阅读说明：本技术 一种可输出两种压力的中继阀 (Relay valve capable of outputting two pressures ) 是由 朱宇 刘文军 申燕飞 刘亚梅 贺才健 杜霞 欧东方 冯丽娥 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可输出两种压力的中继阀,涉及铁道车辆制动系统技术领域；其包括阀体、阀杆组件、复位组件和活塞组件,阀体内具有输入腔、输出腔和预控腔,以及与输入腔连通的风源输入通路、与输出腔连通的风源输出通路和与预控腔连通的预控通路,活塞组件包括活塞杆和固定套设在活塞杆上的活塞座,活塞座远离输出腔一侧具有内凹设置的活塞台阶,并形成有环形腔室B与内环腔室C两个独立密封的腔室,在内环腔室C的侧向设置有与内环腔室C连通的切换通道,在切换通道内可滑动设有转换柱塞；通过实施本技术方案,该中继阀能够输出与预控压力相同的大流量压缩空气；也能够通过转换输出比预控压力低的大流量压缩空气,达到降低输出压力的目的。(The invention discloses a relay valve capable of outputting two pressures, and relates to the technical field of railway vehicle brake systems; the air source valve comprises a valve body, a valve rod assembly, a reset assembly and a piston assembly, wherein an input cavity, an output cavity and a pre-control cavity are arranged in the valve body, a wind source input passage communicated with the input cavity, a wind source output passage communicated with the output cavity and a pre-control passage communicated with the pre-control cavity are communicated with the output cavity; by implementing the technical scheme, the relay valve can output large-flow compressed air with the same pre-control pressure; and the aim of reducing the output pressure can be achieved by converting and outputting large-flow compressed air with pressure lower than the pre-control pressure.)

一种可输出两种压力的中继阀

技术领域

本发明涉及铁道车辆制动系统技术领域，更具体地讲，涉及一种可输出两种压力的中继阀。

背景技术

轨道车辆制动系统为了准确控制压缩空气压力、提高充排气速率，普遍采用中继阀进行空气流量放大并控制压缩空气的压力值，中继阀主要用于铁道车辆制动系统的输出回路，可输出与预控压力相同的大流量压缩空气，为了控制制动压力，不仅车辆的前轴的制动缸而且后轴的制动缸每个都配属有单通道或者多通道的压力调节模块，压力调节模块每个都具有中继阀装置。

传统铁路机车制动系统中的中继阀只能输出一种压力，然而有的车辆，例如机车在无动力回送时，需要输出较低的压力，现有普通中继阀无法实现这个功能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可输出两种压力的中继阀，其目的在于用于铁道车辆制动系统的输出回路，以使输出与预控压力相同的大流量压缩空气；还能够通过转换输出比预控压力低的大流量压缩空气，达到降低输出压力的目的，具有很好的应用前景。

本发明采用的技术方案如下：

一种可输出两种压力的中继阀，用于铁道车辆制动系统的输出回路，包括阀体、阀杆组件、复位组件和活塞组件；

所述阀体内具有输入腔、输出腔和预控腔，以及与输入腔连通的风源输入通路、与输出腔连通的风源输出通路和与预控腔连通的预控通路；

所述阀杆组件包括阀杆和套设于所述阀杆外的密封件，所述阀杆由所述输入腔经过输出腔延伸至预控腔并沿其延伸方向可滑动设于所述阀体内，且阀杆开设有沿阀杆长度方向贯穿阀杆的内部通孔，以使在输入腔和输出腔之间形成有阀口一，在输出腔和预控腔之间形成有阀口二；

