本发明涉及一种风缸，特别涉及一种风缸自动排水阀。
背景技术：
高铁等轨道车辆制动系统中的风源虽然全部采用了风源净化装置实施排水与净化，但风缸里依然常有积水存在，有时会影响列车制动性能。因此，在列车运行保障规程中明确列入了风缸定期排水的要求，现有车辆采用的方式是安排专人定期完成风缸排水的工作，因为高铁车辆底架布满各种设备，风缸安装在车辆底架的中线上难以到达，为此还设置了专用工具完成此项任务，整个排水过程劳动强度大，效率低。为了实现解放人力、提高效率、完善制动系统的功能，有必要设计一种风缸自动排水阀。
技术实现要素：
本发明主要觖决的技术问题是，提供一种结构简单、性能稳定，特别适应恶劣的使用环境的风缸自动排水阀。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种风缸自动排水阀，包括阀体、弹性模板、隔离体、操纵杆组件、浮球及保安组件，所述弹性模板和隔离体上下设置在阀体内并将阀体内分隔成三个腔体，所述弹性模板上方为等压腔，弹性模板和隔离体之间为变压腔，所述隔离体的下方为集水腔，所述集水腔通过连通管与风缸底部连通，所述等压腔通过引气管与风缸连通用于引入风缸高压空气，在所述阀体的底部设置排水阀口，在所述弹性模板与隔离体之间安装有主弹簧，所述保安组件通过上通气孔和下通气孔分别与等压腔和变压腔连通用于通过引入的风缸高压空气选择性地将变压腔与外界大气连通或断开，所述操纵杆组件穿过隔离体在集水腔和变压腔内运动，所述操纵杆组件的顶部与弹性模板固定连接，所述操纵杆组件的底部通过阀塞与排水阀口连接，所述浮球感知集水腔的水位并将集水腔和变压腔接通或断开，所述弹性模板根据等压腔压力与变压腔压力和主弹簧顶力之和的差值带动操纵杆组件上下移动以打开或关闭排水阀口。
进一步，所述阀体由上阀体和下阀体组成，所述弹性模板安装在上阀体和下阀体之间，所述上阀体、下阀体及弹性模板通过螺钉固定连接在一起。
进一步，所述操纵杆组件包括由上至下依次连接的拉杆、连接碗及连接板，浮球安装在连接碗内部，拉杆的顶端与弹性模板固定连接，主弹簧套在拉杆的外侧，拉杆上具有将集水腔和变压腔连通的通孔，在通孔处设置有进气限流塞，浮球随水位的上升或下降以开闭进气限流塞实现集水腔和变压腔之间的通断。
进一步，在所述连接板上设置有透水孔，所述集水腔内的水通过透水孔进入连接碗内。
进一步，在所述连接碗上设置在连接碗通气孔。
进一步，所述拉杆的顶部与弹性模板之间设置有上下两层模板夹板，所述拉杆的顶部具有外螺纹，拉杆的顶部由下至上穿过下层的模板夹板、弹性模板和上层的模板夹板后通过螺母固定连接。
进一步，所述隔离体为中空的环形结构，隔离体与阀体的内壁之间密封连接，在隔离体的中心具有向下的凹腔，所述主弹簧安装在凹腔内。
进一步，所述保安组件包括壳体，在壳体内由上至下设置有保安弹簧、保压活塞、隔离塞和排风限流塞，所述保压活塞和隔离塞之间的空间通过上通气孔与等压腔连通，所述隔离塞下方的空间通过下通气孔与变压腔连通，所述保压活塞上下移动用于开闭所述排风限流塞实现变压腔与外界大气之间的通断。
进一步，在所述保安弹簧的外侧套有一调整螺栓，调整螺栓与壳体之间通过螺纹连接。
进一步，在调整螺栓的上方设置有用于调节保安弹簧初始压力的螺纹孔。
综上所述，本发明提供的一种风缸自动排水阀，结构简单、性能稳定、适应性强、成本低，通过浮球感知风缸内有无积水，利用风源为动力实现了阀塞操控以打开或关闭排水阀口，利用风缸内的压力和弹簧力对抗实现了风缸保压，该排水阀属于纯机械全自动风缸排水阀，不需要电源，更能适应恶劣的使用环境。
本发明除可以应用于高铁等轨道车辆的制动系统中，也可以运用到任何空压机所带的风缸上。
附图说明
图1是本发明排水阀结构图；
图2是本发明排水阀的结构剖视图；
图3是本发明操纵杆组件的结构图。
