CN113958857A - 车辆储气筒电控排水阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种车辆储气筒电控排水阀，结构紧凑、可靠性高。其包括由上阀体(11)和下阀体(12)组成的阀体(1)，阀体(1)内设有阀腔(2)，上阀体(11)上设有进水道(3)，下阀体(12)上设有出水道(4)，还包括置于阀体(1)内的静铁芯(5)和置于阀腔(2)内的动铁芯(6)，动铁芯(6)与上阀体(11)之间设有弹簧(7),还包括电磁阀线包总成(8)与之电连接的电磁阀连接器(9)；所述动铁芯(6)侧面设有侧边排水道(61)，其底部设有底边排水道(62)，所述底边排水道(62)端部与侧边排水道(61)下端连通；当动铁芯(6)在阀腔(2)内运动到上止点时，其上端面将进水道(3)密封。
Description
技术领域
本发明属于车辆制动控制部件技术领域，特别是一种结构紧凑、可靠性高的车辆储气筒电控排水阀。
背景技术
采用气制动的车辆通常会配备多个储气筒储备经过压缩的高温空气。高压、高温气体在进入储气筒之前饱含水蒸气，水蒸汽在储气筒中降温并凝结成水，沉积在储气筒底部。积水挤占储气空间，使得储气容量下降，严重时，会导致车辆制动系统、助力系统失效。因此，需要及时将储气筒中的积水排出。
目前，大部分商用汽车储气筒装备机械式排水装置，驾驶员通过手拉排水阀的方式，进行人工手动排水，如中国实用新型专利“储气筒放水阀”(申请号：201720060439.2，授权公告日：2017-10-27)、中国实用新型专利“客车储气筒排水装置”(申请号：201220382357.7，授权公告日：2013-01-16)、以及中国发明专利申请“一种储气筒的放水阀”(申请号：201711444989.5，公开日：2018-04-20)。这些技术主要依靠人工的方法实现储气筒排水，储气筒内储水通过人力或者机械力(拉索、杠杆、压力差)直排大气，不能实现电动控制排水道的自动开闭。
为实现电动控制排水道的自动开闭，近年来出现了电控排水阀，如中国发明专利申请“智能排水阀”(申请号：201910530904.8，公开日：2019-10-15)，其公开了一种可自动开启排水的智能排水阀，包括阀体，阀体上设有进水口和出水口，阀体内还设有阀腔，进水口和出水口分别设置在阀腔的上下两端并与阀腔连通，阀腔内安装有水位传感器，还包括控制器，控制器与水位传感器连接并接收水位传感器发出的水位信号，阀腔内安装有阀芯，控制器控制阀芯的上下移动并进行排水；还包括位于进水口中的过滤网，进水口的内壁上设有环形槽，过滤网与环形槽配合并在环形槽内转动。阀体包括上阀体和下阀体，上阀体和下阀体的内壁形成阀腔，阀芯与上阀体之间安装有弹簧，阀芯通过弹簧的作用力压紧在出水口上。
其工作原理是利用弹簧回位力、储气筒气体压力、动铁芯(衔铁)重力对位于阀腔下部的出水口进行密封。一方面，为了简化结构，不需太多考虑回位弹簧、电磁铁吸力、气体压力之间的匹配，对电磁铁、弹簧的要求较简单；另一方面，由于从上往下的方向上总是存在气体压力、铁芯(衔铁)重力，出水口容易出于密封状态，不易出现漏气故障，因此现有技术均采用这种出水口下封的结构。
然而，这种从阀腔下部密封出水口的电控排水阀普遍存在如下缺点：
1、由于排水道上端与储气筒底部直连，下端与大气直连，中间为底部由阀芯开启或密封的阀腔，排水道上下不贯通，阀腔同时作为储水腔，使得动铁芯(衔铁)、弹簧会长期浸泡在储气筒底部的残水中，容易导致动铁芯(衔铁)、弹簧被氧化生锈，一方面生锈可能导致出水口堵塞，无法排水，另一方面生锈可能导致弹簧力退化，动铁芯(衔铁)无法快速复位并密封排水口，导致漏气；总之，会使得电控排水阀的可靠性降低；
