摘　要：介绍了滤尘止回阀的结构和工作原理，分析了现有滤尘止回阀存在的问题，通过对滤芯和弹簧进行改进设计，提升滤尘止回阀的性能。

关键词：滤尘止回阀；滤芯；弹簧

1　概述

机车无火回送中，由于其空气压缩机无电停止使用，需开通无火回送装置，列车管向机车总风缸充风通路。此时总风缸在机车制动机系统中相当于车辆的副风缸。为保证整列车安全可靠运行，无火滤尘止回阀需具备以下功能。

1)列车管内可能存在铁锈、灰尘等机械杂质，必须对列车管内的压缩空气进行过滤，防止污染机车制动系统阀类。

2)防止总风缸内的压力向列车管逆流，需要切断总风缸直接向列车管充风的通路。

3)防止当列车管向总风缸充风时，因总风缸容量大而使列车管压力骤然下降，引起放生自然制动现象。

2　滤尘止回阀的结构和工作原理

滤尘止回阀是机车制动机的辅助阀类，它同时具有滤尘和止回的作用，主要包括短盖板、O型圈、滤网、阀体、填料、阀芯、阀座、密封垫、阀压座、弹簧、长阀盖等，其结构如图1所示。

1.短盖板；2.O型圈；3.滤网；4.阀体；5.填料；6.滤网；7.阀芯；8.阀座；9.密封垫；10.O型圈；11.阀压座；12.弹簧；13.O型圈；14.长阀盖

图1　滤尘止回阀结构

列车管的压缩空气，从阀的A口进入阀体内，首先经过滤尘网、填料、滤尘网，除去压缩空气中夹杂的机械杂物，推动阀芯向右移动，打开阀口，连通总风管，最后充入总风缸中。当列车管压力由于减压而下降时，弹簧可下压阀芯装置，继而关闭阀口，切断总风缸与列车管之间的通路，防止总风缸的压缩空气向列车管逆流。

3　滤尘止回阀存在的问题分析

上述滤尘止回阀结构已经使用多年，随着科技的进步和技术的提升，上述的滤尘止回阀在生产和使用的过程中，暴露出一些问题，制约着滤尘止回阀的发展。

3.1　过滤材料选择

根据TB1041-74的规定，滤尘网采用B2钢板(4Cr2M0VNi)，冲压出许多2 mm的孔，中间填料采用马毛或棕毛。马毛或棕毛没有相应的技术规范，采购和质检无统一的标准，且填料的填充完全靠人工主观判断，过滤的精度与填料的多少和填料的质量好坏有较大的关系，每一批次的填料都影响着过滤的效果。马毛或棕毛中含有的细小毛屑可能通过滤尘止回阀进入总风管路，进入其他阀类部件中，引起阀类的卡滞、漏风等故障，影响制动机的性能。

3.2　列车管压降过大

根据TB2056-2007 规定，使用无动力回送装置应控制无动力机车总风缸压力低于列车管定压140 kPa～180 kPa之间，因此滤尘止回阀中弹簧的预紧力为160 kPa±20 kPa。随着制动技术的发展，为了简化无火操作步骤，国外先进的制动机增加了列车管向停放风缸直接充风通路，用于缓解停放制动，停放制动完全缓解的压力控制在400 kPa～450 kPa，目前国内货运机车列车管定压500 kPa，经过滤尘止回阀后，由于弹簧的预紧压力作用，滤尘止回阀出口B的压力为340 kPa±20 kPa，无法完全缓解停放制动。在铁总公司最新的制动机技术规范要求中，也取消了无动力机车总风缸压力低于列车管定压140 kPa～180 kPa之间这一要求。因此，对滤尘止回阀弹簧进行优化，减小压降符合今后制动机发展要求。

4　改进方案

4.1　过滤材料的改进

现有空气过滤材料众多，如化纤无纺滤料、合成纤维滤料、玻璃纤维滤料、活性炭滤料、粉末冶金滤芯等。考虑到无火滤尘止回阀需要适应-40℃～70℃的复杂温度环境，列车管中存在的杂质主要为机械杂质，及价格成本，选择采用粉末冶金烧结滤芯。粉末冶金烧结滤芯具有良好的过滤性能，对2～200 μm的过滤粒度均可发挥均一的表面过滤性能，过滤精度为0.5～200 μm，外形尺寸可按用户要求加工。同时粉末冶金滤芯具有良好的耐腐蚀、耐热性、耐压性、耐磨性，适用于高温、低温环境，清洗之后可以再使用，寿命长等优点。

为满足现有的接口要求，滤尘止回阀利用现有阀体，保留原止回部分的设计结构，采用管状粉末冶金滤芯替换原填料与过滤网，两端采用密封垫压紧滤芯，同时能防止杂质从滤芯端面与阀体间的间隙通过，滤芯过滤进度为40～50 μm，如图2所示。杂质由列车管进入阀体内，将会被阻拦在滤芯与阀体间的空腔内，保证总风的清洁。

1.短盖板；2.O型圈；3.密封垫；4.阀体；5.粉末冶金滤芯；6.密封垫；7.阀芯；8.阀座；9.密封垫；10.O型圈；11.阀压座；12.弹簧；13.O型圈；14.长阀盖

图2　改进后滤尘止回阀结构

4.2　弹簧的改进设计

为了减小列车管压缩空气通过滤尘止回阀后的压降，需要减小序12 压紧弹簧的预紧力，按照国外制动机设计，停放制动需要450 kPa压力才能完全缓解，因此压紧弹簧的预紧力选择50 kPa，拟设计弹簧参数见表1。

表1　拟设计的弹簧参数表

通过计算，当列车管压力高于42 kPa时，阀口开启，通过滤尘止回阀后，总风压力小于列车管压力约42 kPa，满足设计要求。

5　结语

通过上述对滤尘止回阀的分析，采用粉末冶金滤芯替代填料，更加安全方便，提升了产品的质量；降低压紧弹簧的预紧力，减小无火时列车管压力通过滤尘止回阀的压降，能够完全缓解停放制动，为简化无火操作步骤提供基础。