一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元的制作方法

1.本发明涉及动车组制动系统风源装置领域，特别是一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元。


背景技术：

2.现有城际动车组包括160公里4编组、200公里4编组、160公里8编组以及200公里8编组等车型。4编组车型和8编组车型由于用风需求不同，需选用不同排气量的主供风单元。目前，现有四编组城际动车组用主供风单元为整机进口设备，主要存在以下问题和局限，主供风单元关键部件如机头、电机、干燥器等均为国外设计、制造，不易管控；设备重量大，不利于整车轻量化；占用空间大，尤其是宽度方向，易造成空间浪费，压缩检修空间；噪声大，影响乘客舒适度。
3.因此，有必要提供一种自主化主供风单元技术方案，解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种实现制动系统深度自主化、提升了噪音指标、实现了轻量化需求、提升维护空间的四编组城际动车组制动系统用主供风单元。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现。
6.一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元，包括空气压缩系统、空气后处理系统、电气控制系统，所述空气压缩系统、空气后处理系统、电气控制系统通过吊架集成，吊挂在列车底部横梁，所述空气压缩系统采用螺杆式空气压缩机；进气系统采用进气过滤器、进气软管和进气阀组合形式；油气分离系统采用铸铝式油气分离筒及内置油分芯分离结构；驱动系统采用压缩主机与电机通过联轴器直联方式；油滤采用外置形式；冷却系统采用离心风机加翅片式冷却器强制风冷，并通过温控阀进行油路旁通形式；通过mpv阀实现油气筒内初始压力建立，卸压功能通过两位两通电磁阀通断实现；监控系统包括机头压力监控和润滑油油温监控。
7.所述空气后处理系统包括前置过滤器、双塔干燥器以及出口过滤器，所述前置过滤器包括气水分离器和凝聚过滤器，所述前置过滤器用于实现压缩空气除尘、除油，所述双塔干燥器采用无热再生、变压吸附式形式，以分子筛作为干燥剂；双塔干燥器内置控制电路板实现双塔切换时序控制及故障诊断。
8.空气由进气系统进入压缩主机，压缩主机与电机通过梅花弹性联轴器直联驱动，进行空气压缩；设置独立油气分离系统，并采用外置润滑油过滤器；采用强制风冷冷却系统，通过温控阀进行油路旁通设计；蜗壳、中托架、压缩主机及电机通过螺栓紧固；采用三点式吊挂结构，通过减振器与吊架连接。
9.二次回油组件，所述二次回油组件包括过滤器、节流栓和单向阀，所述过滤器、节流栓集成在油分盖内部，所述过滤器入口设置在油分芯后端，过滤器出口与节流栓入口连
接、节流栓出口与单向阀入口连接，单向阀出口与压缩主机连接。
10.卸荷组件，所述卸荷组件包括节流栓和两位两通卸荷电磁阀，所述节流栓进气口设置在mpv阀前端、油分芯后端，出气口连接电磁阀进气口，电磁阀出气口设置在进气阀排气支路进气口；空气机停机后，油气筒内部的压缩空气经过油分芯过滤后由电磁阀、进气阀排气支路、进气软管和进气过滤器排至大气。
11.所述离心风机采用前倾式结构；蜗壳采用浅蜗舌型线；导风圈采用不锈钢板冲压，扩压器采用碳钢板焊接；冷却器37采用油冷-风冷一体式结构。
12.空气压缩机包括：
13.空气压缩回路：空气经进气过滤器af、进气软管、进气阀iv进入压缩主机压缩c，压缩空气进入油气筒；当油气筒内压力达到溢流阀mpv1开启压力值后阀板打开，压缩空气经冷却器ac风冷通道排出；
14.压缩空气卸载回路：压缩主机及油气筒内压力经节流栓ro1和电磁阀sv1进入进气阀排放支路，再经过进气软管、进气过滤器过滤后排放至大气；通过节流栓孔径大小控制卸载速率；
15.空气压缩机过压保护回路：设置安全阀sf1进行压缩主机及油气筒过压保护，设置测试接头tp1进行压力检测。
16.压缩空气净化系统包括：
17.压缩空气初级过滤系统：对冷却后的压缩空气，先通过旋风式气水分离器of进行除水，再通过凝聚过滤器cf对压缩空气中的油、尘进行过滤；
18.压缩空气干燥系统：采用双塔干燥器进行压缩空气干燥；
