一种自动车钩的气路连接器
技术领域
本发明属于铁路车辆设备设计
技术领域
，尤其属于铁路车辆联接车钩设计技术领域
，涉及一种自动车钩的气路连接器。背景技术
目前，自动车钩主要为动车、地铁采用的密接式车钩，其气路连接器接口的连接和分离是与车钩连挂和解钩同步进行。
现有自动车钩常常不具备密接式车钩的紧密连接特性，密封性能不能满足要求，车钩连挂时气路连接器接口还存在偏转情况，不能适应对接的较大精度容许条件。且在铁路货车、普速客车上对于气路的通径要求较大，故密接式车钩的气路连接器的通用型不佳。
中国申请CN104358953公开了一种用于车辆的密接式车钩用风管连接器，包括阀口橡胶、阀头、压力弹簧、阀体、密封垫、挺杆、挺杆弹簧、主风管和解钩管，所述阀头具有朝阀体方向延伸的筒体，筒体套装在阀体的阀孔座上且与阀孔座滑动配合，筒体与阀体的阀孔座之间装有密封圈，所述压力弹簧套装在筒体外，且一端与阀头相抵，另一端与阀体相抵，所述解钩管的后部插装在阀体的解钩管孔中且滑动密封配合，解钩管孔中装有解钩管弹簧，解钩管弹簧的一端与解钩管的后端相抵，另一端与解钩管孔底部的阀体壁相抵。该申请采用常规端密封，密封性能不能满足要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种适用于自动车钩的气路连接器。本发明联接器气路通量大，能够满足多型自动车钩的连挂，具有浮动式顶杆结构，减小因车钩连挂时偏转情况的影响，实现车钩气路有效密封对接。
本发明通过以下技术方案实现：
一种自动车钩的气路连接器，由气路联通机构和开闭机构构成，其特征在于：
开闭机构为常闭、顶开式阀门机构，由弹簧压缩阀门实现常闭、由气路联通机构的前滑杆在车钩结合时顶开阀门实现开启；
气路联通机构为双通路互耦联通机构，包括具有顶杆的凸端联通结构和具有前滑杆的凹端联通结构，车钩结合时一气路连接器凸端联通结构的顶杆与另一气路连接器凹端联通结构的前滑杆结合、一气路连接器凹端联通结构的前滑杆与另一气路连接器凸端联通结构的顶杆结合实现双通路互耦联通；其中，各通路顶杆与凹端联通结构内设置的径向密封圈在顶杆周壁紧结合实现密封，各通路凹端联通结构的端面与凸端联通结构结合端面设置的外端密封圈压紧接触实现密封。
所述凸端联通结构顶杆后端为球面并与凸端联通结构凸端基座的球形凹面配合实现顶杆摆动。
所述开闭机构包括：环形基座，设置于基座中的开闭阀体，套装在开闭阀体上的复位弹簧，基座侧壁设置的气路入口；开闭阀体前端面由复位弹簧支撑与环形基座联接的前端座通过前端座端面密封圈压紧结合实现常闭，开闭阀体的前端面还与前滑杆连接在车钩结合时驱动并压缩弹簧、分离开闭阀体前端面与前端座端面实现开闭机构开启。
所述开闭机构的环形基座后端设置后端座，所述后端座中心设置滑轴，开闭阀体后部后滑杆为中空结构，后滑杆内壁可沿滑轴滑动，后滑杆后端为径向大于后滑杆径向的圆盘结构，圆盘结构与基座底端接触面设置基座端面密封圈实现基座后端常闭密封。
所述顶杆后端安装有顶杆复位机构；顶杆复位机构包括沿顶杆周壁、间隔设置于凸端基座、径向布置的数套径向浮动弹簧和触头，各径向浮动弹簧沿径向布置、后端由螺栓安装限位、前端支撑安装于径向通孔中的触头，触头与顶杆后端的球面滑动圈圆周壁边缘支撑结合。顶杆复位机构还包括设置于顶杆后端台阶面与凸端基座通过压簧挡限位固定的压簧。
