[1]Изобретение относится к устройствам регулирования давления в пневматических шинах и предназначено для использования на колесных машинах.
[2]Известен регулятор давления в шинах колесных машин (патент RU №121775 от 28.02.2012), состоящий из корпуса, имеющего полость, ограниченную стенками, дном и крышкой;
[3]- резьбового соединения крышки с корпусом;
[4]- канала подвода в полость корпуса воздуха под давлением и канала отвода воздуха из корпуса в шину и из шины, с резьбовой нарезкой под штуцер по меньшей мере в одном из каналов;
[5]- мембраны, ограничивающей полость, образованную в корпусе, соединяемую с каналом подвода воздуха под давлением;
[6]- пружины, установленной между крышкой и мембраной;
[7]- клапана (золотника), установленного в дне корпуса и соединенного штоком с мембраной, имеющего поперечное отверстие в золотнике, служащее для соединения каналов подвода в корпус воздуха под давлением и отвода воздуха в пневматическую шину, а также для разделения каналов при смещении золотника при превышении заданного уровня давления в канале подвода воздуха;
[8]- выпускного клапана, служащего для выпуска воздуха из пневматической шины при превышении заданного уровня давления в ней.
[9]Недостаток известного регулятора давления - в низком ресурсе и пониженной надежности вследствие быстрого износа уплотнительных колец на золотнике вследствие их взаимодействия с кромками отверстий, соединяющих каналы подвода воздуха под давлением в полость корпуса и отвода воздуха из корпуса в шину; при отсутствии уплотнительных колец неизбежны значительные утечки воздуха, приводящие к неэффективной работе регулятора давления.
[10]Известна конструкция регулятора давления в шине пневматического колеса (патенты US №4678017 от 01.07.1985, US №4883105 от 12.09.1988 и US №4893664 от 12.09.1988), состоящая из
[11]- корпуса с полостью, ограниченной стенками, дном и крышкой;
[12]- резьбовых соединений;
[14]- канала подвода в полость корпуса воздуха под давлением и канала отвода воздуха из корпуса в шину и из шины, с резьбовой нарезкой под штуцер в начале каждого из каналов;
[15]- мембраны, ограничивающей полость, образованную в корпусе под крышкой, соединяемую с каналом подвода воздуха под давлением;
[16]- диафрагмы, установленной в полости корпуса и разделяющей ее на две камеры: камеру под диафрагмой и камеру над диафрагмой;
[17]- первого седла, контактирующего с первой плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал подвода воздуха с камерой под диафрагмой,
[18]- второго седла, контактирующего со второй плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал отвода воздуха в шину с камерой над диафрагмой,
[19]- предохранительного упругого клапана в дне корпуса, закрывающегося при быстром повышении давления воздуха в пневматической шине.
[20]Недостаток известной конструкции регулятора давления - в высокой трудоемкости изготовления и пониженном быстродействии вследствие значительной массы диафрагмы и двух пружин. Недостаток конструкции регулятора давления по патенту US №4893664 - отсутствие третьего канала (выхлопа) для сброса избыточного давления из шины непосредственно в атмосферу. Третий канал необходим для уменьшения времени на понижение давления в шине за счет отсутствия дополнительных сопротивлений.
[21]Известные модели клапанов сообщают шину с линией подачи давления, соответственно, избыточное давление сбрасывается через линию подачи, которая обладает повышенным дополнительным сопротивлением за счет длины и диаметра трубопроводов, присоединительных фитингов, дополнительных клапанов.
[22]Техническая задача, решаемая изобретением, - снижение трудоемкости изготовления РД при повышении быстродействия на изменения давления в пневматической шине.
