ТРЕХСТУПЕНЧАТЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 2000 года по МПК G05D16/06 F02M21/02 

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к новому регулятору давления, особо эффективному в качестве составной части вакуум-потребляющей системы регулировки давления, служащей для управления и регулировки давления сжатого природного газа или пропана в двигателях, где он используется в качестве топлива. Регулятор может применяться как дополнительный регулятор давления в сочетании с обычными одно- или двухступенчатыми регуляторами давления или в качестве третьей ступени нового трехступенчатого регулятора давления.

Предшествующий уровень техники
В последнее время в двигателях внутреннего сгорания все шире стало применяться так называемое альтернативное топливо, в частности пропан или природный газ. Автомобили, рассчитанные на работу от основного топлива, в частности бензина, могут быть переоборудованы для работы на одном из двух или нескольких альтернативных источниках топлива, таких как пропан или природный газ. В ряде таких случаев пользователь имеет возможность выбора между видами топлива в зависимости от их доступности и стоимости.

Поскольку автомобили, переоборудованные для работы на указанных альтернативных видах топлива, в большинстве случаев оснащены бензобаками, бензонасосами для перекачивания бензина из бака в двигатель и карбюраторами или топливными инжекторами для впрыска топлива и вдувания необходимого для его сгорания количества воздуха в двигатель, обычно необходимо дополнительно оснастить такой автомобиль элементами, требующимися для хранения альтернативного топлива, а также для его подачи в необходимых количествах и под требуемым давлением в двигатель автомобиля.

Газообразные виды топлива, такие как пропан и природный газ, обычно хранят в находящихся под давлениях цилиндрических емкостях, что необходимо для сжатия газа до приемлемых объемов. В результате повышения давления в газовых баллонах до предельного безопасного уровня увеличивается объем топлива, который может храниться в таком баллоне, и расстояние, которое может пройти автомобиль. Стандартное давление в газовых баллонах колеблется в пределах от 2000 до 5000 фунтов/кв.дюйм. Хотя давление в баллоне в большинстве случаев обеспечивает усилие, необходимое для подачи топлива в двигатель, двигатели внутреннего сгорания не могут работать при таком высоком давлении. Поэтому давление газа должно быть понижено до уровня, при котором эксплуатация двигателя является безопасной, и должно поддерживаться на постоянном относительно невысоком уровне, чтобы обеспечить эффективную работу двигателя. Кроме того, для таких автомобилей часто требуется предусмотреть топливную систему с разрежением, в которой топливо подают в двигатель под преимущественно таким же давлением, что и воздух, поступающий в зону горения. В такой системе топливо принудительно не нагнетается в двигатель насосом или силой давления, а подается в двигатель за счет понижения давления воздуха, поступающего в зону горения, по мере его попадания в двигатель. В данной системе важно обеспечить постоянные уровни относительного давления воздуха и топлива с целью поддержания нужного соотношения воздуха и топлива в двигателе.

Таким образом, регулировка давления топлива необходима по мере его понижения с целью сведения к минимуму воздействия указанных факторов, влияющих на уровень выходного давления в системе регулировки газа, а также обеспечения постоянного уровня давления топлива, поступающего в двигатель даже при том, что давление в газовом баллоне понижается. В тоже время регулировка должна обеспечивать подачу максимального возможного объема газа из баллона и, соответственно, допускать падение давления в газовом баллоне до уровня, максимально близкого к уровню рабочего давления, но все же достаточного для подачи газообразного топлива через систему регулировки давления и его поступления в двигатель.

Хорошо известны обычные одно- или несколько ступенчатые регуляторы давления, которые в течение долгого времени применялись для понижения давления и регулировки расхода сжатого газа. В число таких обычных регуляторов входят регуляторы с компенсированным давлением, в которых применены такие устройства, как пружины, диафрагмы и другие элементы, служащие для компенсации давления и расхода потока на различных ступенях работы регулятора.

Например, в патенте США N. 2794321, выданном 4 июня 1957 г. F.J. Warner et. al. , раскрыт одноступенчатый регулятор давления топлива, служащий для понижения и регулировки давления таких газов, как пропан, применяемых в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Ряд регуляторов давления, в частности регуляторы, широко применяемые в емкостях со сжатым газом, например кислородом или ацетиленом, рассчитаны на то, чтобы пользователь имел возможность регулировать падение давления на каждой ступени работы. Другие регуляторы, в частности, применяемые обычно в системах подачи топлива, не дают возможности проводить регулировку либо допускают осуществление лишь незначительной регулировки пользователем, несмотря на возможность более значительной регулировки, которая может проводиться уполномоченным персоналом.

Известным из предшествующего уровня техники регуляторам давления присущ ряд недостатков, преодолеть которые имеет целью регулятор давления, заявленный в настоящем изобретении.

Одна из основных проблем заключена в спаде давления, т.е. в мере неопределенности в уровне выходного давления регулятора, зависящем от расхода топлива и от давления в газовом баллоне. Спад давления может стать причиной сбоев в нормальной работе двигателя, поскольку, например, обычные топливные инжекторы, применяемые на современных транспортных средствах, рассчитаны на работу при постоянном уровне давления топлива, а в обычном карбюраторе с диффузором требуется, чтобы давление топлива соответствовало давлению воздуха, что необходимо для обеспечения соответствующей регулировки содержания топливно-воздушной смеси. Предлагавшиеся ранее решения данных проблем предусматривали использование датчиков температуры и давления, служащих для выявления отклонений в температуре и давлении топлива, и для проведения соответствующих регулировок работы двигателя. В настоящем изобретении предусматривается преодолеть или облегчить решение проблемы спада давления без регулировки работы двигателя.

Другая проблема состоит в "ползучем" повышении давления в регуляторе и ниже регулятора по потоку при отключенном инжекторе или закрытом электромагните выключения у карбюраторных двигателей, т.е. когда подача топлива в двигатель прекращена. Такое повышение давления, которое иногда называют повышение давления при нулевом расходе потока, вызвано несовершенной герметизацией составных элементов регулятора, включая электромагнит выключения подачи топлива. Несмотря на то, что повышение давления можно уменьшить за счет увеличения силы уплотнения в регуляторе, при этом часто требуется внесение изменения в конструкцию регулятора, что необходимо не только для приложения указанной большей силы, но также для ее компенсации с целью обеспечить возможность легко открыть регулятор, когда подача топлива в двигатель должна быть возобновлена.

С проблемой повышения давления при нулевом расходе топлива связана утечка топлива из регулятора.

Еще одной проблемой, связанной с известными из техники регуляторами, является отклонение от контрольной точки, а именно степень его неопределенности и колебания выходного давления регулятора, происходящие из-за изменений рабочей температуры или изменений в потреблении топлива или воздуха двигателем. Отклонение от контрольной точки может стать причиной сбоев в работе двигателя, поскольку, в частности, в карбюраторе с диффузором требуется, чтобы давление топлива соответствовало давлению воздуха, что необходимо для обеспечения соответствующей регулировки содержания топливно-воздушной смеси.

Поток топлива, поступающего из баллона в регулятор давления, обычно регулирует электромагнитный клапан, который может быть установлен на самом регуляторе и который водитель автомобиля может открыть непосредственно перед включением системы зажигания. Электромагнитный клапан обычно открывает вспомогательный поршень, преодолевая давление газа в баллоне, в результате чего поток топлива проходит через регулятор и попадает в двигатель. В регуляторах, известных из предшествующего уровня техники, требуется несколько секунд на то, чтобы в топливный инжектор двигателя поступил полный поток топлива и в топливном инжекторе установилось требуемое рабочее давление. В случае, если водитель автомобиля включит зажигание без указанной задержки, запуск может быть связан с проблемами или не произойти вовсе.

В известных из предшествующего уровня техники пружинно-диафрагменных регуляторах выходное давление зависит от большого числа переменных величин, включая входное давление, подаваемое на регулятор, скорость выходного потока, характеристики и свойства диафрагмы, в том числе площадь ее рабочей поверхности и коэффициент растяжения, эталонное давление, площадь и форма отверстия, площадь и форма цапфы, коэффициент жесткости пружины и рабочая температура. Внесение изменений в указанные переменные величины приводит к колебаниям выходного давления, в результате чего выходное давление в таких регуляторах должно поддерживаться на уровне выше оптимального уровня, чтобы обеспечить постоянный приток топлива в двигатель. Это может привести к малой эффективности работы, а также к более высокому, чем необходимо, уровню выделений. Кроме того, несмотря на то, что регулятор может быть настроен таким образом, чтобы обеспечивать оптимальную работу в холостом режиме, воздействие указанных переменных величин может приводить к задержкам при его возврате в оптимальный режим работы после продолжительной работы на высоких оборотах, в результате чего двигатель обычно глохнет.

