体和导热金属体，使热量导向阀腔内，使热量得到有效利用。

4.本发明在阀腔内设置微波搅拌器，波导传递至继动阀腔体内部，经微波搅拌器作用，使微波布满整个继动阀内腔。

5.采用高强度陶瓷阀体安装体，因陶瓷对微波无影响，故可使微波有效覆盖到结冰部位。

6.波导前端设置陶瓷端盖，由于陶瓷对微波无影响，在保证微波通过的前提下，起到了继动阀腔体的密封作用。

附图说明

图1是断气刹气路连接图。

图2是本发明继动阀结构图。

图3是二号活塞结构图。

图4是波导安装图。

图5是本发明继动阀防冻控制流程图。

附图标记：

100-继动阀，200-储气筒，300-制动气室，400-控制阀，500-制动手柄，600-空压机；

1-外壳，2-控制气口，3-制动进气口，4-制动出气口，5-排气口，6-一号活塞，7-一号密封圈，8-阀体安装体，9-二号活塞，91-活塞盖，92-活塞筒，93-挡环，10-一号弹簧，11-二号弹簧，12-二号密封圈，13-阀盖，14-隔板，15-控制器，16-变压器，17-磁控管，18-波导，19-风扇，20-微波搅拌器，21-端盖，22-温度传感器，23-湿度传感器，24-薄片压力传感器，25-气流传感器；

A-阀腔，B-温度控制腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

如图2所示，本发明提供一种继动阀，该继动阀结构为：包括外壳1，在外壳1上开设有控制气口2、制动进气口3、制动出气口4、排气口5几个功能气口；控制气口2与图1所示的控制阀400连接，用于通入控制气体以启动继动阀；制动进气口3直接与储气筒200连接用于通入气体，制动出气口4与制动气室300连接，向制动气室300供气用以推动大力弹簧；排气口5用于当不向制动气室供气时，卸载阀内气体压力。

在外壳内部，通过设置一号活塞6和一号密封圈7将壳体内部分隔成控制气腔和制动气腔两个腔室，控制气腔连通控制气口2，制动气腔连通制动进气口3、制动出气口4和排气口5。一号密封圈7设置在一号活塞6外周与腔室壁之间，一号活塞6底部设置有活塞杆。

制动气腔内，设置有阀体安装体8，阀体安装体8具有通腔，通腔内安装阀体，阀体安装体8用于限定阀体的行程，从而控制气体的流通量。

阀体的结构包括二号活塞9、一号弹簧10、二号弹簧11、二号密封圈12。二号活塞9包括活塞盖91、活塞筒92和挡环93，如图3所示。其中，活塞盖91顶部与一号活塞6底部设置的活塞杆连接，活塞盖91底部与活塞筒92固连(可为一体成型)。活塞盖91堵设于阀体安装体8通腔中；活塞筒92上套设一号弹簧10，一号弹簧10压设在活塞盖91底部与阀体安装体8内底部之间；活塞筒92外壁设挡环93，挡环93与活塞筒92壁垂直，挡环底部与外壳1内底部之间压设二号弹簧11；活塞筒92外壁与排气口5孔壁之间设二号密封圈12保持腔体密封。

阀体安装体8顶部设置有阀盖13，一号活塞6底部的活塞杆穿过阀盖13与活塞盖91连接。活塞盖91在上升时顶部边缘会与阀体安装体8顶部的阀盖13相接触，此处就是容易发生水气凝结，致使活塞盖91冻结在阀盖13上，继动阀坏死的所在之处，此处不好解冻，损坏成本大。

进一步地，在活塞盖91顶部设置有薄片压力传感器24。

本发明通过设置微波控制的方式解决冻结问题。本发明采用双壳体结构，所述双壳体结构为，在原有外壳1内部，设置一隔板14，所述隔板14将外壳1内部分成两部分，一部分即传统的阀腔A，另一部分作为温度控制腔B。

