专利名称：用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道车辆用的控制阀门，特别是涉及一种适用于轨道牵引司机制动控制器系统用的直动式机械控制气阀。
背景技术：
随着技术的不断进步，各种类型的气阀广泛应用于铁路机车(含轻轨)的司控器系统，以前通用控制方法是通过司控器在紧急制动时输出电信号，由电信号控制电磁阀进行紧急放风制动。但此控制模式在停电状态下，机车将失去控制，后果不堪设想。因此如何保证机车在任何状态均可以进行有效控制，是值得研究的一道课题。如果能开发出一种不需要电信号就可以进行紧急放风制动控制的气阀是最为理想的控制方式，可是目前世界上无类似大通径大流量、小外形尺寸、小操作力、小行程同此结构气阀。一般气动阀的机械开启机构因为下腔存在较大气压，要使阀口关闭可靠，则需要较大的弹簧力，相应的开启操作力较大。·通过国内专利文献检索，发现有关机车产生紧急制动方面的专利，主要有如下一些
I、中国专利申请号为CN201010601051. 1，名称为“一种使机车产生紧急制动作用的方法”，该专利公开了一种使机车产生紧急制动作用的方法，当列车运行前方突然出现塌方落石、汽车熄火在道口等险情，严重威胁到列车行车安全，在列车运行前方、列车紧急制动停车距离范围内，通过使用无线电遥控开关技术、开通紧急电空阀电源开关10、机车制动机11产生紧急制动作用、列车紧急制动停车。主要采用自动触发3或人工按钮4的方法使无线电遥控发射器I发出无线电报警信号，驶入其发射范围附近的装有无线电遥控接收控制器2的机车接收到无线电遥控报警信号、开通紧急电空阀电源开关10、机车制动机11产生紧急制动作用、列车紧急制动停车。从上述专利可以看出，所采用的控制方式仍是采用电控阀门来进行紧急制动控制的。2、中国专利申请号为CN201010255301.0，名称为“用于电力机车的紧急制动阀”，该专利公开了一种用于电力机车的紧急制动阀，包括阀体、阀芯和驱动装置，在阀体的侧壁上设有贯通气体通道的安装孔，阀芯通过所述安装孔装设在气体通道内，且阀芯的轴线与气体通道的轴线正交，阀芯上径向设有可与气体通道贯通或封闭的贯通孔，阀芯沿阀芯的轴线经所述安装孔分别向两端延伸至阀体的外部形成两伸出端，阀芯的一伸出端与驱动装置固定连接，其另一伸出端与紧急制动信号发生装置相连接；驱动装置能带动所述阀芯旋转，当阀芯旋转至所述贯通孔与气体通道相贯通时，阀芯驱动紧急制动信号发生装置动作，并向机车控制系统输出紧急制动信号。该专利虽然涉及到了机车紧急制动阀，但并没有涉及其控制装置，从文献中只是发现有一处描述是手动控制，因此不能作为机车的适时自动控制阀门。3、中国专利申请号为CN201110024172. 9，名称为“轨道交通车辆制动控制系统和方法”，该专利公开了一种轨道交通车辆制动控制系统和方法。该系统包括贯穿铁路列车各车厢的紧急制动请求列车线，以及设置在铁路列车各车厢内的本地制动控制单元，本地制动控制单元通过紧急制动开关与紧急制动请求列车线连接；并通过列车总线与列车中央控制单元以及报警装置连接；本地制动控制单元用于监测紧急制动开关的状态，并在紧急制动开关断开时向列车中央控制单元和报警装置发送紧急制动请求。该专利主要涉及的是制动控制的系统和方法，并没有涉及具体的控制阀门。4、中国专利申请号为CN201020298126. 9，名称为“DK型机车制动机紧急阀紧急室的充风结构”，该专利公开了一种DK型机车制动机紧急阀紧急室的充风结构，包括一DK型电空制动机紧急阀和紧急电空阀，该紧急阀的紧急室连通紧急电空阀出风口，该紧急电空阀进风口连通总风管，紧急电空阀的排风口封堵，且该紧急阀的微动开关串入该紧急电空阀的控制回路中，用于使该紧急电空阀失电。该专利倒是的确与紧急制动控制阀门有关，但仍然是采用的电控阀门，所以依然存在缺电后导致整个控制失效的问题。综上所述，现有技术对于如何有效解决紧急制动时，系统缺电而导致电控阀们不能动作的问题尚缺乏有效手段，考虑到现有技术的缺陷，有必要对其进行进一步改进。·
