Пропорциональный клапан для регулирования давления (его варианты)

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нн 996240 Союз СоветскйхСоциалистическихРеспублик файф(51)М Кп 3 с присоединением заявки М В 60 Т 8/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий-59(088.8) Опубликовано 150283, Бюллетень М б Дата опубликования описания 1702.83(54) ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ (,ЕГО ВАРИАНТЫ ) 1 2 5 Изобретение относится к машиностроейию, в частности к пневматическим тормозным системам транспортных средств,и может быть использо- .вано в автомобильной и тракторнойпромышленности,Наиболее близким к предлагаемому.является пропорциональный клапан длярегулирования давления преимуществен-. 10но в пневматических тормозных .систе.мах транспортных средств, содержащий. корпус, в котором размещены дифферен-циальнйй и вспомогательный поршни идвойной клапанный элемент, управляемый дифференциальным поршнем, верхнейрабочей поверхностью которого и стенками корпуса ограничена .камера первого регулирующего давления, дифференциальнай поверхностью и стенками кор 2пуса " камера второго регулирующегодавления, 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 вспомогатель" ный поршни установлены с возможностьювзаимодействия 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 поверх" ностью вспомогательного поршня.Взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического:соединения.Кроме того, пропорциональный клапан снабжен упругим элементом для противодействия перемещению вспомогательного поршня под действием первого 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 указанные участксм и стенками корпуса ограничена нерабо 996240чая камора, сообщенная с атмосферой,а площадь верхней рабочей поверхности вспомогательного поршня меньше площади нижней его рабочей поверхности.Нерабочий участок выполнен на нижней поверхности вспомогательного порш.ия, причем указанньм участком и стен 5ками корпуса ограничена нерабочаякамера, сообщенная с атмосферой, аплощадь верхней рабочей поверхностивспомогательного поршня больше площади его нижней рабочей поверхности.10Вспомогательный поршень выполненбесступенчатым, при этом площадиверхней и нижней рабочих поверхностей вспомогательного поршня равны,Дифференциальный поршень выполненбесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площадиего нижней рабочей поверхности.ДифФеренциальный поршеньможет быть 20выполнен ступенчатым, при этом наверхней его поверхности выполнен нерабочий участок, ограничивающий состенками корпуса нерабочую камеру,сообщенную с атмосферой, а сумма площадей верхней рабочей и дифференциальной поверхностей данного поршня меньше площади его нижней рабочей поверхности.Клапан снабжен механизмами регулирования,предварительного натяженияпружин.Во втором варианте выполнения клапана указанная цель достигается тем,что дифференциальный и вспомогательный поршни установлены с воэможностьювзаимодействия друг с другом, приэтом камера первого регулирующего дав-ления дополнительно ограничена верхней рабочей. поверхностью вспомогательОного поршня, который оборудован упругим элементом для противодействия перемещению последнего под действием первого регулирующего давления,Взаимодействие поршней обеспеченопосредством телескопического соединения,Дифференциальный поршень выполненбесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площадиего нижней рабочей поверкности,Дифференциальный поршень выполненступенчатым, при этом на верхней егоповерхности выполнен нерабочий участток, ограничивающий со стенками кор-, 55пуса нерабочую камеру, сообщенную сатмосферой, а сумма площадей верхней рабочей и дифференциальной поверхностей данйого поршня меньше площадиего нижней рабочей поверхности, 6 ОПропорциональный клапан снабженупругим элементом для противодействия перемещению дифференциальногопоршня под действием регулирующих давлений. Упругие элементы выполнены в видепружин, концентрично расположенныхотносительно поршней,Пропорциональный клапан сьабженмеханизмами регулирования предварительногоо натяжения пружин,На фиг, 1 изображена схема тормоз.ной системы с пропорциональньм клапаном; на фиг . 