Регулятор давления в пневматических шинах
PNEUMATIC TIRE PRESSURE REGULATOR

Изобретение относится к устройствам регулирования давления в пневматических шинах и предназначено для использования на колесных машинах.
Известен регулятор давления в шинах колесных машин (патент RU №121775 от 28.02.2012), состоящий из корпуса, имеющего полость, ограниченную стенками, дном и крышкой;
- резьбового соединения крышки с корпусом;
- канала подвода в полость корпуса воздуха под давлением и канала отвода воздуха из корпуса в шину и из шины, с резьбовой нарезкой под штуцер по меньшей мере в одном из каналов;
- мембраны, ограничивающей полость, образованную в корпусе, соединяемую с каналом подвода воздуха под давлением;
- пружины, установленной между крышкой и мембраной;
- клапана (золотника), установленного в дне корпуса и соединенного штоком с мембраной, имеющего поперечное отверстие в золотнике, служащее для соединения каналов подвода в корпус воздуха под давлением и отвода воздуха в пневматическую шину, а также для разделения каналов при смещении золотника при превышении заданного уровня давления в канале подвода воздуха;
- выпускного клапана, служащего для выпуска воздуха из пневматической шины при превышении заданного уровня давления в ней.
Недостаток известного регулятора давления - в низком ресурсе и пониженной надежности вследствие быстрого износа уплотнительных колец на золотнике вследствие их взаимодействия с кромками отверстий, соединяющих каналы подвода воздуха под давлением в полость корпуса и отвода воздуха из корпуса в шину; при отсутствии уплотнительных колец неизбежны значительные утечки воздуха, приводящие к неэффективной работе регулятора давления.
Известна конструкция регулятора давления в шине пневматического колеса (патенты US №4678017 от 01.07.1985, US №4883105 от 12.09.1988 и US №4893664 от 12.09.1988), состоящая из
- корпуса с полостью, ограниченной стенками, дном и крышкой;
- резьбовых соединений;
- крышки с корпусом;
- канала подвода в полость корпуса воздуха под давлением и канала отвода воздуха из корпуса в шину и из шины, с резьбовой нарезкой под штуцер в начале каждого из каналов;
- мембраны, ограничивающей полость, образованную в корпусе под крышкой, соединяемую с каналом подвода воздуха под давлением;
- диафрагмы, установленной в полости корпуса и разделяющей ее на две камеры: камеру под диафрагмой и камеру над диафрагмой;
- первого седла, контактирующего с первой плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал подвода воздуха с камерой под диафрагмой,
- второго седла, контактирующего со второй плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал отвода воздуха в шину с камерой над диафрагмой,
- предохранительного упругого клапана в дне корпуса, закрывающегося при быстром повышении давления воздуха в пневматической шине.
Недостаток известной конструкции регулятора давления - в высокой трудоемкости изготовления и пониженном быстродействии вследствие значительной массы диафрагмы и двух пружин. Недостаток конструкции регулятора давления по патенту US №4893664 - отсутствие третьего канала (выхлопа) для сброса избыточного давления из шины непосредственно в атмосферу. Третий канал необходим для уменьшения времени на понижение давления в шине за счет отсутствия дополнительных сопротивлений.
Известные модели клапанов сообщают шину с линией подачи давления, соответственно, избыточное давление сбрасывается через линию подачи, которая обладает повышенным дополнительным сопротивлением за счет длины и диаметра трубопроводов, присоединительных фитингов, дополнительных клапанов.
Техническая задача, решаемая изобретением, - снижение трудоемкости изготовления РД при повышении быстродействия на изменения давления в пневматической шине.
