Пропорциональный клапан для регулирования давления (его варианты)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (u>996240

Союз Советскйх

Социалистических

Республик фф ф г (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) З. явлено 30.10. 78 (21) 2679166/27-11

)$)) + К з с присоединением заявки ¹

В 60 Т 8/26

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53 ) УДК б 29 . 11 3-.

-59(088.83

Опубликовано 150283. Бюллетень №. 6

Дата опубликования описания 17.02.83 (54 ) ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ДАВЛЕНИЯ (,ЕГО ВАРИАНТЫ ) Изобретение относится к машиностроейию, в частности к пневматическим тормозным системам транспортных средств, и может быть использо- . вано в автомобильной и тракторной промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому .является пропорциональный клапан для регулирования давления преимуществен-. но B пневматических тормозных .систе.мах транспортных средств, содержащий корпус, в котором размещены дифферен- циальнйй и вспомогательный поршни и двойной клапанный элемент, управляемый дифференциальным поршнем, верхней рабочей поверхностью которого и стен"- ками корпуса ограничена .камера первого регулирующего давления, дифференциальнай поверхнос-..ью и стенками корпуса - камера второго регулирующего давления, а нижней рабочей поверхностью и стенками корпуса - камера регулируемого давления (1). . Однако известный клацан характеризуется сложной конструкцией и низкой надежностью.

Цель изобретения - .Упрощение конструкции и повышение надежности. укаэанная цель достигается тем, что дифференциальный -и вспомогательный поршни установлены с возможностью взаимодействия друг с другом, при этом камера первого регулирующего давления дополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспомогательного поршня, а камера второго регулирующего давления дополнитель.но ограничена нижней рабочей поверхностью вспомогательного поршня.

Взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического:соединения.

Кроме того, пропорциональный клапан снабжен упругим элементом для противодействия перемещению вспомогательного поршня под действием первбго регулирующего давления.

Клапан снабжен упругим элементом для противодействия перемещению дифференциального поршня под действием регулирующих давлений. упругие элементы выполнены в виде пружин, концентрично распожоженных относительно поршней.

Вспомогательный поршень выполнен ступенчатым с нерабочим участком.

Нерабочий участок выполнен на . верхней поверхности вспомогательного поршня, причем указаннык участксм и стенками корпуса ограничена нерабо996240 чая камора, сообщенная с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности вспомогательного поршня меньше площади нижней его рабочей поверхности.

Нерабочий участок выполнен на нижней поверхности вспомогательного поршня, причем указанньм участком и стен5 ками корпуса ограничена нерабочая камера, сообщенная с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности вспомогательного поршня больше площади его нижней рабочей поверхности.

Вспомогательный поршень выполнен бесступенчатым, при этом площади верхней и нижней рабочих поверхностей вспомогательного поршня равны.

Д фференци ьный поршень в лнен 15 бесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площади

его нижней рабочей поверхности.

Дифференциальный поршень может быть 20 выполнен ступенчатым, при этом на верхней его поверхности выполнен нерабочий участок, ограничивающий со стенками корпуса нерабочую камеру, сообщенную с атмосферой, а сумма пло- 25 щадей верхней рабочей и дифференциальной поверхностей данного поршня мень ше площади его нижней рабочей поверхности.

Клапан снабжен механизмами регули- 30 рования,предварительного натяжения пружин.

Во втором варианте выполнения клапана указанная цель достигается тем, что дифференциальный и вспомогательный поршни установлены с воэможностью взаимодействия друг с другом, при этом камера первого регулирующего давления дополнительно ограничена верхней рабочей. поверхностью вспомогатель-40 ного поршня, который оборудован упругим элементом для противодействия перемещению последнего под действием первого регулирующего давления, Взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического соединения, Дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площади

его нижней рабочей поверкности.

Дифференциальный поршень выполнен ступенчатым, при этом на верхней его поверхности выполнен нерабочий участз ток, ограничивающий со стенками кор- . SS пуса нерабочую камеру, сообщенную с атмосферой,.а сумма площадей верхней рабочей и дифференциальной поверхностей данйого поршня меньше площади его нижней рабочей поверхности, бд

Пропорциональный клапан снабжен упругим элементом для противодействия перемещению дифференциального поршня под действием регулирующих давлений.