[23]Техническая задача решена в конструкции регулятора давления, состоящего из
[24]- корпуса с полостью, ограниченной стенками, дном и крышкой;
[25]- резьбовых соединений;
[27]- канала подвода в полость корпуса воздуха под давлением и канала отвода воздуха из корпуса в шину и из шины, с резьбовой нарезкой под штуцер в начале каждого из каналов;
[28]- мембраны, ограничивающей полость, образованную в корпусе под крышкой, соединяемую с каналом подвода воздуха под давлением;
[29]- диафрагмы, установленной в полости корпуса и разделяющей ее на две камеры: камеру под диафрагмой и камеру над диафрагмой;
[30]- первого седла, контактирующего с первой плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал подвода воздуха с камерой под диафрагмой,
[31]- второго седла, контактирующего со второй плоскостью диафрагмы, образованного на выходе отверстия, соединяющего канал отвода воздуха в шину с камерой над диафрагмой,
[33]- полость, образованная в корпусе, является цилиндрической ступенчатой, ограниченной цилиндрическими поверхностями и дном корпуса;
[34]- отверстие с первым седлом расположено в дне корпуса и соединено с каналом подвода воздух под давлением;
[35]- диафрагма имеет расположенные параллельно первую и вторую плоскости, ограничивающие ее по толщине, и V-образное углубление по окружности, наружный лепесток которого может плотно прилегать к цилиндрической стенке полости над диафрагмой при давлении, действующем на V-образное углубление, превышающем давление, действующее из полости под диафрагмой; диафрагма расположена в цилиндрической полости с возможностью движения относительно стенки цилиндрической поверхности и является обратным клапаном, пропускающим воздух только в направлении из камеры под диафрагмой в камеру над диафрагмой;
[36]- в камере над диафрагмой установлен герметично и неподвижно первый цилиндрический стакан, высота которого меньше глубины камеры над диафрагмой, имеющий в дне отверстие со вторым седлом, контактирующим с верхней плоскостью диафрагмы, и примыкающее к дну расширение;
[37]- в первом цилиндрическом стакане установлен герметично и подвижно второй цилиндрический стакан, в дне которого установлено цилиндрическое кольцо, размеры которого превышают размеры отверстия в дне первого цилиндрического стакана, а между расширением в первом цилиндрическом стакане и поверхностью второго стакана образована кольцевая полость, соединенная, по меньшей мере одним отверстием с внутренней полостью второго стакана;
[38]- мембрана имеет центральное отверстие, размер которого превышает размер полости второго стакана, и соединена с верхним торцом стенки второго стакана;
[39]- в крышке имеется полость, соединенная с полостью второго стакана;
[40]- между крышкой и вторым стаканом установлена пружина, опирающаяся на шайбу, примыкающую к мембране;
[41]- в верхнем торце крышки имеется соединенная с атмосферой кольцевая проточка с установленной в ней V-образной манжетой, по меньшей мере одна кромка которой плотно прилегает к поверхности кольцевой проточки.
[42]Для придания дополнительных функций, упрощающих обслуживание пневматической шины колеса, камера над диафрагмой соединена отверстием с каналом отвода воздуха в шину, в дне корпуса установлен кран с возможностью перекрытия упомянутого отверстия, а также имеется отверстие, соединяющее камеру над диафрагмой с атмосферой, с установленным в нем вентилем.
[43]Технический эффект - снижение трудоемкости изготовления РД при повышении быстродействия на изменение давления в пневматической шине - достигается за счет следующих отличительных признаков РД:
[44]- полость, образованная в корпусе, является цилиндрической ступенчатой, ограниченной цилиндрическими поверхностями и дном корпуса;
[45]- отверстие с первым седлом расположено в дне корпуса и соединено с каналом подвода воздух под давлением;
[46]- диафрагма имеет расположенные параллельно первую и вторую плоскости, ограничивающие ее по толщине, и V-образное углубление по окружности, наружный лепесток которого может плотно прилегать к цилиндрической стенке полости над диафрагмой при давлении, действующем на V-образное углубление, превышающем давление, действующее из полости под диафрагмой; диафрагма расположена в цилиндрической полости с возможностью движения относительно стенки цилиндрической поверхности и является обратным клапаном, пропускающим воздух только в направлении из камеры под диафрагмой в камеру над диафрагмой;
[47]- в камере над диафрагмой установлен герметично и неподвижно первый цилиндрический стакан, высота которого меньше глубины камеры над диафрагмой, имеющий в дне отверстие со вторым седлом, контактирующим с верхней плоскостью диафрагмы, и примыкающее к дну расширение;
[48]- в первом цилиндрическом стакане установлен герметично и подвижно второй цилиндрический стакан, в дне которого установлено цилиндрическое кольцо, размеры которого превышают размеры отверстия в дне первого цилиндрического стакана, а между расширением в первом цилиндрическом стакане и поверхностью второго стакана образована кольцевая полость, соединенная, по меньшей мере одним отверстием с внутренней полостью второго стакана;
[49]- мембрана имеет центральное отверстие, размер которого превышает размер полости второго стакана, и соединена с верхним торцом стенки второго стакана;
[50]- в крышке имеется полость, соединенная с полостью второго стакана;
[51]- между крышкой и вторым стаканом установлена пружина, опирающаяся на шайбу, примыкающую к мембране;
[52]- в верхнем торце крышки имеется соединенная с атмосферой кольцевая проточка с установленной в ней V-образной манжетой, по меньшей мере одна кромка которой плотно прилегает к поверхности кольцевой проточки.
