Електропневматичний модулятор тиску

1 Електропневматичний модулятор тиску, який має корпус з вхідним, вихідним і дренажним каналами, два підпружинені мембранні клапани з управляючими порожнинами, два електромагнітні клапани, кожний з яких має як нормально закритий, так і нормально відкритий канали і управляє тиском повітря в управляючій порожнині мембранного клапана по команді системи управління, і дві кришки, який відрізняється тим, що електромагнітні клапани закріплено паралельно-опозитно між вже існуючими кришками, комутаційні канали у корпусі та у кришках виконані в паралельних площинах і опозитно відносно поздовжньої осі корпусу, а вихід з дренажного каналу розташовано на корпусі, і кришки виконані однаковими 2 Електропневматичний модулятор тиску по п 1, який відрізняється тим, що в електромагнітному клапані сідла розташовані одне біля одного, для чого одне з сідел виконане на подовжувачі корпусу у вигляді циліндричної трубки, яка проходить крізь якір, і має один ущільнювач з еластичного матеріалу з двома робочими поверхнями, який по черзі перекриває обидва сідла 3 Електропневматичний модулятор тиску по п 1, який відрізняється тим, що якір встановлений у корпусі електромагніта на подовжувачі по своєму внутрішньому, меншому, діаметру і має мінімальну довжину і вагу 4 Електропневматичний модулятор тиску по п 1, який відрізняється тим, що між якорем електромагнітного клапана та елементом конструкції (подовжувачем корпусу), де він направляється, встановлена втулка з антифрикційного матеріалу, при цьому з одного її торця виконано бурт, який заходить у проточку подовжувача і яким втулка фіксується на ньому, з декількома поздовжніми прорізами, довжина яких більша за довжину бурта у 1,53 рази 5 Електропневматичний модулятор тиску по п 1, який відрізняється тим, що сідло дренажного клапана розташоване СПІВВІСНО його мембрані у центральній и частині, де вона має жорсткий центр, а еластична частина мембрани ізольована від вхідної порожнини і додатково не навантажується і не деформується при гальмуванні Електропневматичний модулятор тиску, що заявляється, належить до антибло-кувальної системи гальмування вантажних автомобілів і призначається для регулювання рівня тиску у гальмових циліндрах коліс залежно від умов гальмування по командам системи управління і може бути застосований у тролейбусах Є відомим електропневматичний модулятор тиску для протиблокування коліс при гальмуванні по а с СРСР №1268452 В 60 Т 8/32, який має клапан регулювання тиску, стежачий поршень зі штоком, два електроклапани, перший з яких розташований в каналі підведення, а другий - в каналі випуску стиснутого повітря управляючої порожнини, зворотний клапан, який установлено на лінії впуску Недоліками цього модулятора є великі габаритні розміри, що може викликати труднощі в розміщенні його на автомобілі, складність конструкції, що відбивається на його надійності та собівартості, і велика постійна часу спрацювання (мала швидкодія) модулятора через велику масу рухомих частин, що погіршує якість роботи гальмової системи Близьким по технічній суті до рішення, яке пропонується, є пневматичний модулятор тиску по а с СРСР №1239000 В 60 Т 8/02, який має корпус з вхідним, вихідним і дренажним каналами, що перекриваються мембранними клапанами, регулюючі електромагнітні клапани, які з'єднують комутаційними каналами управляючі порожнини О со 00 ю ю 54583 мембранних клапанів з вхідним каналом або атмосферою Недоліками цього модулятора, як і приведеного вище, є великі габаритні розміри, складність конструкції, велика постійна часу спрацювання модулятора через велику масу рухомих частин, а також наявність для кріплення регулюючих електромагнітних клапанів кришок двох типорозмірів, що здорожує модулятор Найбільш близьким до рішення, яке пропонується, є регулюючий клапанний пристрій антиблокувальної системи гальм фірми "WABCO" (ФРН), приведений у реферативному журналі СРСР "Автомобильный и городской транспорт Автомобилестроение" №2 за 1991 р "Модулятор антиблокировочной системы Regeivenmeinnchtimg, заявка №3728463, ФРГ МКИ, F15 В 11/02, F15 В 9/12 , В60 Т 8/32, 8/36, 8/38 Автор Moller Johannes, Webco Westinghous Farrengbremsen Gmbh " Цей регулюючий клапанний пристрій (електропневматичний модулятор тиску) приймається за прототип Недоліками прототипу є - недостатня швидкодія, яка погіршує динамічні характеристики системи гальмування, - недостатній ресурс спрацювань, - наявність двох різних кришок Недостатня швидкодія пристрою обумовлена недостатньою швидкодією управляючих електромагнітних