Упругие элементы выполнены в виде пружин концентрично расположенных относительно поршней.

Пропорциональный клапан сьабжен механизмами регулирования предвари тельного натяжения пружин, На фиг . 1 изображена схема тормозной системы с пропорциональньм клапаном; на фиг . 2 — пропорциональный клапан в первом варианте выполнения, первая модификация; на фиг . 3 — то же, вторая модификация; на фиг . 4 то же, третья модификация; на фиг.5 второй вариант выполнения клапана, первая модификация; на фиг. б то же, вторая модификация.

В пропорциональном клапане 1 отверстие 2 (фиг . 1 и 2 ) соединяет полость А первого регулирующего давления Р1 через трубопровод 3 с главным клапаном 4 управления тормозами.

Отверстие 5 соединяет полость Б второго регулирующего давления Р2 через трубопровод б с магистралью подачи сжатого воздуха в тормозные камеры 7, давление в которых изменяется регулятором 8 тормозных сил, а отверстие 9 соединяет полость В регулируемого давления Р через трубопровод 10 с тормозными камерами 11, давление в которых изменяется пропорциональным клапаном 1. Отверстие 12 пропорционального клапана 1 предназначено для выпуска в атмосферу сжатого воздуха из тормозных камер 11. Вспомогательный поршень 13 снабжен упругим эле ментом 14и под. действием его силы

О прижат к упору. 15. Сочлененный .телескопически вспомогательным пори- нем 13 дифференциальный поршень 16 снабжен упругим элементом 17 и под действием его силы О> прижат к упору 18, выполненному во вспомогатель,ном поршне 13. В центре дифференциального поршня 16 выполнено седло 19 впускного клапанного элемента 20,а в центре корпуса 21 — седло 22 выпускного клапанного элемента 23. Оба элемента 20 и 23 связаны между собой. штоком 24, на котором одет упругий элемент 25, упирающийся одним своим концом в торец элемента 23, а другим — в торец дифференциального поршня 16.

В исходном положении элемент 20 закрыт, а элемент 23 открыт.

Опорные элементы 26 и 27 имеют возможность осевого перемещения, что позволяет регулировать характеристику упругих элементбв 14 и 17, а следовательно, и характеристику пропррционального клапана. Нерабочие полости Г и Д имеют сообщение с атмос,ферой. Баллон 28 со сжатым воздухом через трубопровод 29, главный клапан 4 управления тормозами и трубопровод 3 соединен с пропорциональныч

996240, клапансм 1, а баллон 30 через трубопровод 31; главный клапан 4 управле- ния тормозами, трубопровод 32 - c регулятором 8 тормозных сил.

Вспомогательный поршень 13 имеет верхнюю рабочую поверхность 33 и нижнюю рабочую поверхность 34. Диф-, ференциальный поршень 16 имеет верхнюю рабочую поверхность 35, дифференциальную поверхность 36 и нижнюю рабочую поверхность 37.

Пропорциональный клапан фиг. 2) работает следующим образом.

При торможении сжатый воздух из баллона 28 через трубопровод 29, главный клапан 4 управления тормозами, трубопровод 3 и отверстие 2 по- 15 ступает в полость A ïðîïîðöèîíàëüíîro клапана 1 под давлением Р„,воздействуя на верхнюю рабочую поверхность 33 с площадью р„ вспомогательного поршня 13 и на.верхнюю рабо- 2() чую поверхность 35 площадью г дифференциального поршня 16. Одновременно сжатый воздух из баллона 30 через трубопровод 31, главный клапан 4 управления тормозами, трубопровод 32 поступает к регулятору 8 тормозных сил и далее под -давлением Р2 к тормозньм камерам 7 и через отверстие 5 в полость Б пропорционального клапана 1, воздействуя на нижнюю рабочую поверхность 34 площадью вспомогательного поршня 13 и на дифференциальную поверхность 36 С..площадью Р4 диф ференциального поршня 16. Под воздействием давления Р1 и Р2 сжатого воздуха, преодолевая силу О, упругого элемента 17, дифференциальный поршень 16 перемещается вниз вместе с . клапанными элементами 20 и 23. При этом элемент 23 закрывается, при даль нейшем движении дифференциального 40 поршня 16 открывается элемент 20, и. сжатый воздух под давлением РЗ по-ступает в полость В и через отверстие 9, трубопровод 10 — в тормозные камеры 11. Одновременно сжатый воз- 45 дух воздействует под давлением Р> на .нижнюю рабочую поверхность 37 с площадью Р5 дифференциального поршня 16. Таким образом, в полости В устанавливается давление, соответствующее соотношению площадей верхней рабочей 35, дифференциальной 36 и нижней рабочей 37 поверхностей дифференциального поршня 16, а также

