Патент на изобретение №2276025

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам регулирования давления. Регулятор давления содержит корпус с узлом управления давлением, включающим подпружиненный двойной клапан с запорными элементами и передвижную перегородку с управляющей и управляемой полостями. Первый клапан перекрывает сообщение управляемой полости с питательной магистралью, а второй клапан, запорный элемент которого взаимодействует с седлом на передвижной перегородке, – сообщение управляемой полости с атмосферой. Второй клапан жестко связан с первым клапаном. Второй клапан имеет подпружиненную клапанную головку с запорным элементом, закрепленную на стержне второго клапана с возможностью перемещения в продольном и поперечном относительно оси клапана направлении. На стержне имеется стакан для подвижной клапанной головки, которая поджата пружиной, расположенной между дном стакана и внутренним глухим отверстием подвижной клапанной головки, а перемещение головки задается ограничителем перемещения. Техническим результатом является исключение влияния автоколебаний давления и обеспечение более стабильного режима регулирования давления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и касается устройств регулирования давления.

Известен регулятор давления, содержащий корпус с размещенной в нем подвижной перегородкой, отделяющей области двух давлений, а двойной подпружиненный клапан перекрывает впускное и выпускное отверстия.

Изготовление поверхностей сопряжения в форме сферы не исключает перекосов и для исключения их влияния требует больших сил пружин поджатия, что ухудшает точность поддержания заданных давлений (А.с. 228819 (CS). В 60 Т 15/22, 1983).

Известен редуктор давления крана машиниста, в котором одно из седел перекрывается с помощью металлической диафрагмы постоянно поджатой пружиной с регулируемым усилием.

Данное устройство служит только для поддержания определенного давления в тормозной магистрали и не обеспечивает достаточной плотности перекрытия (Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник /В.И.Крылов, В.В.Крылов, В.П.Ефремов, П.Т.Демушкин. – М.: Транспорт, 1989, с.101-135).

Известен регулятор давления нижней части крана машиниста, в котором двухседельчатый клапан, притертый к седлу втулки и хвостовику уравнительного поршня, работает как впускной (питательный) или выпускной. При этом запорный элемент выполнен как единое целое с уравнительным поршнем.

В этом регуляторе давления между впуском и выпуском воздуха недостаточен диапазон нечувствительности к колебаниям давления в магистрали. А притирка посадочных мест не исключает появления неплотности при перекосах запорного элемента (Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник /В.И.Крылов, В.В.Крылов, В.Н.Ефремов, П.Т.Демушкин. – М.: Транспорт, 1989 г., с.101-135.).

Известно реле давления авторежима, содержащее передвижную перегородку и двойной подпружиненный клапан. Передвижная перегородка в виде подвижного поршня имеет по оси отверстие, сообщающее тормозной цилиндр с атмосферой в открытом положении. Со стороны магистрали тормозного цилиндра на поршне выполнено седло, на которое опирается одно из уплотнений двойного клапана. Один клапан – впускной связан с воздухораспределителем и тормозным цилиндром, а другой – выпускной связывает тормозной цилиндр с атмосферой. В зависимости от положения поршня происходит открытие или закрытие этих клапанов (Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник /В.И.Крылов, В.В.Крылов, В.Н.Ефремов, П.Т.Демушкин. – М.: Транспорт, 1989, с.210-218).

В указанном регуляторе давления между впуском и выпуском воздуха проходит промежуток времени, недостаточный для стабилизации переходных процессов. Для получения регулирования без автоколебаний используется увеличенные усилия со стороны пружины, что приводит к ухудшению точности поддержания давления.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому клапану является регулятор давления, содержащий двухседельный клапан и подвижную перегородку с дополнительными ограничителями и пружиной, установленной между одним из ограничителей и кольцом на передвижной перегородке (А. с. N 1306776, М. Кл.² В 60 Т 15/12, 1987 г.). Передвижная перегородка отделяет управляющую полость от полости магистрали потребителя. В двухседельном клапане имеется впускной запорный элемент с конусным выступом и жестко связанный с ним выпускной запорный элемент. Однако изготовление седел обоих клапанов необходимо выполнять в параллельных плоскостях относительно друг друга, что представляет большую сложность, и требуются большие усилия со стороны пружины для компенсации возможных перекосов, а в результате снижается чувствительность и точность поддержания заданных давлений.

Заявляемое устройство решает задачу повышения качества регулирования давления.

Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в том, что увеличивается время между закрытием одного клапана и открытием другого и, следовательно, исключается влияние автоколебаний давления и обеспечивается более стабильный режим регулирования давления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном узле регулирования давления двойной клапан выполнен в виде двух цилиндрических поверхностей. При этом клапанная головка закреплена на поверхности одного из клапанов и изготовлена в виде подпружиненной отдельной детали. Небольшие вертикальные и поперечные перемещения головки относительно стержня способствуют ее равномерному прилеганию при контакте с седлом и устойчивости регулирования давления.

При этом согласно изобретению на верхней части стержня установлен стакан подвижной клапанной головки, которая поджата пружиной, расположенной между дном стакана и основанием другого клапана на стержне, а перемещение головки ограничено выступом фиксатора, закрепленного на наружной стороне стакана, или в подвижной клапанной головке имеется глухое отверстие, в дно которого упирается пружина сжатия.

Основным отличительным признаком заявляемой конструкции является то, что у двойного клапана головка закреплена на стержне впускного клапана, при этом имеет небольшие вертикальные и горизонтальные перемещения и дополнительную пружину для поджатия подвижной клапанной головки к седлу.