Техническая задача решена в конструкции регулятора давления, состоящего из
- корпуса с полостью, ограниченной стенками, дном и крышкой;
- резьбовых соединений;
- крышки с корпусом;
- канала подвода в полость корпуса воздуха под давлением и канала отвода воздуха из корпуса в шину и из шины, с резьбовой нарезкой под штуцер в начале каждого из каналов;
- мембраны, ограничивающей полость, образованную в корпусе под крышкой, соединяемую с каналом подвода воздуха под давлением;
- диафрагмы, установленной в полости корпуса и разделяющей ее на две камеры: камеру под диафрагмой и камеру над диафрагмой;
- первого седла, контактирующего с первой плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал подвода воздуха с камерой под диафрагмой,
- второго седла, контактирующего со второй плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал отвода воздуха в шину с камерой над диафрагмой,
при этом
- полость, образованная в корпусе, является цилиндрической ступенчатой, ограниченной цилиндрическими поверхностями и дном корпуса;
- отверстие с первым седлом расположено в дне корпуса и соединено с каналом подвода воздух под давлением;
- диафрагма имеет расположенные параллельно первую и вторую плоскости, ограничивающие ее по толщине, и V-образное углубление по окружности, наружный лепесток которого может плотно прилегать к цилиндрической стенке полости над диафрагмой при давлении, действующем на V-образное углубление, превышающем давление, действующее из полости под диафрагмой; диафрагма расположена в цилиндрической полости с возможностью движения относительно стенки цилиндрической поверхности и является обратным клапаном, пропускающим воздух только в направлении из камеры под диафрагмой в камеру над диафрагмой;
- в камере над диафрагмой установлен герметично и неподвижно первый цилиндрический стакан, высота которого меньше глубины камеры над диафрагмой, имеющий в дне отверстие со вторым седлом, контактирующим с верхней плоскостью диафрагмы, и примыкающее к дну расширение;
- в первом цилиндрическом стакане установлен герметично и подвижно второй цилиндрический стакан, в дне которого установлено цилиндрическое кольцо, размеры которого превышают размеры отверстия в дне первого цилиндрического стакана, а между расширением в первом цилиндрическом стакане и поверхностью второго стакана образована кольцевая полость, соединенная, по меньшей мере одним отверстием с внутренней полостью второго стакана;
- мембрана имеет центральное отверстие, размер которого превышает размер полости второго стакана, и соединена с верхним торцом стенки второго стакана;
- в крышке имеется полость, соединенная с полостью второго стакана;
- между крышкой и вторым стаканом установлена пружина, опирающаяся на шайбу, примыкающую к мембране;
- в верхнем торце крышки имеется соединенная с атмосферой кольцевая проточка с установленной в ней V-образной манжетой, по меньшей мере одна кромка которой плотно прилегает к поверхности кольцевой проточки.
Для придания дополнительных функций, упрощающих обслуживание пневматической шины колеса, камера над диафрагмой соединена отверстием с каналом отвода воздуха в шину, в дне корпуса установлен кран с возможностью перекрытия упомянутого отверстия, а также имеется отверстие, соединяющее камеру над диафрагмой с атмосферой, с установленным в нем вентилем.
Технический эффект - снижение трудоемкости изготовления РД при повышении быстродействия на изменение давления в пневматической шине - достигается за счет следующих отличительных признаков РД:
- полость, образованная в корпусе, является цилиндрической ступенчатой, ограниченной цилиндрическими поверхностями и дном корпуса;
- отверстие с первым седлом расположено в дне корпуса и соединено с каналом подвода воздух под давлением;
- диафрагма имеет расположенные параллельно первую и вторую плоскости, ограничивающие ее по толщине, и V-образное углубление по окружности, наружный лепесток которого может плотно прилегать к цилиндрической стенке полости над диафрагмой при давлении, действующем на V-образное углубление, превышающем давление, действующее из полости под диафрагмой; диафрагма расположена в цилиндрической полости с возможностью движения относительно стенки цилиндрической поверхности и является обратным клапаном, пропускающим воздух только в направлении из камеры под диафрагмой в камеру над диафрагмой;
- в камере над диафрагмой установлен герметично и неподвижно первый цилиндрический стакан, высота которого меньше глубины камеры над диафрагмой, имеющий в дне отверстие со вторым седлом, контактирующим с верхней плоскостью диафрагмы, и примыкающее к дну расширение;
- в первом цилиндрическом стакане установлен герметично и подвижно второй цилиндрический стакан, в дне которого установлено цилиндрическое кольцо, размеры которого превышают размеры отверстия в дне первого цилиндрического стакана, а между расширением в первом цилиндрическом стакане и поверхностью второго стакана образована кольцевая полость, соединенная, по меньшей мере одним отверстием с внутренней полостью второго стакана;
- мембрана имеет центральное отверстие, размер которого превышает размер полости второго стакана, и соединена с верхним торцом стенки второго стакана;
- в крышке имеется полость, соединенная с полостью второго стакана;
- между крышкой и вторым стаканом установлена пружина, опирающаяся на шайбу, примыкающую к мембране;
- в верхнем торце крышки имеется соединенная с атмосферой кольцевая проточка с установленной в ней V-образной манжетой, по меньшей мере одна кромка которой плотно прилегает к поверхности кольцевой проточки.