所述凸端基座前端部由凸端盖压紧外端密封圈实现与凹端联通结构端面环形端密封；凸端盖将外端密封圈压在压簧挡的外端面，压簧挡后端面有环形压簧压紧在顶杆后端台阶结构的径向滑套翼边上。
所述凹端联通结构内设置的径向密封圈通过端盖压紧在前端座端面上固定，前端座的内腔侧壁设置通孔与凸端联通结构的凸端基座内腔连通；所述端盖入口的内侧壁设置用于顶杆进入的导向斜面。
所述前滑杆与后滑杆环形密封连接，连接处中部留有通气孔，连通前滑杆内腔和后滑杆内腔。
所述前滑杆的杆身径向均匀设置有通气槽；在前滑杆的杆身前部安装了前滑杆滑套；前滑杆滑套在前端座的内孔中轴向滑动配合。
所述后滑杆与后端座中心滑轴之间通过后端座滑套滑动配合，后端座滑套的径向设置通气槽，连通后滑杆内腔与后端座内腔。
本发明气路连接器前滑杆和后滑杆与基座的密封方式采用端面密封，在气路连接器处于截止断开状态时，压力空气作用在前滑杆和后滑杆上的压力基本相同，使连接器的作用在密封上的压力不受压力空气的压力大小影响，只受到复位弹簧的压力大小而调整。
前滑杆与后滑杆之间留有通气孔，在气路连接器处于连接通路状态时，压力空气通过前滑杆与后滑杆之间留有通气孔流入后端座内腔，保持压力空气作用在前滑杆和后滑杆上的压力基本相同，使连接器的作用在密封上的压力不受压力空气的压力大小影响，只受到复位弹簧的压力大小而调整。
前滑杆杆身上均有留有长条形通孔，扩大前滑杆内腔与前端座内腔的通径。
前端座与端盖之间装有径向密封圈，在气路连接器的顶杆伸入到前端座并与前滑杆接触时，密封圈已包围在顶杆的杆身上，当顶杆推动前滑杆打开气路时，空气压力作用在径向密封圈上使密封圈压紧在顶杆的杆身，起到空气压力的自密封作用。
端盖上留有导向的导向斜面，可在气路连接器对接时，给顶杆进入前端座进行导向。
凸端基座与球面滑动圈的球面密封配合结构，使顶杆可绕着球面的球心做一定角度的摆动。凸端基座的径向均匀安装有数套径向浮动弹簧和触头结构，使顶杆可通过球面滑动圈的端面和径向滑套的端面径向浮动。
本发明气路连接器具有以下优点：
1)两个气路连接器对接后有两级密封，密封效果好，第一级为顶杆杆身与径向密封圈的密封，第二级为端盖与外端密封圈的密封。
2)气路连接器空气通径大，双通路设计确保整体通径不小于铁路客车、货车空气主管的通径。
3)气路连接器的顶杆采用浮动结构，可在径向方向浮动，也可沿着顶杆后端转动一定角度，确保在对接精度不高时可靠连接。
4)气路连接器连接力可调，通过基座端面密封圈和前端座端面密封圈的设计，气路中的空气压力对气路连接器连接力没有影响，只受弹簧压力影响，只需调整弹簧压力即可调整气路连接器连接力。
5)气路连接器在车辆上安装不分一位、二位，采用互抱互通结构，既能够实现良好的密封又能够解决插入式联接结构的一位、二位结构匹配问题，在铁路车辆车钩联接时实现无差别匹配联接，安装简单，操作简化。
6)气路连接器的预留的气路接口设置在侧面，整体结构短，不影响车钩压缩行程。
附图说明
图1为气路连接器的结构示意图；
图2为气路连接器通路状态的结构示意图；
图3为两个气路连接器连通的结构示意图；
图4为气路连接器安装位置状态示意图。