Обычные системы регулировки, работающие при разреженном давлении, исключительно чувствительны к изменениям эталонного давления, в особенности в режиме холостого хода. Незначительные колебания эталонного давления, если их быстро не скорректировать, могут привести к установлению ошибочного уровня эталонного давления в регуляторе относительно уровня давления впуска воздуха в двигатель. Указанный ошибочный уровень эталонного давления может привести к неправильному срабатыванию карбюратора с диффузором из-за несоответствия уровней давления воздуха и топлива. Это может также привести к прекращению подачи топлива в двигатель и его возможной остановке.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного регулятора давления, обладающего быстрым срабатыванием и максимальной чувствительностью к изменениям в уровне давления впуска, а также сводящего к минимуму колебания давления на выходе.

Также целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного регулятора давления, способного быстро открываться, даже противодействуя высокому давлению в баллоне, за счет чего в регуляторе почти мгновенно устанавливается рабочее давление.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание системы регулировки давления, сводящей к минимуму уровень давления в баллоне, необходимый для обеспечения эффективной работы системы подачи топлива под давлением, за счет чего обеспечивается больший пробег автомобиля от одной заправки.

Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предусмотрен дополнительный регулятор давления, который может применяться в сочетании с обычными одно- или двухступенчатыми регуляторами давления. Он может также эффективно применяться в сочетании с новым двухступенчатым сбалансированным регулятором давления, образуя трехступенчатую систему регулировки, работающую при разреженном давлении, которая может использоваться для регулировки давления сжатых газов, применяемых в качестве топлива в двигателях, например природного газа, используемого в автомобилях, приводимых в действие природным газом. Регулятор давления, заявленный в настоящем изобретении, представляет собой высокопрочное, компактное устройство, обеспечивающее высокий расход потока, незначительный спад давления, малый перепад давления, незначительное отклонение от контрольной точки и незначительное "ползучее" повышение давления и пригодное как для эксплуатации, так и для использования в качестве запасного узла. Регулятор особо эффективен при его применении в моно-, би- и двухтопливных двигателях.

За счет улучшенной балансировки ряда составных элементов усовершенствованный дополнительный регулятор давления, заявленный в настоящем изобретении, сводит к минимуму воздействие ряда факторов, отрицательно влияющих на стабильность уровня выходного давления в регуляторе. Цапфа дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению сбалансирована с целью устранения воздействия входного давления, являющегося одним из наиболее существенных факторов, воздействующих на общий спад давления. Использование в настоящем изобретении сбалансированного регулятора позволяет добиться требуемого уровня спада давления при значительном снижении размера регулятора. Регуляторы небольших размеров обладают более быстрым срабатыванием и, в целом, менее дорогостоящи, чем регуляторы больших размеров с теми же функциями.

Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению обладает быстрой переходной реакцией на колебания давления впуска.

Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению включает преимущественно полый корпус, в котором расположена преимущественно герметичная диафрагма. Корпус состоит из двух элементов, с соприкасающимися краями, которые могут быть скреплены любым подходящим способом. Диафрагма может зафиксирована между примыкающими краями обоих элементов корпуса. Соотношение между площадью поверхности диафрагмы и внутренним объемом регулятора преимущественно больше, чем в обычных регуляторах давления, известных из техники. На одну сторону диафрагмы через эталонный канал воздействует в целом постоянное эталонное давление, в частности атмосферное давление или, в случае двигателей с турбонаддувом - давление в точке, где происходит смешивание воздуха и топлива. На другую сторону диафрагмы через впускное отверстие для топлива воздействует поток газа с отрегулированным давлением, которое должно быть преимущественно постоянным относительно эталонного давления, а в лучшем варианте осуществления должно быть преимущественно равным указанному эталонному давлению.

На корпусе регулятора смонтировано электромагнитное средство выключения, служащее для открывания и перекрывания потока сжатого газа, поступающего через впускное отверстие регулятора в его корпус, и электромагнитное средство запуска, обеспечивающее прохождение потока топлива, поступающего через впускное отверстие регулятора, в двигатель в период запуска и работы на холостом ходу. Между отверстием для впуска газа в регулятор и корпусом регулятора расположена цапфа, регулирующая прохождение потока газа через регулятор, соединенная с диафрагмой и образующая в корпусе регулятора узел регулировки давления.

Электромагнитное средство выключения может быть объединено в единый узел с регулирующей давление цапфой с целью обеспечить полное запирание регулятора при выключенной подаче топлива, а также компактность конструкции.

Сторона диафрагмы с отрегулированным давлением посредством текучей среды сообщается с двигателем, в который подается топливо под регулированным давлением. Во время работы двигателя впускное отверстие для топлива под воздействием воздуха, поступающего в зону горения в двигателе за указанным впускным отверстием для топлива, в целом находится под воздействием более низкого давления, чем отрегулированное давление внутри корпуса регулятора.

В лучшем варианте осуществления настоящего изобретения эталонное давление равно давлению источника подачи воздуха (которое может соответствовать атмосферному давлению или давлению турбонаддува), а давление топлива на выпускном отверстии регулятора должно быть преимущественно равным указанному эталонному давлению. В процессе работы двигателя поступающий в зону горения воздух подается либо принудительно нагнетается в двигатель, а поток воздуха, проходящего через впускное отверстие с трубкой Вентури, приводит к снижению давления в горловине трубки вентури, обеспечивая прохождение потока газа с отрегулированным давлением из регулятора в двигатель.

Диафрагма усилена по крайней мере одной опорной пластиной, смонтированной по центру на одной стороне диафрагмы, предпочтительно на стороне отрегулированного давления. Опорная пластина соединена с возможностью поворота с клапаном цапфы, регулирующим прохождение потока газа через отверстие цапфы в камеру регулятора. Если отрегулированное давление отличается от эталонного, диафрагма перемещается в направлении стороны регулятора с более низким давлением. В результате указанного перемещения клапан цапфы перемещается внутри отверстия цапфы и изменяется размер указанного отверстия, а также скорость прохождения потока сжатого газа в часть корпуса регулятора с отрегулированным давлением. Данное изменение скорости потока восстанавливает равновесие давления в корпусе регулятора. На стороне эталонного давления диафрагмы может быть установлена вторая опорная пластина. Форма цапфы и отверстия цапфы могут быть изменены таким образом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность протекания потока сжатого газа вокруг цапфы и через отверстие цапфы.

Поскольку для укрепления центрального участка диафрагмы, а также для создания средства соединения диафрагмы с цапфой применяются одна или две опорные пластины, очевидно, что опорные пластины должны быть существенно меньше в диаметре, чем диафрагма, что необходимо для соответствующего перемещения диафрагмы внутри корпуса регулятора.

Несколько составных элементов дополнительного регулятора согласно настоящему изобретению обладают новизной конструкции, благодаря чему достигаются цели изобретения.

В обладающем новизной узле цапфы согласно лучшему варианту осуществления настоящего изобретения использована цельнометалллическая цапфа, служащая для сведения к минимуму колебаний контрольной точки регулятора и отклонений от нее, т. е. от заданного выходного давления, что происходит в результате колебаний рабочей температуры, а также скоростей потока топлива и воздуха в двигателе.

Узел цапфы может быть соединен с диафрагмой посредством легкого, изготовленного способом литья под давлением, или пластикового рычага, за счет чего обеспечивается относительно высокое соотношение усилий цапфа-диафрагма, которое в лучшем варианте осуществления настоящего изобретения может составлять примерно 6:1. Рычаг может быть соединен с диафрагмой посредством низкофрикционного блока, изготовленного из легкого материала, например Zytel, что обеспечивает сравнительную легкость бокового перемещения диафрагмы относительно рычага.

Опорные пластины диафрагмы могут быть штампованы из алюминия и за счет этого могут быть существенно тоньше, чем пластины, применяемые в известных из техники регуляторах.

Возможность использовать относительно тонкие опорные пластины достигается за счет применения стопорного кольца диафрагмы, расположенного с внутренней стороны корпуса регулятора, а также за счет включения соответствующей оси поворота, например, допускающего проскальзывание подпружиненного соединения, расположенного между стержнем цапфы и шейкой цапфы. На стопорное кольцо, контактирующее с опорной пластиной, опирается диафрагма регулятора, находящаяся в самом крайнем или рабочем положении, что обычно происходит при подаче в двигатель основного вида топлива, в частности бензина. В такой ситуации на диафрагму воздействует полное разрежение диффузора карбюратора, но при этом не происходит притока топлива для замещения воздуха, удаленного под воздействием разрежения. Диафрагма и опорная пластина перемещаются в сторону с отрегулированным давлением и входят в контакт со стопорным кольцом, ограничивающим перемещение диафрагмы, но при этом лишь минимально уменьшающим объем корпуса регулятора.

При избыточном давлении в регуляторе, возникающем в случае обратного удара при запуске двигателя или в результате быстрого запирания дроссельного клапана, допускающее проскальзывание подпружиненное соединение, расположенное между стержнем цапфы и осью поворота, позволяет диафрагме достичь крайне нижнего положения с упором в нижнюю крышку, за счет чего существенно снижается требование к прочности рычага диафрагмы и опорным пластинам.