所述复位组件位于所述阀体和所述阀杆组件之间且用于带动阀杆组件关闭所述阀口一；

所述活塞组件包括活塞杆和固定套设在活塞杆上的活塞座，所述活塞杆可滑动的插设于所述阀口二内并与所述阀杆抵接，活塞杆开设有沿活塞杆的长度方向贯穿的连接通孔，连接通孔与外部大气连通；所述活塞组件位于所述预控腔内，在活塞座靠近输出腔一侧形成有环形腔室A，以使所述风源输出通路与所述环形腔室A连通；在活塞座远离输出腔一侧具有内凹设置的活塞台阶，所述活塞台阶的台阶底面与阀体之间形成有环形腔室B，以使所述预控通路与所述环形腔室B连通；在所述活塞台阶的内侧与活塞杆之间形成有内环腔室C，且在所述内环腔室C的侧向设置有与内环腔室C连通的切换通道，在所述切换通道内可滑动设有转换柱塞，所述中继阀具有通过所述切换通道内的转换柱塞以使所述内环腔室C与所述环形腔室B连通、内环腔室C与大气断开的第一压位状态；所述中继阀具有通过所述切换通道内的转换柱塞以使所述内环腔室C与大气连通、内环腔室C与环形腔室B断开的第二压位状态。

作为上述技术方案的优选，选用的复位组件为弹簧，弹簧的两端分别抵接于阀体与所述阀杆顶部，复位组件具体并不局限于弹簧，该复位组件能够保证驱动阀杆相对于阀体在预控压力的作用下作回位运动即可，也就是说，通过回复组件作用在阀杆上的力具有使阀杆上的密封件封闭阀口一的趋势。

可选地，所述转换柱塞延伸进入切换通道一端内侧具有与切换通道相连通的连接通道，所述连接通道的侧向具有与连接通道连通的连接孔，所述切换通道的侧向设有用于连通内环腔室C的控制孔一、用于连通环形腔室B的控制孔二以及用于连通外部大气的控制孔三，以使在第一压位状态下，通过转换柱塞封堵控制孔三并使得控制孔二与切换通道相连通，此时控制孔二经过切换通道与控制孔一相连通，从而保证内环腔室C与环形腔室B连通；以使在第二压位状态下，通过转换柱塞封堵控制孔二并使得连接孔与控制孔三对应相连通，此时控制孔三经过连接通道和切换通道与控制孔一连通，从而保证环腔室C与外部大气连通，进而降低输出压力，该结构设计简单但巧妙合理。

可选地，所述转换柱塞能够沿靠近或远离所述控制孔一方向滑动，且转换柱塞的滑动方向沿垂直于所述活塞杆长度方向。

可选地，在所述转换柱塞的外侧套装有至少两个橡胶圈，以使所述转换柱塞与所述切换通道之间形成密封连接。作为优选，在转换柱塞上套装有四个橡胶圈，橡胶圈用于在第一压位状态时封堵控制孔三以及连接孔，同时橡胶圈用于在第二压位状态时封堵控制孔二，以保证切换输出压力的准确性。

可选地，所述连接孔位于至少两个所述橡胶圈之间。

可选地，所述密封件包括第一环形密封件，所述第一环形密封件位于所述输入腔内并配合所述阀杆的滑动以使阀口一关闭；作为优选，第一环形密封件为O型密封圈。

可选地，所述密封件还包括第二环形密封件，所述第二环形密封件位于所述输出腔并配合所述阀杆的滑动以使阀口二关闭；作为优选，第二环形密封件为O型密封圈。

可选地，所述阀体开设有排气口，所述排气口靠近所述预控腔并用于连通所述预控腔与外部大气，所述活塞杆可滑动的插接于所述排气孔内且将所述排气孔封闭。

可选地，环绕于所述活塞座的外表面开设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽的深度方向沿靠近中部活塞杆一侧延伸；环绕于所述预控腔的阀体侧壁上设有与所述第一环形凹槽相对应的第二环形凹槽，所述第二环形凹槽的深度方向沿远离中部活塞杆一侧延伸；所述活塞组件还包括弹性连接件，所述弹性连接件的一端嵌设于所述第一环形凹槽内，弹性连接件的另一端嵌设于所述第二环形凹槽内，所述弹性连接件以使所述环形腔室A和环形腔室B之间形成两个独立密封的腔室。采用上述结构，弹性连接件的作用一方面能够使得环形腔室A和环形腔室B保持良好的活塞台阶上设有胶圈槽密封性，另一方面在中继阀根据预控压力的变化处于压力上升位或下降位时具有使得中继阀回位至正常压位状态的趋势。