19.压缩空气二次过滤系统：采用凝聚式出口过滤器df对压缩空气中微量油、尘进行再次过滤。
20.油路回路，包括：
21.主回油回路：压缩空气以油气混合物形式进入油气筒内，油气筒作为储油筒，利用压差原理进行油路循环；当润滑油温度低于温控阀开启温度值时，润滑油经油过滤器过滤后进入压缩机机头；当润滑油温度高温控阀开启温度值时，润滑油经温控阀旁通支路进入油冷却器冷却后，经油过滤器过滤后进入压缩机机头；
22.二次回油回路：由螺杆机头排出的油气混合物切向进入油气筒，通过碰撞、离心旋流实现油的粗滤后，再由油分芯拦截、聚合等作用实现精细过滤；油分芯滤出的润滑油被收集在油分芯的底部，利用压差原理，通过过滤器、节流栓和单向阀进入螺杆机头。
23.相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明实现四编组城际动车组制动系统用主供风单元完全自主化；
24.本发明较既有车主供风单元提升了噪音指标，1米处声压级≤74db(a)；
25.本发明较既有车主供风单元，重量降低30kg，实现了轻量化需求。
26.本发明较既有车主供风单元，宽度减少约300mm，提升维护空间。
附图说明
27.图1为本发明实施例一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元结构示意图。
28.图2为空气压缩机结构示意图。
29.图3为油气分离系统结构示意图。
30.图4为冷却系统结构示意图。
31.图5为前置过滤器结构示意图。
32.图6为双塔干燥器结构示意图。
33.图7为电气控制系统结构示意图。
34.图8为气路原理图。
35.图中：1出口溢流阀；2空气压缩机；3油温开关；4气路传输模块；5出口过滤器；6电气控制系统；7吊架；8双塔干燥器；9前置过滤器；10橡胶减震器；11防脱钢丝绳；12压缩主机；13防背压压力开关；14进气过滤器；15进气软管；16蜗壳；17中托架；18电机；19真空指示器；20进气阀；21测试接头一；22mpv阀；23安全阀；24润滑油过滤器；25温控阀；26单向阀；27卸荷电磁阀；28油分盖；29油分芯；30粗过滤筒；31油气筒；32视油镜；33导风圈；34离心风扇；35蜗壳；36扩压器；37翅片式冷却器；38防护网；39维护口1盖板；40维护口2盖板；41气水分离器；42凝聚过滤器；43排污电磁阀；44加热器；45连接块；46干燥塔；47气路板；48湿度指示器；49压力指示器；50加热器供电接口；51电控器；52双塔监测压力开关；53双塔供电接口；54测试接头二；55预控阀；56换向阀；57电控箱箱体；58动力线连接器；59控制线连接器；60防脱扣；61空气开关2a；62空气开关8a；63延时继电器；64时间继电器；65端子排；66热继电保护器；67直流中间继电器；68交流中间继电器；69交流接触器；70计数器；71计时器；72电控箱箱盖；
36.af进气过滤器；iv进气阀；ps1防背压压力开关；c压缩主机；m电机；tp1/tp2/tp3测试接头；ro1/ro2节流栓；sv1卸荷电磁阀；mpv1压缩空气出口溢流阀；ac冷却器；of气水分离器；cf凝聚过滤器；sv2/sv3排污电磁阀；mu消音器；sv4/sv5切换电磁阀；dt1/dt2干燥塔；pv预控阀；ps2/ps3双塔监测压力开关；cv1/cv2单向阀；df出口过滤器；ec旋塞；mpv2总风出口溢流阀。
具体实施方式
37.下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
38.参见图1，本发明所述的一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元，包括空气压缩系统、空气后处理系统、电气控制系统6及出口溢流阀1等组成，通过吊架7集成，吊挂在列车底部横梁。其中空气压缩系统包括空气压缩机2、润滑油油温开关3；空气后处理系统包括前置过滤器9、双塔干燥器8和出口过滤器5，所有气路、油路管路连接采用不锈钢硬管。空气压缩系统采用螺杆式空气压缩机；进气系统采用进气过滤器、进气软管和进气阀组合形式；油气分离系统为独立设置，采用铸铝式油气分离筒及内置油分芯分离结构；驱动系统采用压缩主机与电机通过联轴器直联方式；油滤采用外置形式；冷却系统采用离心风机加翅片式冷却器强制风冷，并通过温控阀进行油路旁通形式；通过mpv阀实现油气筒内初始压力建立，卸压功能通过两位两通电磁阀通断实现；二次回油功能通过单向阀和过滤器实现；监控系统包括机头压力监控和润滑油油温监控。