клапанів і значним гідравлічним опором магістралі, що з'єднує вихідну порожнину модулятора з дренажною Швидкодія управляючих електромагнітних клапанів прототипу зменшена через існуючу вагу рухомих елементів (якоря, двох запірних органів) та наявність значної сили тертя при переміщенні якоря у корпусі у парі "метал-по-метал у" Гідравлічний опір існуючої магістралі "вихіддренаж" є значним через велику КІЛЬКІСТЬ поворотів потоку повітря і розташування дренажного патрубка на одній з кришок Недостатній ресурс прототипу обумовлений недостатнім ресурсом мембрани дренажного клапана, яка спрацьовує у більш важких умовах, ніж мембрана впускного клапана через охолодження при дренуванні повітря із колісного циліндра і зменшення при цьому її еластичності, через вибрану схему и навантаження і розташування відносно ПОСТІЛІ та сідла Мембрана мембранного клапана (впускного чи дренажного) має три зони жорсткий центр, яким вона сідає на сідло і ізолює порожнини проточної магістралі одна від одної, еластичну частину, яка дозволяє жорсткому центру рухатись на певну відстань від сідла без порушення и герметичності і зону кріплення і герметизації місця кріплення Перед відкриттям дренажного клапана прототипу на мембрану діють (дивись фіг 8) з боку управляючої порожнини - сила пружини Р п р та тиск повітря у управляючій порожнині Рг, що діє на поверхні жорсткого центру та еластичної частини, з другого боку - тиск повітря з виходу модулятора Рі що діє на поверхню еластичної частини Тиск в управляючій порожнині дренажного клапана P-z змінюється електромагнітним клапаном по команді системи управління і перед початком відкриття дренажного клапана визначається залежністю 4Р, пр 71-D' де D - ЗОВНІШНІЙ, ефективний діаметр мембрани (внутрішній діаметр ущільнення мембрани і закріплення її у корпусі), d - діаметр місця ущільнення мембрани на сідлі Величина Рг може бути 0,5Рі і менше, залежно від співвідношення параметрів Р пр , О т а d, тому різниця тиску (Р1-Р2) може бути значною Під дією сили від цієї різниці тиску при кожному циклі відкриття дренажного клапана еластична частина мембрани прогинається відносно жорсткого центра (ще до відкриття клапана) додатково до кута а, обумовленого кутом розташування опорної поверхні початкової ПОСТІЛІ відносно жорсткого центра, на кут Да Таким чином, сумарно еластична частина мембрани відхиляється відносно жорсткого центра при досягненні нею нейтрального положення на кут (а+Да), що суттєво зменшує и ресурс, особливо при мінусовій температурі навколишнього повітря Існуюче розташування каналів управління у корпусі та кришках, розташування канала дренажа на одній з кришок не дозволили їх уніфікувати В основу винаходу, що пропонується, поставлено завдання удосконалити конструкцію модулятора тиску так, щоб покращити його динамічні характеристики, підвищити ресурс, підвищити технологічність Поставлене завдання вирішується шляхом застосування конструктивних рішень, що характеризуються такими ознаками - однакові електромагнітні клапани закріплені між двох кришок, які використовуються для закріплення мембран мембранних клапанів, комутаційні канали в корпусі розташовані в паралельних площинах корпусу опозитно відносно поздовжньої осі корпусу і поєднані з комутаційними каналами в кришках, електромагнітні клапани також розташовані ОПОЗИТНО ВІДНОСНО ОДИН ОДНОГО І ПОЗДОВЖНЬОЇ осі корпусу, а дренаж виведено через патрубок на корпусі, - вага рухомих частин електромагнітного клапана зменшена якоря - за рахунок зменшення його довжини, запірних органів - за рахунок пристосування замість двох одного запірного органу з двома ущільнюючими поверхнями, - в електромагнітному клапані між якорем та корпусом, де він направляється, встановлена втулка з антифрикційного матеріалу, - змінена схема навантаження мембрани дренажного клапана так, що до його відкриття еластична частина мембрани, на яку діє тиск повітря в управляючій порожнині, лежить на ПОСТІЛІ І додатково, як у прототипі, не прогинається, - спрощена траєкторія проходження повітря при дренуванні його з виходу модулятора у атмосферу за рахунок розташування дренажного патрубка на корпусі модулятора На фіг 1 представлено загальний вигляд пневматичного модулятора тиску, що заявляється, на фіг 2 - розріз по кришці-електромагнітному клапану з наложениям розрізу по другому електромагніт 54583 ному клапану, на фіг З, 4 - розріз модулятора поздовж вхідного та вихідного каналів та виносний елемент з траєкторією потоку повітря при дренуванні, на фіг 5, 6 - поздовжній розріз електромагнітного клапана та виносний елемент