Полость и крышка диафрагмы сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать соответствующую степень надежности при нормальном рабочем давлении в регуляторе, обычно составляющем около 25 фунтов/кв. дюйм.

Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению оснащен электромагнитным узлом выключения, в том числе поршнем электромагнита, являющимся неотъемлемой составной частью устройства цапфы третьей ступени. В открытом положении поршень электромагнита обеспечивает направляющую для цапфы, а в закрытом положении герметично уплотняет отверстие цапфы от потока газа. Такое обладающее новизной устройство позволяет использовать катушку (которая будет раскрыта ниже) с меньшим числом ампер-витков, поскольку сила пружины возврата цапфы действует в направлении, противоположном действию силы давления, приложенной к уплотнению поршня электромагнита.

Поршень электромагнита устроен таким образом, что при приведенном в действие электромагните и открытом поршне поршень электромагнита не прилагает никакой силы к цапфе, которая удерживается в сбалансированном положении противоположно направленными силами давления газа и пружин регулятора цапфы.

При обесточенном электромагните пружина смещает вниз электромагнит до упора в цапфу, принудительно вводя его в контакт с отверстием, за счет чего перекрывается поток топлива через отверстие цапфы. После того как отверстие цапфы разгерметизировано поршнем, сила давления, действующая на цапфу в открытом положении, исчезает, а пружина регулятора обеспечивает силу, противодействующую силе запирания электромагнита и действующую в направлении открытия электромагнита, за счет чего уменьшается электромагнитная сила, необходимая для открывания электромагнита.

В некоторых вариантах применения регулятора давления электромагнитый узел выключения может не использоваться, а для запирания полости цапфы и обеспечения опоры для цапфы может применяться заглушка.

Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению может включать регулируемое отверстие, иногда называемое силовым клапаном и служащее для регулирования потока топлива, проходящего через выпускное отверстие регулятора. Силовой клапан может включать резьбовой вал, посредством которого диск клапана можно перемещать вверх и вниз внутри силового клапана с целью регулировки размера выпускного отверстия регулятора вручную либо с помощью двигателя, работающего от соответствующего привода.

Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению может также включать электромагнитный узел холостого хода и электромагнитный узел запуска, в каждый из которых топливо может подаваться непосредственно из выпускного отверстия дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению через сверленый канал или иное отверстие, ведущее из полости цапфы. Электромагнитный узел холостого хода и электромагнитный узел запуска могут быть оснащены преимущественно одинаковыми электромагнитами. Как отверстие холостого хода, так и отверстие запуска могут быть сделаны в корпусе регулятора механическим способом, чтобы свести к минимуму производственные расходы. Дополнительно обе полости электромагнитов рассчитаны на одинаковую трубку сердечника электромагнита, применяемую во всех электромагнитах регулятора. Данная трубка сердечника состоит из намагничивающегося выступа и стопора, а также ненамагничивающейся втулки. Все три указанных элемента, а именно стопор, выступ и втулка, скреплены друг с другом твердой пайкой, чтобы обеспечить преимущественно газонепроницаемое уплотнение, способное выдерживать давление, по крайней мере в четыре раза выше, чем рабочее давление, при котором обычно работает регулятор в нормальных условиях эксплуатации.

В некоторых вариантах осуществления изобретения электромагнит холостого хода либо электромагнит запуска или они оба могут не понадобиться. Когда один или оба электромагнита не требуются, отверстие может быть уплотнено соответствующей заглушкой, что дает возможность использовать регулятор со стандартным корпусом в различных вариантах применения.

Несмотря на то, что усовершенствованный дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению может применяться в сочетании с обычными одно- или двухступенчатыми регуляторами давления, наиболее эффективным образом он может быть использован с новым двухступенчатым регулятором давления, раскрытым в находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке N. 2131108.

Новый двухступенчатый регулятор давления, раскрытый в указанной заявке, имеет первую и вторую ступени, рассчитанные на сведение к минимуму веса подвижных элементов с целью более быстрое реагирование на изменения в условиях эксплуатации регулятора. В каждой из двух ступеней применены две пружины с противоположной намоткой, служащие для сведения к минимуму жесткость пружины, а также требуемой высоты опоры пружины. Все подвижные элементы первой ступени за исключением цапфы могут быть выполнены из алюминия или иных легких материалов, обладающих соответствующей прочностью и теплопроводностью.

В каждой из ступеней применена гофрированная диафрагма, обеспечивающая неизменность площади рабочей поверхности диафрагмы на протяжении всего цикла ее перемещения. Такая диафрагма имеет больший срок службы и более высокий производственный допуск, чем плоские диафрагмы, а также в значительной мере исключает эффект гистерезиса, присущий плоским диафрагмам. Диафрагма такой формы обладает исключительно высокой эксплуатационной долговечностью, а также хорошими эксплуатационными качествами в низкотемпературных условиях и высокой прочностью.

В указанном регуляторе опора пружины первой ступени герметизирована от внешней среды и рассчитана на давление второй ступени.

Каждая из ступеней включает отличающуюся новизной цапфу, конструкция которой предусматривает устранение потенциальных путей просачивания.

Конструкция первой и второй ступеней указанного конкретного регулятора преимущественно аналогична за исключением конкретного примененного устройства уплотнения цапфы, а также деталей конструкции опоры пружины. Для уплотнения цапфы второй ступени может быть применено зажатое кольцо круглого сечения, поскольку максимальное давление, воздействию которого подвержено указанное кольцо, составляет всего лишь около 170 фунтов/кв.дюйм. Опора пружины второй ступени может иметь винт регулировки давления, позволяющий регулировать давление на второй ступени и тем самым выходное давление из первых двух ступеней указанного регулятора.

Регулятор давления, заявленный в вышеупомянутой заявке, находящейся в процессе одновременного рассмотрения, может быть снабжен разгрузочным клапаном, предназначенным для его использования в случае отказа первой ступени регулятора. Разгрузочный клапан расположен между первой и второй ступенями и состоит из обладающего малым весом поршня, пружины разгрузочного клапана и опоры разгрузочного клапана. Как только в разгрузочном клапане устанавливается заданное давление, поршень смещается и принудительно открывается, что обеспечивает немедленный сброс давления.

В двухступенчатом регуляторе предусмотрены каналы для регулирующей температуру текучей среды, служащие для управления температурой отрегулированного газа, а также для компенсации потерь тепла, происходящих по мере расширения газа. В дополнительном регуляторе согласно настоящему изобретению компенсация колебаний температуры газа обеспечивается за счет применения дополнительного силового клапана.

Двухступенчатый регулятор давления, раскрытый в вышеуказанной заявке, находящейся в процессе одновременного рассмотрения, требует проведения лишь незначительной модификации с тем, чтобы он мог быть применен в сочетании с дополнительным регулятором давления согласно настоящему изобретению, и является основой конструкции трехступенчатого регулятора. В корпусе регулятора необходимо механическим путем произвести лишь незначительные изменения. Наиболее существенная модификация состоит в том, что выпускной канал остается непросверленным, а на левой поверхности дополнительно делается новое выпускное отверстие и устанавливается торцевой сальник круглого сечения. Кроме того, не используются монтажные винты, первоначально расположенные на левой поверхности, вместо этого вблизи торцевого сальника предусмотрены дополнительные резьбовые соединения. На задней поверхности может быть дополнительно предусмотрена возможность установки необязательного охлаждающего электромагнита; для этого необходимо одно дополнительное сверленое отверстие и заглушка, расположенные в соответствующем месте на корпусе регулятора. При применении в сочетании с дополнительным регулятором давления согласно настоящему изобретению пружины первой и второй ступени могут быть заменены на пружины меньшей силы с целью обеспечения требуемого давления на первой и второй ступенях, равного 60-170 фунтам/кв. дюйм и 23-26 фунтам/кв. дюйм соответственно.

Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению при его применении с двухступенчатым регулятором образует трехступенчатый регулятор, значительно более компактный, чем известные из техники регуляторы.

В ходе работы сжатый газ под давлением в пределах от 150 фунтов/кв. дюйм до 5000 фунтов/кв. дюйм проходит через систему предварительной регулировки давления, которая может представлять собой систему, раскрытую в вышеупомянутой патентной заявке. Давление газа снижают до отрегулированного уровня, находящегося в относительно узком диапазоне, обычно в пределах от 21 до 28 фунтов/кв. дюйм или более предпочтительно от 23 до 26 фунтов/кв. дюйм (или до такого уровня, который задается и поддерживается за счет выбора соответствующих величин жесткости пружины).

Природный газ или другое топливо со сниженным до указанного уровня давлением попадают в канал, соединяющий регулятор давления согласно настоящему изобретению, при условии, что электромагнит выключения открыт, может из него через отверстие цапфы попасть внутрь корпуса регулятора. Если электромагнит выключения закрыт, поток газа может пройти через канал запуска и попасть в электромагниты запуска и холостого хода. Может быть предусмотрено устройство согласования между системой предварительной регулировки давления и регулятором давления согласно настоящему изобретению с целью обеспечить максимально эффективное перемещение газа между двумя регуляторами.

