электропневматический модулятор давления

Формула изобретения

Электропневматический модулятор давления, содержащий корпус с входным, выходным и сбросным каналами, в котором установлены пневмоуправляемые клапаны для сообщения выходного канала с входным и сбросным каналами, причем запорные элементы пневмоуправляемых клапанов выполнены в виде упругих диафрагм, ограничивающих управляющие полости, соединенные через каналы и соответствующие нормально закрытый и нормально открытый электромагнитные клапаны с входным каналом или с атмосферой, отличающийся тем, что в его корпусе выполнены две пары концентричных полостей, разделенных цилиндрической перегородкой, над которой на поверхности корпуса выполнена кольцевая проточка, сообщенная через каналы по обе стороны перегородки с указанными полостями, причем полости одной пары сообщены каналами соответственно с входным и выходным каналами, а второй пары с выходным и сбросным каналами, при этом на сопряженной с корпусом поверхности каждой крышки выполнена кольцевая проточка над кольцевой проточкой корпуса, а диафрагма выполнена плоской с кольцевым гофром, ограничивающим с кольцевой проточкой крышек управляющие полости, соединенные каналами в крышках с входным каналом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам управления тормозным приводом - транспортных средств, в частности к антиблокировочным устройствам для автоматического изменения давления сжатого воздуха в тормозном приводе с целью исключения блокировки колес.

Изобретение может быть использовано в быстродействующих пневмоавтоматических устройствах для управления давлением и расходом сжатых газов в промышленности и других отраслях деятельности.

Наиболее близким к изобретению является электропневматический модулятор давления, содержащий корпус с входным, выходным и сбросным каналами, в котором установлены пневмоуправляемые клапаны для сообщения выходного канала с входным и сбросным каналами, причем запорные элементы пневмоуправляемых клапанов выполнены в виде упругих кольцевых диафрагм, установленных в кольцевых проточках втулок на цилиндрической поверхности, сопряженной с корпусом, а управляющие полости образованы кольцевыми проточками, выполненными в корпусе над диафрагмами и соединены через каналы в корпусе и соответствующие нормально закрытый и нормально открытый электромагнитные клапаны с входным каналом модулятора (авт.св. СССР N 1837505, AI, B 60 T 8/38, 1990). Однако указанный модулятор имеет следующие особенности: открытие пневмоуправляемых клапанов за счет радиального растяжения упругой кольцевой диафрагмы под действием рабочего давления сжатого воздуха, при этом в диафрагме возникают силы упругой деформации, направленные против открывающего давления, что ведет к потере части рабочего давления на открытие клапанов и уменьшает быстродействие их открытия; для обеспечения необходимой величины рабочего хода клапанов за счет упругой деформации растяжения кольцевой диафрагмы она должна быть выполнена из материала с высокими упругими свойствами при растяжении, т.е. из неармированной резины, имеющей относительно низкие прочностные и эксплуатационные характеристики, что снижает надежность, ресурс работоспособности модулятора и ограничивает его использование в других системах пневмоавтоматики с более высоким рабочим давлением сжатых газов. Применение других материалов для кольцевых диафрагм (прорезиненные ткани, пластмассы и др. ) с более высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками (теплостойкость, морозостойкость, стойкость к агрессивным сферам, долговечность и др.) затруднено из-за относительно малой величины их упругой деформации при растяжении.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении быстродействия, надежности, ресурса работоспособности при более высоких рабочих давлениях сжатых газов. Решение поставленной задачи позволит создать электропневматический модулятор давления с более высоким быстродействием и с улучшенными эксплуатационными характеристиками, а также расширить область его применения в других быстродействующих системах пневмоавтоматики с более высоким рабочим давлением сжатых газов. Решение поставленной задачи достигается тем, что в корпусе модулятора выполнены две пары концентричных полостей, разделенных цилиндрической перегородкой, над которой на поверхности корпуса выполнена кольцевая проточка, сообщенная каналами по обе стороны перегородками с указанными полостями, причем полости одной пары сообщены каналами соответственно с входным и выходным каналами, а второй пары с выходным и сбросным каналами. На сопряженной с корпусом поверхности каждой крышки выполнена кольцевая проточка над кольцевой проточкой корпуса, а диафрагма выполнена плоской с кольцевым гофром, ограничивающим с кольцевой проточкой крышек управляющие полости, соединенные через каналы в крышках и соответствующие нормально открытый и нормально закрытый электромагнитные клапаны с входным каналом модулятора. Диафрагма каждого пневмоуправляемого клапана по внешнему и внутреннему контуру кольцевого гофра закреплена крышкой на корпусе между кольцевыми проточками. Профиль кольцевых проточек на корпусе и крышках выполнен одинаковым с профилем кольцевого гофра диафрагмы. Диафрагма выполнена из эластичного материала, способного к большим изгибным деформациям при малой жесткости, например, из прорезиненной ткани, пластмассы. Профиль кольцевого гофра выполнен дуговым с высотой гофра значительно меньшей его ширины и кольцевой гофр имеет отрицательную жесткость, т.е. является прощелкивающим. Профиль кольцевого гофра может быть выполнен и другой формы (синусоидальный, трапецеидальный и др.). При нагружении кольцевого гофра с выпуклой стороны рабочим или управляющим давлением происходит потеря его устойчивости, гофр скачкообразно изменяет свой прогиб на противоположный, прощелкивается, совершая рабочий ход, т.е. диафрагма срабатывает релейно. Релейное срабатывание эластичной диафрагмы с кольцевым гофром происходит без возникновения в ней сил упругой деформации растяжения (Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов. М. Машиностроение, 1962 г.). Применение в пневмоуправляемых клапанах модулятора запорных элементов в виде плоской диафрагмы с кольцевым гофром дает возможность уменьшить потерю рабочего давления на их открытие и повысить быстродействие срабатывания модулятора. Отсутствие упругих сил деформации растяжения в диафрагме с релейным срабатыванием позволяет выполнять ее из материала с более высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками (прорезиненные ткани, пластмассы и др.). Прочностные характеристики указанных материалов в несколько раз превышают прочностные характеристики материала, резины, упругих кольцевых диафрагм известного модулятора (Водяник В.И, Эластичные мембраны. М. Машиностроение1974). Использование диафрагм с кольцевым гофром из указанных материалов позволяет повысить надежность, ресурс работоспособности модулятора, а также увеличить его допустимую величину рабочего давления в несколько раз.