如图1至图3所示，上阀体1，下阀体2，弹性模板3，螺钉4，隔离体5，主弹簧6，集水腔7，变压腔8，等压腔9，密封槽10，安装台11，凹腔12，操纵杆组件13，浮球14，排水阀口15，阀塞16，拉杆17，连接碗18，连接板19，进气限流塞20，模板夹板21，螺母22，台阶结构23，通孔24，限流孔25，阀塞拉杆26，连通管27，连接碗通气孔28，透水孔29，保安组件30，保安弹簧31，保压活塞32，隔离塞33，排风限流塞34，上通气孔35，下通气孔36，引气管37，调整螺栓38，螺纹孔39，风缸40，过滤管41。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1至图3所示，本发明提供的一种风缸自动排水阀，包括阀体，为了维护方便，阀体优选采用分体式结构，由上阀体1和下阀体2组成，上阀体1和下阀体2之间通过多个螺钉4固定连接。在上阀体1和下阀体2之间安装有一层弹性模板3，弹性模板3同样通过螺钉4固定在上阀体1和下阀体2之间，弹性模板3优选采用橡胶材料制成，在安装后也起到密封的作用，在下阀体2的底部设置有用于排水的排水阀口15，上阀体1的顶部与风缸40固定连接，风缸40内的水通过底部的排水阀口15排出。
在下阀体2的内部固定安装有一个隔离体5，隔离体5将下阀体2的内部空间隔离出上下两个空间，隔离体5上方的空间即隔离体5与弹性模板3之间的空间为变压腔8，隔离体5下方的空间为集水腔7。弹性模板3上方的上阀体1内部的空间为等压腔9，等压腔9上部通过引气管37与风缸40中部相通，引气管37用于引入风缸40内的无水高压空气。
隔离体5为中空的环形结构，在环形结构的外壁上设置有上下两道密封槽10，在密封槽10内安装密封胶条，在下阀体2的内壁上向中心凸出有一圈安装台11，安装台11用于限定隔离体5的安装位置，隔离体5的底部卡固在安装台11上。
在下阀体2的内部安装有操纵杆组件13和浮球14，浮球14用于检测集水腔7内的水位，操纵杆组件13与浮球14配合用于根据集水腔7内的水位控制排水阀口15的开闭。操纵杆组件13的顶部与弹性模板3固定连接，操纵杆组件13可以在下阀体2的内部上下移动。操纵杆组件13的底部连接有用于开闭排水阀口15的阀塞16，操纵杆组件13上下移动时带动阀塞16移动实现排水阀口15的开闭。
操纵杆组件13包括由上至下依次连接的拉杆17、连接碗18及连接板19，浮球14安装在连接碗18内。拉杆17的顶部穿过弹性模板3并与弹性模板3固定连接，为了保证固定牢固和密封性，在弹性模板3的上下表面分别固定一块模板夹板21，拉杆17的顶部具有外螺纹。拉杆17的顶部依次穿过下方的模板夹板21、弹性模板3及上方的模板夹板21再通过顶部的螺母22固定。在拉杆17上具有台阶结构23，用于限定下方模板夹板21的安装位置。
隔离体5的中心具有向下凹陷的圆形凹腔12，凹腔12与变压腔8连通，在凹腔12的中心贯穿设置拉杆17，拉杆17与隔离体5之间设置有上下两道密封胶条。在拉杆17上套设有主弹簧6，主弹簧6的底部限定在隔离体5的中心凹腔12的底壁上，主弹簧6的顶部与弹性模板3下方的模板夹板21接触。
拉杆17上具有连通集水腔7和变压腔8的通孔24，通孔24具有沿垂直方向延伸的部分，该部分顶端是盲孔，在通孔24垂直部分的上部具有多个在水平的通孔，以将集水腔7与变压腔8连通。在通孔24垂直部分的底部安装有带限流孔25的进气限流塞20，进气限流塞20的底部抵靠在浮球15的顶部。
连接碗18为倒扣的碗状结构，连接碗18的顶部与拉杆17的底部焊接在一起，连接板19通过螺钉固定连接在连接碗18的底部，在连接板19的中心通过焊接的方式固定连接一个阀塞拉杆26，阀塞拉杆26的底端连接阀塞16。本实施例中在连接碗18的上部设置有连接碗通气孔28，在连接板19上设有多个透水孔29，连接碗18和连接板19间放入浮球14后用螺丝紧固连接。通过连通管27流入的水通过透水孔29进入连接碗18内部，用于浮起浮球14。
