一种对多路空气压力进行计算的平均阀的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆制动用气压控制阀技术领域，尤其涉及一种对多路空气压力进行计算的平均阀。

背景技术：

轨道交通车辆的紧急制动力跟随载荷的变化而变化，如果车体的载荷分布不均，真实的载荷情况无法通过一个空气弹簧压力获取，故为了削弱载荷不均所带来的影响，列车制动控制系统是根据多个空气弹簧的平均压力来控制紧急制动力的。平均阀主要应用于动车组和城轨车辆，是空气悬挂控制设备的关键部件，能够将空气弹簧的独立压力进行算术平均，输出后的压力作为制动控制系统计算或调整制动力的依据。

目前，国内外动车组及城轨车辆使用的平均阀各有特点，但结构原理相似，都是基于对两路空气弹簧压力进行算术平均。随着城轨技术的发展，对制动系统控制的准确性要求越来越高，为得到更为准确的车重信息，需要对每辆车两个以上的空气弹簧压力进行算术平均，但目前的平均阀并不能满足实际需求。另外，现有平均阀采用阶梯活塞结构，每路空气压力在活塞上作用面形状不同，为保证每路空气压力在活塞上作用面面积相等，阶梯活塞加工精度要求较高，极易因活塞精度问题引入误差。

目前使用的平均阀存在的问题如下：1、其输出空气压力值与输入空气压力值算术平均值偏差大，并且偏差会随着输入压力的大小不同而不同；2、在对两路以上空气压力平均时，只能通过并联或者串联多个平均阀实现，而在并联或串联情况下，压力输出值与算术平均值的偏差也会产生叠加，导致误差很大，不能准确表示车重信息；3、同时，目前常用平均阀上端采用滑阀结构，当两路空气压力相近时，滑阀会停留在中间位置堵塞出气孔，导致无压力输出的故障。

基于此，有必要提供一种可以适用于两路以上空气弹簧压力的平均阀，以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种对多气路空气压力进行计算的平均阀，不仅适用于对两路以上空气压力进行平均计算，同时有效降低输出空气压力值与输入空气压力值算数平均值的偏差。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种对多路空气压力进行计算的平均阀，包括阀体、阀座和平均活塞，所述阀体内部形成阀腔，所述平均活塞设置在所述阀腔内，所述平均活塞，包括第一活塞与第二活塞，所述第一活塞与所述第二活塞固定连接且所述第一活塞与所述第二活塞的空气受力面积相等；

每级活塞背离所述阀座的一侧与阀体内壁形成仅与空气压力进气通道连通的压力腔室，每级活塞靠近所述阀座的一侧与阀体内壁形成压力腔室并与平均压力输出通道相连。

进一步优化，所述第一活塞与第二活塞分别具有第一本体及第二本体，所述第一本体与所述第二本体上下表面受力面积相等。

进一步优化，所述第一活塞设有定位部，所述第二活塞设有定位槽，所述定位部与所述定位槽配合将所述第一活塞与所述第二活塞固定在一起。

进一步优化，所述第一活塞的第一本体延伸出一柱体，所述定位部设置于所述柱体底部，所述定位槽设置于所述第二活塞的第二本体上。

进一步优化，所述第二活塞的第二本体设有用以防止所述第二活塞产生较大位移的止动部。

进一步优化，所述止动部包括沿第二本体向外延伸而出的圆环状结构，且该结构的半径小于第二本体的半径。

进一步优化，所述第二活塞为多个，所述第一活塞与多个所述第二活塞依次固定连接。

进一步优化，所述阀座内设置有弹簧，所述阀座外表面设置有起密封作用的密封圈，所述阀座对应所述弹簧下方开设有排气通道，所述排气通道倾斜设置以便弹簧的气压与阀口内气压腔室的气压相等。

进一步优化，所述阀体侧壁上还设置有总风压力输入口，空气弹簧压力输入口和平均压力输出口，且所述总风压力输入口在空气弹簧压力输入口的上方，总风压力从总风压力输入口进入阀体，作用在平均活塞上表面，空气弹簧压力从空气弹簧压力输入口进入腔室，每路空气弹簧压力独立作用于每级活塞。