2 - пропорциональныйклапан в первом варианте выполнения,первая модификация; на фиг, 3 - тоже, вторая модификация, на фиг, 4то же, третья модификация; на фиг.5второй вариант выполнения клапана,первая модификация; на фиг. бто же, вторая модификация. В пропорциональном клапане 1 отверстие 2 фиг . 1 и 2 ) соединяет полость А первого регулирующего давления Р 1 через трубопровод 3 с главным клапаном 4 управления тормозами.Отверстие 5 соединяет полость Б второго регулирующего давления Р 2 через трубопровод б с магистралью подачисжатого воздуха в тормозные камеры 7, давление в которых изменяется регулятором 8 тормозных сил, а отверстие 9соединяет полость В регулируемогодавления Р 3 через трубопровод 10 с .тормозными камерами 11, давление вкоторых изменяется пропорциональнымклапаном 1. Отверстие 12 пропорционального клапана 1 предназначено длявыпуска в атмосферу сжатого воздухаиз тормозных камер 11. Вспомогательный поршень 13 снабжен упругим элементом 14 и под, действием его силыО прижат к упору. 15. Сочлененный.телескопически вспомогательным пори-нем 13 дифференциальный поршень 16снабжен упругим элементом 17 и поддействием его силы О прижат к упору 18, выполненному во вспомогатель,ном поршне 13. В центре дифференциального поршня 16 выполнено седло 19впускного клапанного элемента 20,ав центре корпуса 21 - седло 22 выпускного клапанного элемента 23, Обаэлемента 20 и 23 связаны между собойштоком 24, на котором одет упругийэлемент 25, упирающийся одним своимконцом в торец элемента 23, а другим - в торец дифференциальногопоршня 16,В исходном положении элемент 20закрыт, а элемент 23 открыт,Опорные элементы 26 и 27 имеютвозможность осевого перемещения, чтопозволяет регулировать характеристику упругих элементбв 14 и 17, а следовательно, и характеристику пропорционального клапана. Нерабочие полости Г и д имеют сообщение с атмос,ферой, Баллон 28 со сжатым воздухомчерез трубопровод 29, главный клапан 4 управления тормозами и трубопровод 3 соединен с пропорциональныч, клапансм 1, а баллон 30 через трубопровод 31; главный клапан 4 управления тормозами, трубопровод 32 - с 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 повеохность 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 ступает в полость Апропорционального клапана 1 под давлением Р,воздействуя на верхнюю рабочую поверхность 33 с площадью р вспомогательного поршня 13 и на.верхнюю рабо 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 Р 2 к тормозньм камерам 7 и через отверстие 5 в полость б пропорционального клапана 1, воздействуя на нижнюю рабочую поверхность 34 площадью Р вспомогательногопоршня 13 и на дифференциальную поверхность 36 Сплощадью Р 4 дифФеренциального поршня 16. Под воздействием давления Р 1 и Р 2 сжатого воздуха, преодолевая силу й упругого элемента 17, дифференциальный поршень 16 перемещается вниз вместе склапанными 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 поступает в полость В и через отверстие 9, трубопровод 10 - в тормозныекамеры 11. Одновременно сжатый воз дух воздействует под давлением Р 3 на .нижнюю рабочую поверхность 37 с площадью Р 5 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;Ам ъе 2 еащ тЛщвю югде знак "-ф еоответствует воздействию упругого элемента 17 на дифференциальный поршень снизу вверх; 60знак "+" - сверху вниз.Это соотношение сохраняется при увеличении сжатого воздухаР в полости А до определенного значения. Если давление в полости А становится 45 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 , воэдействуюФщих .на нижнюю рабочую поверхность 34, и вспомогательный поршень 13 перемещается вниз и дополнительно воздейст" вует на дифференциальный поршень 16 Причем,чем больше значение Р , тем при бодьшем значении Р 1 пронсходит воздействие вспомогательного поршня 13 на дифференциальный поршень 16.В этом .случае значение Р опреде 3 ляется из соотношения111 2) 2 Ф 3) 2 1 При дальнейшем повышении давления Р разность давления в полостях А и В становится все меньше и при определенном давлении Р уменьшается до нуля.. При уменьшении давлений в полос" тях 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 дгормозных сил Р 2 = 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 Р 1,.