КЛАПАН ОГРАНИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
PRESSURE LIMITATION VALVE

Данное изобретение относится к клапану ограничения давления с корпусом клапана, поршнем клапана с пружиной ограничения давления, причем клапан ограничения давления является, в частности, клапаном ограничения давления системы подготовки воздуха для тормозной системы транспортного средства хозяйственного назначения.
Известны относящиеся к грузовым автомобилям системы подготовки воздуха для пневматических тормозных систем, в которых предохранительный клапан интегрирован для контура пониженного давления для клапана ограничения давления.
Подготовка воздуха является главной составляющей в пневматической тормозной системе транспортного средства хозяйственного назначения, при которой компрессор фильтрует и очищает воздух, содержащий масло и воду. Сжатый воздух распределяется с необходимым давлением и в необходимой последовательности наполнения по различным контурам тормозного привода и потребителям воздуха в транспортном средстве хозяйственного назначения. При возникновении неисправности отдельные контуры тормозного привода подстраховывают друг друга, поэтому транспортное средство хозяйственного назначения (например, грузовой автомобиль) имеет в своем распоряжении достаточный запас тормозного действия для торможения. Электронная система подготовка воздуха содержит датчики и приводные устройства, наряду с электронными приборами управляющего устройства. Новейшие устройства для подготовки воздуха дополнительно содержат еще электронный стояночный тормоз (электронную пневматическую тормозную систему).
Некоторые из этих контуров тормозного привода работают при более низком уровне давления, превышающим уровень давления других контуров тормозного привода. Для этого давление снижают до желаемого уровня с помощью клапана ограничения давления. Подстраивая усилие пружины клапана ограничения давления с помощью натяжного болта, можно регулировать желаемый уровень давления.
Известны разные типы конструкции таких клапанов ограничения давления. В частности, из уровня техники известны клапаны ограничения давления, работающие по принципу "задвигания", при котором клапан ограничения давления закрывается при повышении давления в системе, при определенном запорном давлении и ограничивает вследствие этого давление со стороны выпуска. При дальнейшем повышении давления на стороне впуска клапана ограничения давления он пододвигается посредством рабочей поверхности в клапане и уплотняющее усилие в седле клапана увеличивается. Такой клапан ограничения давления известен, например, из публикации DE 10 2010 947 491 A1.
Другие клапаны ограничения давления известны из публикаций DE 33 11 816 C1, DE 26 20 135 A1, DE 41 14 977 A1, DE 30 26 283 A1, DE 26 19 769 A1, DE 26 19 769 A1, DE 600 24 496 D2, а также из DE 20 2006 017 517 U1, причем эти клапаны работают также по принципу "задвигания".
Другим принципом работы для клапанов ограничения давления является принцип "затягивания", причем при повышении давления в системе клапан ограничения давления закрывается при определенном запорном давлении и ограничивает вследствие этого давление со стороны выпуска. При дальнейшем повышении давления на стороне впуска клапана ограничения давления посредством рабочей поверхности в поршне производится усилие, вызываемое посредством поршня в седле клапана. Вследствие этого увеличивается уплотняющее усилие в седле клапана.
Из публикации DE 43 44 416 A1 известно устройство для ограничения давления, работающее по принципу "затягивания". Однако, этот клапан ограничения давления не выполняет функцию предохранительного клапана.
Кроме того, следует обратить внимание на то, что трение в клапане ограничения давления должно быть насколько возможно небольшим для поддержания насколько возможно небольшого гистерезиса (запаздывания) клапана ограничения давления. В этих целях в клапанах ограничения давления используют либо привулканизованные уплотняющие средства, либо содержащие фасонное уплотнение. Для подстраховки эксплуатационных контуров, устанавливают дополнительные предохранительные клапаны. Они поддерживают давление в эксплуатационных контурах до тех пор, пока транспортное средство хозяйственного назначения (например, грузовой автомобиль) не остановится.
Для предохранительных клапанов требуется большее конструктивное пространство, поэтому для клапанного блока необходимо больше материала для клапанного блока и большее количество деталей для монтажа.
Задачей предложенного изобретения является предпочтительное усовершенствование клапана ограничения давления прежде указанной конструкции, в частности, исходя из необходимости меньшего конструктивного пространства и, кроме того, меньшей себестоимости.
