ГОЛОВКА ТОРМОЗНОГО КЛАПАНА РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и касается деталей устройств регулирования давления, в частности двухседельчатых клапанов.
Такие клапаны обычно являются составной частью более сложных пневматических устройств, например кранов машиниста на локомотивах или авторежимов. (Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник /В.И.Крылов, В.В.Крылов, В.Н.Ефремов, П.Т.Демушкин. - М.: Транспорт, 1989, с.101-135 с.210-218).
Здесь приведен регулятор давления нижней части крана машиниста, в котором двухседельчатый клапан, притерт к седлу втулки и хвостовику уравнительного поршня и работает в качестве впускного (питательного) или выпускного. При этом запорный элемент (конусного типа) выполнен как единое целое с уравнительным поршнем.
Притирка посадочных мест не исключает появления неплотности при перекосах запорного элемента.
Там же описано реле давления авторежима, содержащее передвижную перегородку в виде подвижного поршня и двойной подпружиненный клапан. Со стороны магистрали тормозного цилиндра на поршне выполнено седло, на которое опирается одно из уплотнений двойного клапана. Головка клапана выполнена обычной, то есть с проточкой под диск эластомерного уплотнения. При открытии клапана воздушный поток под прямым углом относительно оси протекает в отверстие седла. Это не исключает появления автоколебательных процессов в эксплуатации. Для получения регулирования без автоколебаний используется увеличенные усилия со стороны пружины, что приводит к ухудшению точности поддержания давления.
2
Известно техническое решение, в котором в регуляторе давления имеется двухседельный клапан и подвижная перегородка с дополнительными ограничителями и пружиной, установленной между одним из ограничителей и кольцом на перегородке (А.с. N 1306776, М. Кл. В60Т 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. Кроме того, требуются большие усилия со стороны пружины для компенсации возможных перекосов, а в результате снижается чувствительность и точность поддержания заданных давлений. К тому же, сами головки, содержащие уплотнения выполнены обычной конструкции. Хотя со стороны напорной магистрали при работе впускного клапана используется конусная шайба. Но она входит в отверстие седла и изменяет направление воздушного потока в отверстии, а не на входе в него.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому клапану является регулятор давления, содержащий подпружиненную клапанную головку с запорным элементом, выполненным с возможностью перемещения в продольном и поперечном относительно оси клапана направлениях (пaт. RU №2276025, B60T 15/12, от 29.09.2004). Однако головка выполнена как вышеописанная и не исключает появления тех же неприятностей в эксплуатации.
Заявляемое устройство решает задачу повышения качества регулирования давления.
Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемой полезной модели, заключается в том, что внесенные в конструкцию головки изменения cпособствуют более «прямому» пути при прохождении воздуха в области клапанной головки и, следовательно, исключается влияние автоколебаний давления, чем обеспечивается более стабильный режим регулирования давления.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном узле регулирования давления подпружиненная головка двойного клапан выполнена в виде цилиндрической поверхности с продольными выступами. При этом клапанная головка закреплена на поверхности одного из клапанов и сохраняет возможность к небольшим вертикальным и поперечным перемещения головки относительно стержня. Это способствуют ее равномерному прилеганию при контакте с седлом. Устойчивость регулирования давления достигается за счет уменьшения пневматического сопротивления для проходящего воздушного потока.
При этом согласно предлагаемому решению может использоваться и иная поверхность головки с выступами, например конусная, с выполнением условия сохранения проходного сечения клапана.
Основным отличительным признаком заявляемой конструкции является то, что у двойного клапана головка выполнена в виде цилиндра с выступами на стержне впускного клапана, при этом сохраняется возможность к небольшим вертикальным и горизонтальным перемещениям и остается дополнительная пружина для поджатия подвижной клапанной головки к седлу.
Таким образом, создание заявленной конструкции регулятора позволяет устранить автоколебания давления и обеспечивает более стабильный режим регулирования давления.