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 даль" нейшем движении дифференциального поршня 16 открывается элемент 20 и сжатый воздух под давлением Р 3 поступает в полость В и через отверстие 9, трубопровод 10 - в тормозные камеры 11. Одновременно сжатый воздух воздействует под давлением РЗ на низу нюю рабочую поверхность 37 дифференциальногопоршня 16. Таким образом, в полости В устанавливается давление, определяемое из соотношения12+ 2ЭЭто соотношение сохраняется при увеличении давления Р 1 в полости АФормула изобретения до определенного значения, При дальнейшем увеличении давления Р в полости А сила давления Р, действующая на верхнюю рабочую поверхность 33вспомогательного поршня 13, преодоле"вает силу сопротивления Й упругогоэлемента 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 Онии Р 1 по сравнению с исправной магистралью тормозных камер 7, так какотсутствует давление в , противодействующее перемещению вспсмогательногопоршня 13. В этом случае значение Рз 15определяется из соотношения Р Р +Р )Я -Ц,о " 2 1Р20При дальнейшем повышении давления.Р разность давления в полостях А и Встановится все меньше, При определеннск значении Р, а также соотношенияхмежду Г., Г 2, Р и Я и 62 эта разность 2может уменьшаться и до нуля,При уменьшении давления в полости А вспомогательный 13 и дифференциальный 16 поршни перемещаются вверх.Элемент 20 закрывается, элемент 23 от-ЗОкрывается, и сжатый воздух иэ тормозных камер 11 выходит через полость Ви .отверстие 12 в атмосферу.С помощью опорных элементов 26 и27 можно регулировать характеристикиупругих элементов 14 и 17 с цельюприменения пропорционального клапанав тормозных системах транспортныхсредств, отличающихся друг от другамассой и конструктивными параметрами,На фиг. 3-6 приведены некоторые " фмодификации пропорционального клапана. Принцип работы модификации аналогичен принципу работы пропорциональ"ного клапана, но они отличаются некоторыми конструктивными особенностями . 4 Я Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 3, отличается тем, что с целью подачи в тормозные камеры 11 полного давления, выдаваемого глав О ным клапаном 4 управления тормозами, при торможении транспортного средства с полной нагрузкой, когда РР, т.е, чтобы имело место равенство Р 3 - Р 1, дифференциальный поршень 16 выполнен таким образом, при котором сумма площадей верхней рабочей 35 и дифференциальной 36 поверхностей равна площади нижней рабочей 37 поверхности 1 Г 2 + 4 = Г), что упрощает технологию изготовления поршня. Кроме 46 того, вспомогательный поршень 13 выполнен бесступенчатым, что также упрощает технологию его изготовления, Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 4, отличается от. пропорциональ- Я ного клапана, показанного на фиг. 3тем, что вспомогательный 13 и дифференциальный 16 поршни не снаб.зныупругими элементами 14 и 17 (случай,когда нет необходимости регулироватьхарактеристики .пропорционального клапана ).Кроме того, вспомогательный поршень 13 выполнен ступенчатым, площадь Р верхней рабочей поверхности 33 меньше площади Г 2 нижней рабочей поверхности 34,Пропорциональный клапан, показанный на фиг, 5, отличается тем, чтодавление Р 2, подводимое из магистралитормозных камер 7, воздействует только на дифференциаль ную поверхность 36дифференциального поршня 16; На вспомогательный поршень 13 снизу-вверхвоздействует только упругий элемент 14,Кроме того, поскольку давление Р 2не противодействует перемещению внизвспомогательного поршня 13, то последний может быть выполнен бесступенчатым, что упрощает технологию егоизготовления.Пропорциональный клапан, показанный на фиг. б, отличается от пропорционального клапана на фиг. З,тем,что давление Р 2, подводимое из магистрали тормозных камер 7, воздействует только на дифференциальную поверхность 36 дифференциального поршня 16. На вспомогательный поршень 13снизу вверх воздействует только упругий элемент 14,Применение предлагаемого клапанаупрощает конструкцию тормозной системы и повышает ее надежность. 