2、排水道上半部分与储气筒底部直连形成储水腔，如果储水腔在电磁铁内，铁芯气隙加大，为了保证吸力，势必使得线圈体积变大(如中国发明专利申请“智能排水阀”(申请号：201910530904.8，公开日：2019-10-15))，使得电控排水阀体积大；如果储水腔在电磁铁外，电磁铁与排水道只能对置布置(如中国发明专利申请“商用车储气筒智能融冰排水模块(申请号：CN202110132932.1，公告日：2021-05-25))，也使得电控排水阀体积大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有贯通式电控水道的车辆储气筒电控排水阀，结构紧凑、可靠性高。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种车辆储气筒电控排水阀，包括由上阀体和下阀体组成的阀体，阀体内设有阀腔，上阀体上设有上端用于与车辆储气筒相通，下端与阀腔相通的进水道，下阀体上设有上端与阀腔相通，下端与大气相通的出水道，还包括置于阀体内的静铁芯和置于阀腔内的动铁芯，动铁芯与上阀体之间设有弹簧,还包括电磁阀线包总成与之电连接的电磁阀连接器；所述动铁芯侧面设有侧边排水道，其底部设有底边排水道，所述底边排水道端部与侧边排水道下端连通；当动铁芯在阀腔内运动到上止点时，其上端面将进水道密封。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、排水道上下贯通，不存残水：本发明采用贯通式排水道技术，排水道无论在工作中还是不工作时都连成一体，直通大气，不会保存残水，阀体内的动铁芯与弹簧不会长期浸泡在水中。
2、安全性高：本发明采用贯通式排水道结构，不存残水，阀体内的动铁芯与弹簧没有氧化生锈的风险，产品安全性好、寿命长；再者电磁阀工作时，储气筒中积水从静铁芯内部流出，静铁芯与线圈一体化注塑，积水通过静铁芯带走线圈热量，从而提高线圈寿命。
3、阀体内不设储水腔，结构紧凑，体积小巧：首先，本发明采用贯通式排水道结构，水道完全从接头直进电磁线包，水从动铁芯侧面、底部以及静铁芯内部流出，不影响电磁线圈与动铁芯、静铁芯之间的气隙，在电磁线圈保证足够吸力的同时，又可保持较小体积。其次，贯通式排水道结构不设置储水腔，使得排水阀阀体与电磁线包合二为一，大大减少体积。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明具有贯通式电控水道的车辆储气筒电控排水阀的剖面示意图。
图2是本发明贯通式电控水道的车辆储气筒电控排水阀的排水道示意图。
图3是本发明贯通式电控水道的车辆储气筒电控排水阀的动铁芯结构示意图。
图4是本发明贯通式电控水道的车辆储气筒电控排水阀的静铁芯结构示意图。
图5是本发明贯通式电控水道的车辆储气筒电控排水阀的电磁线包总成结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明车辆储气筒电控排水阀，包括由上阀体11和下阀体12组成的阀体1，阀体1内设有阀腔2，上阀体11上设有上端用于与车辆储气筒相通，下端与阀腔2相通的进水道3，下阀体12上设有上端与阀腔2相通，下端与大气相通的出水道4，还包括置于阀体1内的静铁芯5和置于阀腔2内的动铁芯6，动铁芯6与上阀体11之间设有弹簧7,还包括电磁阀线包总成8与之电连接的电磁阀连接器9；
所述动铁芯6侧面设有侧边排水道61，其底部设有底边排水道62，所述底边排水道62端部与侧边排水道61下端连通；
当动铁芯6在阀腔2内运动到上止点时，其上端面将进水道3密封。
其工作原理如图2、3所示。
上阀体11上端的滤网伸入到储气筒中，过滤积水中杂质，上阀体11与储气筒通过螺纹连接。
当电磁阀线包总成8上电时，动铁芯6在电磁阀线包总成8的吸力作用下在阀腔2内向下移动，打开进水道3，使得储气筒中的积水通过动铁芯侧面排水道61、底边排水道62和出水道4排放到大气。完成排放储气筒中凝结水功能。
当电磁阀线包总成8断电时，电磁阀线包总成8的吸力消失，动铁芯6在弹簧7复位力的作用下，在阀腔2内向上移动，运动到上止点时，其上端面将进水道3密封。
本发明中侧边排水道61、底边排水道62和出水道4无论进水道3是否开启，即不论排水通道在工作中还是不工作时都连成一体，直通大气，不会保存残水，阀体内的动铁芯与弹簧不会长期浸泡在水中，从而阀体内的动铁芯与弹簧没有氧化生锈的风险，产品安全性好、寿命长。
排水通道从接头直进电磁线包，水从动铁芯侧面、底部以及出水道4流出，不影响电磁线圈与动铁芯、静铁芯之间的气隙，在电磁线圈保证足够吸力的同时，又可保持较小体积。而且不设置储水腔，使得排水阀阀体与电磁线包合二为一，大大减少了排水阀的体积。
优选地，如图4所示，
所述动铁芯6正对的两个侧面分别设有一侧边排水道61，所述动铁芯6的底边排水道62横穿动铁芯6底边中部，底边排水道62的两端各与一侧边排水道61的下端连通。