温度控制腔内，设置有控制器15、变压器16、磁控管17、波导18。控制器15与变压器16控制连接，用于控制通电和变压器的变压幅度；变压器16与磁控管17相连，磁控管17是一种用来产生微波能的电真空器件；磁控管17与波导18相连，波导18穿过隔板14伸进阀腔A内，磁控管17通过波导18将微波能传递至继动阀腔体内。在微波能的作用下，阀腔A内的温度得以控制。

进一步地，为了保持阀腔内的温度和防结冰，外壳1采用绝热金属壳体，阀体安装体8采用高强度陶瓷壳体，隔板14则采用导热金属板。绝热金属壳体采用三层结构，内外两层为金属，中间夹层为隔热膜；导热金属材料采用铝板。

进一步地，由于磁控管17发热迅速，且热量高，同时变压器16也伴随发热现象，所以温度控制腔B内设置风扇19，通过风扇19，一方面可以防止器件局部过热而降低寿命，另一方面配合绝热的外壳1和导热的隔板14，可以使热量导向继动阀腔体内，使热量得到有效利用。

进一步地，在阀腔A内设置有微波搅拌器20，经微波搅拌器作用，结合绝热的外壳1和导热的隔板14，都为金属壳体，可以有效形成微波折射，进而布满整个阀腔；另外，结冰区周围采用高强度陶瓷壳体，因陶瓷对微波无影响，故可使微波有效覆盖到结冰部位。

进一步地，为了保证阀腔的密封性以及腔内温度，本发明在波导18的前端端口处设置一端盖21，如图4所示，该端盖采用陶瓷材料，由于陶瓷对微波无影响，且能保温，在保证微波通过的前提下，又起到了对继动阀腔体的密封作用。

由于水吸收微波的能力是冰的4000倍，本发明利用这一特点，使阀腔内温度在短时间内迅速升高，进而使结冰表面产生水层，通过水层快速融冰，可以最大程度地提高微波的融冰工作效率。

关于继动阀是否结冰的准确判断，本发明通过多种传感器相互配合，在阀腔内设置温度传感器22和湿度传感器23，在活塞盖91外顶部设置薄片压力传感器24，在制动进气口3设置气流传感器25。

本发明还提供一种该继动阀的防冻控制方法，如图5所示，基于以下流程精确检测并计算出继动阀是否结冰。

1)首先由温度传感器22实时检测阀腔内温度，并判断温度是否大于0℃，若大于0℃，则证明继动阀工作正常，不存在结冰，此时以仪表盘绿色低温警示符常亮来表示；若小于等于0℃，则说明可能存在结冰，需进一步判断，此时，以仪表盘红色低温警示符常亮来提示。

2)接着由薄片压力传感器24检测二号活塞9所受压力F，判断F与Fp的大小关系，Fp的取值为Fp＝PS，其中P为储气筒压强，S为薄片压力传感器24上表面所接受压力的表面积，由于一号活塞6和一号密封圈7等构件自身存在重力，故当F≥Fp时，说明已通入控制气，即制动手柄已被释放。若F＜Fp，则说明制动手柄没释放，控制器不用启动变压器和磁控管。

3)制动手柄释放后，此时气流传感器25开始工作，检测阀内是否有气体流动，若有气体流动，则证明制动进气口3与制动出气口4已接通，继动阀工作正常，刹车被释放；若无气体流动，则证明制动进气口3与制动出气口4未接通，继动阀结冰，即二号活塞9与阀盖13结冰冻死，此时仪表盘红色低温警示符闪动来对驾驶员进行提示，使驾驶员做好解冻准备。

4)继动阀结冰冻死后的自动解冻过程：

在检测出继动阀结冰的同时，立即启动磁控管17，进行微波解冻，同时启动湿度传感器23，实时监测继动阀阀腔内湿度变化，在解冻过程中，随着冰的融化，以及水的快速升温，水蒸气将弥漫在阀腔内，并逐渐升高，当冰完全融化后，湿度将会趋于稳定值，此时冰完全融化，关闭磁控管17。通过上述过程，精确磁控管17的关闭时刻，最大程度地节省了电量。