图中，1是后端座，2是后端座滑套，3是后滑杆，4是基座端面密封圈，5是复位弹簧，6是基座，7是前端座端面密封圈，8是前滑杆，9是前端座，10是前滑杆滑套，11是径向密封圈，12是端盖，13是凸端基座，14是压簧，15是顶杆，16是球面滑动圈，17是径向滑套，18是外端密封圈，19是压簧挡，20是凸端盖，21是径向浮动弹簧，22是触头，23是车钩，24是气路连接器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
自动车钩的气路连接器，由气路联通机构和开闭机构构成。开闭机构为常闭、顶开式阀门机构，由弹簧压缩阀门实现常闭、由气路联通机构的前滑杆在车钩结合时顶开阀门实现开启；
气路联通机构为双通路互耦联通机构，包括具有顶杆15的凸端联通结构和具有前滑杆8的凹端联通结构，车钩结合时一气路连接器凸端联通结构的顶杆15与另一气路连接器凹端联通结构的前滑杆8结合、一气路连接器凹端联通结构的前滑杆8与另一气路连接器凸端联通结构的顶杆15结合实现双通路互耦联通；其中，各通路顶杆15与凹端联通结构内设置的径向密封圈11在顶杆15周壁紧结合实现密封，各通路凹端联通结构的端面与凸端联通结构结合端面设置的外端密封圈18压紧接触实现密封。
凸端联通结构顶杆15后端为球面并与凸端联通结构凸端基座的球形凹面配合实现顶杆15摆动。
开闭机构包括：环形基座6，设置于基座6中的开闭阀体，套装在开闭阀体上的复位弹簧5，基座6侧壁设置的气路入口；开闭阀体前端面由复位弹簧5支撑与环形基座6联接的前端座9通过前端座端面密封圈7压紧结合实现常闭，开闭阀体的前端面还与前滑杆8连接在车钩结合时驱动并压缩复位弹簧5、分离开闭阀体前端面与前端座9端面实现开闭机构开启。
开闭机构的环形基座6后端设置后端座1，后端座1中心设置滑轴，开闭阀体后部后滑杆3为中空结构，后滑杆3内壁可沿滑轴滑动，后滑杆3后端为径向大于后滑杆3径向的圆盘结构，圆盘结构与基座6底端接触面设置基座端面密封圈4实现基座6后端常闭密封。
顶杆15后端安装有顶杆复位机构；顶杆复位机构包括沿顶杆15周壁、间隔设置于凸端基座13、径向布置的数套径向浮动弹簧21和触头22，各径向浮动弹簧21沿径向布置、后端由螺栓安装限位、前端支撑安装于径向通孔中的触头22，触头22与顶杆15后端的球面滑动圈16圆周壁边缘支撑结合。
凸端基座13前端部由凸端盖20压紧外端密封圈18实现与凹端联通结构端面环形端密封；凸端盖20将外端密封圈18压在压簧挡19的外端面，压簧挡19后端面有环形压簧14压紧在顶杆15后端台阶结构的径向滑套17翼边上。
凹端联通结构内设置的径向密封圈11通过端盖12压紧在前端座9端面上固定，前端座9的内腔侧壁设置通孔与凸端联通结构的凸端基座内腔连通；端盖12入口的内侧壁设置用于顶杆进入的导向斜面。
前滑杆8与后滑杆3环形密封连接，连接处中部留有通气孔，连通前滑杆8内腔和后滑杆3内腔。
前滑杆8的杆身径向均匀设置有通气槽；在前滑杆8的杆身前部安装了前滑杆滑套10；前滑杆滑套10在前端座9的内孔中轴向滑动配合。
后滑杆3与后端座1中心滑轴之间通过后端座滑套2滑动配合，后端座滑套2的径向设置通气槽，连通后滑杆3内腔与后端座1内腔。
如图1所示，本例自动车钩的气路连接器24包括：后端座1、后端座滑套2、后滑杆3、基座端面密封圈4、复位弹簧5、基座6、前端座端面密封圈7、前滑杆8、前端座9、前滑杆滑套10、径向密封圈11、端盖12、凸端基座13、压簧14、顶杆15、球面滑动圈16、径向滑套17、外端密封圈18、压簧挡19、凸端盖20、径向浮动弹簧21、触头22等。
