CN114872751A - 一种具有多级输出功能的电空中继阀 - Google Patents

Abstract

本发明的一种具有多级输出功能的电空中继阀，由上端盖、弹簧压板、阀芯组件、阀体组件、阀杆组件、活塞组件、弹性膜板、电磁阀和底盖组件组成，阀体中设置有气体流通的通道和活动腔，气体流通的通道包括进气通道和排气通道，活动腔与进气通道、电磁阀和排气通道相连接，活动腔分隔成总风压力腔、制动压力腔、反馈压力腔、第一预控压力腔、第二预控压力腔、第三预控压力腔、第四预控压力腔，制动压力腔和反馈压力腔通过节流栓进行连接。本发明能够单独根据第一预控压力和第二预控输出压力，能够对第二预控压力进行处理后输出多级压力，能够对第一预控压力及处理后的第二预控压力取大进行输出。

Description

一种具有多级输出功能的电空中继阀

技术领域

本发明涉及高速动车组用中继阀，特别是一种具有多级输出功能的电空中继阀。

背景技术

中继阀在制动系统中能够随预控压力的变化输出不同的大流量制动压力。中继阀输出压力为最终的夹钳控制力，直接控制制动夹钳的制动力。要求中继阀实现大流量的压力空气输出，且需要具备高的可靠性。

动车组的制动力依赖于轮轨间的粘着，当列车制动力超出轮轨间的粘着力时，将导致车轮滑行，严重时导致车轮擦伤乃至车轮抱死。随着动车组的高速运用，为了匹配轮轨粘着曲线，紧急制动的减速度设计曲线往往根据速度进行 2 段式切换。如图 1 所示，低速阶段施加较大制动力，高速阶段施加较小制动力，这样既能保证实现较短的制动距离，也能充分利用粘着、防止发生车轮滑行，更能避免高速阶段施加较大制动力情况下对基础制动产生较高的热负荷。

对于以更高速度运营的新一代高速动车组，紧急制动距离要求非常严苛，停车时基础制动承担的能量更大，受轮轨粘着曲线及基础制动热容量限制，2 段式紧急制动力切换已无法满足要求，需要在紧急制动时对预控压力进行多级输出，并且更加贴合轮轨粘着曲线。如图 2 所示，在车辆速度高时输出低压，随着车辆速度降低逐级升高输出压力，能够有效降低基础制动的温度，使其不致失效。

专利CN210716211U公开了一种具有切换输出功能的中继阀，具有总风压力腔、输出压力腔、反馈压力腔、第一预控压力腔、第二预控压力腔。唯一的预控压力直接进入第二预控压力腔，通过电磁阀的得失电，控制预控压力是否进入第一预控压力腔，改变预控作用腔的膜板面积，实现对预控压力的二级输出。然而该专利中的技术方案不能解决更高速动车组紧急制动时制动缸压力的多级输出问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种具有多级输出功能的电空中继阀，能够单独根据第一、第二预控压力输出制动压力。作为进一步的改进方案，能够对第二预控压力进行处理后输出多个对应压力，能够对第一预控压力及经过处理后的第二预控压力取大进行输出。

为达到本发明目的，本发明所提供的技术方案：一种具有多级输出功能的电空中继阀，包括：阀体组件、由上至下地设置于阀体组件内且依次支撑的可活动的阀芯组件、阀杆组件和活塞组件，所述阀体组件内的设置有活动腔，所述活动腔由上至下依次包括总风压力腔、制动压力腔、反馈压力腔、第一预控压力腔和第二预控压力腔，总风压力腔与制动压力腔之间通过可开闭的阀口相连，制动压力腔与反馈压力腔之间通过节流栓连通，阀杆组件、活塞组件与阀体组件之间分别通过弹性膜板相连；反馈压力腔的压力作用于阀杆组件，用于下压阀杆组件；第一预控压力腔的压力作用于阀杆组件，用于向上顶起阀杆组件，从而打开阀口；第二预控压力腔的压力作用于活塞组件，用于向上顶起活塞组件，从而通过阀杆组件打开阀口。

进一步的，活动腔还包括位于第二预控压力腔下方的由活塞组件与阀体组件通过弹性膜板相连而形成的第三预控压力腔，所述第二预控压力腔与第三预控压力腔通过安装有第一电磁阀的气路相连，第二预控压力腔的上部作用面积等于第一预控压力腔的下部作用面积为A2，第三预控压力腔的上部作用面积等于第二预控压力腔的下部作用面积为A3，A2＞A3。

