铁路客车电动上水阀的制作方法

本发明涉及一种铁路客车上水阀，尤其涉及一种铁路客车电动上水阀。

背景技术：
：

我国国土面积大，铁路网密布。由于列车运行距离长，途经站点数量多，发送旅客人数多，车载水箱中途必须多次补水才能满足运输要求。铁路经过6次大提速后，运行速度和路网结构已发生了很大变化。为了适应铁路旅客运输发展需要，铁路运输组织逐步压缩了客车到站后的停车时间，对客车给水站的设计和车站上水工作带来了很大压力。为保证客车的正常供水，合理地进行客车上水系统设计就显得非常重要。目前客车上水设备主要有手动控制和自动控制两种。前者效率低、劳动强度大；后者自动化程度高，可有效降低劳动强度，提高工作效率，但还是存在着阀的开关位置控制不准确，存在打开不完全和关不严现象。

技术实现要素：
：

本发明的目的在于提供一种开、关动作更为迅速，阀的开关位置控制精准，无打开不完全和关不严现象。

本发明由如下技术方案实施：铁路客车电动上水阀，其包括阀体、阀盖、连接螺母、连接法兰、蜗杆减速器、阀杆、电机、弹簧；在所述阀体底部设有进水口；在所述阀体侧壁设有出水口；在所述阀体上方固定设有所述阀盖，在所述阀体与所述阀盖之间设有阀盖密封圈；在所述阀盖侧壁设有回水口，在所述阀盖的顶部开口内螺接有所述连接螺母；在所述阀盖上方设有所述连接法兰；在所述连接法兰顶部固定设有所述蜗杆减速器；在所述连接螺母内螺接有竖直设置的所述阀杆，所述阀杆底端穿过所述阀盖、置于所述阀体内腔的所述进水口上方；所述阀杆顶端穿过所述蜗杆减速器竖直设置的输出轴孔、置于所述蜗杆减速器上方；在所述阀杆顶端上分体活动插接有所述扳手；所述电机的轴插入所述蜗杆减速器水平设置的输入轴孔；在所述阀盖底部的开口下方的所述阀杆上设有排水阀门；在所述阀杆底端设有给水阀门；在所述给水阀门的限位套上套设有调整垫圈，在所述调整垫圈上方的所述限位套和所述给水阀门的排水挡盖之间套设有所述弹簧。

优选的，所述阀杆侧壁上竖直开有离合键固定槽，在所述离合键固定槽内活动设有离合键，所述离合键底端活动铰接在所述离合键固定槽的槽口下方；在所述离合键与所述离合键固定槽的槽底之间设有板簧；在所述蜗杆减速器的输出轴孔内开有与所述离合键对应卡接的减速器键槽。

优选的，所述排水阀门包括由上到下依次固定套装在所述阀杆上的排水端挡、排水阀垫和排水挡盖；在所述排水挡盖内的所述阀杆上设有密封圈。

优选的，所述给水阀门包括套设在所述阀杆底端的限位套，所述限位套通过螺接在所述阀杆底端端面的限位螺母固定在所述阀杆底端；在所述限位套下方螺接有给水挡盖，在所述给水挡盖底面设有给水阀垫，在所述给水阀垫底面设有给水端挡；所述给水端挡通过螺接在所述给水挡盖底面上的固定螺栓固定在所述给水挡盖底部。

本发明的优点：设备采用电力驱动，开、关动作更为迅速，有利于加强水资源管理，减少浪费；遥控操作有利于提高上水作业效率，降低职工劳动强度；手自一体化设计，有利于确保安全生产。该设备的推广应用将有效提高铁路上水作业设备技术水平，适应铁路大发展的需要；通过正、反旋转阀芯可实现阀门的开、关。当逆时针旋转阀芯到上限位时，进水口与出水口连通，回水口关闭，实现上水；当顺时针旋转阀芯到下限位时，出水口与回水口连通，进水口关闭，实现管中余水回流至水井，防止冬季水管冻结。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的A-A剖面示意图。

图3为图2的B部分局部放大示意图。

图4为图2的C部分局部放大示意图。

图5为本发明的组装示意图。

图6为本发明的受力分析示意图。

图7为本发明的控制原理图。

阀体1、阀盖2、连接螺母3、连接法兰4、蜗杆减速器5、阀杆6、电机7、弹簧8、进水口9、出水口10、阀盖密封圈11、回水口12、离合键固定槽13、离合键14、板簧15、减速器键槽16、扳手17、排水阀门18、排水端挡19、排水阀垫20、排水挡盖21、密封圈22、给水阀门23、限位套24、限位螺母25、给水挡盖26、给水阀垫27、给水端挡28、固定螺栓29、调整垫圈30、紧定螺钉31、长槽孔32、凹槽33、方形凸台34、遥控器35、轴肩36。