В нормальных условиях эксплуатации с началом перемещения газа электромагнит открывается и позволяет цапфе перемещаться, в результате чего открывается отверстие цапфы. С целью обеспечить быстрое открытие цапфы может быть предусмотрено средство, позволяющее газу попадать непосредственно в корпус регулятора, чтобы способствовать открытию цапфы за счет компенсации давления на любой из сторон цапфы и для создания притока сжатого топлива в двигатель.

В режиме запуска и холостого хода приток топлива в двигатель невысок, а неожиданные колебания или пульсации эталонного давления могут вызвать временное запирание отверстия цапфы. Соответственно, в расчете на такие случаи предусмотрены необязательные раздельные узлы запуска и холостого хода. Узел запуска включает электрически управляемый электромагнит, открывающийся для прямого впуска потока топлива в двигатель при его запуске. Электромагнит может управляться электронным средством, посылающим импульсы со скоростью, необходимой для поступления топлива с такой требуемой скоростью, чтобы выходное давление регулятора поддерживалось преимущественно на уровне эталонного давления. По мере того как в электромагнит запуска поступает топливо из выпускного отверстия дополнительного регулятора давления, его выход не подвержен влиянию изменений, происходящих в дополнительном регуляторе давления при запуске двигателя.

С целью должного обеспечения подачи топлива в двигатель в любых режимах эксплуатации вне зависимости от типа первого регулятора давления может быть использован регулятор давления согласно настоящему изобретению, обеспечивающий приток топлива в двигатель для бесперебойной работы двигателя в режиме холостого хода.

В контуре холостого хода применен электромагнитный узел, являющийся средством обеспечения постоянного, механически регулируемого притока топлива в двигатель в режиме холостого хода. Поскольку указанный контур также питается давлением на второй ступени, его выход также не подвержен влиянию мгновенных нарушений выходного давления на третьей ступени или эталонного давления.

Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен вид сверху в частичном разрезе корпуса регулятора давления согласно настоящему изобретению в лучшем варианте осуществления в качестве третьей ступени трехступенчатого регулятора давления.

На фиг. 2 изображен вид в перспективе наружной поверхности регулятора давления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 3 изображен вид сверху корпуса регулятора давления согласно настоящему изобретению, показанного на фиг. 2.

На фиг. 4 изображен вид в перспективе внутренней поверхности регулятора давления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 5 изображен вид в перспективе внутренней поверхности нижней крышки регулятора давления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 6 изображен вид в разрезе по линии 6-6 на фиг. 1.

На фиг. 7 изображен вид в разрезе силового клапана по линии 7-7 на фиг. 1.

На фиг. 8 изображен вид в разрезе электромагнита холостого хода и электромагнита по линии 8-8 на фиг. 1.

На фиг. 9A и 9A изображены вид сверху и вид спереди соответственно рычага цапфы, примененного в узле цапфы согласно настоящему изобретению.

На фиг. 10A и 10B изображены вид сверху и вид в разрезе соответственно скользящего соединения, примененного в узле цапфы согласно настоящему изобретению.

На фиг. 11 изображен взятый по линии, в целом соответствующей линии 6-6 на фиг. 1, вид в разрезе дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению в лучшем варианте его осуществления в качестве третьей ступени трехступенчатой системы регулировки давления.

На фиг. 12 изображен вид в разрезе альтернативного варианта осуществления регулятора давления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 13A изображен вид сверху предпочтительного варианта диафрагмы, примененной в варианте осуществления согласно фиг. 12.

На фиг. 13B изображен вид сверху противодеформационного кольца, примененного в предпочтительном варианте диафрагмы настоящего изобретения.

На фиг. 13C изображен вид в разрезе предпочтительного варианта диафрагмы, которая может быть применена в регуляторе давления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 14 изображен вид в разрезе предпочтительного варианта электромагнита выключения, который может быть применен в регуляторе давления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 15A изображен частичный вид сверху регулятора согласно фиг. 12, на котором показан разгрузочный клапан, датчик температуры топлива и электромагнит выключения третьей ступени.

На фиг. 15B изображен вид в разрезе по линии Е-Е на фиг. 15A, на котором показана конструкция разгрузочного клапана, датчика температуры топлива и полость электромагнита выключения третьей ступени согласно фиг. 12.

На фиг. 16A изображена боковая вертикальная проекция рычага диафрагмы согласно варианту осуществления на фиг. 12.

На фиг. 16B изображен вид сверху рычага диафрагмы согласно варианту осуществления на фиг. 12.

На фиг. 16С изображен торцевой вид скользящего соединения цапфы, примененного в предпочтительном варианте диафрагмы согласно фиг. 13A-13C.

На фиг. 17 изображен вид в разрезе, взятый по линии, в целом соответствующей линии 6-6 на фиг. 6, еще одного варианта осуществления регулятора согласно настоящему изобретению.

Способы осуществления изобретения
В одном из лучших вариантов осуществления дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению применяется в сочетании со сбалансированным двухступенчатым регулятором и может быть сконструирован таким образом, чтобы на него опирался такой регулятор давления. Конструкция и функционирование дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению будет описана с конкретными ссылками на указанное применение, при этом специалистам в технике ясно, что конструкция может быть модифицирована в соответствии с тем, как и с какими регуляторами давления может быть применен дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 1 изображен частичный разрез корпуса 1102 регулятора давления согласно настоящему изобретению, в данном лучшем варианте осуществления изобретения, обозначенного в целом под позицией 1100. Корпус регулятора имеет верхнюю поверхность 1116, способную взаимодействовать или входить в контакт с одно- или многоступенчатым регулятором давления, например двухступенчатым регулятором давления, раскрытом в находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке Канады N. 2131 108. От поверхности 1116 корпуса регулятора вертикально вверх отходит монтажная поверхность 1118, в которой имеется множество монтажных выступов 1122, служащих для прикрепления, например, описанного выше двухступенчатого регулятора давления к корпусу третьей ступени любым обычным подходящим для этого способом. В вертикальной поверхности 1118 имеется отверстие для впуска топлива, представляющее собой проводящий (входной) канал 1120, через который газ, давление которого необходимо регулировать, может проходить из основного регулятора давления внутрь дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению.

На наружной поверхности корпуса 1102 регулятора расположена опора 1202 электромагнита запуска и опора 1302 электромагнита холостого хода. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, в опоре 1202 электромагнита имеется полость 1204 электромагнита запуска, а в опоре 1302 электромагнита имеется полость 1304 электромагнита холостого хода. Кроме того, имеется опора 1402 электромагнита выключения, в которой расположена полость 1404 электромагнита выключения, и блок 1406 регулировки давления. На верхней поверхности 1116 корпуса 1102 регулятора также расположен блок 1502 регулировки силового клапана и удлинение блока силового клапана (не показано), на котором расположено или изготовлено с ним за одно целое выпускное отверстие 1506 силового клапана.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, составные элементы опор электромагнитов запуска, холостого хода и выключения, а также блок регулировки давления могут быть смонтированы на корпусе регулятора и закреплены на корпусе обычными способами.

По краям корпуса расположены монтажные петли 1106, имеющие отверстия 1108 для винтов, болтов и т.д. (не показаны).

Корпус 1102 и нижняя крышка 1104 дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены обычными способами, например штамповкой или литьем, а отверстия и полости - любым обычным механическим способом. Корпус 1102 и нижняя крышка 1104, а также наружные элементы опоры электромагнита и блока выключения могут быть выполнены из соответствующего материала, например металла или пластика.

На фиг. 2 изображена наружная или монтажная поверхность корпуса в соответствии с лучшим вариантом осуществления регулятора давления согласно настоящему изобретению, в целом обозначенная под позицией 1102. В данном лучшем варианте осуществления изобретения корпус регулятора имеет верхнюю поверхность 1116, способную взаимодействовать или входить в контакт с одно- или многоступенчатым регулятором давления, например двухступенчатым регулятором давления, раскрытым в упомянутой выше находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке. От поверхности 1116 корпуса регулятора вертикально вверх отходит монтажная поверхность 1118, в которой имеется множество монтажных выступов 1122, служащих для прикрепления, например, описанного выше двухступенчатого регулятора давления к корпусу третьей ступени любым обычным подходящим для этого способом. В вертикальной поверхности 1118 имеется отверстие для впуска топлива, представляющее собой проводящий канал 1120, через который газ, давление которого необходимо регулировать, может проходить из основного регулятора давления внутрь дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению.

На наружной поверхности корпуса 1102 регулятора расположена опора 1202 электромагнита запуска, опора 1302 электомагнита холостого хода, опора 1402 электромагнита выключения и блок регулировки давления третьей ступени 1406. На верхней поверхности 1116 корпуса 1102 регулятора также имеется блок 1502 регулировки силового клапана, а также удлинение 1504 блока силового клапана, на котором расположено или изготовлено с ним за одно целое выпускное отверстие 1506 силового клапана.