可选地，在所述，所述胶圈槽环绕于所述活塞台阶的外表面；在所述胶圈槽内嵌设有密封圈，所述密封圈以使所述环形腔室B与内环腔室C形成两个独立密封的腔室。采用上述结构，活塞座下侧分为了两个区域，其一为靠近内环腔室C的活塞台阶顶部平面区域面积为S2，其二为靠近环形腔室B的活塞台阶的台阶底面区域，面积为S1-S2，如此在预控压力保持时，能够通过转换柱塞切换预控压力的分布区域，进而达到降低输出压力的目的。

如上所述，本发明相对现有技术至少具有如下有益效果：

1.本发明中继阀能够根据预控压力的变化，控制作用阀阀口打开或关闭，实现输出压力的上升、下降和保压功能；同时本发明中继阀针对现有中继阀无法输出较低压力进行了结构改进，通过增设切换通道及转换柱塞，能够通过转换输出比预控压力低的大流量压缩空气，该结构设计更为巧妙合理。

2.本发明中继阀在转换柱塞的外侧套装有至少两个橡胶圈，在通过转换柱塞切换中继阀至第一压位状态或第二压位状态下，能够通过橡胶圈保证各控制孔及连接孔的密封性，进而保证切换输出压力的准确性。

综上所述，本发明中继阀应用在铁道车辆制动系统的输出回路中，能够精确、快速控制制动压力，并能够输出比预控压力低的大流量压缩空气，满足机车制动系统在无动力回送时的运行要求，在铁路车辆制动系统技术领域具有很好的应用前景和推广使用价值，适合推广应用。

附图说明

本发明将通过具体实施例并参照附图的方式说明，其中

图1是本发明实施例可输出两种压力的中继阀处于正常压位状态的结构示意图；

图2是本发明实施例图1中阀体的结构示意图；

图3是本发明实施例图1中活塞组件的示意图；

图4是本发明实施例图1中转换柱塞的示意图；

图5是本发明实施例可输出两种压力的中继阀处于低压位状态的结构示意图。

附图标记说明：10-阀体；11-输入腔；12-输出腔；13-预控腔；110-风源输入通路；120-风源输出通路；130-预控通路；14-阀口一；15-阀口二；16-排气孔；20-阀杆组件；21-阀杆；211-内部通孔；221-第一环形密封件；222-第二环形密封件；30-活塞组件；31-活塞杆；311-连接通孔；32-活塞座；33-活塞台阶；331-台阶底面；34-环形腔室A；35-环形腔室B；36-内环腔室C；40-切换通道；K1-控制孔一；K2-控制孔二；K3-控制孔三；50-转换柱塞；510-连接通道；511-连接孔；51-橡胶圈；60-复位组件；70-弹性连接件；71-第一环形凹槽；72-第二环形凹槽；80-密封圈；81-胶圈槽。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例基本如图1至5所示：本实施例提供一种可输出两种压力的中继阀，应用于铁道车辆制动系统的输出回路，该中继阀包括阀体10、阀杆组件20、复位组件60和活塞组件30；其中，如图2所示，阀体10具有三个腔室，且每个腔室均开设有与外部连通的通路，本实施例中三个腔室分别为输入腔11、输出腔12和预控腔13，阀体10还包括与输入腔11连通的风源输入通路110、与输出腔12连通的风源输出通路120以及与预控腔13连通的预控通路130。

本实施例提供的阀杆组件20包括阀杆21和套设于阀杆21外的密封件，阀杆21由输入腔11经过输出腔12延伸至预控腔13并沿其延伸方向可滑动设于阀体10内，以使在输入腔11和输出腔12之间形成有阀口一14，在输出腔12和预控腔13之间形成有阀口二15。

