КЛАПАН С ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫМ КОЛЬЦОМ

Полезная модель относится к конструктивным элементам клапанов, в частности к клапанам, используемым в топливных системах двигателя.
В настоящее время широкое распространение получили клапаны с подвижной обоймой, управляемой в т.ч. электромагнитом, предназначенные для перекрывания основной топливной магистрали при отключении зажигания (ЭКТ) или перекрывания потока топлива, подаваемого в камеру сгорания предпусковых подогревателей (ПЖД ЭМКТ) двигателей автомобилей, автобусов и других транспортных средств. К конструкциям таких клапанов предъявляются высокие требования по герметичности, надежности и долговечности устройства.
Широкое распространение получила конструкция электромагнитного клапана (ПЖД ЭМКТ) со стальным запорным элементом полусферической формы, свободно перемещающимся вдоль оси клапана (Оберемок В.З., Юрковский И.М. Пуск автомобильных двигателей. - М.: Транспорт, 1979. стр.52. 2. Чижков Ю.П. и др. Электростартерный пуск автотракторных двигателей / Ю.П.Чижков, С.М.Квайт, Н.Н.Сметнев. - М.: Машиностроение, 1985. стр.147), расположенным внутри полости его обоймы. Использование самоустанавливающегося за счет запорного элемента полусферической формы позволяет обеспечить плотное прилегание его основания к седлу клапана. Однако, при эксплуатации данных клапанов запорный элемент, свободно перемещающийся в полости обоймы клапана, может закрыть седло с прекосом, что приводит к нарушению герметичности. Кроме того, сборка данного узла является сложной, так как при сборке необходимо установить запорный элемент в полости обоймы клапана основанием параллельно седлу клапана, что затруднительно в условиях отсутствия ограничений по его перемещению и расположению. В результате при сборке клапана возможен перекос запорного элемента или его выпадение из полости обоймы клапана.
В качестве ближайшего прототипа принята конструкция клапана по патенту RU №. 2070731 с запорным элементом в виде шарообразного сегмента, расположенным в полости обоймы клапана и обращенным своим плоским основанием к седлу клапана. Обойма клапана вместе с диафрагмой совершает возвратно-поступательные перемещения, под воздействием пружины перекрывая седло клапана. Боковая стенка обоймы клапана со стороны седла дополнительно обжата ближе к торцу запорного элемента и охватывает запорный элемент клапана, не позволяя ему выпадать из обоймы клапана при сборке и эксплуатации клапана. Однако выполнение такой конструкции требует использования высокоточных технологических операций по обжиму тонкой стенки обоймы, охватывающий запорный элемент клапана. Так как в случае недостаточного обжима запорный элемент будет перекашиваться и выпадать из полости обоймы клапана. В случае слишком сильного обжима запорный элемент может потерять свою подвижность в полости обоймы клапана. Кроме того, в случае неравномерного обжима запорного элемента клапана по периметру его основания он будет перекрывать седло клапана с прекосом, что при работе клапана будет приводить к потере его герметичности.
Задача полезной модели заключается в повышении герметичности клапана, повышении надежности работы клапанного механизма. Кроме того, полезная модель направлена на повышение технологичности сборки клапанного узла.
Поставленная задача решается с помощью клапана, имеющего обойму с полостью в форме тела вращения, в которой расположен запорный элемент, имеющий форму шарового сегмента, обращенного своим основанием к седлу клапана, при этом обойма имеет возможность возвратно-поступательного перемещения относительно неподвижного седла до контакта его торца с основанием запорного элемента клапана.
В соответствии с полезной моделью, параллельно торцу седла клапана к боковой стенке полости обоймы клапана крепится ограничительное кольцо, удерживающее запорный элемент внутри полости обоймы клапана.
Использование в подвижной обойме клапана ограничительного кольца позволяет ограничить как осевое прямолинейное, так и вращательное перемещение запорного элемента внутри полости обоймы клапана. При этом обеспечивается гарантированное плотное примыкание основания запорного элемента к седлу клапана за счет того, что ограничительное кольцо расположено параллельно торцу седла клапана и тем самым препятствует перекосу запорного элемента клапана. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет достичь высокой степени герметичности клапана. Наличие ограничительного кольца препятствует перекосу запорного элемента в полости клапана, обеспечивая высокую степень надежности работы клапана.