39.包括用于传输压缩空气进入后处理系统的气路传输模块4，用于空气压缩机2隔振的橡胶减振器10，和用于空气压缩机2的二次防脱的钢丝绳11。
40.参见图2，本发明所述的主供风单元空气压缩机，空气由进气组件进入压缩主机
12，压缩主机12与电机18通过梅花弹性联轴器直联驱动，进行空气压缩；设置独立油气分离系统，并采用外置润滑油过滤器24；采用强制风冷冷却系统，通过温控25阀进行油路旁通设计；蜗壳16、中托架17、压缩主机12及电机18通过螺栓紧固；采用三点式吊挂结构，通过减振器10与吊架7连接。
41.进气系统包括进气过滤器14、进气软管15、真空指示器19和进气阀20；
42.二次回油组件包括过滤器、节流栓和单向阀26。其中过滤器、节流栓集成在油分盖内部。过滤器入口设置在油分芯后端，过滤器出口与节流栓入口连接、节流栓出口与单向阀入口连接，单向阀出口与压缩主机连接。
43.mpv阀22、安全阀23及测试接头21集成至油分盖，入口均设置在油分芯后端。
44.卸荷组件包括节流栓和两位两通卸荷电磁阀27，节流栓进气口设置在mpv阀22前端、油分芯后端，出气口连接电磁阀27进气口，电磁阀27出气口设置在进气阀20排气支路进气口。空气机停机后，油气筒内部的压缩空气经过油分芯过滤后由电磁阀27、进气阀20排气支路、进气软管15和进气过滤器14排至大气。通过节流栓孔径调节排气速率。
45.压力开关13气路入口处设置在进气阀20阀板下端。用于监控压缩主机12内部压力，防止空气压缩机带载启动。电气接口接入主供风单元启停自检控制回路。
46.油温开关温度探测器设置在压缩主机排气端，用于监控润滑油油温。电气接口接入主供风单元启停自检控制回路及高温反馈回路。
47.参见图3，油气分离系统包括粗分离筒29、内置油分芯30、储油桶31及油分盖28，通过视油镜32进行油位油品观测。粗分离筒、储油桶及油分盖均采用铸铝成型工艺。
48.参见图4，冷却系统采用离心风机34和翅片式冷却器37强制风冷结构。离心风机34采用前倾式结构；蜗壳35采用浅蜗舌型线，型线设计采用阿基米德螺旋线的近似画法-等基元法；导风圈33采用不锈钢板冲压，扩压器36采用碳钢板焊接。冷却器37采用油冷-风冷一体式结构，增加防护网38进行防护。预留维护口便于后期冷却系统清洁。
49.参见图1，本发明所述的主供风单元空气后处理系统由前置过滤器9、双塔干燥器8、出口过滤器5以及出口溢流阀1组成。
50.参见图5，本发明所述的主供风单元前置过滤器由气水分离器41和凝聚过滤器42组成，实现压缩空气除尘、除油。气水分离器41和凝聚过滤器42排污口各设置一个两位两通电磁阀43。通过电磁阀43通断实现过滤器排污控制。电磁阀阀体处设置加热器44，低温环境下对阀体进行加温，保证电磁阀阀体动作部件正常工作。两处电磁阀43排污通过连接块45汇合，以适应设备舱接口需求。
51.参见图6，本发明所述的主供风单元双塔干燥器，采用无热再生、变压吸附式原理，包括干燥塔46、集成气路板47、换向阀56、电控器51。
52.本发明所述的主供风单元双塔干燥器干燥塔，包括分子筛干燥剂和不锈钢过滤环。
53.本发明所述的主供风单元双塔干燥器集成气路板，集成了预控阀55、压力指示器49、压力开关52、变色硅胶湿度指示器48。通过预控阀55实现换向阀56内部活塞组件正常切换，通过压力开关52监控干燥塔工作状态。
54.本发明所述的主供风单元双塔干燥器换向阀，包括切换电磁阀、活塞组件、温度控制器、加热棒和排污消音器。
55.本发明所述的主供风单元双塔干燥器电控器，内置控制电路板实现双塔干燥器工作状态控制及故障诊断。
56.本发明所述的主供风单元除尘过滤器包括过滤器及手动旋塞，通过手动旋塞进行定时排污。
57.参见图7，本发明所述的主供风单元电气控制系统，包括交流接触器69、热继电保护器66、交流中间继电器68、直流中间继电器67、延时继电器63、时间继电器64、空气开关2a61、空气开关2a62、计时器71、计数器70等电气元器件。各电气元件集成在电控箱内，满足防护等级要求。
58.参见图8，本发明所述的一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元气路原理，包括空气压缩原理和压缩空气净化原理。