更进一步的，活动腔还第三预控压力腔下方的由活塞组件与阀体组件通过弹性膜板相连而形成的第四预控压力腔，所述第二预控压力腔与第四预控压力腔通过安装有第二电磁阀的气路相连，第四预控压力腔的上部作用面积等于第三预控压力腔的下部作用面积为A4，A2＞A3＞A4。

所述阀杆组件具有竖向贯通的排气道，排气道的上端连接阀口，排气道的下端连接大气。

所述的阀杆组件能够推动活塞组件向下运动，活塞组件能够推动阀杆组件向上运动。

本发明的技术效果如下：

本发明可以根据第一预控压力实现对制动压力的无级输出；以列车运行速度为参考，可以对第二预控压力进行多级处理，实现对制动压力的多级输出；可以对第一预控压力及多级处理后的第二预控压力取大进行输出。

本中继阀多级输出压力功能通过第一电磁阀及第二电磁阀动作来控制第二预控压力腔与第三预控压力腔及第四预控压力腔之间气路通断，改变预控压力腔的作用面积来实现；当列车速度改变时，电磁阀动作改变了预控压力腔的作用面积，改变了输入与输出的比例。本产品在电磁阀共同作用下实现输出压力的多级调整，根据列车速度切换所需制动缸压力，降低制动时基础制动承载的能量，保证车辆安全。

附图说明

图1是350公里时速列车2 段式切换的紧急制动的减速度设计曲线。

图2是400公里时速列车多段式切换的紧急制动的减速度设计曲线。

图3为本发明具有多级输出功能的电空中继阀的剖视图。

图中：1-上端盖；2-弹簧压板；3-阀芯弹簧；4-阀芯组件；5-阀体组件；6-节流栓；7-回位弹簧；8-阀杆组件；9-弹性膜板；10-阀杆组件；11-底盖组件；12-第一电磁阀；13-第二电磁阀；Q1-总风压力腔；Q2-制动压力腔；Q3-反馈压力腔；Q4-第一预控压力腔；Q5-第二预控压力腔；Q6-第三预控压力腔；Q7-第四预控压力腔。

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。

如图3所示，本发明具有多级输出功能的电空中继阀，包括端盖1、弹簧压板2、阀芯弹簧3 、阀芯组件4 、阀体组件5、节流栓6、回位弹簧7、阀杆组件8 、弹性膜板9 、活塞组件10 、底盖组件11、第一电磁阀12、第二电磁阀13。阀体组件5设置有气体流通的通道和活动腔，气体流通的通道包括进气通道和排气通道，活动腔与进气通道和排气通道相连接，活动腔通过阀杆组件8、阀体组件5、活塞组件10、弹性膜板9分隔成总风压力腔Q1、制动压力腔Q2、反馈压力腔Q3、第一预控压力腔Q4、第二预控压力腔Q5、第三预控压力腔Q6、第四预控压力腔Q7。总风压力腔Q1、制动压力腔Q2、反馈压力腔Q3、第一预控压力腔Q4和第二预控压力腔Q5、第三预控压力腔Q6、第四预控压力腔Q7从上至下进行布置。总风压力腔Q1与制动压力腔Q2之间通过可开闭的阀口相连，制动压力腔Q2与反馈压力腔Q3之间通过节流栓6连通。弹性膜板9安装后具有一定的压缩量，实现不同腔室的密封效果。

依次支撑的阀芯组件4、阀杆组件8和活塞组件10可活动地由上至下地设置于阀体组件5内。阀体组件5上方设置有上端盖1，下方设置有底盖组件11。阀芯组件4通过阀芯弹簧3支撑于上端盖1下方的弹簧压板2。阀杆组件8具有竖向贯通的排气道，排气道的上端连接阀口，排气道的下端连接大气。阀杆组件8通过回位弹簧7支撑于阀体组件5，回位弹簧7下压该阀杆组件8。

电空中继阀不动作时，阀杆组件8上端抵住阀芯组件4，阀芯组件4未被顶起，此时阀口封闭；同时阀杆组件8的排气道也被封闭。当阀杆组件8顶起阀芯组件4时，阀口被打开，总风压力腔Q1与制动压力腔Q2连通，施加制动。当阀杆组件8被下压，则制动压力腔Q2与大气连通，实现制动力缓解。

