二位五通气控阀防水性能探讨

2021-11-09刘振平

铁道车辆 2021年5期

刘振平，赵琦

(中车青岛四方车辆研究所有限公司钩缓事业部，山东青岛 266111)

随着城市轨道交通的快速发展，密接式钩缓装置正大范围升级为全自动钩缓装置，实现了自动机械连接、气路连接和电路连接[1]。二位五通气控阀是全自动钩缓装置控制系统的关键附属部件，在车钩连挂时通过气控阀的换向作用实现全自动钩缓装置电气车钩的伸出与缩回，完成连挂或解编。从目前二位五通气控阀在广州地铁3号线、4号线、5号线、1号线、2号线、8号线以及苏州地铁2号线等项目的应用情况来看，该气控阀并不能很好地满足目前城际轨道交通全自动钩缓装置的正常使用要求，频繁发生因进水、卡滞无法换向而导致电气车钩无法伸出的情况。为此有必要提高二位五通气控阀防水性能，以满足城市轨道交通车辆紧急情况下救援工作的要求。

二位五通气控阀防水防尘等级为IP43，其特点是：采用平衡阀芯，不受压力变化的影响；流量高，行程短；弹簧回力强，在低压时有足够的回位力。

1 全自动钩缓装置控制系统组成及工作原理

图1为全自动钩缓装置控制系统。系统主要包括CG1型控制单元、手动带排气截止阀、推送汽缸等，控制单元上安装有2个二位五通气控阀(其中右边的二位五通气控阀实际当成二位三通气控阀来使用)，气控阀应用于全自动钩缓装置的控制系统中，主作用是控制实现电气车钩的伸出与缩回动作[2]。

图1 全自动钩缓装置控制系统

该气控阀工作原理如图2所示，图2中箭头表示气体流动方向，圆孔表示风管接头，三角表示安装了消声器的风管接头。

图2 全自动钩缓装置控制系统工作原理简图

状态1：气控端未通风时，气控阀状态保持在弹簧位，此时风管接头1为进气口，风管接头2为出气口，风管接头5安装消声器与风管接头4导通并连通大气，风管接头3为封闭状态，如图2(a)所示。

状态2：气控端通风时，气控阀阀芯换向，此时风管接头1为进气口，风管接头4为出气口, 风管接头3安装消声器与风管接头2导通并连通大气[3]，风管接头5为封闭状态，如图2(b)所示。

2 故障模拟及分解检查

搭建气路控制系统平台以模拟车钩连挂：首先采用2个新的二位五通气控阀安装于气控单元体上，手动模拟电气车钩连挂过程，左边汽缸(电气车钩)正常伸出和缩回；随后将左边二位五通气控阀更换为故障阀，手动模拟电气车钩连挂过程，电气车钩无法伸出，可判定二位五通气控阀发生故障，成功模拟了故障再现。图3为车钩模拟连挂工装。

图3 车钩模拟连挂工装

对故障二位五通气控阀进行初步检查，显示其外观无损伤，阀体内部及柱塞清洁无杂物。

对故障阀进行分解检查。检查结果显示，二位五通气控阀顶部阀盖内部的气动换向活塞处有白色粉末，这些粉末使换向活塞卡死无法移动；与阀盖气动换向活塞相连接的阀体表面和柱塞杆端面也有白色粉末(图4)；气控阀下部弹簧无锈蚀和变形；柱塞杆无损伤和变形。

图4 故障阀气动换向活塞和阀体连接面状态

3 原因分析

二位五通气控阀阀盖内部的气动活塞被白色粉末阻塞卡死而无法移动，造成二位五通气控阀无法在气动作用下换向，无法驱动电气车钩推送汽缸活塞杆伸出，导致电气车钩无法伸出故障。因此，从二位五通气控阀的气动换向结构入手分析产生白色粉末的原因。

气控阀的气动换向结构如图5所示。从阀体过来的压力空气进入到阀盖气动换向活塞上部，驱动气控阀柱塞杆向下移动完成换向。在换向过程中，气动换向活塞下部和柱塞杆上部之间形成变化的空间，因此设置了气动换向呼吸孔，通过压入阀盖底部的粉末冶金堵直接通大气，此呼吸孔按气控阀安装后的方向直接朝上设置在阀盖顶部，如图6所示。

图5 气控阀气动换向结构示意图

图6 二位五通气控阀顶部的气动换向呼吸孔

由于二位五通气控阀气动换向呼吸孔朝上，雨水和刷车水会从位于二位五通气控阀顶部的气控换向端的呼吸孔A进入到呼吸孔的粉末冶金堵B处，经过振动或呼吸作用进入到白色非金属换向活塞下部，长时间便形成锈蚀和白色氧化粉末，使换向活塞卡死不动，造成二位五通气控阀不能换向而导致电气车钩不能伸出故障。图7所示为气控阀气动换向结构呼吸孔进水位置。

图7 气控阀气动换向结构呼吸孔进水位置

4 解决方案

4.1 加装防水透气堵

气控阀活塞端阀座外部呼吸孔加装防水透气堵，使其在保证呼吸孔功能的前提下，避免雨水或洗车水浸入。在气控阀活塞端阀座呼吸孔上攻M4×10螺纹孔，加装防水透气堵，如图8所示。防水透气堵材质为SUS304不锈钢,规格为M4×0.7,其防水性能满足IPX7等级要求。防水透气堵与阀座采用M4螺纹连接，同时螺纹加涂乐泰569号厌氧型密封胶。