Ограничительное кольцо технологично устанавливать в полость обоймы клапана после размещения там запорного элемента, что препятствует его перекосу и выпадению при сборке клапана.
Ограничительное кольцо может изготавливаться внутренним диаметром большим, чем максимальный внешний диаметра седла, позволяя обойме клапана ниже опускаться на седло клапана. Такое улучшение позволяет уменьшить габариты клапанного узла.
Дно полости обоймы может иметь углубление в центре. Кроме того, такое углубление может иметь по меньший мере один кольцевой уступ. Наличие такого углубление в дне с дополнительными уступами позволяет лучше центрировать запорный элемент на седле клапана.
На дне полости обоймы клапана может быть установлена износостойкая металлическая прокладка, повышающая срок службы клапана.
Торец полости обоймы клапана может выполняться с кольцевым буртиком, примыкающим к боковой стенке полости обоймы клапана, при этом ограничительное кольцо устанавливается до упора в торец полости обоймы клапана и фиксируется в полости обоймы клапана обжатием во внутрь кольцевого буртика. Такое соединение является технологичным и позволяет обеспечить строго параллельное расположение ограничительного кольца относительно седла клапана.
Обойма клапана может выполняться из латуни, что улучшает работу клапана, так как латунь является немагнитным металлом, к которому не будет прилипать запорный элемент при работе клапана.
Рис.1 Продольный разрез электромагнитного клапана предпускового подогревателя со вставленной обоймой клапана, запорным элементом и ограничительным кольцом.
Рис.2 Запорный элемент клапана.
Рис.3 Продольный разрез пары обойма - запорный элемент в сборе, с завальцованным ограничительным кольцом.
Пример 1. Конструкция электромагнитного клапана ПЖД включает обойму 1 клапана, установленную в якоре электромагнита 2 (рис.1). Обойма клапана 1 имеет цилиндрическую полость 3 с углублением 4 в его дне 5, куда установлена износостойкая прокладка 6, с которой соприкасается запорный элемент клапана 7, имеющий в основном форму, шарового сегмента превышающую половину шара с основание 8 имеющем радиусную фаску 9. На выходе цилиндрическая полость 3 имеет в кольцевую выемку 10, в который установлено ограничительное кольцо 11. Седло клапана имеет торцевую цилиндрическую часть 12, с опорным воротником 13 и установлено через прокладку 14 в корпусе клапана 15. Корпус клапана 15 скреплен с корпусом электромагнита 16.
Пример 2. Конструкция электромагнитного клапана ПЖД может изготавливаться с модифицированной обоймой 1, с буртиком 17, который выполнен на торце 18 обоймы 1. Ограничительное кольцо 11 устанавливается до упора в торец 18 и закрепляется в обойме 1 посредством завальцовки буртика 17. Кроме того, боковая стенка углубления 4 полости 3 выполнена с промежуточным уступом 19. В остальном конструкция клапана повторяет описанную в примере 1.
Клапан представленный в примерах 1 и 2 работает следующим образом. При подаче напряжения на обмотку электромагнита (не показано) якорь 2 втягивается внутрь корпуса электромагнита 16, при этом перемещается жестко связанная с якорем 2 обойма 1 клапана. При этом ограничительное кольцо 11 соприкасается с запорным элементом клапана 7 и также перемещает его. В результате этого основание запорного элемента клапана 7 отводится от торца цилиндрической части 12 седла клапана и топливные каналы 20 и 21 могут сообщаться друг с другом, через отверстие 22 в седле клапана, обеспечивая беспрепятственное протекание топлива. При отключении напряжения якорь 2 электромагнита под воздействием пружины (не показана) перемещается в противоположную сторону и основание 8 запорного элемента 7 плотно примыкает к торцевой поверхности цилиндрической части 12 седла и перекрывает отверстие 22. При этом вершина шарового сегмента запорного элемента 7 упирается в износостойкую прокладку 6.
Использование полезной модели позволило повысить надежность работы клапанных узлов по наработке на отказ в два раза и сократить время сборки клапанного узла в два раза.
Предлагаемая конструкция может найти применение в системах отключения подачи топлива из бензобака при отключении зажигания (ЭКТ) или для перекрывания потока топлива, подаваемого в камеру сгорания предпусковых подогревателей (ПЖД ЭМКТ).