;илы 02 упругого элемента 17, т,е; — Р . РД. Д, +, РД. F4 +@2

3 Fg где знак "-" еоответствует воздействию упругого элемента 17 на дифференциальный поршень снизу вверх; - 60 знак "+" - сверху вниз.

Это соотношение сохраняется при увеличении сжатого воздуха Р„ в полости A до определенного значения.

Если давление в полости A становится 65 больше определенного значения, то сила давления Р„, действующая на верхнюю рабочую поверхность .,33 вспомогательного поршня 13, преодолевает силу сопротивления И„ упругого элемента 14 и давления Р, воэдействую2 щих .на нижнюю рабочую поверхность 34, и вспомогательный поршень 13 перемещается вниз и дополнительно воздействует на дифференциальный поршень 16..

Причем,чем больше значение Р>, тем при бодьшем значении Р„ пронсходит воздействие вспомогательного поршня 13 на дифференциальный поршень 16.

В этом случае значение Р опреде3 ляется из соотношения

1(1 2l Д з) 2 1

При дальнейшем повышении давления Р„ разность давления в полостях А и В становится все меньше и при определенном давлении P„ уменьшается до нуля.

При уменьшении давлений в полостях А и Б вспомогательный и дифференциальный поршни перемещаются вверх.

Элемент 20 закрывается, а элемент 23 открывается, и сжатый воздух из тор-. мозных камер 11 выходит через полость В и отверстие 12 пропорционального клапана 1 в атмосферу.

При выходе из строя магистрали тормозных камер 7, давление в которых изменяется регулятором 8 «гормозных сил (P2 = О), пропорциональный клапан 1 работает аналогичным образом. При торможении сжатый воздух из баллона 28 через трубопровод 29, главный клапан 4 управления тормозами, трубопровод 3 и отверстие 2 поступает и полость А пропорционального клапана 1 под давлением P воздействуя на верхнюю рабочую поверхность 33 вспомогательного поршня 16.и на верхнюю рабочую поверхность 35 дифференциального поршня. Под воздействием Р сжатого воздуха, преодолевая силу упругого элемента 17, дифференциальный поршень 16 перемещается вниз вместе с элементами 20 и 23. При этом элемент 23 закрывается, а при дальнейшем движении дифференциального поршня 16 открывается элемент 20 и сжатый воздух под давлением Р> поступает в полость B и через отверстие 9, трубопровод 10 †.в тормозные камеры 11. Одновременно сжатый воздух воздействует под давлением Р> на нилу нюю рабочую поверхность 37 дифференциаш ного поршня 16. Таким образом, в полости В устанавливается давление, определяемое из соотношения

1 2+ 2

Э

Это соотношение сохраняется при увеличении давления Р., в полости А

996240

Формула изобретения до определенного значения. При даль- . нейшем увеличении давления Р„ в полости A сила давления Р„, действующая на верхнюю рабочую поверхность 33 вспомогательного поршня 13, преодолевает силу сопротивления Й упругого элемента 14, воздействующего на вспомогательный поршень 13 снизу вверх, последний перемещается вниз и дополнительно воздействует на дифференциальный поршень 16. Причем это воздействие происходит при меньшем эначе- 1О нии Р1 по сравнению с исправной магистралью тормозных камер 7, так как отсутствует давление в, противодействующее перемещению вспсмогательного ,поршня 13. В этом случае значение Рз 15 определяется из соотношения

Р„(Р + 1 ) Q -g, э " 2 1

Р

При дальнейшем повышении давления .Р разность давлЕния в -полостях A и В становится все меньше. При определеннск значении Р„, а также соотношениях между F<, F>, F> и Я„ и Q2 эта разность gg может уменьшаться и до нуля.