Таким образом, создание заявленной конструкции регулятора позволяет устранить автоколебания давления и обеспечивает более стабильный режим регулирования давления.

Изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и чертежами, где на фиг.1 схематично изображен вариант конструкции предлагаемого устройства, а на фиг. 2 – вариант выполнения установки подвижной клапанной головки с внутренним расположением пружины.

На фиг.1 представлен регулятор давления. В корпусе 1 регулятора давления размещена подвижная перегородка 2. Подвижная перегородка 2 делит камеру на управляющую полость 3, подключенную к управляющему каналу 4 с дросселированным отверстием, и на полость управляемого давления 5, соединенную посредством выпускного и впускного клапанов соответственно с атмосферой или с полостью источника сжатого воздуха 6 напорной магистрали. Выпускной клапан состоит из нижнего стержня 7 с ограничителем движения 8 и головки клапана 9 с соответствующим ограничителем перемещения 10 и уплотнением 11. Впускной клапан выполнен в виде стакана, в полости направляющих стенок 12 которого расположена пружина 13, прижимающая уплотнение 14, установленное на опорной поверхности 15 впускного клапана, к седлу 16, расположенному на корпусе 1. Седло 17 выпускного клапана выполнено в основании 18 штока подвижной перегородки 2. Основание штока 18 содержит атмосферный канал 19, который через управляемую полость 5 и уплотнение 20 выведен в атмосферу. Головка клапана, в свою очередь, прижимается пружиной 21, установленной между опорной поверхностью 15 впускного клапана и головкой клапана 9.

Регулятор давления может иметь клапанную головку с глухим отверстием 22 с задней стороны и с ограничителем 23, при этом пружина сжатия 21 расположена в глухих отверстиях клапанной головки и стержня 7 выпускного клапана, а полость стакана, где находится клапанная головка с возможностью перемещения внутри, имеет ограничитель перемещения 24, как представлено на фиг.2.

Регулятор давления работает следующим образом.

При отсутствии расхода воздуха в магистраль потребителя подвижная перегородка 2 занимает положение, при котором впускной и выпускной клапаны закрыты.

При повышении давления в канале 4 воздух перетекает в управляющую полость 3, и давление в ней возрастает. Под действием разности сил, действующих на подвижную перегородку 2, она перемещается вверх. При этом с момента касания седлом 17 уплотнения 11 клапанной головки до открытия впускного клапана требуется определенное время и давление, пока клапанная головка перемещается вдоль стержня 7 с ограничительным выступом. Далее открывается впускной клапан, и воздух начинает поступать из полости 6 напорной магистрали в полость управляемого давления 5 и далее к потребителю. По мере повышения давления воздуха в полости 5 подвижная перегородка 2 перемещается вниз, и уменьшается отверстие для прохода воздуха из полости 6 в полость 5.

При понижении давления в управляющем канале 4 и управляющей полости 3 подвижная перегородка 2 перемещается вниз, запорный элемент 14 впускного клапана закрывается под действием пружины 13 и давления напорной магистрали. При этом между началом изменения давления и открытием выпускного клапана также требуется некоторое время, пока под действием пружины 21 подвижная головка клапана 9 не переместится вдоль стержня 7 до упора в ограничитель 8. Перемещение клапанной головки до ограничителя вызывает дополнительное перемещение подвижной перегородки и замедляет процесс открытия выпускного клапана. При дальнейшем понижении подвижной перегородки 2 запорный элемент 11 выпускного клапана отойдет от своего седла и полость управляемого давления 5, и магистраль потребителя через канал 17 сообщится с атмосферой. Когда сила от давления в полости 5 становится меньше силы от давления воздуха в управляющей полости 3, подвижная перегородка 2 перемещается вверх, что вызывает увеличение объема управляющей полости 3. При этом давление в полости 3 становится меньше давления в управляющем канале 4, и воздух оттуда начинает перетекать в полость 3 через дроссельное отверстие. При дальнейшем подъеме подвижной перегородки седло 17 упирается в уплотнение 11, и выпуск воздуха в атмосферу из полости 5 прекращается, но открытия запорного уплотнения 14 впускного клапана не происходит, так как необходимо дополнительное перемещение подвижной перегородки 2, чтобы головка клапана выбрала зазор между ней и нижним концом стержня. Для этого потребуется дополнительное время, за которое колебания давления успевают уравновеситься.

Таким образом, выполнение регулятора давления в заявляемом виде позволило исключить влияние автоколебаний давления и обеспечить более стабильный режим регулирования давления при работе устройства.

Формула изобретения

1. Регулятор давления, содержащий корпус с узлом управления давлением, включающим подпружиненный двойной клапан с запорными элементами и передвижную перегородку с управляющей и управляемой полостями, причем первый клапан перекрывает сообщение управляемой полости с питательной магистралью, а второй, запорный элемент которого взаимодействует с седлом на передвижной перегородке, – сообщение управляемой полости с атмосферой, при этом второй клапан жестко связан с первым, отличающийся тем, что второй клапан имеет подпружиненную клапанную головку с запорным элементом, закрепленную на стержне второго клапана с возможностью перемещения в продольном и поперечном относительно оси клапана направлениях.

2. Регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что на стержне имеется стакан для подвижной клапанной головки, которая поджата пружиной, расположенной между дном стакана и внутренним глухим отверстием подвижной клапанной головки, а перемещение головки задается ограничителем перемещения.

РИСУНКИ