На фиг.1 показан общий вид модулятора, продольный разрез; на фиг.2 узел 1 на фиг. 1.

Модулятор состоит из корпуса 1 с электромагнитными клапанами 2 и 3 (показаны схематично), концентричных полостей 4, 5 и 6, 7, разделенных цилиндрической перегородкой 8, над которой на поверхности корпуса выполнены кольцевые проточки 9. Кольцевые проточки сообщены каналами 10, 11, которые могут быть выполнены в виде кольцевых щелей или ряда каналов, расположенных по окружностям по обе стороны цилиндрической перегрузки. Полости 4, 5, 6 сообщены каналами 12, 13, 14 соответственно с входным и выходным каналами, а полость 7 через сбросной канал 15, который может быть выполнен в виде нескольких отверстий в стенке полости, сообщена с атмосферой. Между корпусом и крышками 16 установлены диафрагмы 17, перекрывающие каналы 10, 11 и образующие с кольцевыми проточками крышек управляющие полости 18, соединенные через каналы в крышках 19, электромагнитные клапаны и подводящий канал 20 с входным каналом модулятора. Каждая диафрагма модулятора выполнена в виде плоского кольца с кольцевым гофром. По внешнему и внутреннему контуру диафрагмы плоские кольцевые кромки, прилегающие к кольцевому гофру, являются уплотнительными элементами для герметизации управляющих полостей.

Модулятор работает следующим образом.

При торможении в входной канал модулятора подается сжатый воздух, электромагнитные клапаны 2,3 обесточены и модулятор представляет собой канал для свободного прохода сжатого воздуха от тормозного крана к тормозному приводу и выхода в обратном направлении при растормаживании. При достижении пороговой величины проскальзывания колеса на электромагнитный клапан 2 подается сигнал и управляющая полость 18 нормально открытого клапана через канал управления 19, электромагнитный клапан 2 соединяется подводящим каналом 20 с входным каналом. В управляющую полость из входного канала подается давление сжатого воздуха. Под действием перепада давления на выпуклую сторону кольцевого гофра диафрагмы происходит ее релейное срабатывание и запирание каналов 11, 10. Рост давления в тормозном приводе прекращается. Если возможность блокировки колеса не устраняется, то подается сигнал на электромагнитный клапан 3. Управляющая полость 18 нормально закрытого клапана с помощью электромагнитного клапана 3 разобщается с подводящим каналом 20 и соединяется с атмосферой. Происходит опорожнение управляющей полости через канал управления 19 до атмосферного давления. Под действием избыточного давления воздуха в выходном канале происходит релейное срабатывание диафрагмы. Кольцевой гофр прощелкивается до соприкосновения с поверхностью кольцевой проточки крышки 16, открывая каналы 10,11. Нормально закрытый клапан открывается. Воздух из тормозного привода через выходной канал и каналы 14,10,11,15 сбрасывается в атмосферу. Давление в тормозном приводе падает. При достижении определенной величины проскальзывания колеса с электромагнитного клапана 3 снимается сигнал и нормально закрытый клапан закрывается. Процесс повторяется.