本实施例提供的复位组件60位于阀体10和阀杆组件20之间且用于带动阀杆组件20关闭阀口一14，需要指出的是，这里的关闭指的是两个腔室之间的断开；作为本实施例的优选方案，选用的复位组件60为弹簧，弹簧的两端分别抵接于阀体10与阀杆21顶部，复位组件60具体并不局限于弹簧，该复位组件60能够保证驱动阀杆21相对于阀体10在预控压力的作用下作回位运动即可，也就是说，通过回复组件作用在阀杆21上的力具有使阀杆21上的密封件封闭阀口一14的趋势。

具体地，本实施例提供的阀杆21开设有沿阀杆21长度方向贯穿阀杆21的内部通孔211，以使阀杆21的下部连接端能够与阀杆21的内部通孔211连通；作为本实施例的优选，阀杆21上套设的密封件包括第一环形密封件221，第一环形密封件221环绕嵌设于阀杆21外表面开设的环形槽内，且第一环形密封件221位于输入腔11内并配合阀杆21的滑动以使阀口一14关闭；进一步地，密封件还包括第二环形密封件222，第二环形密封件222环绕嵌设于阀杆21外表面开设的环形槽内，且第二环形密封件222位于输出腔12并配合阀杆21的滑动以使阀口二15关闭；作为本实施的进一步优选，第一环形密封件221与第二环形密封件222为O型密封圈80，通过外部气压施加于O型密封圈80压力，能够使得O型密封圈80与活塞杆31的配合更紧凑，进而具有更好的密封效果。

结合图1和图3所示，本实施例提供的活塞组件30包括活塞杆31和固定套设在活塞杆31上的活塞座32，活塞杆31可滑动的插设于阀口二15内并与阀杆21底部连接端抵接，活塞杆31开设有沿活塞杆31的长度方向贯穿的连接通孔311，连接通孔311与外部大气连通；活塞组件30位于预控腔13内，在活塞座32靠近输出腔12一侧形成有环形腔室A34，以使风源输出通路120与环形腔室A34连通；在活塞座32远离输出腔12一侧具有内凹设置的活塞台阶33，活塞台阶33的台阶底面331与阀体10之间形成有环形腔室B35，以使预控通路130与环形腔室B35连通；在活塞台阶33的内侧与活塞杆31之间形成有内环腔室C36，且在内环腔室C36的侧向设置有与内环腔室C36连通的切换通道40，在切换通道40内可滑动设有转换柱塞50，中继阀一方面具有通过切换通道40内的转换柱塞50以使内环腔室C36与环形腔室B35连通、内环腔室C36与大气断开的第一压位状态(图1所示正常压位状态)；同时，中继阀另一方面具有通过切换通道40内的转换柱塞50以使内环腔室C36与大气连通、内环腔室C36与环形腔室B35断开的第二压位状态(图5所示低压位状态)。

结合图1和图4所示，作为本实施例的优选，本实施例提供的转换柱塞50可以为柱形结构，也可以为方形结构，只要保证能够沿切换通道40滑动，在连接通道510的侧向具有与连接通道510连通的连接孔511，且在切换通道40的侧向设有用于连通内环腔室C36的控制孔一K1、用于连通环形腔室B35的控制孔二K2以及用于连通外部大气的控制孔三K3，由此通过转换柱塞50在切换通道40内滑行移动，在第一压位状态下，通过转换柱塞50封堵控制孔三K3并使得控制孔二K2与切换通道40相连通，此时控制孔二K2经过切换通道40与控制孔一K1相连通，从而保证内环腔室C36与环形腔室B35连通；以使在第二压位状态下，通过转换柱塞50封堵控制孔二K2并使得连接孔511与控制孔三K3对应相连通，此时控制孔三K3经过连接通道510和切换通道40与控制孔一K1连通，从而保证环腔室C与外部大气连通，进而降低输出压力。

