Мембранный клапан, в частности, для противоблокировочного устройства или для предохранителя от скольжения
Группа изобретений относится к области машиностроения и предназначена для осуществления функции антиблокировки или предохранения от скольжения в пневматически управляемых тормозных системах транспортных средств. Мембранный клапан с мембраной (5) из эластомера для управления запорным элементом (6) седла. Мембрана (5) установлена между корпусом (1) и крышкой (3) и выполнена с возможностью нагружения посредством камеры (2) управления давлением. Последняя имеет образующий свод опорный контур (8), к которому плоскостно прилегает верхняя поверхность (9) мембраны (5) в открытом состоянии запорного элемента (6). Образующий свод опорный контур (8′) крышки (3′) начинается непосредственно на переходе между уплотнительным фланцем (7) и поверхностью (9) мембраны и в продольном сечении проходит по радиальным линиям без окантовки до края центрального присоединительного углубления (10) для управления давлением. Со стороны нижней поверхности (12) мембраны (5) предусмотрен кольцеобразный опорный контур (13), который образован посредством установленного с геометрическим замыканием со стороны корпуса (1) опорного кольца (14). Имеется противоблокировочный клапан пневматической тормозной системы транспортного средства, выполненный в виде упомянутого выше мембранного клапана. Группа изобретений направлена на повышение надежности работы мембранного клапана. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предложенное на рассмотрение изобретение относится к мембранному клапану с мембраной из эластомера для управления запорным элементом седла клапана, которая посредством имеющегося радиального наружного уплотнительного фланца расположена между корпусом клапана и крышкой корпуса и выполнена с возможностью нагружения посредством сформированной со стороны крышки корпуса камеры управления давлением, имеющей образующий свод опорный контур, к которому плоскостно прилегает верхняя поверхность мембраны из эластомера в открытом состоянии запорного элемента.
Область применения предложенного на рассмотрение изобретения распространяется, главным образом, на клапаны противоблокировочного устройства или предохранителя для скольжения, которые используются в пневматически управляемых тормозных системах транспортных средств, для осуществления функции антиблокировки или предохранения от скольжения. Такие приводимые в действие посредством сжатого воздуха тормозные системы используются, в зависимости от назначения, в безрельсовых или рельсовых транспортных средствах с целью эффективного и надежного торможения относительно больших подвижных масс.
Из публикации DE 3345080 А1 известен согласно родовому понятию мембранный клапан, который в качестве клапана предохранителя от скольжения используется в транспортных средствах, торможение которых производится посредством сжатого воздуха. Клапан предохранителя от скольжения состоит, в основном, из расположенного в соединении проводов между источником давления и тормозным цилиндром запорного клапана, который выполнен с возможностью переключения посредством регулировки мембраны из эластомера. В направлении закрытия клапана работает клапан управления, а также дополнительно усилие зажимающей пружины. В направлении открытия клапана мембрана из эластомера постоянно нагружается посредством давления от источника давления, так что осуществляется функция нормального открытия клапана. Клапан предохранителя от скольжения выполнен в данном случае как сдвоенный мембранный клапан и включает в себя, таким образом, две мембраны из эластомера, одна для подачи воздуха, а другая для отведения воздуха от ведущего к тормозному цилиндру рабочего соединения.
Каждая мембрана из эластомера расположена между корпусом клапана и крышкой корпуса, причем имеющийся радиальный наружный соединительный фланец фиксирует мембрану из эластомера в установочной позиции. В открытом состоянии седла клапана мембрана из эластомера прилегает к образующему свод опорному контуру со стороны крышки корпуса. Опорный корпус образует при этом концевой упор стопорного элемента для седла клапана в открытом состоянии. Образующий свод опорный контур должен обеспечивать максимально плоскостное прилегание верхней поверхности мембраны к крышке корпуса для создания равномерного поддержания. Равномерное поддержание является предпосылкой того, что мембрана из эластомера в состоянии осуществить максимально большое количество подвергаемых знакопеременным нагрузкам процессов переключения, пока, будучи обусловлено износом, не начнется прогрессирующее образование трещин, которое, в конце концов, приведет к замене мембраны из эластомера.
Проблематичными для такого рода мембранных клапанов являются экстремальные условия применения, которые способствуют ускорению усталостности материала. В частности, очень низкие температуры до -50°С приводят к преждевременному износу мембраны из эластомера.
Поэтому задачей предложенного на рассмотрение изобретения является создание клапана, выполненного с возможностью использования в качестве клапана предохранителя от скольжения, который с использованием простых технических средства противостоит предельным температурным нагрузкам.
Задача решается посредством мембранного клапана в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения в сочетании с его отличительными признаками. Последующие зависимые пункты формулы изобретения представляют предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Техническая суть изобретения заключается в том, что образующий свод опорный контур крышки корпуса начинается непосредственно на переходе между уплотнительным фланцем и поверхностью мембраны и в продольном разрезе проходит радиально внутрь без окантовки до края центрального присоединительного углубления для управляющего давления.