В данном варианте осуществления изобретения полость 1204 электромагнита запуска и полость 1304 электромагнита холостого хода аналогичны соответствующим элементам варианта осуществления, показанного на фиг. 1, а также полости 1404 электромагнита выключения третьей ступени. Блок 1502 регулировки силового клапана может быть выполнен за одно целое с корпусом 1102 регулятора таким образом, чтобы обеспечивать возможность монтажа силового клапана с внутренней стороны корпуса 1102 регулятора.

По краям корпуса расположены монтажные петли 1106, имеющие отверстия 1108 для винтов, болтов и т. д. (не показаны).

На фиг. 3 изображен вид сверху в перспективе корпуса регулятора давления в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 2. Помимо элементов, изображенных на фиг. 2, на фиг. 3 показано отверстие 1110 для датчика температуры топлива, в котором помещается необязательный обычный датчик температуры топлива (не показан). Если датчик температуры топлива не применяется, данное отверстие может быть закрыто заглушкой. На фиг. 3 также показан канал 1206 для подачи топлива, проходящий через корпус 1102 регулятора из полости 1204 электромагнита запуска через полость 1304 электромагнита холостого хода в полость 1404 электромагнита выключения третьей ступени и обеспечивающий поступление относительно небольшого количества топлива из электромагнитов запуска и холостого хода в блок выключения третьей ступени в режиме запуска и холостого хода соответственно.

Как было показано на фиг. 2, блок 1502 регулировки силового клапана с удлинением 1506 может быть отлит за одно целое с корпусом 1102 регулятора.

На фиг. 4 показана нижняя сторона корпуса 1102 регулятора, изображенного на фиг. 2, в частности кольцевая реборда или закраина 1150, взаимодействующая с нижней крышкой (показанной на фиг. 5) и ограничивающая внутреннюю полость (показанную на фиг. 6) внутри корпуса регулятора, причем, когда указанная закраина находится в сборе с нижней крышкой (показанной на фиг. 5), она входит в контакт с краями обычной диафрагмы (не показанной) и удерживает их. Корпус 1102 регулятора может иметь ребра жесткости 1152, которые могут быть выполнены за одно целое с верхней поверхностью 1116 (показанной на фиг. 2) и усиливать ее, а также центральное ребро жесткости и стопорное кольцо 1154 диафрагмы. Ребра жесткости 1152 могут применяться для усиления корпуса 1102 регулятора в зависимости от прочности материала, из которого изготовлен корпус регулятора. Через поверхность 1116 в полость электромагнита запуска (показанную на фиг. 2) проходит канал 1206 электромагнита запуска, а через верхнюю поверхность 1116 проходит канал 1306 электромагнита холостого хода, сообщающийся с полостью электромагнита холостого хода (показанной на фиг. 2).

В корпусе смонтированы монтажные болванки 1130 для рычага диафрагмы, в которые помещают рычаг диафрагмы (показан на фиг. 9A и 9B), подробно описанный ниже.

Ребра жесткости 1152, центральное ребро жесткости и стопорное кольцо 1154 диафрагмы, а также блоки 1130 для установки рычага диафрагмы могут быть отлиты или выкованы за одно целое с корпусом 1102 регулятора.

Отверстие 1408 цапфы сообщается с полостью электромагнита выключения и является средством впуска для газа, давление которого должно быть отрегулировано, из электромагнита выключения 1440 через отверстие 1408 цапфы в полость 1105 корпуса регулятора.

Выпускной (выходной) канал 1508, в лучшем варианте осуществления представляющий собой канал, проходящий через силовой клапан 1500, является средством выпуска для газа с отрегулированным давлением из регулятора давления в двигатель. В канале 1508 имеется стопорная канавка 1510, предотвращающая вращение диска регулировки потока, более подробно описанного со ссылкой на фиг. 7.

На фиг. 5 показана нижняя крышка 1104 кожуха регулятора согласно настоящему изобретению, которая в сочетании с корпусом 1102 регулятора ограничивает в целом кольцевую внутреннюю камеру или полость 1105, показанную на фиг. 6. В нижней крышке имеется канал 1138 эталонного давления, проходящий внутри кожуха регулятора через утолщение 1142 эталонного давления, образованное внутри патрубка (эталонного отверстия) 1140 эталонного давления. По краям нижней крышки имеются монтажные петли 1106, аналогичные петлям на корпусе регулятора и имеющие отверстия 1108 для винтов, болтов или подобных соединительных деталей. В одном из лучших вариантов осуществления изобретения патрубок 1140 эталонного давления имеет преимущественно тот же размер, что и выпускной канал 1508.

На фиг. 6 показан вид регулятора согласно настоящему изобретению в разрезе по линии 6-6 на фиг. 1. На фиг. 6 изображен кожух 1100 регулятора в сборе, состоящий из верхнего корпуса 1102 и дна 1104, соединенных болтами или другими обычными крепежными средствами 1114, проходящими через отверстия 1108 в монтажных петлях 1106. Между примыкающими краями корпуса 1102 и дна 1104 может находиться прокладка 1112, обеспечивающая герметичное уплотнение кожуха, а также являющаяся средством фиксации диафрагмы 1680, которая вместе с прокладкой 1112 прижата по окружности кожуха примыкающими краями корпуса 1102 и дна 1104. Как показано на фиг. 5, имеется опора 1402 электромагнита, имеющая удлинение 1406. Внутри опоры 1402 имеется полость 1404, сообщающаяся с каналом 1120 (показан на фиг. 1), ведущим из второй в третью ступень, и с отверстием 1408 третьей ступени. Переходный участок между полостью 1404 и отверстием 1408 ограничен манжетой 1410, в которую входит узел цапфы 1600, что будет более подробно описано ниже, и которая служит для оптимизации потока газа на участке между полостью 1404 и отверстием 1408.

На опоре 1402 электромагнита смонтирован электромагнитный узел 1400 выключения, состоящий из приводимого в действие электромагнитом поршня 1402, в верхнем конце которого имеется полость 1421, удерживающая внутри себя пружину 1422 возврата поршня. Приводимый в действие электромагнитом поршень
1420 способен перемещаться внутри полости 1404. На нижней поверхности поршня 1420 расположено кольцо 1424 круглого сечения или иное средство уплотнения, входящее в контакт с манжетой 1410 и обеспечивающее герметичное уплотнение. В нижнем конце поршня имеется отверстие 1426, в которое входит верхний конец узла цапфы 1600, более подробно описанной ниже.

Поршень 1420 может приводится в действие электромагнитом выключения 1430, расположенным в ярме 1432. Винты 1434 скрепляют ярмо 1432 и электромагнит выключения 1430, образующие узел выключения 1400, создающий линию магнитного потока, направленную от верха катушки к ее низу. Регулировочный винт 1434 прижимает ярмо 1432 к поршню 1420 электромагнита, и тем самым зажимает катушку 1430 электромагнита, и создает линию магнитного потока, направленную от верха катушки к ее низу.

С полостью 1404 сообщается канал 1206, проходящий из полости 1304 электромагнита холостого хода и полости 1204 электромагнита запуска.

В удлинении 1406 опоры имеется полость 1440 для пружины, в которую входит пружина 1442 третьей ступени регулятора, смонтированная с возможностью регулировки между регулировочным винтом 1444 третьей ступени и поршнем 1443 третьей ступени регулятора, соединенным с шейкой 1636 узла цапфы 1600. Рабочее давление регулятора может быть отрегулировано с помощью регулировочного винта 1444 третьей ступени, снабженного уплотнительным кольцом круглого сечения, обеспечивающим герметичность регулировочного винта 1444. В удлинении 1406 опоры предусмотрена защищенная от неумелого обращения заглушка 1446, которая может применяться с целью предотвратить нежелательную регулировку верхнего уровня давления.

Как показано на фиг. 6, узел 1600 цапфы смонтирован с возможностью вращения на монтажных болванках 1130 для рычага диафрагмы (показанных на фиг. 4).

Узел 1600 цапфы включает цапфу 1610, с возможностью вращения смонтированную на узле рычага 1630 цапфы, более подробно показанном на фиг. 9A и 9B.

Узел рычага цапфы подробно изображен на фиг. 9A. Узел рычага 1630 цапфы включает рычаг 1632 цапфы, имеющий поперечное поворотное плечо 1634, которое любым обычным способом с возможностью вращения прикреплено к монтажным болванкам 1130 (показанными на фиг. 4). На одном из концов рычага 1632 цапфы имеется шейка 1636, входящая в соответствующее отверстие в поршне 1443 третьей ступени регулятора (показанном на фиг. 6). На другом конце рычага 1632 цапфы расположен стержень 1638 диафрагмы, входящий в контакт со скользящей муфтой 1652, показанной на фиг. 10A и 10B.

На стороне поперечного поворотного плеча 1634 напротив шейки 1636 в рычаге цапфы имеется отверстие 1640, в которое входит цапфа 1610, а также отверстия 1642 для подшипника, проходящие через рычаг 1632 цапфы перпендикулярно отверстию 1640.