з якорем і антифрикційною втулкою електромагнітного клапана На фіг 7 приведене становище мембрани дренажного клапана перед відкриттям і у відкритому стані і схема навантаження и На фіг 8 приведене становище мембрани дренажного клапана перед відкриттям при підведенні повітря, що дренується, не на жорсткий центр, як у модуляторі, що заявляється, а на еластичну частину мембрани, як у прототипі Модулятор складається з корпусу 1 з трьома патрубками, у яких утворені вхідна 2, вихідна 3 і дренажна 4 порожнини, СПІВВІСНО розташованих впускного мембранного клапана 5 і дренажного мембранного клапана 6, пружин 7 і 8, двох кришок 9, електромагнітних клапанів 10 і 11 з спільною електричною колодкою для з'єднання з системою управління Корпус 1, кришки 9, клапани 10, 11 скріплені між собою гвинтами 12 Мембрани мембранних клапанів 5 і 6 затиснул між корпусом 1 і кришками 9 і герметизують місця стиків Кожний з електромагнітних клапанів має електромагніт з корпусом 13, обмоткою 14 і поздовжувачем 15, якір 16 з ущільнювачем 17, пружину 18, сідло 19 Ущільнювач 17 має дві ущільнюючі поверхні, якими він сідає по черзі то на сідло 19, то на торець поздовжувача 15 Між поздовжувачем 15 і якорем 16 розташована втулка 20 з антифрикційного матеріалу (наприклад, з фторопласту) Для фіксації втулки на якорі на одному з торців и виконано кільцевий бурт 21, який входить у відповідну кільцеву канавку на поздовжувачі 15 На торці втулки 20 з кільцевим буртом 21 є декілька пазів 22, довжина кожного дорівнює 1,5 3 довжини бурта 21 При роботі модулятора вихідна порожнина З по черзі зв'язується або з вхідною порожниною 2, коли треба подати стиснуте повітря у гальмовий циліндр колеса, або з дренажною порожниною 4, коли треба зменшити тиск Електромагнітні клапани 10, 11 по команді системи управління або відчиняють канал подачі стиснутого повітря в управляючу порожнину ВІДПОВІДНОГО мембранного клапана, або зачиняють його і відчиняють канал дренажа для зниження тиску Для цього електромагнітний клапан має два канали один - нормально відчинений, другий - нормально зачинений При наявності в обмотці 14 достатньої величини електричного струму нормально відчинений канал стає зачиненим, а нормально зачинений стає відчиненим В початковій позиції, до подачі електричного струму на електромагнітні клапани 10, 11, управляюча порожнина 23 впускного мембранного клапана 5 через канал 24, відчинений канал електромагнітного клапана 11 і канали 25, 26 сполучається з порожниною 27 і атмосферою Впускний мембранний клапан 5 готовий відчинитися під дією вхідного тиску і пропустити стиснуте повітря у гальмовий циліндр колеса У той же час управляюча порожнина 28 дренажного мембранного клапана 6 сполучена з напорною порожниною 29, постійно сполученою з вхідною порожниною 2, через канали ЗО, 31, 32, відкритий канал електромагнітного клапана 10 та канал 33 і при появленні у порожнині 29 стиснутого повітря тиск появиться і у порожнині 28 дренажного клапана 6 і він не пропускає стиснуте повітря у дренаж Вихід стиснутого повітря із порожнини 28 у порожнину 27 і в атмосферу через канали 33, 25, 26 перекрито ущільнювачем електромагнітного клапана 10 Вихідна порожнина 3 по траєкторії 35 через порожнину 36 сполучається з порожниною 4 і атмосферою При натисненні на педаль гальма стиснуте повітря з порожнини 29, віджимаючи впускний мембранний клапан 5, безперешкодно надходить у вихідну порожнину 3 і гальмовий циліндр колеса, починається процес гальмування Одночасно стиснуте повітря надходить в управляючу порожнину 27 дренажного мембранного клапана 6 і утримує його у закритому стані При досягненні колесом порогової величини прослизання на електромагнітний клапан 11 надходить електричний сигнал, при цьому зачинений канал електромагнітного клапана відчиняється і управляюча порожнина 23 впускного клапана 5 сполучається з вхідною 2 порожниною по комутаційним каналам ЗО, 31, 34, 24, тиск повітря у цій порожнині зростає, вхідний клапан зачиняється, запобігаючи зростанню тиску в гальмовій камері і блокуванню колеса Якщо блокування колеса все-таки не виключається, то подається електричний сигнал на електромагнітний клапан 10, який припиняє подачу тиску в управляючу порожнину 28 дренажного клапана 6 і через комутаційні канали 33, 25 сполучає и з порожниною 27 та атмосферою, мембранний клапан 6 відкривається і тиск у гальмовій камері колеса зменшується Потік повітря при дренуванні (траєкторія 35) пролягає у корпусі 1 із порожнини 3 стиснуте повітря поступає у порожнину 36, далі через відчинений дренажнийклапан 6 - у порожнину 