КЛАПАН ОГРАНИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
PRESSURE LIMITING VALVE

Настоящее изобретение относится к клапану ограничения давления с корпусом клапана, с 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 документа DE 10 2010 947 491 A1.
Другие клапаны ограничения давления известны из документов 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, передаваемое посредством поршня в седло клапана. Вследствие этого увеличивается уплотняющее усилие в седле клапана.
Из DE 43 44 416 A1 известно устройство для ограничения давления, работающее по принципу "затягивания". Однако этот клапан ограничения давления не выполняет функцию предохранительного клапана.
Задачей предложенного изобретения является предпочтительное усовершенствование клапана ограничения давления прежде указанной конструкции, в частности исходя из возможности его строительства с меньшей потребностью в конструктивном пространстве, а также с меньшим количеством конструктивных элементов.
Эта задача решается согласно изобретению с помощью клапана ограничения давления, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения. 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 в закрытом положении уплотнительная поверхность первого поршневого кольца затянута к выступу корпуса пневматическим усилием, действующим на второе поршневое кольцо и направленным навстречу усилию регулирующей пружины ограничения давления; и, причем, в поршне клапана имеется, кроме того, пневматический переход для выполнения функционирования предохранительного клапана, благодаря чему может запираться расположенный на противоположной выпуску клапана стороне второго поршневого кольца нагруженный усилием пружины предохранительный клапан.
Согласно изобретению, в клапан ограничения давления интегрирована функция предохранительного клапана. Благодаря интеграции функции предохранительного клапана в клапан ограничения давления можно достигать в целом более простой конструкции клапана ограничения давления, а вследствие этого могут исключаться также детали клапана ограничения давления и предохранительного клапана. Под клапаном ограничения давления, согласно изобретению, понимают клапан ограничения давления с принципом действия "затягивания", обеспечивающим самоусиливающее воздействие при превышении предопределенного запорного давления. При повышении давления в системе клапан ограничения давления закрывается при определенном запорном давлении и ограничивает, в частности, точку давления со стороны выпуска. При дальнейшем повышении давления на стороне впуска клапана ограничения давления посредством рабочей поверхности в поршне производится усилие, передаваемое в виде тягового усилия посредством поршня в седло клапана. Вследствие этого увеличивается уплотняющее усилие в седле клапана, а вследствие этого он действует с самоусилением. Интеграция функции предохранительного клапана позволяет в случае неисправности удерживать давление из контуров с ограниченным давлением под максимально определенным допустимым давлением. При превышении этого давления расположенный в клапане ограничения давления нагруженный усилием пружины предохранительный клапан может открываться и сбрасывать, вследствие этого давление. Так осуществляется функционирование предохранительного клапана. Интеграция функции предохранительного клапана в клапан ограничения давления дает преимущество в том, что требуется меньшее конструктивное пространство, так как предохранительный клапан размещен в конструктивном пространстве клапана ограничения давления.
Кроме того, может быть предусмотрено, что предохранительный клапан нагружен усилием пружины регулирующей пружины ограничения давления. Благодаря этому становится возможным, что для осуществления функционирования предохранительного клапана с помощью тела предохранительного клапана не требуется отдельная пружина для тела предохранительного клапана. Следовательно, можно экономить несколько конструктивных элементов, в частности, пружину, а также натяжной болт предохранительного клапана. Благодаря этому, можно получить экономию себестоимости.
Кроме того, возможно, что предохранительный клапан имеет направляющую, введенную в закрытом положении в вырез второго поршневого кольца. Посредством введения тела предохранительного клапана в вырез второго поршневого кольца можно достигать выполнения определенного движения тела предохранительного клапана относительно второго поршневого кольца, а вместе с ним, относительно поршня клапана. Это создает возможность для стабильной компоновки и определенного с возможностью регулирования качества характеристик запирания.
Кроме того, может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, в закрытом положении предохранительный клапан прилегает уплотнительной поверхностью ко второму седлу клапана и, вследствие этого, запирает с уплотнением пневматический переход. Это обеспечивает и облегчает построение простой и малогабаритной компоновки клапана ограничения давления с интегрированной функцией предохранительного клапана.