Согласно фиг. 6 цапфа 1610 имеет расположенное в ее нижнем конце отверстие (не показано), через которое может проходить ось или подшипник, расположенные в отверстии 1642. За счет этого цапфа соединяется с возможностью вращения с рычагом 1630 цапфы.

Расстояния между рычагом 1632 и центром поворотного плеча 1634 и между центром поворотного плеча 1634 и центром вращения цапфы 1610, а также жесткость пружины 1442 третьей ступени регулятора и пластинчатой пружины 1672 цапфы выбирают таким образом, чтобы усилия пружины 1442 и пружины 1672 компенсировали друг друга в центре вращения поворотного плеча 1634.

Узел цапфы 1600 включает стержень 1612, у которого имеется выступ 1610, входящий в контакт с кольцевой манжетой 1410 и кольцом 1424 круглого сечения в тот момент, когда цапфа находится в закрытом положении, и обеспечивающий преимущественно герметичное уплотнение. На верхнем конце цапфы 1610 имеется головка 1616 цапфы, расположенная с возможностью скольжения внутри отверстия 1426 в поршне 1420. Нижний конец стержня цапфы имеет кольцевую канавку 1697, удерживающую палец 1696. Стержень цапфы скользит в подшипнике 1692 и удерживается пружиной 1695 и зажимом 1696.

Форма цапфы 1610, соответствующей кольцевой манжеты 1410 и отверстия цапфы могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность потока газа вокруг цапфы 1610 и через отверстие 1408 цапфы. Тем самым обеспечивается максимально возможная степень регулировки потерь давления, происходящих по мере прохождения газа через регулятор, а также сводятся к минимуму потери, которые невозможно контролировать или регулировать.

Допускающее проскальзывание подпружиненное соединение позволяет цапфе скользить в поворотном подшипнике 1642, если сила, приложенная к цапфе (поворотным подшипником 1642) в направлении закрывания, превышает силу сжатия пружины 1673, действующей в качестве амортизатора, смягчающего относительные перемещения узла 1600 цапфы и узла 1650 диафрагмы. Благодаря этому опорные пластины диафрагмы входят в контакт с нижней крышкой, а в случае воздействия избыточного давления на диафрагму третьей ступени (избыточное давление может возникнуть во время обратной вспышки в цилиндре двигателя, быстрого падения потребления топлива) к опорным пластинам, муфте или рычагу не прилагаются значительные силы.

Применение скользящего соединения также уменьшает ударную нагрузку на гнездо цапфы в случае воздействия вышеназванных факторов, за счет чего снижается износ гнезда и связанное с этим отклонение от контрольной точки.

Таким образом, включение скользящего соединения уменьшает отклонение от контрольной точки и дает возможность применять облегченные опорные пластины, муфту и рычаг цапфы, благодаря чему улучшается переходная характеристика.

Нижний конец рычага 1630 цапфы находится в контакте со скользящей муфтой 1652, расположенной в верхней опорной пластине 1650 диафрагмы, как это показано на фиг. 10.

К кожуху 1102 с помощью винта 1671 может быть прикреплена пластинчатая пружина 1672, образующая консольно расположенный узел пружины. Деформация пружины создает силу, воздействующую на стержень 1612 цапфы и компенсирующую силу, созданную пружиной 1442 в центре вращения под воздействием высокого давления топлива на цапфу 1610.

Применение пластинчатой пружины 1672 приводит к тому, что большая часть регулирующей силы сжатия пружины прилагается непосредственно к основанию цапфы. Меньшая часть регулирующей силы сжатия пружины создается пружиной 1442 в качестве средства регулировки давления. Пластинчатая пружина 1672 и цилиндрическая пружина работают параллельно, а силы их воздействия на узел цапфы дополняют друг друга. За счет приложения большей части силы непосредственно к цапфе сила, которая должна быть приложена пружиной 1442, преимущественно уменьшается, в результате чего существенно меньшие силы воздействуют на оси поворота рычага. Таким образом, связанный с осью поворота эффект гистерезиса значительно снижается по сравнению с конструкциями, в которых регулирующая сила пружины приложена только в рычагу. Кроме того, пластинчатая пружина отклоняет струю газа (выходящую из отверстия цапфы) в сторону от диафрагмы, благодаря чему снижаются или исключаются колебания местного давления на диафрагму и уменьшается тенденция к отклонению диафрагмы. Помимо этого, любые содержащиеся в потоке газа посторонние частицы также направляются в сторону от диафрагмы, что защищает диафрагму от образования в ней отверстий.

На фиг. 7 изображен один из лучших вариантов осуществления узла силового клапана 1500. Данный узел включает регулируемый клапан, регулирующий количество топлива, поступающего в двигатель при заданной температуре и давлении. Узел включает опору 1502 силового клапана и удлинение 1504 опоры силового клапана, причем каждый из указанных элементов может быть выполнен за одно целое с верхней частью корпуса 1102, например, способом формовки или литья. Внутри опоры 1502 имеется полость 1503. Внутри полости 1503 расположен диск 1510 регулировки потока, установленный на резьбовом регулировочном винте 1512 по его оси. Под действием пружины 1514 с предварительной нагрузкой диск регулировки потока принудительно перемещается в закрытое положение. В результате вращения регулировочного винта 1512 диск регулировки потока перемещается вверх или вниз внутри опоры 1502, за счет чего регулируется размер отверстия, через которое может проходить сжатое топливо. Торцевой стопорный винт 1520 предотвращает сход диска 1510 регулировки потока с торца регулировочного винта 1512.

Полость 1503 сообщается с выпускным отверстием 1506 клапана природного газа, которое, в свою очередь, обычным способом может быть соединено с двигателем.

Торец нарезного вала снабжен кольцом круглого сечения, герметизирующим давление наддува, и заделан в отверстие со сужающимся дном с целью исключить биение. Внутренняя пружина предотвращает качку регулировочного диска и его выталкивание в период высокого давления наддува. Вращение регулировочного диска предотвращается стопорными канавками в корпусе регулятора. Такое устройство может быть легко приспособлено для использования в шаговых двигателях.

На фиг. 8 изображены электромагнитный узел запуска 1200 и электромагнитный узел холостого хода 1300. Электромагнитный узел запуска 1200 смонтирован в кожухе 1102 над полостью 1204 электромагнита запуска. Полость 1204 посредством газообразной среды через подающий канал холостого хода 1206 сообщается с полостью 1404 электромагнита выключения третьей ступени и полостью 1304 электромагнита холостого хода.

Электромагнитный узел запуска 1200 может включать любой обычный электромагнит 1210, способный открывать поршень 1212 электромагнита, противодействуя давлению, порядка обычного давления в регуляторе. Канал 1214 для газового потока соединяет полость 1204 электромагнита запуска с полостью 1105 диафрагмы третьей ступени.

Электромагнитный узел запуска 1200 смонтирован над полостью 1304 электромагнита холостого хода, которая посредством газообразной среды через подающий канал холостого хода 1206 сообщается с полостью 1404 электромагнита выключения третьей ступени и полостью 1204 электромагнита запуска.

Электромагнитный узел холостого хода может включать любой обычный электромагнит 1310, способный открывать поршень 1312 электромагнита, противодействуя давлению, порядка обычного давления в регуляторе.

Канал 1314 для газового потока соединяет полость 1304 электромагнита холостого хода с полостью 1316 регулировки потока холостого хода.

Внутри полости 1316 регулировки потока холостого хода расположен нарезной палец 1318 регулировки потока холостого хода. Полость 1316 регулировки потока холостого хода имеет конусообразную форму, постепенно сужающуюся в направлении внутренней части регулятора. Палец 1318 регулировки потока холостого хода имеет аналогичный сужающийся торец 1320, расположенный внутри полости регулировки потока холостого хода и создающий кольцевой канал регулируемого размера, через который может проходить газ. Размер кольцевого канала можно регулировать, поворачивая палец 1318 регулировки потока холостого хода, имеющий нарезной вал, вращающийся внутри нарезной части полости 1316, в результате чего сужающийся торец перемещается в полость 1316 или из нее.

Палец 1318 регулировки потока холостого хода регулирует поток холостого хода и имеет диапазон регулирования в пределах 20-95 SCFH. В другом варианте осуществления изобретения палец 1318 регулировки потока холостого хода может быть заменен игольчатым клапаном, служащим для установки низкого и высокого уровня потоков холостого хода в соответствии с потребностями двигателя. Палец 1318 регулировки потока холостого хода состоит из вала с мелкой резьбой, соединенного с конусообразным пальцем, который может сужаться под углом около 1,5 градусов с каждой стороны. В головке 1319 винта расположен уплотнительный сальник круглого сечения. С целью снижения производственных расходов гнездо для отверстия в корпусе регулятора третьей ступени может быть сделано механическим способом.