Другими словами, это означает, что образующий свод опорный контур для мембраны из эластомера сформирован таким образом, что мембрана из эластомера при открывании седла клапана изгибается по переходу уплотнительного фланца в поверхность мембраны и далее по расположенным радиально внутрь радиусам, для образования открытого положения. В этом конечном положении мембрана из эластомера располагается, в конце концов, равномерно во всем опорном контуре крышки корпуса без значительного растяжения при этом в продольном направлении.
Это приводит к преимуществу в том отношении, что мембрана из эластомера в режиме переключения подвергается наименьшей нагрузке, что, в частности, при низких температурах приводит к более длительному сроку службы. Так как опорный контур для поверхности мембраны начинается уже на уплотнительном фланце, по сравнению с известным уровнем техники в распоряжении для нагружения управляющим давлением имеется большая рабочая поверхность, так что габаритный размер мембраны из эластомера в целом может быть уменьшен, или при таком же габаритном размере, в сравнении с традиционными мембранами из эластомера, необходимо меньшее изменение управляющего давления. Из этого следует, что для переключения необходимы меньшие приводные усилия и область применения при низких температурах расширяется. Опыты показали, что достаточный срок службы может быть достигнут при температуре от -55°С.
В предпочтительном варианте образующий свод опорный контур, выходя из вмещающего в себя уплотнительный фланец мембраны из эластомера кольцевого углубления в крышке корпуса, должен иметь радиусы, которые соответствуют радиусам мембраны по расположению и по величине для получения равномерного прилегания мембраны из эластомера в открытом положении при максимально небольших напряжениях при изгибе.
В соответствии с усовершенствующими данное изобретение мероприятиями предлагается, по меньшей мере, верхнюю поверхность мембраны из эластомера оснастить несколькими, расположенных на расстоянии друг от друга, формообразованиями в виде утолщений. Формообразования в виде утолщений предотвращают склеивание и повреждения подвергающейся знакопеременным нагрузкам мембраны из эластомера и служат в качестве дополнительного амортизатора концевого упора. Такого рода формообразования в виде утолщений могут, в случае необходимости, располагаться и на нижней поверхности мембраны из эластомера.
Далее предлагается ограничить нижнюю поверхность мембраны из эластомера посредством кольцевого опорного контура в концевом упоре. Кольцеобразный опорный контур может быть образован при этом предпочтительно посредством установленного с геометрическим замыканием со стороны корпуса клапана опорного кольца. Опорное кольцо перед установкой мембраны из эластомера вставляется в соответствующий кромочный выступ со стороны корпуса клапана и при навинчивании крышки корпуса совместно с мембраной из эластомера зажимается, так что образуется надежное закрепление в смонтированном состоянии. При демонтаже крышки клапана опорное кольцо можно легко извлечь, и расположенный внутри механизм клапана оказывается легкодоступным.
Воздействующий на седло клапана, присоединенное к мембране из эластомера, запорный элемент выполняется предпочтительно в форме штока. Вместо использования запорного элемента в виде штока возможно также, что мембрана из эластомера сама через утолщенную центральную зону непосредственно в качестве запорного элемента воздействует на седло клапана. Если же используется отдельный, в предпочтительном варианте в форме штока, запорный элемент, то в соответствии с усовершенствующим изобретение мероприятием предлагается закрепить его с концевой стороны в центральной зоне мембраны из эластомера посредством сформированного там тарельчатого участка.
В соответствии с другим усовершенствующим данное изобретение мероприятием предлагается, чтобы мембрана из эластомера посредством имеющегося радиального наружного уплотнительного фланца образовывала статическое уплотнение между корпусом клапана и крышкой корпуса. Благодаря этому можно отказаться от отдельного уплотнения корпуса. Фланец клапана принимает на себя, таким образом, наряду с функцией фиксации положения мембраны из эластомера также и функцию герметизации корпуса.
Другие усовершенствующие данное изобретение мероприятия в сочетании с описанием изобретения разъясняются далее более детально на основании примера осуществления.
Показано:
фиг.1 частичный продольный разрез в зоне камеры управления давлением клапана
предохранителя от скольжения в соответствии с известным уровнем техники, и
фиг.2 частичный продольный разрез в зоне камеры управления давлением клапана
предохранителя от скольжения в соответствии с решением согласно изобретению.
Согласно фиг.1 - которая иллюстрирует известный уровень техники - известный мембранный клапан включает в себя корпус 1 клапана, который в зоне камеры 2 управления давлением с возможностью разъединения соединен с крышкой 3 корпуса посредством винтов 4. Между корпусом 1 клапана и крышкой 3 корпуса расположена мембрана 5 из эластомера для управления приводимым в действие от нее запорным элементом 6. Запорный элемент 6 управляет седлом мембранного клапана.
Мембрана 5 из эластомера имеет радиальный наружный уплотнительный фланец 7, который заходит в соответствующее кольцеобразное углубление со стороны крышки 3 корпуса для фиксации мембраны 5 из эластомера в ее положении, а также для осуществления уплотнения между корпусом 1 клапана и крышкой 3 корпуса.
