二位五通氣控閥防水性能探討

劉振平，趙 琦

(中車青島四方車輛研究所有限公司 鉤緩事業部，山東 青島 266111)

隨著城市軌道交通的快速發展，密接式鉤緩裝置正大范圍升級為全自動鉤緩裝置，實現了自動機械連接、氣路連接和電路連接[1]。二位五通氣控閥是全自動鉤緩裝置控制系統的關鍵附屬部件，在車鉤連掛時通過氣控閥的換向作用實現全自動鉤緩裝置電氣車鉤的伸出與縮回，完成連掛或解編。從目前二位五通氣控閥在廣州地鐵3號線、4號線、5號線、1號線、2號線、8號線以及蘇州地鐵2號線等項目的應用情況來看，該氣控閥并不能很好地滿足目前城際軌道交通全自動鉤緩裝置的正常使用要求，頻繁發生因進水、卡滯無法換向而導致電氣車鉤無法伸出的情況。為此有必要提高二位五通氣控閥防水性能，以滿足城市軌道交通車輛緊急情況下救援工作的要求。

二位五通氣控閥防水防塵等級為IP43，其特點是：采用平衡閥芯，不受壓力變化的影響；流量高，行程短；彈簧回力強，在低壓時有足夠的回位力。

1 全自動鉤緩裝置控制系統組成及工作原理

圖1為全自動鉤緩裝置控制系統。系統主要包括CG1型控制單元、手動帶排氣截止閥、推送汽缸等，控制單元上安裝有2個二位五通氣控閥(其中右邊的二位五通氣控閥實際當成二位三通氣控閥來使用)，氣控閥應用于全自動鉤緩裝置的控制系統中，主作用是控制實現電氣車鉤的伸出與縮回動作[2]。

圖1 全自動鉤緩裝置控制系統

該氣控閥工作原理如圖2所示，圖2中箭頭表示氣體流動方向，圓孔表示風管接頭，三角表示安裝了消聲器的風管接頭。

圖2 全自動鉤緩裝置控制系統 工作原理簡圖

狀態1：氣控端未通風時，氣控閥狀態保持在彈簧位，此時風管接頭1為進氣口，風管接頭2為出氣口，風管接頭5安裝消聲器與風管接頭4導通并連通大氣，風管接頭3為封閉狀態，如圖2(a)所示。

狀態2：氣控端通風時，氣控閥閥芯換向，此時風管接頭1為進氣口，風管接頭4為出氣口, 風管接頭3安裝消聲器與風管接頭2導通并連通大氣[3]，風管接頭5為封閉狀態，如圖2(b)所示。

2 故障模擬及分解檢查

搭建氣路控制系統平臺以模擬車鉤連掛：首先采用2個新的二位五通氣控閥安裝于氣控單元體上，手動模擬電氣車鉤連掛過程，左邊汽缸(電氣車鉤)正常伸出和縮回；隨后將左邊二位五通氣控閥更換為故障閥，手動模擬電氣車鉤連掛過程，電氣車鉤無法伸出，可判定二位五通氣控閥發生故障，成功模擬了故障再現。圖3為車鉤模擬連掛工裝。

圖3 車鉤模擬連掛工裝

對故障二位五通氣控閥進行初步檢查，顯示其外觀無損傷，閥體內部及柱塞清潔無雜物。

對故障閥進行分解檢查。檢查結果顯示，二位五通氣控閥頂部閥蓋內部的氣動換向活塞處有白色粉末，這些粉末使換向活塞卡死無法移動；與閥蓋氣動換向活塞相連接的閥體表面和柱塞桿端面也有白色粉末(圖4)；氣控閥下部彈簧無銹蝕和變形；柱塞桿無損傷和變形。

圖4 故障閥氣動換向活塞和閥體連接面狀態

3 原因分析

二位五通氣控閥閥蓋內部的氣動活塞被白色粉末阻塞卡死而無法移動，造成二位五通氣控閥無法在氣動作用下換向，無法驅動電氣車鉤推送汽缸活塞桿伸出，導致電氣車鉤無法伸出故障。因此，從二位五通氣控閥的氣動換向結構入手分析產生白色粉末的原因。

氣控閥的氣動換向結構如圖5所示。從閥體過來的壓力空氣進入到閥蓋氣動換向活塞上部，驅動氣控閥柱塞桿向下移動完成換向。在換向過程中，氣動換向活塞下部和柱塞桿上部之間形成變化的空間，因此設置了氣動換向呼吸孔，通過壓入閥蓋底部的粉末冶金堵直接通大氣，此呼吸孔按氣控閥安裝后的方向直接朝上設置在閥蓋頂部，如圖6所示。

圖5 氣控閥氣動換向結構示意圖

圖6 二位五通氣控閥頂部的氣動換向呼吸孔

由于二位五通氣控閥氣動換向呼吸孔朝上，雨水和刷車水會從位于二位五通氣控閥頂部的氣控換向端的呼吸孔A進入到呼吸孔的粉末冶金堵B處，經過振動或呼吸作用進入到白色非金屬換向活塞下部，長時間便形成銹蝕和白色氧化粉末，使換向活塞卡死不動，造成二位五通氣控閥不能換向而導致電氣車鉤不能伸出故障。圖7所示為氣控閥氣動換向結構呼吸孔進水位置。

圖7 氣控閥氣動換向結構呼吸孔進水位置

4 解決方案

4.1 加裝防水透氣堵

氣控閥活塞端閥座外部呼吸孔加裝防水透氣堵，使其在保證呼吸孔功能的前提下，避免雨水或洗車水浸入。在氣控閥活塞端閥座呼吸孔上攻M4×10螺紋孔，加裝防水透氣堵，如圖8所示。防水透氣堵材質為SUS304不銹鋼,規格為M4×0.7,其防水性能滿足IPX7等級要求。防水透氣堵與閥座采用M4螺紋連接，同時螺紋加涂樂泰569號厭氧型密封膠。

圖8 呼吸孔加裝防水透氣堵

4.2 涂抹密封膠

活塞端閥座與主閥體的連接面之間加涂平面密封膠，以防止外部水浸入，如圖9所示，圈紅處為活塞端閥座與主閥體的連接面。

圖9 活塞端閥座與主閥體的連接面涂抹密封膠

4.3 加裝組合墊圈

活塞端閥座的4個連接螺釘頭處加裝組合密封墊圈，如圖10所示。

圖10 4個連接螺釘加裝組合墊圈

5 結束語

通過采取上述措施對氣控閥進行結構優化，可以滿足全自動鉤緩裝置日常的使用環境，避免在高級修前出現氣控閥堵塞卡滯導致電氣車鉤無法伸出的故障，從而有效提高了全自動鉤緩裝置氣控閥的環境適應性及可靠性。