具体地，转换柱塞50能够沿靠近或远离控制孔一K1方向滑动，且转换柱塞50的滑动方向沿垂直于活塞杆31长度方向，也就是说，通过转换柱塞50在切换通道40内滑行移动，达到控制所述控制孔二K2或控制孔三K3开启或关闭，进而控制内环腔室C36与环形腔室B35连通或断开，以及控制环腔室C与外部大气连通或断开，操作方便且易于控制，该结构设计简单但巧妙合理。

进一步地，环绕于活塞座32的外表面开设有第一环形凹槽71，第一环形凹槽71的深度方向沿靠近中部活塞杆31一侧延伸；环绕于预控腔13的阀体10侧壁上设有与第一环形凹槽71相对应的第二环形凹槽72，第二环形凹槽72的深度方向沿远离中部活塞杆31一侧延伸；活塞组件30还包括弹性连接件70，弹性连接件70的一端嵌设于第一环形凹槽71内，弹性连接件70的另一端嵌设于所述第二环形凹槽72内，弹性连接件70以使环形腔室A34和环形腔室B35之间形成两个独立密封的腔室。采用上述结构，弹性连接件70的作用一方面能够使得环形腔室A34和环形腔室B35保持良好的密封性，另一方面在中继阀根据预控压力的变化处于压力上升位或下降位时具有使得中继阀回位至正常压位状态的趋势(图1所示正常压位状态)。

也就是说，经过预控通道向环形腔室B35输送的预控压力升高时，活塞座32带动活塞杆31向输出腔12的方向移动，使得活塞杆31抵接于阀杆21并带动阀杆21沿阀杆21的长度方向移动，使得阀杆21打开阀口一14，输入腔11与输出腔12连通，中继阀输出压力处于上升状态。当经过预控通道输送的预控压力减小时，弹性连接件70带动活塞座32远离输出腔12一侧移动，活塞杆31与第二环形密封件222脱离，使得输出腔12通过阀杆21的内部通孔211和活塞杆31的连接通孔311与外部大气连通，中继阀输出压力处于下降状态。

为了避免或减少弹性连接件70在工作过程中与阀体10发生磨损，弹性连接件70为平面膜板，相对于现有的具有波折的橡胶膜板，平面膜板能够增加膜板的控制精度，减少膜板与阀体10内壁的摩擦。

本实施例提供的阀体10开设有排气口，排气口靠近所述预控腔13并用于连通预控腔13与外部大气，活塞杆31可滑动的插接于排气孔16内且将排气孔16封闭。也就是说，活塞杆31插接于排气孔16并将排气孔16封闭，预控腔13为密闭的空间，输出腔12通过阀杆21的内部通孔211和活塞杆31的连接通孔311与外部大气连通。

进一步地，本实施例在排气孔16的阀体10内壁、阀口一14的阀体10内壁、阀口二15的阀体10内壁均设置有密封圈80，使得活塞杆31、阀杆21与阀体10的密封效果更好，进而提高输入腔11、输出腔12和预控腔13的密封性。

本实施例在活塞台阶33上设有胶圈槽81，胶圈槽81环绕于活塞台阶33的外表面；在胶圈槽81内嵌设有密封圈80，密封圈80以使所述环形腔室B35与内环腔室C36形成两个独立密封的腔室。采用上述结构，活塞座32下侧分为了两个区域，其一为靠近内环腔室C36的活塞台阶33顶部平面区域面积为S2，其二为靠近环形腔室B35的活塞台阶33的台阶底面331区域，面积为S1-S2，如此在预控压力保持时，能够通过转换柱塞50切换预控压力的分布区域，进而达到降低输出压力的目的。

为保证切换输出压力的准确性，在转换柱塞50的外侧套装有至少两个橡胶圈51，本实施例以提供在转换柱塞50上套装有四个橡胶圈51为例，以使转换柱塞50与切换通道40之间形成密封连接；作为本实施例的优选，连接孔511位于至少两个橡胶圈51之间，橡胶圈51用于在第一压位状态时封堵控制孔三K3以及连接孔511，同时橡胶圈51用于在第二压位状态时封堵控制孔二K2，以保证切换输出压力的准确性。

