CN202243532U

CN202243532U - 平衡阀

Info

Publication number: CN202243532U
Application number: CN201120257893XU
Authority: CN
Inventors: 潘兴河; 童毅; 张礼春; 陈洁
Original assignee: Beijing CSR Times Locomotive and Rolling Stock Mechanics Co Ltd
Current assignee: Beijing CRRC Heavy Industry Mechanics Co Ltd
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种平衡阀，包括阀体、阀盖、夹心阀及活塞，活塞上设置有顶杆，该活塞通过密封圈将阀体分隔成三个腔室，还包括设置在阀体上的双向阀，第一空气悬挂装置压力通道和第二空气悬挂装置压力通道均与双向阀的输入端相通，该双向阀的输出端与通过夹心阀可通断的与第一腔室相通；活塞在第二腔室内的有效面积等于活塞在第三腔室内的有效面积等于活塞在第一腔室内的有效面积的一半。本实用新型的活塞采用密封圈将阀体分隔成三个腔室，由于采用密封圈密封，与现有的模板密封相比，使得活塞与阀体侧壁之间的间隙较小，相应的，空气悬挂装置压力对密封圈向下的压力则可忽略不计，因此避免了偏差的存在，提高平衡阀的平均准确度。

Description

平衡阀

技术领域

本实用新型涉及列车制动控制技术领域，特别涉及一种平衡阀。

背景技术

车辆电空制动控制装置是由微机电子控制技术的电子、电气、气动作用阀等构成的，以接受司机及列车中央控制指令对本车辆实施准确、及时、可靠制动控制的装置，由于其独特的效果，已在列车中得到了广泛的应用。平衡阀作为车辆电空制动控制装置中的重要气动部件，其主要作用是对车辆角线的两个空气弹簧中的压力空气引入，经平均后输出，以此作为判断车重的指标并供下级控制部件使用。

如图1和图2所示，目前的平衡阀在如图1所示的SD空重限压阀中得以应用，该空重限压阀由压力供排部、弹簧调整部和空气弹簧压力平均运算部组成。其中，压力供排部主要由给排阀弹簧1、给排阀2、均衡活塞杆3、节流孔4、均衡活塞5和上膜板6等部件组成。弹簧调整部主要由上调整弹簧7、下调整弹簧9和上弹簧调整螺母8和下弹簧调整螺母10等部件组成。空气弹簧压力平均运算部主要由活塞杆11、活塞12、中膜板13和下膜板15等部件组成。

一位或二位空气弹簧压力T₁进入中膜板13的下腔，三位或四位空气弹簧压力T₂进入下膜板15的下腔，对活塞杆11产生向上的力，推动均衡活塞杆3向上顶开给排阀2，总风缸压力T₃通过开启的给排阀2进入上膜板6的上腔，对活塞杆11产生向下的力，待活塞杆11上下受力达到平衡时，给排阀2向下运动关闭进气阀口，这样输出到达中继阀的压力T₄为平衡时上膜板6上腔的压力。

活塞12的有效面积S_D2等于直径D1与D2环形带处的面积S_D1-D2，即活塞12各截面的面积满足以下关系：S_D2＝S_D1-D2＝S_D1/2，因此在工作过程中活塞对活塞杆11的作用力相当于对T₁和T₂压力平均后作用于S_D1上的力。

如果T₁＝100kPa，T₂＝200kPa，则活塞对顶杆的力：

F＝T₁*S_D1-D2+T₂*S_D2＝100*S_D1-D2+200*S_D2＝300*S_D2

即F＝300*S_D1/2＝150*S_D1，即相当于对T₁和T₂压力平均后作用于S_D1，此部分机构起到平衡阀的作用，其结构上采用了膜板(中膜板13、下膜板15)的密封形式。