[53]Для придания дополнительных функций, упрощающих обслуживание пневматической шины колеса, камера над диафрагмой соединена отверстием с каналом отвода воздуха в шину, в дне корпуса установлен кран с возможностью перекрытия упомянутого отверстия, а также имеется отверстие, соединяющее камеру над диафрагмой с атмосферой, с установленным в нем вентилем.
[54]Указанная совокупность отличительных признаков РД не обнаружена в ходе патентно-информационных исследований, следовательно, изобретение отвечает критерию «новизна».
[55]Совокупность отличительных признаков РД не следует явно из уровня техники, следовательно, изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
[56]На фиг. 1 показана конструкция регулятора давления.
[57]На фиг. 2 - конструкция РД в состоянии накачки пневматической шины.
[58]На фиг. 3 - конструкция РД в состоянии разгрузки пневматической шины.
[59]На фиг. 4 - конструкция РД в состоянии выпуска воздуха из пневматической шины в атмосферу.
[60]На фиг. 5 - конструкция РД в состоянии пневматической шины, отключенной краном от пневмомагистрали.
[61]На фиг. 6 - конструкция РД в состоянии выпуска воздуха из пневматической шины через вентиль.
[62]Регулятор давления (фиг. 1-6) состоит из корпуса 1 с цилиндрической ступенчатой полостью 2, ограниченной цилиндрическими поверхностями 3, дном 4 и крышкой 5;
[63]- резьбовых соединений 6 крышки 5 с корпусом 1;
[64]- канала 7, образованного отверстиями 7a, 7b и 7с подвода в полость 2а воздуха под давлением и канала 8 с отверстием 8a подачи воздуха из полости 2а в пневматическую шину (не показана) и отвода из шины; резьбовых нарезок 9а и 9b под штуцеры (не показаны) в начале каналов 7 и 8;
[65]- мембраны 10, отделяющей полость 11 под крышкой 5, от полости 2 в корпусе 1;
[66]- кольцевой проточки 12 в крышке 5, соединенной с атмосферой отверстиями 12а, установленной в проточке 12 V-образной манжетой 13, по меньшей мере одна тонкая кромка 14 которой плотно прилегает к поверхности кольцевой проточки 12, с возможностью отгиба для пропускания воздуха из полости 11 через отверстия 12а в атмосферу;
[67]- диафрагмы 15, являющейся обратным клапаном, установленной в полости 2 корпуса 1 и разделяющей ее на две камеры: камеру 16 под диафрагмой и камеру 17 над диафрагмой, имеющей расположенные параллельно первую плоскость 15а и вторую плоскость 15b, ограничивающие диафрагму 15 по толщине, и V-образное углубление 18 по периферии, наружный лепесток 19 которого может плотно прилегать к цилиндрической стенке 20 при давлении, действующем на поверхность V-образного углубления 18, превышающем давление, действующее из полости 16, и пропускать воздух только в направлении камеры 17;
[68]- первого седла 21, образованного на выходе отверстия 7с, контактирующего с первой плоскостью 15а,
[69]- установленного в камере 17 герметично и неподвижно первого цилиндрического стакана 22, высота которого меньше глубины камеры 17, имеющего в дне 22а отверстие 23 со вторым седлом 24, контактирующим с верхней плоскостью 15b диафрагмы 15;
[70]- примыкающего к дну расширения 25, соединенного с отверстием 8а;
[71]- второго цилиндрического стакана 26, установленного герметично и подвижно в первом цилиндрическом стакане 22, в дне 26а которого установлено уплотнительное кольцо 27, размеры которого превышают размеры отверстия 23, а между расширением 25 и поверхностью второго стакана 26 образована кольцевая полость 28, соединенная по меньшей мере одним отверстием 28а с внутренней полостью 29 второго стакана 26, соединенной с полостью 11 крышки 4;
[72]- соединения мембраны 10 с верхним торцом 30 второго стакана 26;
[73]- пружины 31, установленной между крышкой 4 и вторым стаканом 26, опирающейся на шайбу 32, примыкающую к мембране 10.