На фиг. 11 показан один из лучших вариантов осуществления дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению, примененного в качестве третьей ступени в сочетании с двухступенчатым сбалансированным регулятором давления. Показан внешний вид сверху опоры 500 пружины первой ступени, включающей крышку 502 опоры пружины, верхнюю стенку 503 и боковые стенки 504. Между верхней стенкой 503 и боковыми стенками 504 имеется буртик 506. Подробности конструкции опоры пружины раскрыты в упомянутой выше патентной заявке Канады, находящейся в процессе одновременного рассмотрения.

Опора пружины первой ступени может включать одну или несколько пружин, жесткость которых выбирают таким образом, чтобы обеспечить нужное давление на выходе и продлить срок службы регулятора и его составных элементов.

Крышка 502 опоры пружины смонтирована на основании 100 с помощью монтажных болтов или иных непоказанных крепежных средств.

На фиг. 11 изображен вид в разрезе опоры 700 пружины второй ступени и дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению, показанного на фиг. 6. Опора 700 пружины второй ступени состоит из крышки 702 опоры пружины, имеющей верхнюю поверхность 703, боковые стенки 704 и нижний фланец 705. Между стенками 704 и верхней поверхностью 703 имеется буртик 706. Давление внутри опоры второй ступении привязано к атмосферному давлению за счет имеющегося в крышке 702 или в каких-либо других подходящих местах канала или отверстия.

Внутри пружины второй ступени регулятора давления расположен узел цапфы 708 второй ступени. Для прикрепления опоры второй пружины к основанию имеется запирающее кольцо 707.

Внутри опоры второй пружины расположены первая и вторая цилиндрическая пружины 710 и 712 соответственно, намотка которых осуществлена в противоположных направлениях. Верхние концы пружин 710 и 712 соединены встык с колпачковым регулятором 720 пружины, который может перемещаться в вертикальном направлении за счет регулировочного винта 722, обеспечивая таким образом возможность регулировки силы, приложенной пружинами 710 и 712 к цапфе 750. Регулировочный винт защищен от несанкционированной регулировки средством против неумелого обращения 724, представляющим собой любое из нескольких известных средств такого рода. Внутренний диаметр данной опоры пружины также превышает внутренний диаметр соответствующей выходной камеры, что предотвращает возможность срезания диафрагмы поршнем диафрагмы в случае выхода из строя цапфы.

Применение двух пружин с противоположной намоткой в опоре второй ступени сводит к минимуму высоту опоры и жесткость пружины. Сводя к минимуму жесткость пружины для опоры заданной высоты, такая конфигурация пружин снижает степень неопределенности рабочего давления (спад давления). Противоположная намотка пружин сводит к минимуму риск вхождения в зацепление соседних пружин в процессе их движения.

Как было указано выше, наличие волнообразного выступа обеспечивает ряд преимуществ, включая повышение срока службы, и более высокие производственные допуски при ее изготовлении. Волнообразный выступ также исключает эффект гистерезиса, который наблюдается в плоских диафрагмах в процессе их рабочего смещения. В еще одном лучшем варианте осуществления вместо диафрагмы с предварительно сформированным выступом может быть использована диафрагма с верхней крышкой (не показана), имеющая более длинный выступ. Она может применяться с целью сведения к минимуму отклонений в площади рабочей поверхности диафрагмы, что в противном случае может произойти при изменении положения цапфы.

Как показано на фиг. 11, узел цапфы второй ступени включает диафрагму 752, проходящую в целом в горизонтальном направлении и имеющую волнообразный выступ 711, проходящий вертикально вверх от диафрагмы 752 и обеспечивающий изменение свойств диафрагмы.

Диафрагма 752 смонтирована на нижней опоре 758 с загнутым вниз наружным краем 713 и центральным выступом 760, проходящим через центр диафрагмы 752. Диафрагма зафиксирована на нижней опоре посредством поршня 754 и запирающего кольца 762. Между запирающим кольцом 762 и проходящей вверх наружной окружностью поршня 754 зафиксирован пружинный амортизатор 764. Пружинный амортизатор 764 упирается в боковые стенки 704 (показаны на фиг. 4) опоры пружины, но способен перемещаться вдоль стенок в процессе движения узла цапфы второй ступени.

Внутри центрального выступа нижней опоры диафрагмы смонтирован стержень 765 цапфы, у которого может иметься суженная средняя часть и головная часть 766, зафиксированная в выступе 760 держателем 763. На нижнем конце цапфы первой ступени расположен шток 770 клапана, навинченный на стержень 765 цапфы. Вокруг штока клапана расположено литое резиновое уплотнение 774. Значительно более низкое давление текучей среды в камере второй ступени дает возможность применить литое резиновое уплотнение без риска его деформации, что могло бы произойти в условиях более высокого давления текучей среды, более часто используемого в камере давления первой ступени. При необходимости между диафрагмой 752 и поршнем 754 может быть дополнительно помещена кольцевая прокладка из тефлона (не показана), служащая для обеспечения повышенной защиты на случай холодной погоды. Тефлоновая прокладка замедляет теплопередачу на диафрагму 752. В качестве альтернативы поршень 754 диафрагмы и нижняя опора 758 диафрагмы могут быть снабжены керамическим покрытием, служащим для улучшения эксплуатационных качеств в низкотемпературных условиях. Кроме того, конфигурация камеры опоры пружины (обозначенной позицией 714) может быть изменена с целью создания ловушки для отработанного газа между диафрагмой 752 и нижней опорой 758, служащей для улучшения эксплуатационных качеств в низкотемпературных условиях.

Как показано на фиг. 11, текучая среда под давлением поступает в кожух через впускное отверстие 103 (показано на фиг. 1) и может проходить через фильтр, например, описанный в вышеупомянутой заявке, находящейся в процессе одновременного рассмотрения. Текучая среда попадает в первую ступень регулятора давления через впускной канал (не показан) и поступает в камеру цапфы первой ступени, давление в которой преимущественно равно давлению в баллоне для хранения газа. Текучая среда в регулируемом режиме проходит через зазор между уплотнением цапфы первой ступени и стенками камеры цапфы, а затем попадает в отделение восстановления давления, расположенное внутри опоры пружины первой ступени.

Поток текучей среды, проходящий через опору пружины первой ступени, регулируют приложением комбинированной силы пружин регулятора и диафрагмы, под действием которой узел цапфы стремится в направлении открытого положения, тогда как под давлением текучей среды в камере цапфы, противодействующим диафрагме 552, цапфа стремится в направлении закрытого положения.

Поток текучей среды, проходящий через камеру второй ступени, регулируют приложением комбинированной силы пружин 710 и 712 и диафрагмы, под действием которой узел цапфы второй ступени стремится в направлении открытого положения. Под давлением текучей среды в камере 180 цапфы, противодействующим диафрагме 752, создается противоположно направленная сила, стремящаяся переместить цапфу второй ступени в направлении закрытого положения. Диафрагма 752 обеспечивает уплотнение, препятствующее утечке газа через опору второй ступени, и плавное вертикальное перемещение цапфы второй ступени между закрытым и полностью открытым положением. Нижняя опора 758 диафрагмы ограничивает верхнюю стенку верхней части 216 выходной камеры второй ступени.

В выходной камере 216 имеется планка 717, входящая в контакт с наружным краем 713 нижней опоры 758 диафрагмы и за счет этого предотвращающая смещение цапфы второй ступени за расчетную точку. Выходная камера второй ступени включает спиральный скат (не показан), служащий для дополнительного снижения спада давления. Скат способствует повышению скорости газа и его более плавному переходу в выходное отверстие. Скат может быть прикреплен к основанию одним из способов штамповки, что обычно дешевле, чем механическая обработка. Регулируемый поток текучей среды затем проходит через выходной канал 156, сообщающийся с выходным отверстием 106, показанным на фиг. 1.

Нижняя часть камеры 180 цапфы второй ступени закрыта съемной крышкой 780. Имеется кольцо круглого сечения 782, образующее уплотнение между основанием 100 регулятора и крышкой 780 второй ступени.

На фиг. 12 изображен вид в разрезе по линии, в целом соответствующей линии 6-6 на фиг. 1, второго варианта осуществления регулятора согласно настоящему изобретению. Показан кожух 2100 регулятора в сборе, состоящий из верхнего корпуса 2102 и нижней крышки 2104 регулятора.