通过对上述SD阀下部分起到平衡阀作用的工作原理及结构介绍，可以看到其不同腔室间(T₁和T₂)通过膜板隔开，膜板内外边分别被阀体和活塞压紧密封，由于活塞在运动中需要带动膜板上下移动，因此活塞和阀体间留有缝隙(见A处)供膜板上下活动。但是，当腔室中充入T₁和T₂压力空气后，压力空气在膜板A处对膜板的上下面产生作用力(如图3所示)。

当T₁和T₂不相等时，假设T₁＞T₂，则F_A1＞F_A2，因此膜板在F_A1的作用下会对活塞有个向下的力，从而活塞整体对顶杆的力F＝T₁*S_D1-D2+T₂*S_D2-(F_A1-F_A2)；

即：T₀*S_D1＝T₁*S_D1-D2+T₂*S_D2-(F_A1-F_A2)；(T₀相当于为活塞上表面存在压力空气)

则T₀＝(T₁+T₂)/2-(F_A1-F_A2)/S_D1；

可以看出T₀与(T₁+T₂)/2有一个差值(F_A1-F_A2)/S_D1，因此该结构对T₁和T₂的平均作用有一定的偏差，并没有对T₁、T₂平均输出，从而影响了产品的性能。

如何避免两个输入压力平均后偏差的存在，提高平衡阀的平均准确度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种平衡阀，以避免两个输入压力平均后偏差的存在，提高平衡阀的平均准确度。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种平衡阀，包括阀体、设置在所述阀体上的阀盖、设置在所述阀盖上的夹心阀及设置于所述阀体内的活塞，所述活塞上设置有触控所述夹心阀启闭的顶杆，该活塞通过密封圈将所述阀体分隔成位于顶部的第一腔室、位于中间的第二腔室及位于底部的第三腔室，所述阀体上设有与所述第二腔室相通的第一空气悬挂装置压力通道、与所述第三腔室相通的第二空气悬挂装置压力通道以及与所述第一腔室相通的输出至空重限压阀的压力通道，还包括设置在所述阀体上的双向阀，所述第一空气悬挂装置压力通道和所述第二空气悬挂装置压力通道均与所述双向阀的输入端相通，该双向阀的输出端通过所述夹心阀可通断的与所述第一腔室相通；

所述活塞在所述第二腔室内的有效面积等于所述活塞在所述第三腔室内的有效面积等于所述活塞在所述第一腔室内的有效面积的一半。

优选的，在上述平衡阀中，设置阀座压装到阀盖中，使阀座与阀盖为一体；夹心阀上设置有弹簧，可把夹心阀压到阀座上，使得夹心阀下表面与阀座上面的阀口密贴，从而隔断双向阀的输出端到第一腔室的通路；

设置顶杆可随活塞上移顶开夹心阀，从而脱离与阀座阀口的密贴，打开双向阀的输出端到第一腔室的通路。

优选的，在上述平衡阀中，所述活塞底部设有活塞杆，该活塞杆与所述阀体滑动密封配合。

优选的，在上述平衡阀中，所述活塞在所述第一腔室内的直径为D₁，所述活塞在所述第三腔室内的直径为D₂，所述活塞杆的直径为D₃，所述顶杆的直径为d，则D₁ ²+D₃ ²＝2D₂ ²，其中d＝D₃。

优选的，在上述平衡阀中，所述密封圈为K型密封圈。

优选的，在上述平衡阀中，所述顶杆可拆卸地设置在所述活塞的顶部，且与所述活塞密封连接。

优选的，在上述平衡阀中，所述顶杆和所述活塞为分体式结构。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的平衡阀，其活塞通过密封圈将所述阀体分隔成位于顶部的第一腔室、位于中间的第二腔室及位于底部的第三腔室，所述阀体上设有与所述第二腔室相通的第一空气悬挂装置压力通道、与所述第三腔室相通的第二空气悬挂装置压力通道以及与所述第一腔室相通的输出至空重限压阀的压力通道，还包括设置在所述阀体上的双向阀，所述第一空气悬挂装置压力通道和所述第二空气悬挂装置压力通道均与所述双向阀的输入端相通，该双向阀的输出端与通过所述夹心阀可通断的与所述第一腔室相通；所述活塞在所述第二腔室内的有效面积等于所述活塞在所述第三腔室内的有效面积等于所述活塞在所述第一腔室内的有效面积的一半。