Пограничное давление, при котором клапан ограничения давления переключается в закрытое положение, можно регулировать посредством регулирующей пружины ограничения давления и регулировочного элемента. В частности, возможно, что регулировочным элементом является натяжной болт. Это обеспечивает простую и стабильную регулировку характеристик включения клапана ограничения давления.
В частности, может быть предусмотрено, что посредством регулировочного элемента можно регулировать предварительное натяжение регулирующей пружины ограничения давления.
Предусмотрено, что пограничное давление, при котором предохранительный клапан сбрасывает пневматическое давление, можно регулировать посредством регулирующей пружины ограничения давления и регулировочного элемента. Говоря о регулировочном элементе, речь может идти о регулировочном элементе клапана ограничения давления или о натяжном болте регулирующей пружины ограничения давления для регулировки предварительного натяжения регулирующей пружины ограничения давления.
Пневматический переход выполнен посредством сквозного отверстия через поршень клапана.
Другие детали и преимущества изобретения показаны далее посредством изображенного на чертежах примера выполнения. На чертежах представлено следующее:
фиг. 1 - схематичный вид в разрезе предлагаемого примера исполнения клапана ограничения давления;
фиг. 2 - другое изображение разреза клапана ограничения давления согласно фиг.1 в закрытом положении или во время ограничения давления; и
фиг. 3 - другое изображение разреза клапана ограничения давления согласно фиг.1 в случае неисправности с открытым предохранительным клапаном.
На фиг. 1 показана в схематичном изображении в разрезе предлагаемая форма исполнения изобретения клапана 10 ограничения давления, работающего по принципу "затягивания" и оснащенного функцией предохранительного клапана.
Нагнетательный клапан 10 показан в положении В заполнения. Клапан 10 ограничения давления имеет корпус 12 клапана с впуском 14 клапана и выпуском 16 клапана.
В корпус 12 клапана введен поршень 18 клапана, имеющий первое поршневое кольцо 20 и второе поршневое кольцо 22.
Вокруг впуска 14 клапана корпус 12 клапана имеет внутри выступ 24 корпуса, предусмотренный для упора для первого поршневого кольца 20.
В показанной на фиг. 1 форме исполнения изобретения рабочей фазе заполнения от впуска к выпуску сжатым воздухом, второе поршневое кольцо 22 прижато ко второму выступу 25 корпуса.
Поршень 18 клапана имеет пневматический переход 26, выполненный посредством сквозного отверстия через поршень клапана.
Сквозное отверстие соосно с осью поршня 18 клапана.
Опосредованно на поршень 18 клапана действует регулирующая пружина 28 ограничения давления, нагружающая посредством своего усилия пружины поршень 18 клапана и усилие пружины которой направлено так, что до достижения пограничного давления первое поршневое кольцо 20 не касается первого выступа 24 корпуса.
Регулирующая пружина 28 ограничения давления посажена своим одним концом на шаровом сегменте 30 для приложения усилия, а своим другим концом - на предохранительном клапане 32. Вследствие этого предохранительный клапан 32 нагружен усилием пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления.
Предохранительный клапан 32 проходит в направляющую 34 второго поршневого кольца 22 и посажен в показанном на фиг. 1 положении на втором поршневом кольце.
Направляющая 34 имеет проход 36, через который может проникать насквозь, например, сжатый воздух.
Направляющая 34 в положении на фиг. 1 и на фиг. 2 введена в вырез 38 второго поршневого кольца 22.
Первое поршневое кольцо 20 имеет на направленной по оси поверхности, обращенной ко второму поршневому кольцу 22, уплотнительную поверхность 40.
Второе поршневое кольцо 22 имеет, в свою очередь, на своей периферийной поверхности, т.е. направленной радиально, уплотнительное кольцо 42. Предохранительный клапан 32 имеет, в свою очередь, на направленной по оси поверхности, обращенной ко второму поршневому кольцу 22, также уплотнительную поверхность 44 тела предохранительного клапана.
Уплотнительная поверхность 40, уплотнительное кольцо 42 и уплотнительная поверхность 44 тела предохранительного клапана могут быть выполнены, например, посредством привулканизированных уплотнений.