Эта задача решается согласно изобретению с помощью клапана ограничения давления, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения. Согласно этому предусмотрено, что клапан ограничения давления имеет корпус клапана, поршень клапана и регулирующую пружину ограничения давления, причем в корпусе клапана предусмотрен, по меньшей мере, впуск клапана и, по меньшей мере, выпуск клапана; причем поршень клапана может занимать открытое положение, в котором впуск клапана и выпуск клапана соединены друг с другом, и, по меньшей мере, закрытое положение, в котором впуск клапана и выпуск клапана отделены друг от друга; причем поршень клапана имеет первое поршневое кольцо с уплотнительной поверхностью и второе поршневое кольцо; причем первое поршневое кольцо имеет меньшую пневматическую рабочую поверхность, чем второе поршневое кольцо и, причем поршень клапана имеет между первым поршневым кольцом и вторым поршневым кольцом, по существу, конический участок, сужающийся к первому поршневому кольцу; причем в закрытом положении уплотнительная поверхность первого поршневого кольца затянута c уплотнением к выступу корпуса посредством пневматического усилия, действующего на первое поршневое кольцо и на второе поршневое кольцо и направленного навстречу усилию регулирующей пружины ограничения давления, и, причем в поршне клапана имеется, кроме того, для выполнения функционирования предохранительного клапана пневматический переход, с возможностью его запирания нагруженным усилием пружины телом предохранительного клапана.
Изобретение базируется на основной идее, что в сам клапан ограничения давления интегрирован предохранительный клапан, поэтому интегрированное функционирование предохранительного клапана обеспечивается клапаном ограничения давления. Кроме того, клапан ограничения давления выбран по принципу "затягивания", так как он затягивает поршень клапана при превышении пограничного давления, при котором клапан ограничения давления должен закрываться и одновременно действует с самоусилением. При дальнейшем превышении критического для безопасности давления, которое также может быть заданным, это давление, инициирующее функцию предохранительного клапана, снижается посредством функционирования предохранительного клапана. При самой интеграции функции предохранительного клапана в клапан ограничения давления используется общее конструктивное пространство клапана ограничения давления, поэтому для предохранительного клапана не требуется отдельного конструктивного пространства. Более того, необходимо также меньшее количество деталей, так, как при интеграции предохранительного клапана в клапан ограничения давления больше не нужен, например, отдельный корпус для предохранительного клапана.
Кроме того, может быть предусмотрено, что регулирующая пружина ограничения давления установлена на расположенной на отдаленной от первого поршневого кольца стороне второго поршневого кольца второго поршневого кольца. Вследствие этого достигают особенно благоприятного распределения усилия, производимого регулирующей пружиной ограничения давления усилия пружины в поршне клапана. Кроме того, можно предпочтительно использовать уже выполненный вторым поршневым кольцом выступ для надевания регулирующей пружины ограничения давления на поршень клапана. Тело поршня клапана образует в этой взаимосвязи предпочтительно определенную направляющую для регулирующей пружины ограничения давления.
Более того, может быть предусмотрено, что в корпус клапана введена только часть радиальной поверхности первого поршневого кольца. Это снижает трение первого поршневого кольца в корпусе клапана. Кроме того, возможно, что уплотняемое между первым поршневым кольцом и корпусом клапана отверстие к выпуску клапана ограничивается в закрытом положении только щелью между первым поршневым кольцом и корпусом клапана.
Кроме того, может быть предусмотрено, что уплотнительная поверхность первого поршневого кольца расположена в радиальной поверхности первого поршневого кольца. Это обеспечивает простое и надежное уплотнение. Одновременно этим достигают, что усилие, необходимое для поднятия первого поршневого кольца от корпуса клапана, сравнительно незначительно. Например, возможно также, что в закрытом положении уплотнительная поверхность первого поршневого кольца опирается на расположенную снаружи поверхность корпуса клапана.
Кроме того, может быть предусмотрено, что уплотнительная поверхность первого поршневого кольца выполнена О-образным кольцом и/или привулканизированным уплотнительным элементом. Благодаря этому достигают простой и надежной возможности уплотнения. В частности, преимущество О-образных колец состоит в возможности их простой замены. И, напротив, преимуществом привулканизированных уплотнительных элементов является возможность их экономически целесообразной и простой установки. Тем не менее, в целом, можно сравнительно просто и экономически целесообразно осуществлять оба варианта.