具体实施方式：

如图1至图5所示，铁路客车电动上水阀，其包括阀体1、阀盖2、连接螺母3、连接法兰4、蜗杆减速器5、阀杆6、电机7、弹簧8；在所述阀体1底部设有进水口9；在所述阀体1侧壁设有出水口10；在所述阀体1上方固定设有所述阀盖2，在所述阀体1与所述阀盖2之间设有阀盖密封圈11；在所述阀盖2侧壁设有回水口12，在所述阀盖2的顶部开口内螺接有所述连接螺母3，连接螺母3内外都加工有螺纹，，外螺纹与阀盖2相连，并以紧定螺钉31限制其相对转动；在所述阀盖2上方设有所述连接法兰4；连接法兰4连接蜗杆减速器5与阀盖2的装置，同时也为阀杆6旋转上升提供了足够空间。为适应不同孔距，连接法兰4下端螺钉孔加工为长槽孔32，方便安装调节；在所述连接法兰4顶部固定设有所述蜗杆减速器5；在所述连接螺母3内螺接有竖直设置的所述阀杆6，实现阀杆6的旋转传动，所述阀杆6底端穿过所述阀盖2、置于所述阀体1内腔的所述进水口9上方；所述阀杆6顶端穿过所述蜗杆减速器5竖直设置的输出轴孔、置于所述蜗杆减速器5上方；所述阀杆6侧壁上竖直开有离合键固定槽13，在所述离合键固定槽13内活动设有离合键14，所述离合键14底端活动铰接在所述离合键固定槽13的槽口下方；在所述离合键14与所述离合键固定槽13的槽底之间设有板簧15；在所述蜗杆减速器5的输出轴孔内开有与所述离合键14对应卡接的减速器键槽16；遥控控制时，阀杆6上端离合键14卡入减速器键槽16，随其同步旋转，依靠螺纹传动，带动排水阀门18和给水阀门23上下移动；在所述阀杆5顶端上分体活动插接有扳手17，扳手17内部凹槽33截面下端为圆形，上端为方形；手动控制时，工作人员将扳手17圆柱凹槽对准阀杆6套入后用力下压，依靠圆柱凹槽内壁使阀杆6上的离合键14收回到离合键固定槽13内，脱离减速器键槽16，同时阀杆6顶端的方形凸台34嵌入扳手17的方形凹槽，人工拧动扳手带动阀杆6旋转。要恢复自动操作时需拔出扳手17，然后按自动操作规范进行操作即可；所述电机7的轴插入所述蜗杆减速器5水平设置的输入轴孔；在所述阀盖2底部的开口下方的所述阀杆6上设有控制回水口12通、闭的排水阀门18；所述排水阀门18包括由上到下依次固定套装在所述阀杆6上的排水端挡19、排水阀垫20和排水挡盖21；在所述排水挡盖21内的所述阀杆6上设有密封圈22，密封圈22在上水时，防止水流进入回水口，起密封作用；在所述排水端挡19上方的阀杆6上设有轴肩36；在所述阀杆6底端设有控制进水口9开、闭的给水阀门23；所述给水阀门23包括套设在所述阀杆6底端的限位套24，所述限位套24通过螺接在所述阀杆6底端端面的限位螺母25固定在所述阀杆6底端；当阀杆6旋转上升时可带动给水阀门23一起移动，进而打开给水阀门23；在所述限位套24下方螺接有给水挡盖26，并通过紧定螺钉31限制其相对转动；在所述给水挡盖26底面设有给水阀垫27，在所述给水阀垫27底面设有给水端挡28；所述给水端挡28通过螺接在所述给水挡盖26底面上的固定螺栓29固定在所述给水挡盖26底部，使给水阀垫27夹在给水挡盖26与给水端挡28之间，并通过固定螺栓29拧紧固定；在限位套24上套设有调整垫圈30，调整垫圈30调节弹簧8安装时的预紧力；在所述调整垫圈30上方的所述限位套24和排水挡盖21之间套设有所述弹簧8，弹簧8为排水阀门18和给水阀门23需要封闭时提供足够的压力；给水阀门23采用柔性方式封闭进水口9，提高了自动控制关闭阀门的可靠性。