与现有技术相比，本技术方案的优点和有益效果：

本案中的技术方案由于采用多级活塞结构，相比于现有阶梯活塞结构，加工精度要求低，解决了现有阶梯活塞加工过程中因加工精度引入偏差的问题；此结构同时适用于两路以上空气弹簧压力，避免了处理两路以上空气压力需要并联或串联多个平均阀引入误差；工作时空气弹簧压力作用互不影响，故空气压力气路增加时，平均阀长宽不变，仅通过增加纵向阀体腔室，即可实现多路空气压力平均的目的。

附图说明

图1为本实用新型一种对多路空气压力进行计算的平均阀的剖视图；

图2为本实用新型一种对多路空气压力进行计算的平均阀的平均活塞结构爆炸图；

图3为本实用新型一种对多路空气压力进行计算的平均阀的平均活塞立体结构示意图；

图4为本实用新型一种对多路空气压力进行计算的平均阀的平均活塞受力图；

各图中：1、阀体；2、阀座；21、密封圈；22、排气通道；3、平均活塞；31、第一活塞；310、第一本体；312、第一柱体；314、第一定位部；32、第二活塞；320、第二本体；322、第二柱体；324、第二定位部；326、定位槽；328、止动部；34、排气口；4、弹簧；5、总风压力输入口；6、空气弹簧压力输入口；7、平均压力输出口；8、阀口。

具体实施方式

下面将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。

本实用新型提供一种对多路空气压力进行计算的平均阀，其包括阀体1、阀座2和平均活塞3，阀体1内部形成阀腔，所述平均活塞，包括第一活塞与第二活塞，所述第一活塞与所述第二活塞固定连接且所述第一活塞与所述第二活塞的空气受力面积相等；每级活塞背离所述阀座2的一侧与阀体内壁形成仅与空气压力进气通道连通的压力腔室，每级活塞靠近所述阀座2的一侧与阀体内壁形成压力腔室并与平均压力输出通道相连。

如图2和图3，对三路空气压力进行平均时，平均活塞3由三个活塞结构组成，本实施例中包括一个第一活塞31与两个第二活塞32。

所述第一活塞31包括圆形第一本体310及穿过所述第一本体310中央处延伸而出的第一柱体312，所述第一柱体312一端部设有第一定位部314，用来将所述第一活塞31固定在所述第二活塞32内部。

所述第二活塞32包括圆形第二本体320及由第二本体320中央位置延伸而出的第二柱体322，所述第二柱体322一端部设有与另外的所述第二活塞32配合固定的第二定位部324，所述第二活塞32的第二本体320设有与定位部配合的定位槽326。此外，所述第二本体320包括垂直于第二本体320延伸而出的止动部328，所述止动部328为圆环状结构，其外圆周半径小于所述本体320，用于防止活塞在腔内运动时位移量过大而产生冲击。所述第二活塞32的第二本体320的半径与所述第一活塞31的第一本体310的半径相同。

本实施例中，所述定位部与定位槽采用螺纹式连接固定以便将所述第一活塞31与所述第二活塞32稳固在一起。所述第一活塞31与其中一个第二活塞32固定之后，已与所述第一活塞31固定好的所述第二活塞32再与另一个所述第二活塞32固定，最终完成三级活塞结构稳固在一起。

由上面描述可知，每级活塞结构均为一体式结构设置，且每级活塞结构中的本体半径相同，即如此设置可以保证空气压力在每级活塞结构的本体上的作用面积相等。同时，活塞柱体内部中空，作为排气通道，便于工作过程中气体的排出。

考虑到平均压力对阀座2的影响进一步反作用于平均压力输出值，带来较大偏差，为降低阀座2工作过程中因受到的压力变动而产生的较大误差，阀口采用平衡式无压差阀口,即阀座2外侧设置有起密封作用的密封圈21，所述阀座内设置有弹簧4，所述阀座2对应所述弹簧4下方开设有排气通道22，排气通道22具有一定的倾斜角度，保证了弹簧4的气压与阀口8内气压腔室的气压相等。