59.本发明所述的主供风单元空气压缩机结构，包括：
60.空气压缩回路：空气经进气过滤器af、进气软管、进气阀iv进入压缩主机压缩c，压缩空气进入油气筒。当油气筒内压力达到溢流阀mpv1开启压力值后阀板打开，压缩空气经冷却器ac风冷通道排出。
61.压缩空气卸载回路：压缩主机及油气筒内压力经节流栓ro1和电磁阀sv1进入进气阀排放支路，再经过进气软管、进气过滤器过滤后排放至大气。通过节流栓孔径大小控制卸载速率。
62.空气压缩机过压保护回路：设置安全阀sf1进行压缩主机及油气筒过压保护，设置测试接头tp1进行压力检测。
63.本发明所述的主供风单元后处理系统，由压缩空气初级过滤，双塔干燥和二次过滤组成。
64.压缩空气初级过滤系统：对冷却后的压缩空气，先通过旋风式气水分离器of进行除水，再通过凝聚过滤器cf对压缩空气中的油、尘进行过滤。
65.压缩空气干燥系统：采用双塔干燥器进行压缩空气干燥。
66.压缩空气二次过滤系统：采用凝聚式出口过滤器df对压缩空气中微量油、尘进行再次过滤。
67.本发明所述的一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元油路原理，包括主回油回路、二次回油回路和轴封回油回路。
68.主回油回路：压缩空气以油气混合物形式进入油气筒内，油气筒作为储油筒，利用压差原理进行油路循环。当润滑油温度低于温控阀开启温度值时，润滑油经油过滤器过滤后进入压缩机机头。当润滑油温度高温控阀开启温度值时，润滑油经温控阀旁通支路进入油冷却器冷却后，经油过滤器过滤后进入压缩机机头。
69.二次回油回路：由螺杆机头排出的油气混合物切向进入油气筒，通过碰撞、离心旋流实现油的粗滤后，再由油分芯拦截、聚合等作用实现精细过滤。油分芯滤出的润滑油被收集在油分芯的底部，利用压差原理，通过过滤器、节流栓和单向阀进入螺杆机头。
70.本发明所述的一种四编组城际动车组制动系统用主供风单元电气控制方法，包括联锁控制、电源供电功能、启停控制功能、可用自检功能、自保护功能、信号反馈功能。
71.本发明所述的主供风单元电气控制方法的联锁控制，通过交流中间继电器对主电路电压监控，进而控制辅助电路中交流接触器线包得失电，实现主电路与辅助电路的联锁
控制。
72.本发明所述的主供风单元电气控制方法的电源供电功能，包括连接器、断路器、交流中间继电器、交流接触器以及热继电保护器。实现辅逆对空压机电动机供电。通过控制线连接器、断路器实现车辆电源对控制电路供电。通过断路器切断压缩机供电回路电源输入，实现对供风装置的隔离以及实现短路保护功能。通过动力线连接器实现车辆辅逆与供风装置供电线路连接。通过交流中间继电器实现主回路中三相电监测，并作为辅助电路触发的起始条件。通过交流接触器实现直流电控制交流电功能。接触器主触点用于控制交流回路得失电，辅助触点用于控制回路及信号反馈。通常，接触器辅助触点应设置在后处理装置电气元件及计时计数器等辅助电气元件触点前端。通过热继电保护器实现对电机过载的保护。
73.本发明所述的主供风单元电气控制方法的电源供电功能启停控制功能，通过网络/ebcu模式：压力传感器测得总风压力降至设定值后，由网络/ebcu控制空压机启动。通过司机室设置按钮，实现强制启停空压机功能。通过压力开关硬线控制，实现空压机自动启停功能。
74.本发明所述的主供风单元电气控制方法的可用自检功能，通过温度开关、防背压压力开关监控及信号输出进行启动自检。
75.本发明所述的主供风单元电气控制方法的自保护功能，设置温度开关，实现温度过高时切断空压机功能。设置防背压压力开关和快速卸荷通道，防止空压机在负载过高时启动。设置常开卸荷电磁阀和排污电磁阀，确保空压机在故障或突然失电情况下，卸载油气筒内和空气后处理管路内的压力，避免机器带载启动或人员带载操作等危险情况发生。
76.本发明所述的主供风单元电气控制方法的信号反馈功能，通过交流接触器实现空压机启停状态监控及反馈。通过温度开关实现温度监控及高温报警反馈。通过热继电保护器实现电机过载监测及反馈。通过压力开关信号实现双塔干燥器工作状态反馈。
77.本发明所述的主供风单元电气控制方法，还包括通过时间继电器进行电磁阀排污时间控制。通过接触器辅助触电串联计时器、计数器方式实现空压机运行时间记录。通过温度控制器实现对排污电磁阀、换向阀等部件低温加热。