Предлагаемое решение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и чертежами, где на фиг.1 схематично изображен вариант конструкции предлагаемого устройства. Ниже здесь же приведен увеличенный вид сверху для клапанной головки, в которой реализованы предлагаемые усовершенствования (на вставке). Как показано, на фиг.1 представлен схематично регулятор давления, используемый в главной части воздухораспределителя тормоза подвижного состава. В корпусе 1 регулятора давления размещена подвижная перегородка 2. Подвижная перегородка (уравнительный поршень) 2 делит камеру на полость 3, связанную с атмосферой и в которой расположены пружины малая 4 и большая 5 и полость 6, связанную с тормозным цилиндром (не показан). Указанные пружины опираются на поршень в соответствующих проточках. Сбоку расположен колпачок - упор 7 для пружин (показан частично). Винт 8 установлен в корпусе 1 для фиксации положения упора. По оси уравнительного поршня 2 расположено отверстие 9 и седло 10, образующие вместе с запорным элементом тормозного клапана 11, размещенного в штоке главного поршня 12, клапан (выпускной), соединяющий тормозной цилиндр с атмосферой в открытом состоянии.
А впускной тормозной клапан 11 сообщает также цилиндр с источником сжатого воздуха в виде запасного резервуара при закрытом выпускном клапане главной части воздухораспределителя. Впускной клапан имеет стержень 13 с головкой клапана 14 с соответствующим уплотнением 15. В нормально закрытом положений уплотнительный элемент прижат к седлу 16 пружиной, показанной на фиг.1 слева. То есть головка клапана здесь является общей для впускного и выпускного клапанов. И выполнена она в соответствии с прототипом.
Предлагается указанную клапанную головку выполнить также в виде цилиндра, но с выбранным по бокам материалом, таким образом, чтобы образовались направляющие выступы 17 на боковой поверхности головки (показаны на вставке ниже). Соотношение площадей при этом для головки с выступами и без оных по расчетам составит около 2. Этим увеличивается прямолинейная составляющая для потока воздуха, особенно при малых сечениях прохода для потока. Такая выборка не обязательно может выть выполнена цилиндрического типа, а также допустим и иной вид, например, боковая поверхность головки в сечении может быть трапецией. То есть боковая поверхность головки может быть сделана в виде усеченного конуса.
Головка в составе регулятора давления работает следующим образом.
При отсутствии расхода воздуха в магистраль цилиндра подвижная перегородка 2 занимает положение, при котором впускной клапан закрыт и выпускной открыт.
При повышении давления воздуха перед главным поршнем (не показан) он смещается. Шток главного поршня 12 с тормозным клапаном 11 при некотором положении касаются уравнительного поршня 2 уплотнительным элементом 15 головки 14. Сообщение с атмосферой прекращается, а головка 14 тормозного клапана 11 отходит от седла 16 и воздух перетекает в управляющую полость 6, и давление в ней возрастает. Далее через отверстия в поршне 3 воздух поступает в тормозной цилиндр. При этом с момента касания седлом 10 уплотнения 15 клапанной головки до открытия впускного клапана требуется определенное время и давление, пока клапанная головка перемещается вдоль стержня на котором она расположена. При начале перемещения уплотнения головки 14 протекание воздуха будет происходить практически напрямую, при этом не будут появляться всякого рода автоколебания в работающем клапане. Это будет способствовать и ускорению наполнения тормозного цилиндра.
По мере повышения давления воздуха в полости 6 подвижная перегородка 2 перемещается вправо, и уменьшается проходное сечение для прохода воздуха из полости перед головкой клапана в полость 6.
При понижении давления в полости перед главным поршнем его шток возвращается в исходное положение, и тормозной клапан отходит от седла 10 подвижной перегородки 2, запорный элемент 15 тормозного клапана закрывается. На это также требуется некоторое время, пока под действием пружины подвижная головка клапана 11 не переместится вдоль стержня. Перемещение клапанной головки вызывает дополнительное перемещение подвижной перегородки и замедляет процесс открытия выпускного клапана, связанного с атмосферой.
При отходе клапанной головки от указанного седла протекание воздуха в области уплотнения 15 также происходит по пути с минимальной искривлением.
Этим исключаются нежелательные переходные процессы.
На предлагаемые усовершенствования выполнена техническая документация и подготовка к испытаниям в составе воздухораспределителя.
Таким образом, выполнение регулятора давления в заявляемом виде позволило исключить влияние автоколебаний давления и обеспечить более стабильный режим регулирования давления при работе устройства.