另外，阀体1的侧壁上还设置有总风压力输入口5，空气弹簧压力输入口6和平均压力输出口7。总风压力输入口5在空气弹簧压力输入口6的上方，总风压力从总风压力输入口5进入阀体2，作用在平均活塞3上表面，空气弹簧压力从空气弹簧压力输入口6进入腔室，每路空气弹簧压力独立作用于一级活塞。

阀体内壁与第一活塞31和两个第二活塞32背离阀座2一侧形成三组空气压力作用的压力腔室c、d和h，阀体侧壁上具有三个空气弹簧压力输入口，每个弹簧压力输入口分别与一路空气压力进气通道相连，并与压力腔室c、d和h连通，压力腔室c、d和h之间互不连通，每路空气压力仅可进入一个压力腔室。

阀体侧壁上总风压力进风口5与阀体腔a相通，阀座2容纳在阀体腔a中，阀体内壁与第一活塞31、和两个第二活塞32靠近阀座一侧形成三个总风压力作用腔室b、d和f，b、d和f通过气体通道相互连通，并与平均压力输出口7相连，当无压力输入，阀座2压紧阀口8，总风压力不能进入压力腔室b、d和f。

工作时，当三路空气弹簧产生的的空气压力T₁、T₂和T₃经过进气通道从空气压力输入口6分别进入腔室c、d和h，分别作用在第一活塞31和两个第二活塞32下表面，推动平均活塞3向上运动。平均活塞3顶着阀座2上移，阀口8打开。总风压力P进入腔室b、d和f，作用在第一活塞31和两个第二活塞32上表面，随着进入b、d和f腔室的气压T₀的增大，平均活塞3向下不断移动，阀座2在弹簧4的压力下向下移动，阀口8开口不断变小。随着阀座2下移，阀口8变小到关闭时，作用到平均活塞3上表面的力和下表面的力达到平衡。

输入压力T₁、T₂和T₃减小时，使得作用在平均活塞3下表面的力降低，从而平均活塞3向下运动，使得阀口8位置的排气口34打开，腔室b、d和f压力通过平均活塞3中间的排气口34排出，T₀压力降低，从而平均活塞3再上移，排气口34关闭，平均活塞3受力再次达到平衡，S为活塞片径向截面面积，s为活塞杆径向截面面积，压力作用面积为S-s。

图4，作用在平均活塞3上的力达到平衡后：

T₀×(S-s)+T₀×(S-s)+T₀×(S-s)＝T₁×(S-s)+T₂×(S-s)+T₃×(S-s)

则可得到：

本实用新型技术方案中采用多级结构的平均活塞3作为空气压力平均的作用部件，同时活塞的具体数量由处理空气弹簧压力气体的路数决定，即当需要同时平均两路空气弹簧压力时，平均活塞3由第一活塞31，1个第二活塞32，共计两个活塞构成；当需要同时平均三路空气弹簧压力时，平均活塞3由第一活塞31、两个第二活塞32共计三个活塞构成；当需要同时平均四路空气弹簧压力时，平均活塞3由第一活塞31、3个第二活塞32、共计四个活塞构成；以此类推，可扩展为同时平均任意路空气弹簧压力。相对应多路空气而言，仅仅通过对应增加第二活塞32的数量就可以达到计算空气压力平均值的目的。

同时处理多路空气压力，减少现有平均阀在处理多路空气压力并联或串联带入的叠加偏差；采用多级活塞结构代替现有的阶梯活塞结构，大大降低了加工精度，避免了因加工精度误差，造成的压力作用面积偏差，引起的计算偏差；采用无压差平衡式阀口降低了平均压力变化引起阀口平衡时受到的压力变化对平均压力输出带来的偏差；阀体内部形成多个独立压力腔室，与多级活塞结合，气路增加时，平均阀只需要在纵向扩展，体积变化小，节约车体空间；活塞上设置止动部，防止活塞在腔内运动时位移量过大而产生冲击。