Для придания дополнительных функций, упрощающих обслуживание пневматической шины колеса, камера над диафрагмой соединена отверстием с каналом отвода воздуха в шину, в дне корпуса установлен кран с возможностью перекрытия упомянутого отверстия, а также имеется отверстие, соединяющее камеру над диафрагмой с атмосферой, с установленным в нем вентилем.
Указанная совокупность отличительных признаков РД не обнаружена в ходе патентно-информационных исследований, следовательно, изобретение отвечает критерию «новизна».
Совокупность отличительных признаков РД не следует явно из уровня техники, следовательно, изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 показана конструкция регулятора давления.
На фиг. 2 - конструкция РД в состоянии накачки пневматической шины.
На фиг. 3 - конструкция РД в состоянии разгрузки пневматической шины.
На фиг. 4 - конструкция РД в состоянии выпуска воздуха из пневматической шины в атмосферу.
На фиг. 5 - конструкция РД в состоянии пневматической шины, отключенной краном от пневмомагистрали.
На фиг. 6 - конструкция РД в состоянии выпуска воздуха из пневматической шины через вентиль.
Регулятор давления (фиг. 1-6) состоит из корпуса 1 с цилиндрической ступенчатой полостью 2, ограниченной цилиндрическими поверхностями 3, дном 4 и крышкой 5;
- резьбовых соединений 6 крышки 5 с корпусом 1;
a
a
а
- канала 7, образованного отверстиями 7, 7b и 7с подвода в полость 2а воздуха под давлением и канала 8 с отверстием 8 подачи воздуха из полости 2а в пневматическую шину (не показана) и отвода из шины; резьбовых нарезок 9 и 9b под штуцеры (не показаны) в начале каналов 7 и 8;
- мембраны 10, отделяющей полость 11 под крышкой 5, от полости 2 в корпусе 1;
- кольцевой проточки 12 в крышке 5, соединенной с атмосферой отверстиями 12а, установленной в проточке 12 V-образной манжетой 13, по меньшей мере одна тонкая кромка 14 которой плотно прилегает к поверхности кольцевой проточки 12, с возможностью отгиба для пропускания воздуха из полости 11 через отверстия 12а в атмосферу;
а
- диафрагмы 15, являющейся обратным клапаном, установленной в полости 2 корпуса 1 и разделяющей ее на две камеры: камеру 16 под диафрагмой и камеру 17 над диафрагмой, имеющей расположенные параллельно первую плоскость 15 и вторую плоскость 15b, ограничивающие диафрагму 15 по толщине, и V-образное углубление 18 по периферии, наружный лепесток 19 которого может плотно прилегать к цилиндрической стенке 20 при давлении, действующем на поверхность V-образного углубления 18, превышающем давление, действующее из полости 16, и пропускать воздух только в направлении камеры 17;
а
- первого седла 21, образованного на выходе отверстия 7с, контактирующего с первой плоскостью 15,
а
- установленного в камере 17 герметично и неподвижно первого цилиндрического стакана 22, высота которого меньше глубины камеры 17, имеющего в дне 22 отверстие 23 со вторым седлом 24, контактирующим с верхней плоскостью 15b диафрагмы 15;
а
- примыкающего к дну расширения 25, соединенного с отверстием 8;
а
- второго цилиндрического стакана 26, установленного герметично и подвижно в первом цилиндрическом стакане 22, в дне 26 которого установлено уплотнительное кольцо 27, размеры которого превышают размеры отверстия 23, а между расширением 25 и поверхностью второго стакана 26 образована кольцевая полость 28, соединенная по меньшей мере одним отверстием 28а с внутренней полостью 29 второго стакана 26, соединенной с полостью 11 крышки 4;
- соединения мембраны 10 с верхним торцом 30 второго стакана 26;
- пружины 31, установленной между крышкой 4 и вторым стаканом 26, опирающейся на шайбу 32, примыкающую к мембране 10.