本发明实施例的工作原理为：如图1和图5所示，中继阀在工作时，外部设备通过风源输入通路110向输入腔11内输送总风压力，外部设备通过预控通路130向预控腔13内提供预控压力，并通过风源输出通路120以使输出腔12向外排出输出压力。当预控压力上升时，环形腔室B35内的压力升高，推动活塞座32向靠近阀口二15的一侧移动，活塞杆31与阀杆21抵接并推动阀杆21上移，打开阀口一14，由此输入腔11内压力经过阀口一14进入输出腔12，并经过风源输出通路120输送至外部设备，风源输出通路120内压力上升，中继阀处于压力上升位；当预控压力降低时，活塞座32下侧环形腔室B35内的压力降低，推动活塞座32向远离阀口二15的一侧移动，输出腔12与外部大气连通，中继阀输出压力处于下降状态。

当预控压力保持时，由于活塞座32靠近输出腔12一侧的环形腔室A34与风源输出通路120连通，以使环形腔室A34内压力与环形腔室B35保持一致，进而推动活塞座32移至中间位置，阀口一14与阀口二15均处于封闭状态，此时，输入腔11与输出腔12处于封闭状态，输出腔12与外部大气断开，输出压力保持不变，中继阀处于第一压位状态(正常压位状态)；

本技术方案更为关键的是，在正常压位状态时，将转换柱塞50置于右极限位置(正常压位状态)，此时，控制孔一K1与控制孔二K2相连通，控制孔三K3位于转换柱塞50右侧橡胶圈51中间被堵住，以使中继阀的内环腔室C36与环形腔室B35连通、内环腔室C36与大气断开，此时活塞座32上侧与活塞座32下侧所受的压力面积相同，均为S1；此时，活塞座32平衡后，力平衡公式为：

Ps×S1＝Py×S1，

所以Ps＝Py，其中Ps-输出压力；Py-预控压力，即输出压力与预控压力相同；

而当需要较低的输出压力时，将转换柱塞50置于左极限位置(低压位状态)，此时，控制孔二K2位于转换柱塞50左侧橡胶圈51中间被堵住，控制孔三K3与转换柱塞50的连接孔511对应相连通，由此控制孔一K1通过转换柱塞50的连接通道510及连接孔511和控制孔三K3与大气连通，以使中继阀的内环腔室C36与大气连通、内环腔室C36与环形腔室B35断开的第二压位状态，此时，预控压力只能进入环形腔室B35而不能进入内环腔室C36内，活塞座32下侧所受的压力面积为S1-S2，活塞座32平衡后，力平衡公式为：

Ps×S1＝Py×(S1-S2)

Ps＝Py×(S1-S2)/S1

Ps＝Py-Py×(S2/S1)

Ps-输出压力；Py-预控压力；

由公式可知，Py×(S2/S1)始终大于0，输出压力Ps始终小于预控压力Py，这样便可有效实现降低输出压力的目的，由此上述技术方案用于铁道车辆制动系统的输出回路，以使输出与预控压力相同的大流量压缩空气；还能够通过切换通道40以及位于切换通道40内的转换柱塞50转换输出比预控压力低的的大流量压缩空气，达到降低输出压力的目的。

综上所述，本发明中继阀在活塞座32的下侧增设了向内缩进的活塞台阶33，并在活塞台阶33上套装有密封圈80，以使活塞座32下侧分为了两个区域，并形成有环形腔室B35与内环腔室C36两个独立密封的腔室，能够精确、快速控制制动压力；同时，在内环腔室C36的侧向设置有与内环腔室C36连通的切换通道40，通过设于切换通道40内的转换柱塞50及套装在转换柱塞50上的橡胶圈51设计，能够通过转换输出比预控压力低的大流量压缩空气，进而达到降低输出压力的目的，满足机车制动系统在无动力回送时的运行要求，在铁路车辆制动系统技术领域具有很好的应用前景和推广使用价值，适合推广应用。

本以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。