При уменьшении давления в полости A вспомогательный 13 и дифференциальный 16 поршни перемещаются вверх.

Элемент 20 закрывается, элемент 23 от-3О крывается, и сжатый воздух иэ тормозных камер 11 выходит через полость В и .отверстие 12 в атмосферу.

С помощью опорных элементов 26 и 27 можно регулировать характеристики упругих элементов 14 и 17 с целью применения пропорционального клапана в тормозных системах транспортных средств, отличающихся друг от друга массой и конструктивными параметрами, На фиг. 3-6 приведены некоторые модификации пропорционального клапана. Принцип работы модификации аналогичен принципу работы пропорциональ" ного клапана, но они отличаются некоторыми конструктивными особенностями . ДЯ

Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 3, отличается тем, что с целью подачи в тормозные камеры 11 полного давления, выдаваемого глав- 5О ным клапаном 4 управления тормозами, при торможении транспортного средства с полной нагрузкой, когда Р Р, т.е. чтобы имело место равенство Р3

= Р1, дифференциальный поршень 16 выполнен таким образом, при котором сумма площадей верхней рабочей 35 и дифференциальной 36 поверхностей равна площади нижней рабочей 37 поверхности (Fg + F4 = Г ), что упрощает технологию изготовления поршня. Кроме 40 того, вспомогательный поршень 13 выполнен бесступенчатым, что также упрощает технологию его изготовления. Про.порциональный клапан, показанный на фиг. 4, отличается от. пропорциональ- Я ного клапана, показанного на фиг. 3 тем, что вспомогательный 13 и дифференциальный 16 поршни не снаб».зны упругими элементами 14 и 17 (случай, когда нет необходимости регулировать характеристики .пропорционального клапана) ..

Кроме того, вспомогательный поршень 13 выполнен ступенчатым, площадь F верхней рабочей поверхности 33 меньше площади F2 нижнЕй рабочей поверхности 34.

Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 5, отличается тем, что давление Р2, подводимое из магистрали тормозных камер 7, воздействует только на дифференциаль ную поверхность 36 дифференциального поршня 16; На вспомогательный поршень 13 снизу-вверх воздействует только упругий элемент 14.

Кроме того, поскольку давление Р не противодействует перемещению вниз вспомогательного поршня 13, то последний может быть выполнен бесступенчатым, что упрощает технологию его изготовления.

Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 6, отличается от пропорционального клапана на фиг. З,тем, что давление Р2, подводимое из магистрали тормозных камер 7, воздействует только на дифференциальную поверхность 36 дифференциального поршня 16. На вспомогательный поршень 13 снизу вверх воздействует только упругий элемент 14.

Применение предлагаемого клапана упрощает конструкцию тормозной системы и повышает ее надежность.

1. Пропорциональный клапан для регулирования давления преимущественно в пневматических тормозных системах транспортных средств, содержащий корпус, в котором размещены дифференциальный и вспомогательный поршни и двойной клапанный элемент, управляемый дифференциальным поршнем, верхней рабочей поверхностью которого и стенками корпуса ограничена камера перво.го регулирующего давления, дифференциальной поверхностью и стенками корпуса — камера второго регулирующего давления, а нижней рабочей поверхностью и стенками корпуса - камера регулируемого давления, а т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, дифференциальный и вспомогательный поршни установлены с возможностью взаимодействия друг с другом, при этом камера первого регулирующего давления дополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспомогательного поршня, а камера второго

996240

21

19. Клапан по п. 18, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен механизмами регулирования предварительного натяжения пружин.

Источники информации, принятйе=во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ Р 1302370, кл. В 60 Т 8/18, 1968.

996240

1О регулирующего давления дополнительно ограничена .нижней рабочей поверхностью вспомогательного поршня.

2. Клапан по и. 1, отличаюшийся тем, что взаимодействие поршней обеспечено посредством теле- . скопического соединения.