Однако, по существу, представляется также возможным, что эти уплотнения на поршне 18 клапана являются насаженными резиновыми уплотнениями. Возможно также, что уплотнительное кольцо 42 выполнено в виде О-образного кольца.
Кроме того, клапан 10 ограничения давления имеет регулировочный элемент 46, выполненный в данном случае в виде натяжного болта 46.
Далее, на участке регулировочного элемента 46 предусмотрен также выпуск 48 предохранительного клапана, через который можно удалять воздух.
Далее описывается функционирование клапана 10 ограничения давления.
В показанном на фиг. 1 положении В заполнения пустой системы или системы, нагруженной небольшим давлением, второе поршневое кольцо 22 сдвинуто к выступу 25 корпуса, и, в частности, вследствие усилия пружины регулирующей пружины 28 ограничения давления, а также, вследствие приложенного пневматического давления проникающим через впуск 14 клапана сжатого воздуха, действующего в направлении пневматически активной поверхности первого поршневого кольца 20. Следовательно, сжатый воздух может направляться через впуск 14 клапана к выпуску 16 клапана. При заполнения пустой системы поршень 18 клапана остается в положении B настолько долго, пока, начиная с определенного давления, поршень клапана не начнет перемещаться. Затем поршневое кольцо 20 приближается к выступу 24 корпуса.
Давление, при котором седло клапана закрывается, определяет давление ограничения клапана 10 ограничения давления. Это является также точкой расчета клапана ограничения давления и регулируется с помощью соответствующего регулировочного элемента 46.
На фиг. 2 показано положение D ограничения давления, которое является также закрытым положением.
В закрытом положении впуск 14 клапана и выпуск 16 клапана пневматически отделены друг от друга.
В закрытом положении уплотнительная поверхность 40 первого поршневого кольца 20 затянута с уплотнением к выступу 24 корпуса, в частности, посредством пневматического усилия, производимого поступающим через впуск 14 клапана сжатым воздухом. При этом пневматически активные поверхности на первом поршневом кольце 20 и на втором поршневом кольце 22 производят усилие, преодолевающее усилие регулирующей пружины 28 ограничения давления.
Пограничное давление, при котором клапан 10 ограничения давления переходит из положения B заполнения в положение D ограничения давления, можно регулировать посредством натяжного болта 46. При соответствующем предварительном натяжении регулирующей пружины 28 ограничения давления посредством натяжного болта 46, действующего на шаровой сегмент 30 для приложения усилия и устанавливаемого или разгружающего в соответствии с желаемым предварительным натяжением относительно регулирующей пружины 28 ограничения давления, можно регулировать пограничное давление, при котором клапан 10 ограничения давления достигает положения D ограничения давления. Благодаря этому можно также регулировать пограничное давление, при котором предохранительный клапан 32 освобождает пневматический переход 26 и осуществляет функцию безопасности относительно избыточного давления во всей системе.
Регулирующая пружина 28 ограничения давления прижимает предохранительный клапан 32 в направлении ко второму поршневому кольцу 22, в частности, так, что уплотнительная поверхность 44 тела предохранительного клапана прилегает ко второму поршневому кольцу 22. Вследствие этого одновременно уплотняется или запирается с уплотнением пневматический переход 26.
Клапан 10 ограничения давления закрывается вследствие этого при определенном запорном давлении и ограничивает тем самым до этой величины давление со стороны выпуска.
При дальнейшем повышении давления на стороне впуска клапана 10 ограничения давления, посредством рабочей поверхности на поршне 18 клапана производится усилие, передаваемое в виде тягового усилия через поршень 18 клапана в седло клапана. Это увеличивает уплотняющее усилие в седле клапана.
Если, как показано на фиг. 3, в случае неисправности, давление на стороне выпуска растет, это давление может передаваться через среднее сверление, т.е. через пневматический переход 26 в поршень 18 клапана интегрированного предохранительного клапана.
Интегрированный предохранительный клапан использует также регулирующую пружину ограничения давления и натяжной болт 46 клапана 10 ограничения давления. В показанном на фиг. 3 положении клапан ограничения давления находится в положении S открытия предохранительного клапана.