27, де змінює напрямок на кут близько 90°, і через патрубок порожнини 4 корпуса 1 виходить у атмосферу Гальмовий момент у гальмовому приводі знижується і при досягненні порогової його величини управляючий сигнал з електромагнітного клапана 10 знімається, після чого дренажний канал зачиняється Цикл гальмування повторюється Спрацьовування модулятора відбувається в частотному режимі по командам системи управління Заявник відзначає такий причинно-слідчий зв'язок між сукупністю ознак винаходу, які заявляються, і технічним корисним результатом, який досягається Закріплення електромагнітних клапанів між кришками, які вже використовуються для кріплення мембранних клапанів, розташування комутаційних каналів у корпусі і кришках у паралельних площинах і опозитно відносно поздовжньої осі корпусу, розташування однакових електромагнітних клапанів також опозитно відносно поздовжньої осі корпусу, розташування патрубка дренажа на корпусі дало можливість уніфікувати кришки і, таким чином, скоротити номенклатуру деталей Зменшення ваги якоря електромагнітного клапана, основної рухомої деталі електромагнітного 54583 клапана, за рахунок зменшення його довжини стало можливим завдяки направленню його у корпусі електромагніта не по зовнішньому, а по внутрішньому, меншому, діаметру, для чого корпус електромагнітного клапана має поздовжувач, на якому насаджено якір При цьому при витримці бажаного співвідношення між довжиною направлення і діаметром поверхні направлення, наприклад, рівним 1,2 1,5, довжина якоря зменшилась Маса рухомих деталей також зменшена за рахунок застосування замість двох запірних органів одного, що має дві ущільнюючі поверхні Для цього у електромагнітному клапані місця посадки запірних органів розташовані одне біля одного, за допомогою того, що одне з них виконане на поздовжувачі 15 корпуса 13 і має вигляд циліндричної трубки, яка проходить крізь якір, і приближене к іншому Застосування одного ущільнювача з еластичного матеріалу з двома робочими поверхнями, який по черзі перекриває обидва сідла, зменшило складність та собівартість електромагнітного клапана Зменшення розмірів якоря та застосування одного запірного органа з двостороннім ущільнювачем зменшило розміри і вагу як електромагнітного клапана, так і модулятора у цілому Зменшення ваги (маси - т ) рухомих деталей (якоря 16, ущільнювача 17) згідно з другим законом Ньютона (F=m a) при незмінній силі F, яка обумовлюється силою пружини 18 та силою тяги електромагніта, приводить до збільшення прискорення (а) їх і швидкодії електромагнітного клапана, за рахунок зменшення часу закриття та відкриття Зменшення часу закриття та відкриття електромагнітних клапанів дозволяє підвищити динамічні характеристики пневматичного модулятора тиску і антиблокувально і системи уцілому ФІГ.1 8 Встановлення втулки 20 з антифрикційного матеріалу між якорем електромагнітного клапана 16 та поздовжувачем корпусу 15, де якір направляється, зменшило силу тертя при переміщенні якоря у корпусі електромагнітного клапана і підвищило швидкодію і надійність електромагнітного клапана і модулятора Для фіксації втулки на якорі на одному з торців и виконано кільцевий бурт 21, який входить у відповідну кільцеву канавку на поздовжувачі 15 На торці втулки з кільцевим буртом, є декілька поздовжних пазів 22, довжина яких більша за довжину бурта у 1,5-3 рази, які дозволяють втулці легко зайняти своє місце на поздовжувачі за рахунок відгину пелюсток втулки при збиранні електромагнітного клапана і забезпечують надійно утримувати и там при роботі Застосування схеми навантаження мембрани дренажного клапана так, що тиск повітря з виходу модулятора діє на жорсткій центр, а не на еластичну частину мембрани, як у прототипі, і вона додатково не прогинається під дією перепаду тиску, який виникає після зменшення тиску в управляючій порожнині у момент відходу жорсткого центра від сідла, а повністю притискується до металевої опори (постілі), зменшило амплітуду коливання тонкостінної еластичної частини мембрани відносно жорсткого центра, що суттєво збільшило ресурс мембрани дренажного клапана, особливо при мінусовій температурі Спрощення траєкторії проходження повітря при дренуванні його з виходу модулятора у атмосферу за рахунок розташування дренажного патрубка на корпусі модулятора, скорочення довжини каналу дренажа і КІЛЬКОСТІ поворотів потоку підвищило швидкодію модулятора, а також його технологічність 54583 32 10 11 54583 Фіг.5 12 54583 13 35 14 15 54583 Підписано до друку 03 04 2003 р 16 Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24