工作原理：阀杆6旋转上升时，限位螺母25带动排水阀门18和给水阀门23整体上移，排水阀门18到达上限位后将阀盖2底部的开口封闭，使回水口12封闭，进水口9与出水口10贯通，此时阀杆6继续上升，通过持续压缩弹簧8增加排水阀门18密封压力直至阀杆6停止旋转。阀杆6旋转下降时，阀杆6上的轴肩36带动排水阀门18和给水阀门23整体下移，给水阀门23到达下限位后将进水口9封闭，出水口10与回水口12贯通，此时阀杆6继续下降，通过持续压缩弹簧8增加给水阀门23密封压力直至阀杆6停止旋转。

如图6所示。关紧阀门时，阀杆扭矩T需克服上水管中水的压力F，

根据力学公式，有

F＝PS

式中，P—水的压强；

S—给水阀门下端受力面积。

据了解，铁路客车上水用管路的水压P为0.2MPa，而给水阀垫直径D＝60mm，所以将参数代入，得：

F＝0.2×2826＝565.2N

轴向负载与扭矩转换的公式：

$T_a=\frac{Fl}{2\mathrm{\π}\mathrm{\η}}$

式中：T_a—克服轴向负载所需扭矩；

F—轴向负载；

l—螺杆导程；

η—进给螺杆的正效率。

已知螺杆导程l＝6mm，根据螺杆螺纹升角、当量摩擦角等参数，计算得η＝0.46，将它们代入上式，得

$T_a=\frac{565.2\×6\×{10}^{-3}}{2\×3.14\×0.46}=1.17Nm$

查阅相关资料可知，电动执行机构输出扭矩参考安全值T需取阀门扭矩T_a的1.5倍，故T＝1.5T_a＝1.755Nm。由于阀门还有手动操作功能，所以还应考虑手动时的扭矩大小。据了解，成人操作该阀门扭矩一般在25Nm左右，所以电动执行机构输出扭矩T'＞25Nm。

如图7所示，其还包括由隔离开关F11、切换开关SQ1、遥控器接收器U、手动开按钮S11、手动关按钮S12、开时间继电器S2、关时间继电器S3、手动开继电器K1、手动关继电器K2、遥控开继电器K3、遥控关继电器K4、点控继电器K11组成的电器控制系统，

电器控制系统工作原理：

开始作业时闭合隔离开关F11，系统得电。

遥控工况：将切换开关SQ1拨到自动工位，遥控器接收器U得电。阀门打开时，通过遥控器35遥控开继电器K3闭合，开时间继电器S2得电开始工作，同时手动开继电器K1得电闭合，电机7正转；一定时间后，开时间继电器S2常闭触点断开，手动开继电器K1失电断开，电机7停止运转。阀门关闭时，通过遥控器35遥控关继电器K4闭合，关时间继电器S3得电开始工作，同时手动关继电器K2得电闭合，电机7反转；一定时间后，关时间继电器S3常闭触点断开，手动关继电器K2失电断开，电机7停止运转。

点控工况：将切换开关SQ1拨到手动工位，点控继电器K11闭合。阀门打开时，点动手动开按钮S11，开时间继电器S2得电开始工作，同时手动开继电器K1得电闭合，电机7正转；一定时间后，开时间继电器S2常闭触点断开，手动开继电器K1失电断开，电机7停止运转。阀门关闭时，点动手动关按钮S12，关时间继电器S3得电开始工作，同时手动关继电器K2得电闭合，电机7反转；一定时间后，关时间继电器S3常闭触点断开，手动关继电器K2失电断开，电机7停止运转。

系统还设计了阀门上、下限位保护功能，具体是在开时间继电器S2和关时间继电器S3上均添加了一个常开触点，该触点在常闭触点断开时闭合。上限位保护功能为阀门打开后，开时间继电器S2常闭触点断开，常开触点闭合，这样开时间继电器S2就始终得电，常闭触点就会一直断开，手动开继电器K1处于失电状态，此时工作人员再次点击遥控器35或点控手动开按钮S11控制阀门打开就会变为无效操作，起到限位保护作用。

下限位保护功能为阀门打开后，关时间继电器S3常闭触点断开，常开触点闭合，这样关时间继电器S3就始终得电，常闭触点就会一直断开，手动关继电器K2处于失电状态，此时工作人员再次点击遥控器35或点控手动关按钮S12控制阀门打开就会变为无效操作，起到限位保护作用。

结束作业时断开F11，系统失电。