在工作过程中，当第一空气悬挂装置压力空气和第二空气悬挂装置压力空气分别由第一空气悬挂装置压力通道和第二空气悬挂装置压力通道充入阀体后，首先充入双向阀并经比较后输出较大者，由于夹心阀截断双向阀的输出端与第一腔室，使得双向阀输出压力不能进入第一腔室。然后第一空气悬挂装置压力空气和第二空气悬挂装置压力空气也进入了第二腔室和第三腔室中，推动活塞向上移动，使得顶杆推开夹心阀使得双向阀输出压力进入第一腔室待活塞受到的各腔室压力空气作用平衡后下落，并关闭个阀口，从而由输出至空重限压阀的压力通道输出空气压力。

由于活塞在所述第二腔室内的有效面积等于所述活塞在所述第三腔室内的有效面积等于所述活塞在所述第一腔室内的有效面积的一半，并且本实用新型的活塞采用K型密封圈将所述阀体分隔成位于顶部的第一腔室、位于中间的第二腔室及位于底部的第三腔室，由于采用K型密封圈密封，与现有的模板密封相比，使得活塞与阀体侧壁之间的间隙较小，相应的，空气悬挂装置压力对密封圈向下的压力则可忽略不计，因此避免了偏差的存在，提高平衡阀的平均准确度。

附图说明

图1为现有空重限压阀的结构示意图；

图2为现有空重限压阀底部平衡阀的结构示意图；

图3为现有空重限压阀底部平衡阀的局部结构示意图；

图4本实用新型实施例提供的平衡阀的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的夹心阀开启状态的局部结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的夹心阀关闭状态的局部结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的活塞与阀体的密封结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的活塞各截面的受力结构示意图；

图9为现有K型密封圈的安装结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的K型密封圈的安装结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种平衡阀，以避免两个输入压力平均后偏差的存在，提高平衡阀的平均准确度。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图4，图4本实用新型实施例提供的平衡阀的结构示意图。

本实用新型提供的平衡阀，包括阀体28、设置在阀体28上的阀盖24、设置在阀盖24上的夹心阀及设置于阀体22内的活塞27，活塞27上设置有触控夹心阀启闭的顶杆26，该活塞27通过密封圈将阀体28分隔成位于顶部的第一腔室C、位于中间的第二腔室A及位于底部的第三腔室B，阀体22上设有与第二腔室A相通的第一空气悬挂装置压力通道、与第三腔室B相通的第二空气悬挂装置压力通道以及与第一腔室C相通的输出至空重限压阀的压力通道(压力T由该压力通道输出)。本实用新型的重点在于，还包括设置在阀体22上的双向阀21，第一空气悬挂装置压力通道和第二空气悬挂装置压力通道均与双向阀21的输入端相通，该双向阀21的输出端通过夹心阀可通断的与第一腔室C相通。活塞27在第二腔室A内的有效面积等于活塞27在第三腔室B内的有效面积等于活塞27在第一腔室C内的有效面积的一半。

其中，T₁和T₂分别为输入的两空气弹簧(即空气悬挂装置)的压缩空气的压力值，T为经平均后输出的压力值。双向阀21的作用是比较输入的两个压力T₁和T₂并输出压力值较大者(T′为双向阀21输出压力，即T₁和T₂中压力较大者)，第二腔室A为T₁压力空气充入的腔室，第三腔室B为T₂压力空气充入的腔室，第一腔室C为输出压力T的腔室。直径D1、D2和D3 分别为活塞各部分的直径，直径d为顶杆的直径。活塞27底部设有活塞杆，其直径为D3，该活塞杆与阀体28滑动密封配合。