后端座1的滑轴杆身上安装有后端座滑套2，并伸入后滑杆3的内孔中轴向滑动配合。
后端座滑套2的径向留有通气槽。
基座6的内腔侧面开有风管接口，车辆的风管通过此风管接口与气路对接接口连通。基座6分别与后端座1、前端座9密封连接。基座6后端的通孔上安装基座端面密封圈4。基座6的内腔端面通过复位弹簧5将前滑杆8压在前端座9上安装的前端座端面密封圈7上，同时后滑杆3也压在基座6上安装的基座端面密封圈4上。此时基座6的内腔与后端座1、前端座9的内腔都处于封闭状态，气路断开。
前滑杆8与后滑杆3密封连接，连接处留有通气孔。后端座1的内腔与前端座9的内腔保持连通状态。前滑杆8的杆身径向留有通气槽，并安装了前滑杆滑套10。前滑杆8通过前滑杆滑套10在前端座9的内孔中轴向滑动配合。
前端座9端面上安装有径向密封圈11，通过端盖12压紧在前端座9端面上。前端座9的内腔侧面留有通孔，与凸端基座13的气孔密封连接。
端盖12的内孔边缘留有导向斜坡。
凸端基座13与凸端盖20密封连接。凸端盖20将外端密封圈18压在压簧挡19的外端，压簧挡19把压簧14压紧在径向滑套17翼边上。
凸端基座13的孔内留有球面，与球面滑动圈16的球面密封连接。顶杆15的后端面与球面滑动圈16的端面密封连接。顶杆15可通过球面滑动圈16可沿着凸端基座13的球面滑动。
凸端基座13的径向均匀安装有径向浮动弹簧21和触头22，浮动弹簧21压在触头22的端面。触头22顶在顶杆15的翼边上，顶杆15可通过球面滑动圈16的端面和径向滑套17的端面径向浮动，浮动弹簧21和触头22提供顶杆15径向浮动复位弹力。
如图2所示，气路连接器24的通路状态下，后滑杆3和前滑杆8向后滑动，压缩复位弹簧5，基座6与后端座1、前端座9的内腔连通，气路处于通路状态。
如图3所示，两个气路连接器24连接后，顶杆15顶到前滑杆8的端面，并向后压缩复位弹簧5，前滑杆8与空气通过基座端面密封圈4之间的间隙进入前滑杆8的内腔和凸端基座13的内腔，再分别通向两个气路连接器24的顶杆15的内腔，两个气路连接器24气路处于通路状态。同时径向密封圈11由于空气压力紧贴在顶杆15的杆身起到一级密封作用，外端密封圈18压到前端盖端面起来二级密封作用。当两个气路连接器24分离时，复位弹簧5将后滑杆3和前滑杆8分别压紧在基座端面密封圈4、前端座端面密封圈7上，断开气路。
如图4所示，本发明气路连接器24安装于车钩23上方中间位置。
工作原理：
在车钩连挂时，分别安装在两个车钩上的气路连接器24相向对接，顶杆15伸入端盖12孔内再顶到前滑杆8的端面，推动前滑杆8前后移动，打开基座6与前端座9之间的密封，气路接通，空气通过基座6流入前端座9。一气路连接器24的顶杆15与另一气路连接器24的径向密封圈11紧结合贴在顶杆15杆身表面形成一级径向密封，一气路连接器24的端盖12与另一气路连接器24的外端密封圈18压紧接触密封形成二级端密封。一路空气通过前滑杆8的内孔进入顶杆15内孔，再通往另一个气路连接器24的前端座9内腔；另一路空气通过凸端基座13内孔和顶杆15的内孔流入另一个气路连接器24的前端座9内腔。两路空气在前端座9内腔汇合后再通往基座6内腔，两个气路连接器24的基座6内腔互通实现气通。