[74]Для придания дополнительных функций, упрощающих обслуживание пневматической шины колеса, камера 17 над диафрагмой 15 соединена дополнительным отверстием 8b с каналом 8, в дне 4 корпуса 1 установлен кран 32 (фиг. 4, 6) с возможностью перекрытия упомянутого отверстия 8b, а также имеется отверстие 33 с установленным в нем вентилем 34, соединяющее камеру 17 с атмосферой.
[75]Работа регулятора давления осуществляется в следующем порядке.
[76]Для накачивания пневматической шины сжатый воздух подается в канал 7 (фиг. 2) и через отверстия 7b и 7с воздействует на диафрагму 15. Диафрагма 15 перемещается вверх и, контактируя плоскостью 15b с седлом 24, закрывает отверстие 23 в стакане 22. Лепесток 19 диафрагмы 15 отгибается, и воздух поступает в расширение 25 и через отверстие 8а и канал 8 к пневматической шине (не показана). Происходит процесс накачивания пневматической шины.
[77]Одновременно по каналу 7а сжатый воздух поступает под мембрану 10, и, преодолевая сопротивление пружины 31, мембрана 10 прогибается, стакан 26 перемещается вверх, открывая отверстие 23, закрытое плоскостью 15b диафрагмы 15.
[78]Для сброса давления из отверстий 7a, 7b, 7с прекращают подачу воздуха в канал 7 (фиг. 3); сжатый воздух из канала 8 прижимает лепесток 19 к стенке 20, диафрагму 15 плоскостью 15а к седлу 21; под действием пружины 31 стакан 26 перемещается вниз, закрывает отверстие 31, разобщая каналы 7 и 8. Процесс разгрузки отверстий 7а, 7b, 7с от давления завершается.
[79]Для сброса воздуха из пневматической шины в канал 7 (фиг. 4) подается сжатый воздух под давлением ниже давления в пневматической шине. Диафрагма 15 остается прижатой к седлу 21, через отверстие 7а сжатый воздух поступает под мембрану 10, преодолевая сопротивление пружины 31, диафрагма 10 прогибается, перемещая стакан 26 вверх и открывая отверстие 23. Сжатый воздух из канала 8 через отверстия 23, 28, 29 поступает в полость 11 под крышкой 5 в кольцевую проточку 12; кромка 14 манжеты 13 отгибается, и сжатый воздух сбрасывается в атмосферу. В момент, когда давления в каналах 7 и 8 сравняются, мембрана 10 перемещается вниз, стакан 26 перекрывает отверстие 23, разъединяя отверстие 8а и кольцевую проточку 12; сброс воздуха из шины в атмосферу прекращается.
[80]Для отключения пневматической шины от канала 7 (фиг. 5) с воздухом под давлением закрывают запорный кран 32, перекрывая отверстие 8b, тем самым отключая пневматическую шину от полости 17 и от канала 7 с воздухом под давлением, поступающим из пневмомагистрали (не показана).
[81]Для использования дополнительной возможности понижения уровня избыточного давления в пневматической шине при открытом кране 32 (фиг. 6) и прекращении подачи воздуха в канал 7 вентиль 34 открывается нажатием, отверстие 8а сообщается с атмосферой, при этом плоскость 15а диафрагмы 15 под действием избыточного давления в полости 17 прижата к седлу 21. Происходит сброс воздуха из шины до достижения в ней необходимого давления.