侧边排水道61在动铁芯6两侧对称设置，并与底部通长的底边排水道62相连通，在动铁芯6外表面形成一个U型的排水槽，使排水更加流畅。同时也降低了加工和装配难度。
优选地，如图5所示，静铁芯5上半部分中间挖空，可放置动铁芯6及弹簧7，下半部分打孔，形成静铁芯排水孔71，上与动铁芯底部排水道42联通，下与外界大气联通。
优选地，可采用一体注塑设计，将静铁芯7、线圈、线圈支架，以及回磁支架一体包塑，形成电磁阀线包总成8。
进一步优选，可采用整体注塑设计，将上阀体11、静铁芯7、线圈、线圈支架，以及回磁支架一体包塑，形成阀体1。
优选地，所述弹簧7的上封力应满足如下关系：
Fspring＞Cp×(Mplg+Fpress_max)…(1)
其中，
Fpress_max＝Rmax×Shols…(2)
式中，Fspring是弹簧在封住进水道3时所能提供的上封力，Fpressmax是储气筒在最大气压时对动铁芯6形成的压力，Pmax是储气筒的最大工作气压，一般取储气筒最大气压为1200kPa，Shole是进水道3截面积，Mplg是动铁芯重力，Cp是安全系数，考虑到弹簧力的衰减效应和密封性要求，优选地，Cp取值3.5-4.0。
优选地，所述下阀体12内的电磁阀线包121及静铁芯5对动铁芯6产生的电磁铁吸力应满足如下关系：
Fad＞Cad×(Fspring-Mplg-Fpress_min)…(3)
式中：Fad是电磁铁吸力，Fpress_min是储气筒在最小气压时对动铁芯形成的压力，一般取储气筒最小气压600kPa，Cad是安全系数，优选地，Cad取值1.5-2。
弹簧上封力和电磁吸力的设计是具有贯通式电控水道的车辆储气筒电控排水阀设计的关键。弹簧力不足，可能导致漏气；吸力不足，则会导致无法排水；同时设计过程中还需考虑弹簧力衰减、供电电压变化、储气筒气压变化的影响。
根据式1，通过胡克定律计算弹簧的弹性系数，可以设计合适的弹簧7。
根据式2，进一步计算线圈的磁感应强度和电磁铁吸力，可以设计合适的电磁阀线包总成8的线圈。
Claims (4)
1.一种车辆储气筒电控排水阀，包括由上阀体(11)和下阀体(12)组成的阀体(1)，阀体(1)内设有阀腔(2)，上阀体(11)上设有上端用于与车辆储气筒相通，下端与阀腔(2)相通的进水道(3)，下阀体(12)上设有上端与阀腔(2)相通，下端与大气相通的出水道(4)，还包括置于阀体(1)内的静铁芯(5)和置于阀腔(2)内的动铁芯(6)，动铁芯(6)与上阀体(11)之间设有弹簧(7)，还包括电磁阀线包总成(8)与之电连接的电磁阀连接器(9)；
其特征在于：
所述动铁芯(6)侧面设有侧边排水道(61)，其底部设有底边排水道(62)，所述底边排水道(62)端部与侧边排水道(61)下端连通；
当动铁芯(6)在阀腔(2)内运动到上止点时，其上端面将进水道(3)密封。
2.根据权利要求1所述的车辆储气筒电控排水阀，其特征在于：
所述动铁芯(6)正对的两个侧面分别设有一侧边排水道(61)，所述动铁芯(6)的底边排水道(62)横穿动铁芯(6)底边中部，底边排水道(62)的两端各与一侧边排水道(61)的下端连通。
3.根据权利要求1或2所述的车辆储气筒电控排水阀，其特征在于，所述弹簧(7)的上封力应满足如下关系：
Fspring＞Cp×(Mplg+Fpress_max)…(1)
其中，
Fpress_max＝Pmax×Shole…(2)
式中，Fspring是弹簧在封住进水道(3)时所能提供的上封力，Fpress_max是储气筒在最大气压时对动铁芯(6)形成的压力，Pmax是储气筒的最大工作气压，一般取储气筒最大气压为1200kPa，Shole是进水道(3)截面积，Mplg是动铁芯重力，Cp是安全系数，考虑到弹簧力的衰减效应和密封性要求，优选地，Cp取值3.5-4.0。
4.根据权利要求3所述的车辆储气筒电控排水阀，其特征在于，所述下阀体(12)内的电磁阀线包(121)及静铁芯(5)对动铁芯(6)产生的电磁铁吸力应满足如下关系：
Fad＞Cad×(Fspring-Mplg-Fpress-min)…(3)
式中：Fad是电磁铁吸力，Fpress_min是储气筒在最小气压时对动铁芯形成的压力，一般取储气筒最小气压600kPa，Cad是安全系数，优选地，Cad取值1.5-2。
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