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种能在控制模式的停电状态下，依然能有效进行紧急放风制动控制方法及控制气阀。该气阀具有安全可靠、操作力小、行程短、排气流量足够大的特点。为了解决上述技术问题，本发明苏提出的解决技术方案为一种用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀，包括阀体，阀体设有进气口和出气口，进气口和出气口分别安装在对应的进气腔和出气腔的进出口上，在进气腔内设有下腔环，在出气腔内设有上腔环，并在阀体内设有一直动式控制阀，直动式控制阀包括一个控制阀腔，控制阀腔分为上腔和下腔，其中上腔通过上通道与出气腔内的上腔环连通，下腔通过下通道与进气腔内的下腔环连通；在控制阀腔内设有一个控制阀芯，控制阀芯与一个控制机构相连，并通过控制机构使得阀芯可以上下运动，通过阀芯的上下运动可使控制阀腔内的上腔和下腔连通或截止。进一步地，所述的控制阀芯的上部设有一阀口，阀口正好位于控制阀腔的上腔和下腔之间隔离板的上方，口径与控制阀腔上腔和下腔之间隔离板的内径相配，并可通过上下移动在隔离板与隔离板上方之间的移动，实现上腔和下腔的连通或截止。进一步地，所述的控制机构是在控制阀芯的上部设有一半封闭的环形槽，环形槽内安装有一控制压簧，控制阀芯在压簧的推力下，始终保持向下运动的趋势；控制阀芯的下端穿过下端盖，伸出到阀体外，并可在外力的作用下克服控制压簧的弹性力，迫使控制阀芯往上运动。进一步地，所述的控制阀芯的上部以活塞方式安装在控制阀腔上端部的上端盖活塞缸内，使得阀芯上部成为一个活塞在上端盖内可以上下移动；并在控制阀芯的环形槽上开有阀芯小孔，使得上端盖与控制阀芯的环形槽形成一个平衡腔，控制压簧位于平衡腔内。一种使用上述用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀的轨道牵引司机制动控制方法，将气阀的进气口连通司控器的风缸，出气口直接与大气相通；正常情况下气阀的上腔和下腔是截止状态，即进气口和出气口之间是关闭的；气阀的阀芯与一凸轮机构相连，当阀芯受到凸轮的推力从而克服弹簧弹簧力和上下腔面的压力差运动时，阀口打开，风缸中的压缩空气从进气口经过下腔、阀口、上腔最后从出气口排到大气中，使风缸迅速泄压，机车开始实现机械式的直动式制动；在这过程中，阀芯向上运动的行程越大，阀口流量越大，风缸的压力下降越快，制动的效果越好。当需要气阀开启时，采取直动式压力补偿方式开启气阀；具体开启方式是，当压缩空气进入下腔后，下腔内的气体迅速经阀芯孔进入平衡腔，形成一个与下腔相反方向的气压力(合力)，其向下合力和弹簧力使阀口保持可靠的关闭状态，保证阀口能可靠密封；当推动阀芯向上运动，阀口打开时，平衡腔内的压缩空气经过阀芯孔进入上腔并从出气口排出，从而平衡腔内的气压力消失，推动阀芯只需克服弹簧的弹簧力即可，能大大减小操作力。与现有技术相比本发明的优点如下
本发明以直动式压力补偿机构控制气阀，既能够保证阀口可靠密封，又能够具有较小的开启操作力。在此条件下，采用了此直动压差补偿式制动放风阀控制方式，具有操作灵活、操作力小、行程短、流量大和外形尺寸小的特点，可安装在司控器狭小的空间内。尤其是 采用凸轮机构直接推动气阀，有效改变了电控阀的缺点，能够保证在机车失电的情况下仍能进行制动控制。
图I为本发明的主剖视 图2为本发明的左剖视 图3为本发明沿A-A的剖视 图4为本发明的控制阀流道示意图。
具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明
通过附图可以看出，本发明涉及一种用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀，包括阀体，阀体设有进气口和出气口，进气口和出气口分别安装在对应的进气腔和出气腔的进出口上，在进气腔内设有下腔环，在出气腔内设有上腔环，并在阀体内设有一直动式控制阀，直动式控制阀包括一个控制阀腔，控制阀腔分为上腔和下腔，其中上腔通过上通道与出气腔内的上腔环连通，下腔通过下通道与进气腔内的下腔环连通；在控制阀腔内设有一个控制阀芯，控制阀芯与一个控制机构相连，并通过控制机构使得阀芯可以上下运动，通过阀芯的上下运动可使控制阀腔内的上腔和下腔连通或截止。进一步地，所述的控制阀芯的上部设有一阀口，阀口正好位于控制阀腔的上腔和下腔之间隔离板的上方，口径与控制阀腔上腔和下腔之间隔离板的内径相配，并可通过上下移动在隔离板与隔离板上方之间的移动，实现上腔和下腔的连通或截止。进一步地，所述的控制机构是在控制阀芯的上部设有一半封闭的环形槽，环形槽内安装有一控制压簧，控制阀芯在压簧的推力下，始终保持向下运动的趋势；控制阀芯的下端穿过下端盖，伸出到阀体外，并可在外力的作用下克服控制压簧的弹性力，迫使控制阀芯往上运动。