阀体组件5内设置有环状的第一隔板和第二隔板，第一隔板上方形成总风压力腔Q1，第一隔板中部形成所述的阀口；第一隔板与第二隔板之间形成制动压力腔Q2，第二隔板与阀杆组件8之间形成反馈压力腔Q3。活塞组件10套设于阀杆组件8，活塞组件10的顶部与阀杆组件8之间形成止挡结构，用于活塞组件10顶起阀杆组件8；所述活塞组件10具有三块轴向间隔布置的挡圈，三块挡圈分别通过弹性膜板9与阀体组件5相连，阀杆组件8与第一挡圈之间形成第一预控压力腔Q4，第一挡圈与第二挡圈之间形成第二预控压力腔Q5，第二挡圈与第三挡圈之间形成第三预控压力腔Q6，第二挡圈与第三挡圈之间形成第三预控压力腔Q7。

阀体组件5设置有与总风压力腔Q1连接的总风进气口、与制动压力腔Q2连接的制动力输出口、与第一预控压力腔Q4连接的第一预控压力输入口、和与第二预控压力腔Q5连接的第二预控压力输入口。

反馈压力腔Q3的压力作用于阀杆组件8，用于下压阀杆组件8（阀杆组件8能够推动活塞组件10向下运动）；第一预控压力腔Q4的压力作用于阀杆组件8，用于向上顶起阀杆组件8，从而打开阀口；第二预控压力腔Q5的压力作用于活塞组件10，用于向上顶起活塞组件10（活塞组件10能够推动阀杆组件 8 向上运动），从而通过阀杆组件8打开阀口。本电空中继阀能够单独根据第一预控压力PR1和第二预控压力PR2输出制动压力。

本实施例中，阀杆组件8和阀芯组件4及活塞组件10的运动状态保持一致。阀芯组件4通过阀芯弹簧3压在阀体组件5上，提供初始密封力，将总风压力腔Q1和制动压力腔Q2密封隔离，阀芯弹簧3一端固定在弹簧压板2上，阀芯弹簧3的另一端紧压在阀芯组件4上。阀杆组件8上部紧压有回位弹簧7，回位弹簧7用于调节阀杆组件初始位置。阀杆组件 8 和活塞组件10分别和弹性膜板9的一端嵌套连接，所述弹性膜板9的另一端嵌在阀体5内部固定，使得反馈压力腔Q3和第一预控压力腔Q4、第一预控压力腔Q4和第二预控压力腔Q5、第二预控压力腔Q5和第三预控压力腔Q6、第三预控压力腔Q6和第四预控压力腔Q7之间密封隔离。

预控压力分两路，第一预控压力PR1直接进入第一预控压力腔Q4，第二预控压力PR2直接进入第二预控压力腔Q5，第一电磁阀12控制气路打开时，第二路预控压力进入第三预控压力腔Q6，第一电磁阀12控制气路关闭时，第三预控压力腔Q6压力通过第一电磁阀12排出，第二电磁阀13控制气路打开时，第二路预控压力进入第四预控压力腔Q7，第二电磁阀13控制气路关闭时，第四预控压力腔Q6压力通过第二电磁阀13排出。

本发明具有第一预控压力作用、第二预控压力作用及共同作用三种模式，每种模式有制动力施加、制动力保持、制动力缓解三种工作状态。

第一预控压力PR1作用：

制动施加：PR1进入第一预控压力腔Q4，推动阀杆组件8向上运动，阀杆组件8的阀口部位作用在阀芯组件4上，阀口打开，总风压力腔内的压力进入制动压力腔Q2，实现制动施加；

制动保持：制动压力腔Q2的压力通过节流栓进入到反馈压力腔Q3，当反馈压力腔Q3的气体作用在阀杆组件 8 向下的力、阀芯弹簧向下的作用力、回位弹簧向下的作用力与预控压力腔Q4向上的作用力达到平衡时，阀芯组件4回到初始位置，此时处于制动保持状态。从制动施加状态到制动保持状态稳定的过程中，节流栓的流量大小直接影响稳定过程的时间长短和输出流量的大小；

