КЛАПАН
VALVE

Изобретение относится к клапану в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы.
Такой клапан, который может быть выполнен, например, в виде 2/2-распределителя, служит, например, для управления потоком рабочей среды между его источником и стоком. Для этого впускная камера клапана через входное присоединение сообщается с источником рабочей среды, а выпускная камера через выходное присоединение - со стоком рабочей среды. Клапан содержит исполнительный орган, посредством которого впускная камера сообщается с выпускной камерой или запирается. В открытом положении впускная камера сообщается с выпускной камерой, и, тем самым, источник рабочей среды связан с его стоком. В закрытом положении впускная камера отделена от выпускной камеры, и, тем самым, источник рабочей среды отделен от его стока.
Исполнительный орган реализован обычно в виде поршня. Управление им осуществляется посредством управляющей камеры, в которую может подаваться рабочая среда. Через управляющую поверхность поршня рабочая среда может воздействовать на него, вызывая, таким образом, его перемещение. В одном выполнении такого клапана, называемом также нормально закрытым, он находится при откачанной управляющей камере в закрытом положении. Поршень подпружинен пружиной таким образом, что рабочая среда не может протекать из впускной камеры в выпускную камеру. Чтобы привести клапан из закрытого положения в открытое положение, требуется подача рабочей среды в управляющую камеру. При подаче в управляющую камеру рабочей среды он воздействует на управляющую поверхность поршня, в результате чего тот перемещается против усилия пружины и, тем самым, открывает проход между впускной и выпускной камерами, так что рабочая среда может проходить из впускной камеры в выпускную камеру.
При подаче рабочей среды в управляющую камеру может возникнуть та проблема, что поршень, будучи обусловлен управлением с помощью рабочей среды, будет приведен в колебания, поскольку он в комбинации с пружиной представляет собой колебательную систему. Эти колебания нежелательны, поскольку они, во-первых, вызывают шумы, а, во-вторых, могут привести даже к разрушению клапана.
В основе изобретения лежит задача создания клапана, который позволил бы избежать колебаний поршня или исполнительного органа, обусловленных управлением с помощью рабочей среды.
Эта задача решается, согласно изобретению, посредством признаков п.1 формулы.
Согласно изобретению, предусмотрено разделение управляющей камеры на первую и вторую камеры, причем первая камера сообщается со второй камерой. За счет разделения управляющей камеры происходит зависимая от скорости амортизация перемещения исполнительного органа в случае подачи сжатой текучей среды в управляющую камеру. Амортизация достигается за счет двух эффектов. Во-первых, рабочая среда при переходе из первой камеры во вторую камеру затормаживается. Следовательно, рабочая среда не воздействует с полной энергией на управляющую поверхность исполнительного органа, как в случае цельной управляющей камеры. Во-вторых, при перемещении исполнительного органа возникает разрежение во второй камере, поскольку выравнивание давлений между первой и второй камерами не может происходить соответственно быстро. За счет разрежения к исполнительному органу прикладывается усилие, противодействующее перемещению.
За счет описанной выше амортизации предотвращаются колебания исполнительного органа. Следовательно, изобретение позволяет реализовать бесшумные и надежные клапаны.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы и примеров его осуществления, более подробно поясняемых с помощью прилагаемых чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: сечение клапана, известного из уровня техники;
- фиг.2: сечение предложенного клапана в одном варианте выполнения;
- фиг.3: сечение предложенного клапана в другом варианте выполнения.
На фиг.1 изображено сечение клапана, известного из уровня техники. Он служит для управления потоком рабочей среды (среды, передающей давление) между входным 2 и выходным 4 присоединениями. Для этого к входному присоединению 2 может быть присоединен источник рабочей среды, а выходное присоединение 4 может быть соединено с потребителем. Посредством исполнительного органа 5 впускная камера 1 может сообщаться с выпускной камерой 3 или отделяться от нее. В изображенном на фиг.1 положении впускная камера 1 отделена от выпускной камеры 3, так что от входного присоединения 2 к выходному присоединению 4 рабочая среда течь не может.
Управление исполнительным органом 5, который реализован в виде поршня 5, осуществляется посредством управляющей камеры 6. Для управления исполнительным органом 5 управляющая камера 6 может быть связана через свое присоединение 7 с источником рабочей среды или его стоком. Изображенное на фиг.1 положение клапана соответствует связи управляющей камеры 6 со стоком рабочей среды. Клапан находится в своем закрытом положении, поскольку исполнительный орган подпружинен пружиной 8 таким образом, что из впускной камеры 1 в выпускную камеру 3 рабочая среда проходить не может.
Чтобы привести клапан из закрытого положения в открытое положение, требуется подача рабочей среды в управляющую камеру 6, т.е. управляющее присоединение 7 управляющей камеры 6 соединяется с источником рабочей среды. При подаче в управляющую камеру 6 рабочей среды он воздействует на управляющую поверхность исполнительного органа 5, в результате чего тот перемещается против усилия пружины 8, открывая, тем самым, проход между впускной 1 и выпускной 3 камерами, так что рабочая среда может протекать из впускной камеры 1 в выпускную камеру 3.
