负压开关 微负压开关 防爆微负压开关

负压开关 微负压开关 防爆微负压开关

机械式压力开关为纯机械形变导致微动开关动作，当压力增加时，作用在不同的传感压力元器件（膜片、波纹管、活塞）产生形变，将向上移动，通过栏杆弹簧等机械结构，*终启动*上端的微动开关，使电信号输出。HLJS系列压力开关可以提供不同的压力，差压，真空范围，同样可以提供不同的连接方式，各种不同的材料以及感压元件类型，正是由于这种灵活的选择方式使得HLJS系列开关可广泛应用于各种场所，如化工、石化、炼油、油田、钻井平台，输油管线以及制药等各种工业过程.              

特点：
l适合各类工业现场       
l结构简单，无可拆卸部分
l进口橡胶/316L不锈钢膜片/活塞式传感器，性能稳定可靠
l精度：0.5级；重复性：±1%
lSPDT或DPDT输出；铸铝外壳，可选防爆；多种压力及电气接口可选
l量程：100Pa-40MPa可选
基本参数：

压力开关尺寸图：

负压开关1：

负压开关2：

城轨车辆制动系统常用压力开关及设定值漂移特点：

介绍了目前城轨车辆上常用的华陆压力开关，分析了各种形式压力开关的结构及特点，并从振动、温度及漂移方面对HLJSF-02压力开关设定值变动原因进行了分析。

目前在城市轨道车辆制动系统中压力开关应用广泛，主要完成压力信号的检测、采集及控制。当被测系统的压力值升高或降低到相应的设定值时，压力开关能够输出可靠信号，用于开关控制，从而保证系统能够正常工作。华陆压力开关正常工作时应在其设定值的±20kPa范围内动作，但在实际运用过程中发现部分压力开关设定值漂移超过正常偏差范围，影响对系统信号的检测。

1 城轨车辆制动系统常用压力开关结构分类

根据内部气体压力作用部件的结构可以分为波纹管式、膜片式和活塞式压力开关等。不同结构在适用介质、使用工况和使用寿命等方面存在差别。在轨道车辆上常用波纹管式和膜片式压力开关。

根据触点数量可以分为单触点和多触点压力开关，其差别在于触点数量，即能够独立控制的信号数量。另外，在目前新的技术中，出现了电子式压力开关，虽然由于造价较高在轨道车辆上应用较少，但其高精度、高调整范围的优点使其在未来会进一步扩展应用。

1.1 波纹管式压力开关

图1为波纹管式压力开关的常用结构，波纹管弹簧即为其内部高压介质作用结构。波纹管根据生产材料不同，主要有不锈钢波纹管和青铜波纹管。波纹管式压力开关具有比较高的精度，且压力动作值具有相对较好的重复性。波纹管压力开关体积较小，常用作轨道车辆制动系统停放压力开关。

1.2 膜片式压力开关

在膜片式压力开关（图2）内部，空气压力作用到膜片上，膜片在压力的作用下向上移，带动膜片托向上移动，在压力上升达到设定值后，膜片和膜片托上移带动触点动作，触点闭合。在空气压力下降到断开压力时，在压力开关弹簧力的作用下触点下移断开。膜片式压力开关内部压力作用部件为特殊加工的膜片，其具有很好的疲劳寿命。膜片式压力开关在轨道车辆上常用作总风压力开关和紧急压力开关。

1.3 单触点和双触点压力开关

根据HLJSF-02压力开关触点数量的不同可以分为单触点压力开关和双触点压力开关。单触点和双触点的不同在于触点数目。在轨道车辆系统中对同一位置的压力信号需分别传输到2个控制单元内，为了实现此功能需要使用双触点压力开关。

双触点压力开关基本结构与单触点一致，区别在于双触点压力开关在触点位置选用双触点的微动开关或双触点的机械结构。触点数量对于压力开关的动作值没影响，其仅根据功能需求进行配置。

1.4 固定回差式和可调回差式压力开关

压力开关有开启值和闭合值，通常情况下压力开关开启和闭合值之间有差值。根据此差值是否可调整分为固定回差式压力开关和可调式压力开关。固定回差式华陆压力开关结构相对简单，内部仅有1个调整弹簧，仅能够对单个闭合或者断开值进行调整。其具有体积小、结构简单、成本低的特点，常用于检测单个上升的压力值或者单个下降的压力值，如用作停放压力开关。

可调式压力开关内部一般具备2个调整弹簧，用于分别调整压力开关的开启动作值和闭合动作值。能够替代固定回差式压力开关，应用范围更广，常用作总风压力开关和紧急压力开关。

1.5 高精度电子式压力开关

电子式压力开关内部通过传感器采集压力信号，然后将信号传给控制模块，控制模块将根据设定的需要控制内部的继电器吸合或者断开。电子式压力开关具有精度高、体积小的特点。其精度能够达到±1kPa，且设定值漂移非常小。其体积仅为现有压力开关体积的20%。但由于其采用压力传感器及编程的控制模块，成本较高。另外内部采用控制电路、传感器元件，需要对电子式压力开关单独供电，这样又增加了布线成本。目前轨道车辆市场上除了国外少部分应用外，在国内市场暂无应用业绩。