制动缓解：第一预控压力PR1减小，阀芯组件4在阀芯弹簧3的作用下回到初始位置，将总风压力腔Q1与制动压力腔Q2隔离，阀杆组件8 在回位弹簧7的作用下与阀芯4脱离接触，制动压力腔Q2的压力通过阀杆组件8中的排气口与大气相通，实现缓解。

第二预控压力PR2作用：第二预控压力PR2进入第二预控压力腔Q5，第一电磁阀12及第二电磁阀13控制第二预控压力是否进入第三预控压力腔Q6及第四预控压力腔Q7，推动活塞组件向上运动，活塞组件推动阀杆组件8向上运动，阀杆组件8与阀芯组件4间的阀口打开，总风压力腔Q1内的压力进入制动压力腔Q2，实现制动施加；制动压力腔Q2的压力通过节流栓进入到反馈压力腔Q3，当反馈压力腔Q3的气体作用在阀杆组件8向下的力、阀芯弹簧3向下的作用力、回位弹簧7向下的作用力与预控压力腔Q4、Q5、Q6作用在活塞组件10向上的力达到平衡时，阀芯组件4回到初始位置，此时处于制动保持状态；缓解状态如见上文所述，本处不再赘述。

第一预控压力PR1及第二预控压力PR2共同作用：当阀杆组件8所受向上作用力大于活塞组件10所受向上作用力，此时阀杆组件8与活塞组件10脱离接触，制动施加、保持与缓解状态如上文所述，本处不再赘述。当阀杆组件 8 所受向上作用力小于活塞组件10所受向上作用力，此时活塞组件10推动阀杆组件8向上运动，制动施加、保持与缓解状态如上文所述，本处不再赘述，实现对第一预控压力及经过处理的第二预控压力取大输出。

本发明作为一种优选的实施例，还能够对第二预控压力进行处理后输出多个对应压力，能够对第一预控压力及经过处理后的第二预控压力取大进行输出。

具体通过以下技术手段实现：

活动腔还包括位于第二预控压力腔Q5下方的由活塞组件10与阀体组件5通过弹性膜板9相连而形成的第三预控压力腔Q6和第四预控压力腔Q7，第二预控压力腔Q5与第三预控压力腔Q6通过安装有第一电磁阀12的气路相连，第二预控压力腔Q5与第四预控压力腔Q7通过安装有第二电磁阀13的气路相连。第二预控压力腔Q5的上部作用面积等于第一预控压力腔Q4的下部作用面积为A2，第三预控压力腔Q6的上部作用面积等于第二预控压力腔Q5的下部作用面积为A3，第四预控压力腔Q7的上部作用面积等于第三预控压力腔Q6的下部作用面积为A4，A2＞A3＞A4。反馈压力腔Q3的下部作用面积等于第一预控压力腔Q4的上部作用面积为A1。

压力切换功能的实现：

反馈压力腔Q3下部作用面积等于第一预控压力腔Q4上部作用面积为A1，第二预控压力腔Q5上部作用面积等于第一预控压力腔Q4下部作用面积为A2，第三预控压力腔Q6上部作用面积等于第二预控压力腔Q5下部作用面积为A3，第四预控压力腔Q7的作用面积等于第三预控压力腔Q6下部作用面积为 A4， A2＞A3＞A4。在列车高速运行时，需要输出较低的制动压力，第一电磁阀12及第二电磁阀13控制气路截断，预控压力PR2仅进入第二预控压力腔Q5，活塞组件10所受向上力为PR2×（A2-A3）；随着列车速度降低达到第一压力切换点，第一电磁阀12空气气路导通，预控压力PR2进入第二预控压力腔Q5及第三预控压力腔Q6，活塞组件10所受向上力为PR2×（A2-A4）；当列车速度达到第二压力切换点，第一电磁阀12控制气路截断、第二电磁阀13控制气路导通，预控压力PR2进入第二预控压力腔Q5及第四预控压力腔Q7，第三预控压力腔Q6压力被排出，活塞组件10所受向上力为 PR2×（A2+A4-A3）；当列车速度达到第三压力切换点，第一电磁阀12及第二电磁阀13控制气路导通，预控压力PR2进入第二预控压力腔Q5、第三预控压力腔Q6及第四预控压力腔Q7，活塞组件10所受向上力为PR2×A2。实现对第二预控压力的四级输出。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有多级输出功能的电空中继阀，包括：阀体组件（5）、由上至下地设置于阀体组件（5）内且依次支撑的可活动的阀芯组件（4）、阀杆组件（8）和活塞组件（10），所述阀体组件（5）内的设置有活动腔，所述活动腔由上至下依次包括总风压力腔（Q1）、制动压力腔（Q2）、反馈压力腔（Q3）、第一预控压力腔（Q4）和第二预控压力腔（Q5），总风压力腔（Q1）与制动压力腔（Q2）之间通过可开闭的阀口相连，制动压力腔（Q2）与反馈压力腔（Q3）之间通过节流栓（6）连通，阀杆组件（8）、活塞组件（10）与阀体组件（5）之间分别通过弹性膜板（9）相连；反馈压力腔（Q3）的压力作用于阀杆组件（8），用于下压阀杆组件（8）；第一预控压力腔（Q4）的压力作用于阀杆组件（8），用于向上顶起阀杆组件（8），从而打开阀口；第二预控压力腔（Q5）的压力作用于活塞组件（10），用于向上顶起活塞组件（10），从而通过阀杆组件（8）打开阀口。