本实用新型通过活塞27隔断开的三个腔室，并通过活塞特定直径的设计实现对输入压力平均的功能，即输出压力T＝(T₁+T₂)/2。在工作过程中，当T₁、T₂压力空气充入阀体后，首先充入双向阀21并经比较后输出较大者即T′，由于夹心阀截断双向阀21的输出端与第一腔室C，使得双向阀21输出压力不能进入第一腔室C。然后T₁、T₂也进入了第二腔室A和第三腔室B中，推动活塞27向上移动，使得顶杆26推开夹心阀(如图5所示)使得T′压力进入第一腔室C，待活塞27受到的各腔室压力空气作用平衡后下落，并关闭个阀口(如图6所示)，从而输出了压力T。

如图8所示，在各腔室充入压力空气后，活塞在受到各腔室压力空气作用力分别为Fc、Fa和Fb，此时需要输出压力T＝(T1+T2)/2，根据力F＝P*S(P为压强，S为有效面积)，则第一腔室C内压力空气对活塞的作用力：Fc＝T*Sc；Sc为第一腔室C内的有效面积，即：Sc＝π*(D₁ ²-d₂)/4；

相应的第二腔室A内压力空气对活塞的作用力：Fa＝T₁*Sa；Sa为第二腔室A内的有效面积，即：Sa＝π*(D₁ ²-D₂ ²)/4；

第三腔室B内压力空气对活塞的作用力：Fb＝T₂*Sb；Sb为第三腔室B内的有效面积，即：Sb＝π*(D₂ ²-D₃ ²)/4；

由：Fc＝Fa+Fb，则T*Sc＝T₁*Sa+T₂*Sb；

由于输出压力T＝(T1+T2)/2，所以活塞各处面接应满足：Sa＝Sb＝Sc/2。若令d＝D₃，则经进一步推算后活塞各直径需满足：D₁ ²+D₃ ²＝2D₂ ²。

根据以上关系以及工艺制造的需要，可相应的选定尺寸为：D₁＝51mm，D₂＝36.3mm，D₃＝6mm。

本实用新型由于活塞27在所述第二腔室A内的有效面积Sa等于所述活塞27在所述第三腔室B内的有效面积Sb等于所述活塞27在所述第一腔室C内的有效面积Sc的一半，并且本实用新型的活塞27采用K型密封圈将所述阀体分隔成位于顶部的第一腔室C、位于中间的第二腔室A及位于底部的第三腔室B，由于采用K型密封圈密封，与现有的模板密封相比，使得活塞与阀体侧壁之间的间隙较小，相应的，空气悬挂装置压力对密封圈向下的压力则可忽略不计，因此避免了偏差的存在，提高平衡阀的平均准确度。

本实用新型提供的夹心阀可具体包括阀座25、上盖22、夹心阀阀芯23和第一弹性件。其中，阀座25设置在输出至空重限压阀的压力通道内，该阀座25上设有与输出至空重限压阀的压力通道相通的阀孔。上盖22设置在阀体28上，夹心阀阀芯23堵设在阀座25的阀孔上，第一弹性件的一端与上盖22相抵，另一端将夹心阀阀芯23压紧在阀孔的顶部，顶杆26穿过阀孔，且位于夹心阀阀芯23的下方。