进一步地，所述的控制阀芯的上部以活塞方式安装在控制阀腔上端部的上端盖活塞缸内，使得阀芯上部成为一个活塞在上端盖内可以上下移动；并在控制阀芯的环形槽上开有阀芯小孔，使得上端盖与控制阀芯的环形槽形成一个平衡腔，控制压簧位于平衡腔内。一种使用上述用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀的轨道牵引司机制动控制方法，将气阀的进气口连通司控器的风缸，出气口直接与大气相通；正常情况下气阀的上腔和下腔是截止状态，即进气口和出气口之间是关闭的；气阀的阀芯与一凸轮机构相连，当阀芯受到凸轮的推力从而克服弹簧弹簧力和上下腔面的压力差运动时，阀口打开，风缸中的压缩空气从进气口经过下腔、阀口、上腔最后从出气口排到大气中，使风缸迅速泄压，机车开始实现机械式的直动式制动；在这过程中，阀芯向上运动的行程越大，阀口流量越大，风缸的压力下降越快，制动的效果越好。当需要气阀开启时，采取直动式压力补偿方式开启气阀；具体开启方式是，当压缩空气进入下腔后，下腔内的气体迅速经阀芯孔进入平衡腔，形成一个与下腔相反方向的气压力(合力)，其向下合力和弹簧力使阀口保持可靠的关闭状态，保证阀口能可靠密封；当推动阀芯向上运动，阀口打开时，平衡腔内的压缩空气经过阀芯孔进入上腔并从出气口排出，从而平衡腔内的气压力消失，推动阀芯只需克服弹簧的弹簧力即可，能大大减小操作力。
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实施例一
如图I、图2、图3和图4所示，一种用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀，包括阀体3，阀体3设有进气口 I和出气口 2 ;进气口 I和出气口 2分别安装在阀体3的进气腔20和出气腔19的进口和出口上；在进气腔I内设有下腔环18，在出气腔内设有上腔环17，并在阀体3内设有一直动式控制阀，直动式控制阀包括一个控制阀腔4，控制阀腔4分为上腔6和下腔7，其中，上腔6通过上通道15与出气腔2内的上腔环17连通，下腔7通过下通道16与进气腔I内的下腔环18连通；在控制阀腔4内设有一个控制阀芯5，控制阀芯5与一个控制机构相连，并通过控制机构使得阀芯5可以上下运动，通过阀芯5的上下运动可使控制阀腔4内的上腔6和下腔7连通或截止。进一步地，所述的控制阀芯4的上部设有一阀口 8，阀口 8正好位于控制阀腔4的上腔6和下腔7之间隔离板12的上方，口径与控制阀腔4的上腔6和下腔7之间隔离板12的内径相配，并可通过上下移动在隔离板12与隔离板上方之间的移动，实现上腔6和下腔7的连通或截止。进一步地，所述的控制机构是在控制阀芯5的上部设有一半封闭的环形槽，环形槽内安装有一控制压簧10，控制阀芯5在控制压簧10的推力下，始终保持向下运动的趋势；控制阀芯5的下端穿过下端盖14，伸出到阀体3外，并可在外力的作用下克服控制压簧10的弹性力，迫使控制阀芯5往上运动。进一步地，所述的控制阀芯5的上部以活塞方式安装在控制阀腔上端部的上端盖13活塞缸内，使得控制阀芯5上部成为一个活塞，在上端盖13内可以上下移动；并在控制阀芯5的环形槽上开有阀芯小孔9，使得上端盖13与控制阀芯5的环形槽形成一个平衡腔11，控制压簧10位于平衡腔11内。本发明共走原理是
进气口 I连通司控器的风缸，正常情况如下所示，控制阀腔4的上腔6和下腔7是截止状态，即进气口 I和出气口 2之间是关闭的。当控制阀芯5受到凸轮的推力从而克服控制压簧10弹簧力和上下腔面的压力差运动时，阀口 8打开，风缸中的压缩空气从进气口 I经过下腔7、阀口 8、上腔6最后从出气口 2排到大气中，使风缸迅速泄压，机车开始制动；在这过程中，控制阀芯5向上运动的行程越大，阀口 8流量越大，风缸的压力下降越快，制动的效果越好。一般气动阀的机械开启机构因为下腔7存在较大气压，要使阀口 8关闭可靠，则需要较大的弹簧力，相应的开启操作力较大。以下的直动式压力补偿机构既能够保证阀口可靠密封，又能够具有较小的开启操作力。当压缩空气进入下腔7后，下腔7内的气体迅速经阀芯孔进入平衡腔11，形成一个与下腔7相反方向的气压力(合力)，其向下合力和弹簧力使阀口 8保持可靠的关闭状态，保证阀口 8能可靠密封；当推动控制阀芯5向上运动，阀口 8打开时，平衡腔11内的压缩空气经过阀芯孔进入上腔6并从出气口 2排出，从而平衡腔11内的气压力消失，推动阀芯只需克服控制压簧10的弹簧力即可,能大大减小操作力。进气腔与平衡腔连接通道16和出气腔与平衡腔连接通道15采用方孔流道，为流道提供了大截面通道，同时减少了外部工艺孔空间，在保证同等气体流量的前提下，大大减小产品结构空间，从而大大缩小了产品外形尺寸和体积。·