2.根据权利要求1所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：所述活动腔还包括位于第二预控压力腔（Q5）下方的由活塞组件（10）与阀体组件（5）通过弹性膜板（9）相连而形成的第三预控压力腔（Q6），所述第二预控压力腔（Q5）与第三预控压力腔（Q6）通过安装有第一电磁阀（12）的气路相连，第二预控压力腔（Q5）的上部作用面积等于第一预控压力腔（Q4）的下部作用面积为A2，第三预控压力腔（Q6）的上部作用面积等于第二预控压力腔（Q5）的下部作用面积为A3，A2＞A3。

3.根据权利要求2所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：所述活动腔还第三预控压力腔（Q6）下方的由活塞组件（10）与阀体组件（5）通过弹性膜板（9）相连而形成的第四预控压力腔（Q7），所述第二预控压力腔（Q5）与第四预控压力腔（Q7）通过安装有第二电磁阀（13）的气路相连，第四预控压力腔（Q7）的上部作用面积等于第三预控压力腔（Q6）的下部作用面积为A4，A2＞A3＞A4。

4.根据权利要求1所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：反馈压力腔（Q3）的下部作用面积等于第一预控压力腔（Q4）的上部作用面积为A1。

5.根据权利要求1所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：所述阀体组件（5）上方设置有上端盖（1），阀芯组件（4）通过阀芯弹簧（3）支撑于上端盖（1）下方的弹簧压板（2）。

6.根据权利要求1所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：所述阀杆组件（8）通过回位弹簧（7）支撑于阀体组件（5），所述回位弹簧（7）下压该阀杆组件（8）。

7.根据权利要求1所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：所述阀杆组件（8）具有竖向贯通的排气道，排气道的上端连接阀口，排气道的下端连接大气。

8.根据权利要求1所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：阀体组件（5）设置有与总风压力腔（Q1）连接的总风进气口、与制动压力腔（Q2）连接的制动力输出口、与第一预控压力腔（Q4）连接的第一预控压力输入口、和与第二预控压力腔（Q5）连接的第二预控压力输入口。

9.根据权利要求1所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：所述阀体组件（5）内设置有环状的第一隔板和第二隔板，所述第一隔板上方形成总风压力腔（Q1），第一隔板中部形成所述的阀口；第一隔板与第二隔板之间形成制动压力腔（Q2），第二隔板与阀杆组件（8）之间形成反馈压力腔（Q3）。

10.根据权利要求3所述的一种具有多级输出功能的电空中继阀，其特征在于：所述活塞组件（10）套设于阀杆组件（8），活塞组件（10）的顶部与阀杆组件（8）之间形成止挡结构，用于活塞组件（10）顶起阀杆组件（8）；所述活塞组件（10）具有三块轴向间隔布置的挡圈，三块挡圈分别通过弹性膜板（9）与阀体组件（5）相连，阀杆组件（8）与第一挡圈之间形成第一预控压力腔（Q4），第一挡圈与第二挡圈之间形成第二预控压力腔（Q5），第二挡圈与第三挡圈之间形成第三预控压力腔（Q6），第二挡圈与第三挡圈之间形成第三预控压力腔（Q7）。

Images