Кроме того, может быть предусмотрено, что второе поршневое кольцо имеет радиальную поверхность, введенную в корпус клапана, причем в радиальной поверхности предусмотрено уплотнительное кольцо. Это обеспечивает возможность простого уплотнения наружу кольцевой полости внутри корпуса клапана, подключенной ко впуску и выпуску клапана ограничения давления.
Уплотнительное кольцо может быть выполнено О-образным кольцом и/или привулканизированным уплотнительным элементом.
Более того, может быть предусмотрено, что тело предохранительного клапана нагружено усилием пружины регулирующей пружины ограничения давления. Это обеспечивает возможность исключения отдельной пружины для тела предохранительного клапана для выполнения функционирования предохранительного клапана. С помощью регулирующей пружины ограничения давления можно регулировать давление, начиная с которого тело предохранительного клапана открывается для обеспечения функционирования предохранительного клапана.
В частности, может быть предусмотрено, что тело предохранительного клапана прилегает в закрытом положении с уплотнением к уплотнительному кольцу второго поршневого кольца. Эта форма исполнения изобретения имеет преимущество в том, что она особенно малогабаритная, так как тело предохранительного клапана непосредственно прилегает ко второму поршневому кольцу или расположено в непосредственной пространственной близости ко второму поршневому кольцу.
Тело предохранительного клапана может быть введено в корпус клапана. Это позволяет просто и надежно, а одновременно с небольшой необходимостью в конструктивном пространстве, определять определенное относительное движение тела предохранительного клапана в корпусе клапана.
Тело предохранительного клапана может располагаться внутри поршня клапана. Это обеспечивает дальнейшее уменьшение необходимого конструктивного пространства для клапана ограничения давления.
Кроме того, может быть предусмотрено, что тело предохранительного клапана имеет уплотнительное кольцо тела предохранительного клапана, посредством которого можно запирать с уплотнением пневматический переход в закрытом положении тела предохранительного клапана.
Более того возможно, что тело предохранительного клапана имеет отдельную пружину тела предохранительного клапана, приставляющую тело предохранительного клапана в открытом положении тела предохранительного клапана к пневматическому переходу.
Далее приводятся другие подробности и преимущества изобретения с помощью изображенных на чертежах форм исполнения изобретения. На них в схематическом изображении в разрезе показаны:
фиг. 1 - пример выполнения клапана ограничения давления в первой форме исполнения изобретения;
фиг. 2 - пример выполнения клапана ограничения давления во второй форме исполнения изобретения;
фиг. 3 - пример выполнения клапана ограничения давления в третьей форме исполнения изобретения;
На фиг. 1 показан в изображении в разрезе первый пример выполнения предлагаемого клапана 10 ограничения давления. Клапан 10 ограничения давления является клапаном 10 ограничения давления, работающим по принципу "затягивания".
Клапан 10 ограничения давления имеет корпус 12 клапана с радиально расположенным впуском 14 клапана, выпуском 16 клапана и поршнем 18 клапана. Выпуск клапана 16 имеет осевое расположение и в показанном закрытом положении клапана 10 ограничения давления заперт частью поршня 18 клапана, в частности, первым поршневым кольцом 20. Поршень 18 клапана имеет, наряду с первым поршневым кольцом 20, второе поршневое кольцо 22.
Второе поршневое кольцо 22 имеет с помощью одной из своих осевых поверхностей, в частности, осевой поверхности, обращенной к первому поршневому кольцу 20, пневматически активную поверхность. Эта осевая поверхность предусмотрена, в свою очередь, в открытом положении клапана 10 ограничения давления также для перемещения в направлении к выступу 24 корпуса, вследствие чего определяется максимальное отверстие выпуска 16 клапана.
В поршне 18 клапана предусмотрен пневматический переход 26, выполненный в виде центрально расположенного сквозного отверстия.
На поршень 18 клапана действует усилие пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления, верхний конец которой приставлен ко второму поршневому кольцу 22.
Регулирующая пружина 28 ограничения давления приставлена вследствие этого на отдаленной от первого поршневого кольца 20 стороне второго поршневого кольца 22 в направлении ко второму поршневому кольцу 22.