Камера 2 управления давлением снабжена образующим свод опорным контуром 8, к которому прилегает верхняя поверхность 9 мембраны 5 из эластомера в открытом положении запорного элемента 6. В представленном здесь известном уровне техники образующий свод опорный контур 8 принимает лишь внутреннюю часть поверхности 9 мембраны, так что, в частности, при низких рабочих температурах ввиду знакопеременной нагрузки имеет место сильный износ материала.
В соответствии с фиг.2 это может быть предотвращено посредством того, что в соответствии с изобретением образующий свод опорный контур 8′ крышки 3′ корпуса начинается непосредственно на переходе между уплотнительным фланцем 7 и поверхностью 9 мембраны, то есть в зоне кромки, и распространяется радиально внутрь без окантовки до края центрального присоединительного углубления 10. Присоединительное углубление 10 служит для подсоединения не изображенного более детально нагнетательного трубопровода для подачи управляющего давления для мембранного клапана. Изогнутый таким образом опорный контур 8′ имеет минимальные радиусы примерно 5 мм для образования вдоль всей поверхности прилегания, по возможности, минимальных изгибов материала. Для улучшенного демпфирования удара верхняя поверхность 9 мембраны 5 из эластомера имеет несколько расположенных на расстоянии друг от друга формообразований 11 в виде утолщений. Со стороны нижней поверхности 12 мембраны 5 из эластомера предусмотрен кольцеобразный опорный контур 13, который образован в данном месте посредством установленного с геометрическим замыканием со стороны корпуса 1 клапана опорного кольца 14. Опорное кольцо 14 представляет собой деталь из металлического листа, полученную посредством гибки в штампе. В зоне нижней поверхности 12 мембраны 5 из эластомера посредством сформированного на конце тарельчатого участка 15 закреплен запорный элемент 6.
Изобретение не ограничено описанным выше предпочтительным примером осуществления. Более того, возможны вариации данного примера осуществления, которые подпадают под область охранного действия формулы изобретения. Так, к примеру, возможно также, что посредством такого мембранного клапана может управляться не только одно седло клапана, но и несколько седел клапанов.
Перечень ссылочных позиций
| 1 | корпус клапана |
| 2 | камера управления давлением |
| 3 | крышка корпуса |
| 4 | винт |
| 5 | мембрана из эластомера |
| 6 | стопорный элемент |
| 7 | уплотнительный фланец |
| 8 | выпуклый опорный контур |
| 9 | поверхность мембраны |
| 10 | соединительно углубление |
| 11 | формообразование в виде утолщения |
| 12 | нижняя поверхность мембраны |
| 13 | опорный контур |
| 14 | опорное кольцо |
| 15 | тарельчатый участок |
| 16 | седло клапана |
1. Мембранный клапан с мембраной (5) из эластомера для управления запорным элементом (6) седла клапана, которая посредством внешнего радиального уплотнительного фланца (7) установлена между корпусом (1) клапана и крышкой (3) корпуса и выполнена с возможностью нагружения посредством сформированной со стороны крышки (3) корпуса камеры (2) управления давлением, имеющей образующий свод опорный контур (8), к которому плоскостно прилегает верхняя поверхность (9) мембраны (5) из эластомера в открытом состоянии запорного элемента (6), причем образующий свод опорный контур (8′) крышки (3′) корпуса начинается непосредственно на переходе между уплотнительным фланцем (7) и поверхностью (9) мембраны и в продольном сечении проходит по радиальным линиям без окантовки до края центрального присоединительного углубления (10) для управления давлением, отличающийся тем, что со стороны нижней поверхности (12) мембраны (5) из эластомера предусмотрен кольцеобразный опорный контур (13), который образован посредством установленного с геометрическим замыканием со стороны корпуса (1) клапана опорного кольца (14).
2. Мембранный клапан по п.1, отличающийся тем, что образующий свод опорный контур (8′) крышки (3′) корпуса имеет радиусы, которые соответствуют радиусам мембраны (5) из эластомера по расположению и по величине.
3. Мембранный клапан по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, верхняя поверхность (9) мембраны (5) из эластомера имеет несколько, расположенных на расстоянии друг от друга, формообразований (11) в виде утолщений.
4. Мембранный клапан по п.1, отличающийся тем, что запорный элемент (6) выполнен в виде штока.
5. Мембранный клапан по п.1, отличающийся тем, что запорный элемент (6) имеет подсоединенный с концевой стороны в центральной зоне мембраны (5) из эластомера тарельчатый участок (15).
6. Мембранный клапан по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что мембрана (5) из эластомера с наружным радиальным уплотнительным фланцем (7) образует статическое уплотнение между корпусом (1) клапана и крышкой (3) корпуса.
7. Мембранный клапан по п.1, отличающийся тем, что крышка (3) корпуса посредством нескольких винтов (4) с возможностью разъема закреплена на корпусе (1) клапана.
8. Противоблокировочный клапан пневматической тормозной системы безрельсового или рельсового транспортного средства, выполненный в виде мембранного клапана по любому из предыдущих пунктов.