При подаче рабочей среды в управляющую камеру 6 может возникнуть та проблема, что исполнительный орган 5, будучи обусловлен управлением с помощью рабочей среды, будет приведен в колебания, поскольку он в комбинации с пружиной 8 представляет собой колебательную систему. Эти колебания нежелательны, поскольку они, во-первых, вызывают шумы, а, во-вторых, могут привести даже к разрушению клапана.
На фиг.2 изображено сечение предложенного клапана в одном варианте выполнения. Принцип работы клапана соответствует принципу работы клапана на фиг.1, так что здесь можно опустить отдельное описание принципа работы. Согласно изобретению, предусмотрено, что управляющая камера 6 клапана разделена на первую 9 и вторую 8 камеры. Управляющая камера 6 разделена диафрагмой 10. Через ее отверстие 11 первая камера 9 сообщена со второй камерой 8. Диафрагма 10 и ее отверстие 11 рассчитаны так, что они действуют в качестве дросселя. Действие дросселя 10, 11 выражается в том, что при подаче рабочей среды в первую камеру 9 поступающая в нее рабочая среда попадает во вторую камеру 8 в дросселированном виде, в результате чего предотвращаются колебания исполнительного органа 5.
Для управления исполнительным органом 5 первая камера 9 соединяется с источником рабочей среды или его стоком. Чтобы привести клапан из его изображенного на фиг.2 закрытого положения в открытое положение, необходима подача рабочей среды в первую камеру 9. Через отверстие 11 в диафрагме 10 рабочая среда попадает из первой камеры 9 во вторую камеру 8. Попадающий таким образом во вторую камеру 8 рабочая среда воздействует на управляющую поверхность исполнительного органа 5, вызывая, тем самым, срабатывание клапана и его переход из закрытого положения в открытое положение. Объем первой камеры 9 не зависит, а объем второй камеры 8 зависит от положения исполнительного органа 5. В открытом положении клапана объем второй камеры 8 больше, чем в закрытом положении клапана.
За счет разделения управляющей камеры 6 происходит зависимая от скорости амортизация перемещения исполнительного органа 5 в случае подачи в нее рабочей среды. Амортизация достигается за счет двух эффектов. Во-первых, рабочая среда при переходе из первой камеры 9 во вторую камеру 8 затормаживается. Следовательно, рабочая среда не воздействует с полной энергией на управляющую поверхность исполнительного органа 5, как в случае цельной управляющей камеры 6. Во-вторых, при перемещении исполнительного органа 5, которое больше, чем это необходимо для уравновешивания усилий рабочей среды и пружины (случай колебаний), возникает разрежение во второй камере 8, поскольку за счет перемещения исполнительного органа 5 объем второй камеры 8 увеличивается и выравнивание давлений между первой 9 и второй 8 камерами не может происходить соответственно быстро. За счет разрежения к исполнительному органу 5 прикладывается усилие, противодействующее перемещению.
За счет описанной выше амортизации предотвращаются колебания исполнительного органа 5. Следовательно, изобретение позволяет реализовать бесшумные и надежные клапаны.
Предпочтительно обе камеры 8, 9 выполнены так, что объем второй камеры 8 меньше объема первой камеры 9. Такое выполнение позволяет особенно эффективно предотвратить колебания исполнительного органа 5.
Чтобы способствовать предотвращению колебаний исполнительного органа 5, он может быть выполнен в зоне выпускной камеры 3 дополнительно уступчатым, т.е. он выполнен уступчатым на противоположной своей управляющей поверхности стороне.
На фиг.3 изображен вариант выполнения предложенного клапана, который может использоваться во влагоотделителях в качестве воздушного или выпускного клапана. По сравнению с клапанами на фиг.1 и 2 исполнительный орган 5 реализован не в виде цельного клапана 5, а в виде поршневой головки 12, которая снабжена огибающим уплотнением 13 и соединена посредством поршневого штока 14 с нажимной пластиной 15.
Влагоотделитель для пневмосистемы автомобилей, в которой может использоваться клапан на фиг.3, описан в документе DE 112005002633 Т5. В нем воздушный или выпускной клапан называется продувочным клапаном, обозначенным поз. 22. Продувочный клапан описан, в частности, в абзацах [0024] и [0030]. На фиг.1-3 и в абзаце [0024] управляющая камера продувочного клапана образована цилиндрическим участком корпуса, причем в этом документе цилиндрический участок обозначен поз. 62, а корпус - поз. 12. Согласно раскрытому в данной заявке изобретению, цилиндрический участок корпуса и, тем самым, управляющая камера продувочного клапана разделена на две камеры.
В качестве других примеров компонентов/приборов, в которых может использоваться предложенный клапан, можно назвать регуляторы давления или устройства пневмоснабжения автомобилей. Такое устройство пневмоснабжения раскрыто, например, в документе DE 102006035772 А1.