Корпус 12 клапана имеет расположенный снаружи упор 30, выполненный расположенной снаружи поверхностью корпуса, и внутренняя кромка которого ограничивает выпуск 16 клапана.
Внутри поршня 18 клапана, в вырез 38, введено тело 32 предохранительного клапана, посредством которого запирается пневматический переход 26.
Корпус 18 клапана имеет также в этом вырезе 38 направляющую 34, в которую может входить часть тела 32 предохранительного клапана. В показанном на фиг. 1 примере исполнения и в показанном положении, тело 32 предохранительного клапана входит в направляющую 34 или введено в нее.
Тело предохранительного клапана может быть обточенной деталью из полимерного материала.
На обращенном к регулирующей пружине 28 ограничения давления конце поршня 18 клапана вырез 38 закрыт с помощью заглушки 35. Эта заглушка 35 имеет проходы 36, служащие для прохождения сжатого воздуха в связи с функционированием предохранительного клапана.
В радиальной поверхности первого поршневого кольца 20 расположена уплотнительная поверхность 40 первого поршневого кольца 20. Уплотнительная поверхность 40 первого поршневого кольца 20 может быть выполнена О - образным кольцом (как на чертеже) или привулканизированным уплотнительным элементом.
Второе поршневое кольцо 22 имеет радиальную поверхность, введенную в корпус 12 клапана. В этой радиальной поверхности второго поршневого кольца 22 предусмотрено уплотнительное кольцо 42.
Уплотнительное кольцо 42 может быть выполнено, как это показано на фиг.1 О - образным кольцом или привулканизированным уплотнительным элементом.
В показанном на фиг. 1 положении выпуск 16 клапана плотно закрыт, в частности, первым поршневым кольцом 20 и его уплотнительной поверхностью 40.
Только часть радиальной поверхности первого поршневого кольца 20 введена в корпус 12 клапана, в частности, часть радиальной поверхности первого поршневого кольца 20, обращенная к корпусу клапана. В закрытом положении уплотнительная поверхность 40 перемещается в направлении упора 30.
Уплотнительная поверхность 40 с круглым или, например, в качестве альтернативы, с овальным поперечным сечением, выполненная либо О- образным кольцом, либо привулканизированным уплотнительным элементом, перемещается в направлении к упору 30 так, что щель, находящаяся между корпусом 12 клапана и первым поршневым кольцом 20 надежно запирается с уплотнением. Этому дополнительно помогает еще эластичная деформация уплотнительной поверхности 40.
Придание формы уплотнительной поверхности 40 с круглым или овальным поперечным сечением помогает безупречному прилеганию уплотнительной поверхности 40 к упору 30.
Образованная между первым поршневым кольцом 20 и вторым поршневым кольцом 22 кольцевая полость уплотнена в направлении к регулирующей пружине 28 ограничения давления посредством уплотнительного кольца 42.
Кроме того, тело 32 предохранительного клапана имеет уплотнительную поверхность 44 тела предохранительного клапана, запирающую с уплотнением вместе с телом 32 предохранительного клапана пневматический переход 26 в закрытом положении. Тело 32 предохранительного клапана имеет, благодаря этому, уплотнение тела предохранительного клапана, посредством которого пневматический переход 26 может запираться с уплотнением в показанном закрытом положении, или на чертеже - закрыт.
Тело 32 предохранительного клапана нагружено усилием пружины посредством пружины 46, причем пружина 46 введена одним своим концом через заглушку 35, а другим своим концом - в вырез 38 в теле 32 предохранительного клапана.
Пружина 46 является отдельной пружиной 33 тела предохранительного клапана, устанавливающей тело 32 предохранительного клапана в закрытом положении тела 32 предохранительного клапана в направлении к пневматическому переходу 26.
Поршень 18 клапана выполнен между первым поршневым кольцом 20 и вторым поршневым кольцом 22 коническим, т.е. он имеет здесь, по существу, конический участок.
Этот конический участок сужается, начиная от второго поршневого кольца 22 в направлении к первому поршневому кольцу 20.
Посредством этого увеличения диаметра первое поршневое кольцо 20 получает меньшую пневматическую рабочую поверхность, чем второе поршневое кольцо 22.