集水腔7与风缸40的底部之间通过一侧设置的连通管27连通，连通管27用于将风缸40内的水引入集水腔7内，在风缸40内设置有过滤管41，过滤管41包在引气管37的外侧，水经过过滤管41后进入连通管27。连通管27与上阀体1和下阀体2相对应，也采用分体的结构，连通管27的上半部与上阀体1一体结构，连通管27的下半部与下阀体2一体结构，连通管27的上半部和下半部之间通过螺钉固定连接。弹性模板3一直向外延伸至连通管27处，弹性模板3也同样安装在连通管27的上半部和下半部之间，起到密封的作用。
在与连通管27相对的另一侧设置有保安组件30，保安组件30与连通管27相同，也由上下两部分组成，弹性模板3与保安组件30的上下两部分之间通过螺钉固定连接在一起。
保安组件30包括壳体，在壳体内安装有由上至下设置的保安弹簧31、保压活塞32、隔离塞33和排风限流塞34。隔离塞33将保安组件30的内部空间分成上下两个部分，在上下两个部分的侧壁上分别设置有上通气孔35和下通气孔36，上通气孔35用于将保安组件30中保压活塞32和隔离塞33之间的空间与等压腔9连通，下通气孔36用于将保安组件30中隔离塞33下方的空间与变压腔8连通。保压活塞32的下端穿过隔离塞33与排风限流塞34接触，用于开闭排风限流塞34中的限流孔，限流孔通过保压活塞32的上下移动实现开闭。
保压活塞32、隔离塞33和排风限流塞34与壳体之间均密封连接，且均设置有上下两道密封槽，在密封槽内安装有密封胶条。
保安弹簧31的外侧套有一调整螺栓38，调整螺栓38与保安组件30的壳体之间通过螺纹连接，在调整螺栓38的上方设置螺纹孔39，操作螺纹孔39即可调节保安弹簧31的初始压力。
保安组件30的工作过程如下：
风缸40在增压过程中由于保压活塞32下端与隔离塞33之间的空间与等压腔9通过上通气孔35相连通，压力尚未建立起来，在保安弹簧31的作用下保压活塞32维持在图1所示的状态，保压活塞32的底端抵靠在排风限流塞34上，排风限流塞34上的限流孔处于封闭状态。
随着风缸40内压力提高，等压腔9内压力提高，保压活塞32下端压力也提高，从而推动保压活塞32上移，将排风限流塞34上的限流孔打开，由于下通气孔36将变压腔8与隔离塞33下方的空间连通，从而将下阀体2内的变压腔9与外界大气连通，变压腔9内的压力降低，排水阀开始工作。
当空气压缩机停止工作，风缸40、等压腔9和保压活塞32下端压力就会降低，保压活塞32下移关闭排风限流塞34上的限流孔，风缸排水阀停止工作。通过调节调整螺栓38可改变高铁风缸自动排水阀开始与停止工作的压力，达到保压之目的。
当风缸内没水时集水腔7和等压腔9中的压力相同，变压腔8内的气压取决于进气限流塞20和排风限流塞34上限流孔的大小，若两孔大小相同变压腔8内的气压等于集水腔7压力的一半。
排水阀的工作过程如下：
在排水阀工作前，主弹簧6的顶力与变压腔8内的气压之和除对抗等压腔9内的气压之外还具有克服摩擦阻力和确保排水阀口15维持关闭。
给风缸40增压，当集水腔7内水位上升时，浮球14随水位上升，并逐渐接近并堵塞进气限流塞20上的限流孔25，变压腔8内的气压就会通过下通气孔36及排风限流塞34上的限流孔卸掉，此时主弹簧6的顶力不足以对抗等压腔9内的压力，即等压腔9内的压力大于主弹簧6的顶力与变压腔8内的压力之和，弹性模板3将带动操控杆组件13向下移动，进而打开底部的排水阀口15实现排水。
控制空气压缩机停机，当集水腔7内水位下降时，浮球14下落并离开进气限流塞20上的限流孔，变压腔8内的气压就会升高，此时主弹簧6的顶力与变压腔8内的气压之和足以对抗等压腔9内的压力，弹性模板3将带动操控杆组件13向上移动，进而关闭排水阀口15实现停止排水。
该排水阀通过小型浮球14提供有水信息，以压缩空气为动力推动排水阀口15开闭，从而为高铁制动系统增加一个辅助保安环节，特别在风源净化装置失效时能保障制动系统正常工作，以弥补现有技术的不足。
如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。