活塞27在第一腔室内的直径为D₁，活塞27在第三腔室内的直径为D₂，活塞杆的直径为D₃，顶杆的直径为d，则D₁ ²+D₃ ²＝2D₂ ²，其中d＝D₃。

密封圈可为K型密封圈291也可为如图7所示的O型密封圈292。

在本实用新型中应用K型密封圈291的密封方式隔断各腔室，从而保证各腔室间不出现压力空气串通及漏泄，相对于O型密封圈292的密封，其具有运动阻力小的优点，从而提高了产品的性能。此外，在传统的K型密封圈使用中采用如图9的方式，即通过小孔引入压力空气P充入K型密封圈内，使得K型密封圈内边缘贴紧在槽壁上，外缘贴紧在阀体内壁上，从而隔断上下腔室，但实际应用中发现压力空气P进入小孔，同时也通过活塞与阀体内壁从外部进入K型密封圈内会造成密封实效。因此本实用新型采用如图10的方式，取消小孔引入压力空气，而直接采用通过活塞与阀体内壁间的间隙引入压力空气，通过K型密封圈外部进入K型密封圈内并使得K型密封圈内边缘贴紧在槽壁上，外缘贴紧在阀体内壁上达到隔断上下腔室的作用，在实际的试验和应用中密封效果良好。

本实用新型提供的顶杆26可拆卸地设置在活塞27的顶部，且与活塞27密封连接，即本实用新型可采用顶杆26和活塞27分体式结构，这种方式能够校正活塞27在运动中对顶杆26阀口偏移的不良影响，但也可以使用如图7所示的活塞27和顶杆26的一体式设计，虽然以一体式结构会造成整个阀性能的下降，但也能实现相应的功能。

本实用新型通过活塞各截面面积的特定设计达到了对输入两压力空气平均后输出的作用，并且在密封上采用K型密封圈密封形式，并对密封方式加以改良，使得产品整体上结构简单、合理，使得产品的整体轻量化，并具有性能稳定性强、易于加工制造等优点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种平衡阀，包括阀体(28)、设置在所述阀体(28)上的阀盖(24)、设置在所述阀盖(24)上的夹心阀及设置于所述阀体(28)内的活塞(27)，所述活塞(27)上设置有触控所述夹心阀启闭的顶杆(26)，该活塞(27)通过密封圈将所述阀体(28)分隔成位于顶部的第一腔室、位于中间的第二腔室及位于底部的第三腔室，所述阀体(28)上设有与所述第二腔室相通的第一空气悬挂装置压力通道、与所述第三腔室相通的第二空气悬挂装置压力通道以及与所述第一腔室相通的输出至空重限压阀的压力通道，其特征在于，还包括设置在所述阀体(28)上的双向阀(21)，所述第一空气悬挂装置压力通道和所述第二空气悬挂装置压力通道均与所述双向阀(21)的输入端相通，该双向阀(21)的输出端通过所述夹心阀可通断的与所述第一腔室相通；

所述活塞(27)在所述第二腔室内的有效面积等于所述活塞(27)在所述第三腔室内的有效面积等于所述活塞(27)在所述第一腔室内的有效面积的一半。

2.如权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，设置阀座(25)压装到阀盖(24)中，使阀座(25)与阀盖为一体；夹心阀(23)上设置有弹簧，可把夹心阀压到阀座(25)上，使得夹心阀下表面与阀座上面的阀口密贴，从而隔断双向阀的输出端到第一腔室的通路；

设置顶杆(26)可随活塞上移顶开夹心阀(23)，从而脱离与阀座(25)阀口的密贴，打开双向阀的输出端到第一腔室的通路。

3.如权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，所述活塞(27)底部设有活塞杆，该活塞杆与所述阀体(28)滑动密封配合。

4.如权利要求3所述的平衡阀，其特征在于，所述活塞(27)在所述第一腔室内的直径为D₁，所述活塞(27)在所述第三腔室内的直径为D₂，所述活塞杆的直径为D₃，所述顶杆的直径为d，则D₁ ²+D₃ ²＝2D₂ ²，其中d＝D₃。

5.如权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，所述密封圈为K型密封圈(291)。

6.如权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，所述顶杆(26)可拆卸地设置在所述活塞(27)的顶部，且与所述活塞(27)密封连接。

7.如权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，所述顶杆(26)和所述活塞(27)为分体式结构。