Проходы 36 соединены не изображенным детально выпуском 48 предохранительного клапана, находящимся на участке регулирующей пружины 28 ограничения давления.
Далее описывается функционирование клапана 10 ограничения давления 10.
В открытом положении клапана 10 ограничения давления 10 (не показано), например, сжатый воздух проникает через впуск 14 клапана. Действующее на первое поршневое кольцо 20 усилие, а также усилие пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления обеспечивают перемещение поршня 18 клапана со вторым поршневым кольцом 22 в направлении к выступу 24 корпуса, а вследствие этого впуск 14 клапана соединен с выпуском 16 клапана.
Превышение проникающим через впуск 14 клапана сжатым воздухом определенного предварительно установленного пограничного давления, которое можно устанавливать посредством регулирующей пружины 28 ограничения давления и, например, такого известного регулировочного элемента, как натяжной болт (не показан детально), - приводит к тому, что результирующее усилие, получающееся из пневматически активных поверхностей первого поршневого кольца 20 и второго поршневого кольца 22, а также пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления, перемещает поршень 18 клапана против направления усилия пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления, навстречу пневматическому усилию, действующему при воздействии сжатого воздуха на пневматически активные поверхности первого поршневого кольца 20. Вследствие этого уплотнительная поверхность 40 первого поршневого кольца 20 перемещается к упору 30, уплотняя его, а вследствие этого выпуск 16 клапана закрывается. Вследствие этого давление с другой стороны выпуска клапана ограничено пограничным давлением, до которого отрегулирован клапан 10 ограничения давления.
При превышении давления, например, в случае неисправности со стороны выпуска клапана максимально допустимого давления, теперь вступает в действие функция безопасности клапана 10 ограничения давления. В этом случае приложенное пневматическое давление отодвигает нагруженное усилием пружины посредством пружины 46 тело 32 предохранительного клапана и открывает вследствие этого пневматический переход 26. Через переходы 36 сжатый воздух может удаляться через выпуск 48 предохранительного клапана.
На фиг. 2 показан следующий пример исполнения предлагаемого клапана 10' ограничения давления.
Клапан 10' ограничения давления имеет, по существу, все структурные и функциональные признаки показанного на фиг. 1 и выше описанного клапана 10 ограничения давления, однако за исключением описанных далее различий. Поэтому идентичные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями.
Показанный на фиг.2 клапан 10' ограничения имеет, кроме того, следующие различия:
Вместо заглушки 35 и отдельной пружины 46 предусмотрено тело 32' предохранительного клапана в виде уплотнительной пластины.
Тело 32' предохранительного клапана непосредственно нагружено усилием пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления и приставлен ко второму поршневому кольцу 22. Вследствие этого, тело 32' предохранительного клапана нагружено усилием пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления.
Кроме того, тело 32' предохранительного клапана проведено в корпусе 12 клапана.
Второе поршневое кольцо 22 имеет также в данном случае направляющую 34', в которой проведено огибающее направляющее кольцо 35'.
При этом тело 32' предохранительного клапана установлено в направлении ко второму поршневому кольцу 22 так, что оно одновременно устанавливается непосредственно против уплотнительного кольца 42 для возможности запирания с уплотнением, благодаря этому, пневматического перехода 26.
Вследствие этого, в закрытом положении тело 32' предохранительного клапана прилегает с уплотнением к уплотнительному кольцу 42 второго поршневого кольца 22.
На фиг. 3 показана другая форма исполнения изобретения клапана 10" ограничения давления 10", почти идентичная показанному на фиг. 2 примеру исполнения клапана 10' ограничения давления.
Вследствие этого клапан 10" ограничения давления имеет, по существу, все структурные и функциональные признаки показанных на фиг. 1 и фиг. 2 и выше описанных клапанов 10 или 10' ограничения давления, тем не менее, за исключением ниже описанных различий.
В данном случае дополнительно на огибающем направляющем кольце 35' предусмотрено дополнительное уплотнительное кольцо 50, уплотняющее тело 32" предохранительного клапана в направлении ко второму поршневому кольцу 22.
По существу, здесь также возможно, что уплотнительное кольцо 50 фиксировано во втором поршневом кольце 22.
Уплотнительное кольцо 50 может быть образовано О-образным кольцом или привулканизированным уплотнительным элементом.