权利要求
1.一种用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀，包括阀体，阀体设有进气口和出气口，进气口和出气口分别安装在对应的进气腔和出气腔的进出口上，其特征是，在进气腔内设有下腔环，在出气腔内设有上腔环，并在阀体内设有一直动式控制阀，直动式控制阀包括一个控制阀腔，控制阀腔分为上腔和下腔，其中上腔通过上通道与出气腔内的上腔环连通，下腔通过下通道与进气腔内的下腔环连通；在控制阀腔内设有一个控制阀芯，控制阀芯与一个控制机构相连，并通过控制机构使得阀芯可以上下运动，通过阀芯的上下运动可使控制阀腔内的上腔和下腔连通或截止。
2.如权利要求I所述用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀，其特征是，所述的控制阀芯的上部设有一阀口，阀口正好位于控制阀腔的上腔和下腔之间隔离板的上方，口径与控制阀腔上腔和下腔之间隔离板的内径相配，并可通过上下移动在隔离板与隔离板上方之间的移动，实现上腔和下腔的连通或截止。
3.如权利要求I所述用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀，其特征是，所述的控制机构是在控制阀芯的上部设有一半封闭的环形槽，环形槽内安装有一控制压簧，控制阀芯在压簧的推力下，始终保持向下运动的趋势；控制阀芯的下端穿过下端盖，伸出到阀体夕卜，并可在外力的作用下克服控制压簧的弹性力，迫使控制阀芯往上运动。
4.如权利要求3所述用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀，其特征是，所述的控制阀芯的上部以活塞方式安装在控制阀腔上端部的上端盖活塞缸内，使得阀芯上部成为一个活塞在上端盖内可以上下移动；并在控制阀芯的环形槽上开有阀芯小孔，使得上端盖与控制阀芯的环形槽形成一个平衡腔，控制压簧位于平衡腔内。
5.一种使用权利要求I所述用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀的轨道牵引司机制动控制方法，其特征是，将气阀的进气口连通司控器的风缸，出气口直接与大气相通；正常情况下气阀的上腔和下腔是截止状态，即进气口和出气口之间是关闭的；气阀的阀芯与一凸轮机构相连，当阀芯受到凸轮的推力从而克服弹簧弹簧力和上下腔面的压力差运动时，阀口打开，风缸中的压缩空气从进气口经过下腔、阀口、上腔最后从出气口排到大气中，使风缸迅速泄压，机车开始实现机械式的直动式制动；在这过程中，阀芯向上运动的行程越大，阀口流量越大，风缸的压力下降越快，制动的效果越好。
6.如权利要求5所述轨道牵引司机制动控制方法，其特征是，当需要气阀开启时，采取直动式压力补偿方式开启气阀；具体开启方式是，当压缩空气进入下腔后，下腔内的气体迅速经阀芯孔进入平衡腔，形成一个与下腔相反方向的气压力，其向下合力和弹簧力使阀口保持可靠的关闭状态，保证阀口能可靠密封；当推动阀芯向上运动，阀口打开时，平衡腔内的压缩空气经过阀芯孔进入上腔并从出气口排出，从而平衡腔内的气压力消失，推动阀芯只需克服弹簧的弹簧力即可，能大大减小操作力。
全文摘要
一种用于轨道牵引司机制动控制器系统的气阀及其控制方法，包括阀体，阀体设有进气口和出气口，进气口和出气口分别安装在对应的进气腔和出气腔的进出口上，其特征是，在进气腔内设有下腔环，在出气腔内设有上腔环，并在阀体内设有一直动式控制阀，直动式控制阀包括一个控制阀腔，控制阀腔分为上腔和下腔，其中上腔通过上通道与出气腔内的上腔环连通，下腔通过下通道与进气腔内的下腔环连通；在控制阀腔内设有一个控制阀芯，控制阀芯与一个控制机构相连，并通过控制机构使得阀芯可以上下运动，通过阀芯的上下运动可使控制阀腔内的上腔和下腔连通或截止。
文档编号B60T15/06GK102785656SQ20121032381
公开日2012年11月21日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者张述成 申请人:湖南明鼎科技有限公司