3. Клапан по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен упругим элементом для противодействия перемещению вспомогательного поршня под действием первого регулирующего давления.

4. Клапан по пп ° 1 и 3, о т л и ч а ю шийся тем, что он снабжен упругим элементом для противодействия перемещению дифференциального

15 поршня под действием регулирующих давлений.

5. Клапан по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде пружин, концентрично расположенных относительно поршней °

6. Клапан поп. 1, отличаюшийся тем, что вспомогательный поршень выполнен ступенчатым с нерабочим участком.

7. Клапан по пп. 1 и 6, о т л и ч а ю шийся тем, что нерабочий участок выполнен на верхней поверхности вспомогательного поршня, причем 30 указанным участком и стенками корпуса ограничена нерабочая камера, сообщен-., ная с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности. вспомогательного поршня меньше площади нижней его 35 рабочей поверхности.

8. Клапан по пп. 3 и 6, о т л ич а ю шийся тем, что нерабочий участок выполнен на нижней поверхности вспомогательного поршня, при- 40 чем указанньм участком и стенками корпуса ограничена нерабочая камера, сообщенная с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности вспомогательного поршня больше пло- 45 щади его нижней рабочей поверхности.

9. Клапан по пп. 1 и 3, о т л и— ч а ю шийся тем, что вспомогательный поршень выполнен бесступенча- 0 тым, при этом площади верхней и нижней рабочих поверхностей вспомогательного поршня равны.

10. Клапан по пп. 1, 7 и 9, о тл и ч а ю шийся тем, что дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площадей

его верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площади его нижней рабочей поверхности.

11. Клапан по пп. 1 и 8, о т л ич а ю шийся тем, что дифференциальный поршень выполнен ступенчатым, при этом на верхней его поверхности выполнен нерабочий участок, ограни-чивающий со стенками корпуса нерабо- 65 чую камеру, сообщенную с атмосферой, а сумма площадей верхнейрабочей и дифференциальной поверхностей данного поршня меньше площади его нижней рабочеи поверхности.

12. Клапан по и. 5, о.т л и ч а юшийся тем, что он снабжен механизмами регулирования предварительного натяжения пружин.

13. Клапан для регулирования давле-. ния преимущественно в пневматических тормозных системах транспортных средств, содержащий корпус, в котором размещены дифференциальный и вспомогательный поршни и двойной клапанный элемент, управляемый дифференциальньм поршнем, верхней рабочей поверхностью которого и стенками корпуса ограничена камера первого регулирующего давления, дифференциальной поверхностью и стенками корпусакамера второго регулирующего давления, а нижней рабочей поверхностью и стенками корпуса — камера регулируемого давления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения ее надежности, дифференциальный и вспомогательный поршни установлены с возможностью: взаимодействия друг с другом,при этом камера первого регулирующего давления дополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспомогательного поршня, который оборудован упругим элементом для противодействия перемещению последнего под действием первого регулирующего давления, 14. Клапан по и. 13, о т л и ч аю шийся тем, что взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического соединения.

15. Клапан по и. 13, о т л и ч аю шийся тем, что дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площади его нижней рабочей поверхности.

16. Клапан по п. 13, о т л и ч аю шийся тем, что дифференциаль" ный поршень выполнен ступенчатым, при этом на верхней его поверхности выполнен нерабочий участок, оГраничивающий со стенками корпуса нерабочую камеру, сообщенную с атмосферой, а сумма площадей верхней рабочей и дифференциальной поверхностей данного поршня меньше площади его нижней рабочей поверхности.

17. Клапан по п.. 13, о т л и ч а— ю шийся тем, что он снабжен упругим элементом для противодействия перемещению дифференциального поршня под действием регулирующих давлений.

18.Клапан поп.13, от ли ча ющ ийс я тем,чтоупругие элементывыполнены в виде пружин, концентрично расположенных относительно поршней.

17

2б

Составитель .С. Макаров

Редактор Н. Киштулинеу Техред О.Неце Корректор M. немчик

Заказ 810727 Тираж 673 Подпйсйое

ВНИИПИ Государственного ксмитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35д Раушская наб.ц. 4+5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4