进一步地，在冰开始融化至冰完全融化时间段内的某一时刻，控制气将进一步推动一号活塞6下压，并间接推动二号活塞9下压，辅助破冰，直至制动进气口3与制动出气口4接通，高压气体流动，带走弥漫在腔内的水蒸气。水蒸气的输出有效防止了二次结冰，扩大了继动阀正常工作周期。

在冲破结冰，制动进气口3与制动出气口4接通后，仪表盘低温警示符由红色闪动变为绿色常亮，即代表破冰完成，刹车已经释放(即车辆可驶离)，虽然此时仍有剩余结冰未被融化，但此时驾驶员无需等待，后续融化余冰基于微波加热，由控制器自行完成，从而最大程度地节约了驾驶员的等待时间。

5)当继动阀内温度高于0℃时，且汽车在驻车状态下，制动气室接通大气，制动气室压强等于大气压强，当驾驶员启动车辆时，需推动制动手柄，使制动阀处于接通状态，使储气筒中压缩空气经制动阀流入继动阀的控制气口2，进而推动一号活塞6下压，进而推动二号活塞9克服一号弹簧10弹力做功下压，使制动进气口3与制动出气口4接通，进而使制动气室充气，汽车解除制动状态。

本发明运用微波加热解冻原理结合特殊设计，使继动阀解冻作业高效安全完成。根据上述控制流程，通过温度来判断是否能够构成结冰，接着判断制动手柄是否释放(即驾驶员是否有解除刹车意图)，最后进行检测制动进气口3与制动出气口4是否接通，来判断继动阀是否结冰，通过上述流程做到了循序渐进，使结冰判断程序在驾驶员有解除刹车意图时执行，为后续解冻做准备。

Claims (3)

1.一种继动阀的防冻控制方法，其特征在于：

将所述继动阀外壳的内部通过隔板分隔为两部分，一部分为阀腔，另一部分为温度控制腔；

所述阀腔内通过一号活塞分隔为控制气腔和制动气腔，所述控制气腔连通控制气口，所述制动气腔连通制动进气口、制动出气口、排气口；

所述制动气腔内设置有阀体，所述阀体包括有二号活塞，所述二号活塞包括活塞盖和活塞筒，活塞盖底部与活塞筒固连，活塞盖顶部与一号活塞接触，在活塞盖与一号活塞之间设置薄片压力传感器，

所述制动气腔内还设置有温度传感器和湿度传感器，以及在制动进气口处设置有气流传感器；

所述温度控制腔内设置有控制器、变压器、磁控管和波导，所述磁控管与波导相连，所述波导穿过所述隔板伸进所述制动气腔内；

其防冻控制方法为：

由温度传感器实时检测阀腔内温度T，薄片压力传感器检测二号活塞所受的压力F，

1)当T＞0℃时，控制器不启动变压器和磁控管，

2)当T≤0℃时，进一步判断F与Fp的关系，Fp＝PS，P为储气筒压强，S为薄片压力传感器所接受压力的表面积：

F＜Fp时，控制器不启动变压器和磁控管，

F≥Fp时，检测气流传感器是否有流量信号，若有信号，控制器不启动变压器和磁控管，若无信号，则控制器启动变压器和磁控管。

2.根据权利要求1所述的防冻控制方法，其特征在于：所述控制器启动变压器和磁控管后，实时检测阀腔内湿度，当湿度稳定时，磁控管停止工作。

3.根据权利要求1所述的防冻控制方法，其特征在于：

当T＞0℃时，仪表盘以绿色灯提示；

当T≤0℃时，仪表盘以红色灯常亮提示；

当T≤0℃，F≥Fp，气流传感器无流量信号时，仪表盘以红色灯闪动提示。

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