2 城轨车辆制动系统常用压力开关功能

在城轨制动系统中，用压力开关进行设备的控制及信号的检测，主要有总风压力开关、紧急压力开关和停放压力开关。其中总风压力开关用于对风源的备用控制，紧急压力开关用于总风压力的低压检测，停放压力开关用于停放施加和充气缓解的检测。

图3为城轨制动系统中的风源控制及总风压力开关图，其中A09、A10为压力开关。利用A09压力开关对风源进行控制时，在总风压力低于700kPa时，压力开关闭合产生电信号发给风源，风源装置开始启动；在风源持续工作充风，直到总风压力达到900kPa时，压力开关断开，风源停机。在这个过程中总风压力低于700kPa时压力开关闭合，高于900kPa时断开，这2个压力的差值200kPa称为回差值。回差值可以根据需要选型和调整。如图3中A10压力开关作为总风紧急压力开关，连接到紧急环路中，在总风压力低于600kPa时，其触点断开，使得车辆紧急环路断开；在总风压力升到700kPa后，其触点闭合，紧急环路得以恢复。

停放压力开关安装于停放气路上，与带停放制动器的停放制动缸相连通。当停放施加即停放制动缸排气时，停放压力开关闭合，输出停放施加信号给车辆系统；当停放缓解即停放制动缸充气时，停放压力开关断开，输出停放制动缓解信号给车辆系统。轨道车辆上目前应用的压力开关都是机械式压力开关，即内部通过气压作用结构产生位移，然后通过传力调整机构传递到触点，使得触点产生信号变化。如图1所示，高压气体通过接头进入波纹管内部，压力升高带动波纹管上端克服弹簧的压力向上移动，带动触点杠杆移动，从而使得触点闭合，产生信号变化。

3 压力开关设定值漂移分析

在HLJSF-02压力开关的实际应用过程中，发现其动作值并不是稳定不变的，随着应用时间的增长及应用工况的变化，其动作值有的会超出设定值偏差外，影响信号采集的准确度。本文对常用的膜片式压力开关和波纹管式压力开关进行了相关试验，并查阅了相关资料对压力开关进行分析。

3.1 动作值周期波动

压力开关为纯机械结构，理论上机械结构在配合件之间很难做到完全无间隙配合，所以压力开关在重复工作时，其动作压力值会有波动。如图4所示，通过试验对压力开关设定值波动问题进行研究。

试验用压力开关为膜片式压力开关，设定值为800kPa时触点闭合，900kPa时触点断开。本试验在常温下通过程序对电磁阀进行得电、失电操作，模拟车辆系统中压力变化的工况。在试验过程中，电磁阀通电5s充气，失电10s排气，通过仪器记录压力采集点的压力值和压力开关的动作信号。其升压动作曲线如图5所示。

由图5可知，0～5s内，压力曲线升高到950kPa，压力开关电信号从高电平转换为低电平；在第10～15s时间内，压力从950kPa左右下降到750kPa左右，其压力开关电信号由低电平转换为高电平。

经过600多次压力开关打开闭合试验后，图5所示的试验结果（压力开关动作值）均在一个范围内波动。初始值设定断开压力为905kPa，闭合压力814kPa，可以看出压力开关动作过程中实际动作值会围绕设定值在一个范围内波动。在本试验中发现压力在±20kPa以内波动，符合城轨车辆对压力开关的技术要求。对比图6中断开压力和闭合压力的波动值可以发现，断开压力的波动值范围明显小于闭合压力波动值。

3.2 机械振动影响分析

以膜片式压力开关为例进行振动冲击试验，测试振动试验前后压力开关设定值的变化情况。振动冲击试验级别按照IEC 61373—2010《铁路应用车辆设备冲击和振动试验》中规定的1类B级压力开关进行。试验分别对压力开关进行垂向、横向和纵向振动（图7），振动试验开始前后测试压力开关的设定值。表1为试验结果。

由表1可知，振动前后压力开关的值变动很小，考虑试验测试过程中存在误差，其振动冲击的影响微乎其微。目前轨道车辆上压力开关的设定值一般要求误差在±20kPa以内，所以短时间振动冲击对于压力开关的影响较小。

3.3 温度影响

压力开关内部的弹性零部件在受温度影响时，其性能会发生变化，从而导致动作压力值产生偏差。对A品牌的9B4.4277.790.04型压力开关进行不同温度下的试验，9B4.4277.790.04型压力开关内部动作元件为波纹管。在试验过程中，每种温度工况均保温2h，试验结果如表2。

由表2可知，温度对压力开关影响很大。在低温-40℃的闭合值与在高温+85℃的压力开关设定值差别zui大为18kPa。

对B品牌MCS型压力开关进行低温试验，MCS型压力开关内部感压元件为膜片。在低温-25℃保温48h、高温+70℃保温24h进行试验，试验结果如表3。

由表3可知，在高温下压力开关的动作值会比常温设定值偏小，在低温下压力开关的动作值会比常温的偏大。而且在高低温影响下开关闭合压力的值比开关断开压力的值偏差更大。

本文对目前城轨制动系统常用压力开关结构原理进行了分析，为压力开关的选型提供了借鉴。对于可能引起压力开关设定值漂移的原因进行了相关试验，试验结果表明，压力开关作为纯机械部件由于内部零件受温度和振动的影响会导致压力动作的漂移。在实际运用过程中，压力开关受各种因素叠加的影响会产生设定值漂移，因此必须定期检查压力开关动作值。