Для придания дополнительных функций, упрощающих обслуживание пневматической шины колеса, камера 17 над диафрагмой 15 соединена дополнительным отверстием 8b с каналом 8, в дне 4 корпуса 1 установлен кран 32 (фиг. 4, 6) с возможностью перекрытия упомянутого отверстия 8b, а также имеется отверстие 33 с установленным в нем вентилем 34, соединяющее камеру 17 с атмосферой.
Работа регулятора давления осуществляется в следующем порядке.
Для накачивания пневматической шины сжатый воздух подается в канал 7 (фиг. 2) и через отверстия 7b и 7с воздействует на диафрагму 15. Диафрагма 15 перемещается вверх и, контактируя плоскостью 15b с седлом 24, закрывает отверстие 23 в стакане 22. Лепесток 19 диафрагмы 15 отгибается, и воздух поступает в расширение 25 и через отверстие 8а и канал 8 к пневматической шине (не показана). Происходит процесс накачивания пневматической шины.
Одновременно по каналу 7а сжатый воздух поступает под мембрану 10, и, преодолевая сопротивление пружины 31, мембрана 10 прогибается, стакан 26 перемещается вверх, открывая отверстие 23, закрытое плоскостью 15b диафрагмы 15.
a
Для сброса давления из отверстий 7, 7b, 7с прекращают подачу воздуха в канал 7 (фиг. 3); сжатый воздух из канала 8 прижимает лепесток 19 к стенке 20, диафрагму 15 плоскостью 15а к седлу 21; под действием пружины 31 стакан 26 перемещается вниз, закрывает отверстие 31, разобщая каналы 7 и 8. Процесс разгрузки отверстий 7а, 7b, 7с от давления завершается.
Для сброса воздуха из пневматической шины в канал 7 (фиг. 4) подается сжатый воздух под давлением ниже давления в пневматической шине. Диафрагма 15 остается прижатой к седлу 21, через отверстие 7а сжатый воздух поступает под мембрану 10, преодолевая сопротивление пружины 31, диафрагма 10 прогибается, перемещая стакан 26 вверх и открывая отверстие 23. Сжатый воздух из канала 8 через отверстия 23, 28, 29 поступает в полость 11 под крышкой 5 в кольцевую проточку 12; кромка 14 манжеты 13 отгибается, и сжатый воздух сбрасывается в атмосферу. В момент, когда давления в каналах 7 и 8 сравняются, мембрана 10 перемещается вниз, стакан 26 перекрывает отверстие 23, разъединяя отверстие 8а и кольцевую проточку 12; сброс воздуха из шины в атмосферу прекращается.
Для отключения пневматической шины от канала 7 (фиг. 5) с воздухом под давлением закрывают запорный кран 32, перекрывая отверстие 8b, тем самым отключая пневматическую шину от полости 17 и от канала 7 с воздухом под давлением, поступающим из пневмомагистрали (не показана).
Для использования дополнительной возможности понижения уровня избыточного давления в пневматической шине при открытом кране 32 (фиг. 6) и прекращении подачи воздуха в канал 7 вентиль 34 открывается нажатием, отверстие 8а сообщается с атмосферой, при этом плоскость 15а диафрагмы 15 под действием избыточного давления в полости 17 прижата к седлу 21. Происходит сброс воздуха из шины до достижения в ней необходимого давления.