1. Пропорциональный клапан для регулирования давления преимущественно в пневматических тормозных систе" мах 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 - щ и й с я 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 второгорегулирующего давления дополнительноограничена нижней рабочей поверхностью вспомогательного поршня,2. Клапан по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что взаимодействиепоршней обеспечено посредством телескопического соединения,3. Клапан по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен упругим элементом для противодействияперемещению вспомогательного поршняпод действием первого регулирующегодавления.4, Клапан по пп1 и 3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабженупругим элементом для противодействия перемещению дифференциального15поршня под действием регулирующихдавлений,5. Клапан по пп, 3 и 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упругиеэлементы выполнены в виде пружин, 20концентрично расположенных относительно поршнейб. Клапан по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что вспомогательныйпоршень выполнен ступенчатым с нерабочим участком.7, Клапан по пп. 1 и б, о т л ич а ю щ и й с я тем, что нерабочийучасток выполнен на верхней поверхности вспомогательного поршня, причем 30указанным участком и стенками корпусаограничена нерабочая камера, сообщен-.,ная с атмосферой, а площадь верхнейрабочей поверхности. вспомогательногопоршня меньше площади нижней его 35рабочей поверхности.8. Клапан по пп. 3 и б, о т л ич а ю щ и й с я тем, что нерабочийучасток выполнен на нижней поверхности вспомогательного поршня, причем указанньм участком и стенкамикорпуса ограничена нерабочая камера, сообщенная с атмосферой, аплощадь верхней рабочей поверхностивспомогательного поршня больше площади его нижней рабочей поверхности.9, Клапан по пп, 1 и 3, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что вспомогательный поршень выполнен бесступенчатым, при этом площади верхней и нижней рабочих поверхностей вспомогатель.ного поршня равны,10. Клапан по пп. 1, 7 и 9, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площадейего верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площади егонижней рабочей поверхности.11. Клапан по пп. 1 и 8, о т л и- фч а ю щ и й с я тем, что дифференциальный поршень выполнен ступенчатым,при этом на верхней его поверхностивыполнен нерабочий участок, ограни- .чивающий со стенками корпуса нерабо чую камеру, сообщенную с атмосферой,а сумма площадей верхнейрабочей идифференциальной поверхностей данногопоршня меньше площади его нижней рабочей поверхности.12. Клапан по и. 5, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен механизмами регулирования предварительного натяжения пружин.13. Клапан для регулирования давле-,ния преимущественно в пневматическихтормозных системах транспортныхсредств, 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, дифференциальнойповерхностью и стенками корпусакамера второго регулирующего давления, а нижней рабочей поверхностьюи 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 вспомогательныйпоршни установлены с возможностью:взаимодействия друг с другом,при этомкамера первого регулирующего давлениядополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспомогательногопоршня, который оборудован упругимэлементом для противодействия перемещению последнего под действием первого регулирующего давления,14. Клапан по и, 13, о т л и ч аю щ и й с я тем, что взаимодействиепоршней обеспечено посредством телескопического соединения.15. Клапан по и, 13, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым,при этом сумма площадей его верхнейрабочей и дифференциальной поверхностей равна площади его нижней рабочейповерхности.16. Клапан по п. 13, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дифференциаль"ный поршень выполнен ступенчатым,при этом на верхней его поверхностивыполнен нерабочий участок, оГраничивающий со стенками корпуса нерабочуюкамеру, сообщенную с атмосферой, асумма площадей верхней рабочей и дифФеренциальной поверхностей данногопоршня меньше площади его нижнейрабочей поверхности,17. Клапан по п,. 13, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что он снабжен упругим элементом для противодействияперемещению дифференциального поршняпод действием регулирующих давлений.18.Клапан поп.13, от ли ч а ющ и йс я тем,чтоупругие элементывыполненыв виде пружин, концентрично расположенных относительно поршней.19. Клапан по п, 18, о т л и ч аю щ и й с я 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 17 7 2 б Соот атулинед Техред итель .С. МакаО,Нецеа Ю Ю емчик 673ого комиий и отРашска Тираж ИИПИ Государствен по делам изобрете 35 Москва, Ждал ППП Патент , г. Ужгород, у ектная,фи Редактор Н.Заказ 81 О 72 етаЬтийнаб,ов Корректор ПодпйсйоеССР