Как корпус 2102 регулятора, так и нижняя крышка 2104 могут иметь расположенные посередине направленные внутрь выступы 2114 и 2115 соответственно, служащие для укрепления и усиления корпуса регулятора и играющие роль опоры и стопора для узла 2700 диафрагмы. Корпус регулятора 2102 может быть снабжен проходящими вверх опорными элементами 2103, которые могут быть отпрессованы или отформованы за одно целое с корпусом 2104 регулятора и на которые опирается главный двухступенчатый регулятор. Опорные элементы 2103 удерживают главный регулятор (не показан) в преимущественно перпендикулярном положении относительно монтажной поверхности 2118 и обеспечивают преимущественно герметичное соединение между двумя регуляторами. Между примыкающими краями корпуса 2102 и нижней крышки 2104 может располагаться прокладка 2112, обеспечивающая герметичное уплотнение кожуха, а также являющаяся средством фиксации диафрагмы 2680, которая вместе с прокладкой 2112 прижата по окружности кожуха примыкающими краями корпуса 2102 и дна 2104. В одном из лучших вариантов осуществления изобретения диафрагма 2680 и прокладка 2112 могут быть отпрессованы за одно целое с целью уменьшить число деталей и время, необходимое на сборку регулятора давления согласно настоящему изобретению. Наружные края как корпуса 2102 регулятора, так и нижней крышки 2104 плотно прилегают друг к другу, образуя преимущественно герметичное уплотнение. По окружности как корпуса 2102 регулятора, так и нижней крышки 2104 проходят кольцевые фланцы 2106 и 2107 соответственно, в которые входит зажимная лента или иное средство, обеспечивающее преимущественно герметичное скрепление корпуса 2102 регулятора и нижней крышки 2104.

Корпус 2102 регулятора включает опору 2402 электромагнита, имеющую в целом кольцевое поперечное сечение и выходящее наружу удлинение 2406, показанное, например, на фиг. 15A. В опоре 2402 электромагнита размещается узел 2400 электромагнита и узел 2440 пружины регулятора, что будет более подробно описано ниже. Внутри опоры 2402 электромагнита имеется полость 2406, являющаяся входной частью в регулятор согласно настоящему изобретению и в одном из вариантов осуществления сообщающаяся с выпускным отверстием 1120 главного регулятора (согласно фиг. 6) и отверстием 2408 цапфы. Переходный участок между полостью 2404 и отверстием 2408 ограничен манжетой 2410, в которую входит узел цапфы 2600, что будет более подробно описано ниже, и которая служит для оптимизации потока газа на участке между полостью 2404 и отверстием 2408.

Как будет более подробно описано со ссылкой на фиг. 14, регулятор согласно настоящему изобретению включает электромагнитный узел 2400 выключения, состоящий из приводимого в действие электромагнитом поршня 2420, в верхнем конце которого имеется полость 2421, удерживающая внутри себя пружину 2422 возврата поршня. Приводимый в действие электромагнитом поршень 2420 способен перемещаться внутри полости 2404. На нижней поверхности поршня 2420 расположено кольцо 2424 круглого сечения или иное средство уплотнения, входящее в контакт с манжетой 2410 и обеспечивающее герметичное уплотнение. В нижнем конце поршня имеется отверстие 2426, в которое входит верхний конец узла цапфы 1600, более подробно описанной ниже.

Поршень 2420 может приводиться в действие электромагнитом выключения 2430, расположенным в ярме электромагнита 2432. Регулировочный винт 2434 прижимает ярмо 2432 к поршню 2420 электромагнита, и тем самым зажимает катушку 2430 электромагнита, и создает линию магнитного потока, направленную от верха катушки к ее низу.

С полостью 2406 сообщается канал 2206, проходящий из полости 2304 электромагнита холостого хода и полости 2204 электромагнита запуска.

Нижняя часть отверстия 2408 цапфы ограничена формой вкладыша 2412, выполненного из металла с целью создания износостойкой поверхности, по которой может протекать газ, и зафиксированного в корпусе 2102 регулятора резьбовыми соединениями или иными обычными средствами. Наличие такого вкладыша обеспечивает износостойкую и прочную поверхность, необходимую, чтобы ограничить отверстие цапфы, в то время как большая часть остальных деталей регулятора может быть выполнена из дешевого легкого материала. Вкладыш 2412 и узел 2600 цапфы имеют такую форму, чтобы обеспечить нужные параметры проходящего через регулятор потока газа, что будет более подробно описано ниже.

В удлинении 2406 опоры расположен узел 2440 пружины регулятора, включающий пружину 2442 регулятора, с каждого конца которой расположены колпачки 2443. Пружина 2442 регулятора расположена между поршнем 2443 регулятора и пальцем 2636, смонтированным на узле 2600 цапфы. Колпачки 2443 пружины входят в сцепление с поршнем 2446 регулятора и пальцем 2636 соответственно. Поршень 2446 регулятора расположен в полости 2438 пружины и прижат пружиной 2442 регулятора к регулировочному винту 2450. Регулировочный винт 2450 посредством резьбы входит в верхнюю часть полости 2438; его положение в указанной полости может быть отрегулировано за счет вращения винта с целью его перемещения вверх или вниз внутри полости 2438. Рабочее давление регулятора может быть таким образом отрегулировано с помощью регулировочного винта 2450, снабженного уплотнительным кольцом круглого сечения 2448, обеспечивающим герметичность регулировочного винта 2450. В удлинении 2406 опоры предусмотрена защищенная от неумелого обращения заглушка 2452, которая может применяться с целью предотвратить нежелательную регулировку верхнего уровня давления.

Как показано на фиг. 12, узел цапфы 2600 представляет собой цапфу 2610, смонтированную с возможностью вращения на узле 2630 рычага цапфы, подробно показанном на фиг. 16A и 16B.

Более подробно показанная на фиг. 14 цапфа 2610 включает стержень 2612 цапфы, плавно переходящий в основание 2614 цапфы, взаимодействующее с вкладышем 2412. Поршень 2420 электромагнита снабжен уплотнительным кольцом 2424 круглого сечения, создающим преимущественно герметичное уплотнение между поршнем 2420 электромагнита и манжетой 2410, когда цапфа находится в закрытом положении. В верхнем конце цапфы 2610 расположена головка 2616 цапфы, с возможностью скольжения помещающаяся внутри отверстия 2426 в поршне 2420 электромагнита. Ниже основания 2614 цапфы расположен нижний стержень 2616 цапфы, к которому прикреплен опорный штифт 2618 цапфы, на который опирается узел 2630 рычага цапфы, что будет более подробно описано ниже.

Форму цапфы 2610, соответствующей кольцевой манжеты 2410, и вкладыша 2412, и отверстия цапфы выбирают таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективное прохождение потока газа вокруг цапфы 2610 и через отверстие цапфы 2408. За счет этого можно в максимально возможной степени регулировать потери давления, имеющие место по мере прохождения потока газа через регулятор, а также свести к минимуму любые потери давления, которые не могут быть отрегулированы.

На фиг. 16A и 16B подробно изображен узел 2630 рычага цапфы, включающий рычаг 2632 цапфы, на одном конце которого смонтирована ось поворота 2634. На этом же конце рычага 2632 расположен опорный палец 2636, входящий в соответствующее отверстие в колпачке 2443 пружины. На другом конце рычага 2632 цапфы расположен соединяющий стержень 2637, входящий в зацепление со скользящей муфтой 2652, изображенной на фиг. 16B и 16C.

Как показано на фиг. 16A и 16B, с одной стороны рычага 2632 цапфы смонтирован направляющий узел 2638 цапфы, поддерживающий опорный палец 2618 цапфы, опирающийся на направляющий узел 2638 цапфы.

Как более подробно показано на фиг. 14, направляющий узел 2638 цапфы включает боковые опоры 2640, ось 2642, опору 2644 пружины и пружину 2646. В нижней части оси 2642 расположены крюки 2648. Вкладыш 2412 удерживает соответствующие крюки 2650 в нижней части опоры 2402 электромагнита по обе стороны расширенной части отверстия 2408 цапфы. Между соответствующими парами крюков 2648 и 2650 расположены опорные пружины 2652 цапфы.

Расстояние между пальцем 2636 и центром оси поворота 2634 и между центром оси поворота 2634 и центром 2618 направляющего узла цапфы, а также жесткость пружины 2442 регулятора, опорных пружин 2652 цапфы и пружины 2646 выбирают таким образом, чтобы силы, приложенные пружинами 2442, 2646 и 2652 компенсировали силу, приложенную топливом под высоким давлением к цапфе 2610.

Пружина 2646 выталкивает узел 2610 цапфы вверх и обычно удерживает узел 2610 цапфы на расстоянии от узла 2630 рычага цапфы, позволяя узлу рычага продолжать перемещение вниз даже после того, как основание 2614 цапфы полностью обопрется на вкладыш 2412, а отверстие 2408 цапфы будет полностью закрыто. За счет этого опорные пластины диафрагмы могут входить в контакт с нижней крышкой, при этом в случае возникновения избыточного давления в диафрагме третьей ступени на опорные пластины, муфту или рычаг не воздействуют значительные силы. Указанное избыточное давление может возникнуть из-за обратной вспышки при запуске двигателя, быстрого падения расхода топлива. Благодаря этому в конструкции узла 2630 рычага могут быть применены более легкие материалы.

Применение пружины 2646 также снижает ударную нагрузку на гнездо цапфы в случае возникновения вышеназванных условий, за счет чего снижается износ гнезда и связанное с этим отклонение от контрольной точки.

Включение пружины 2646 снижает отклонение от контрольной точки и дает возможность применять более легкие материалы для опорных пластин и узла цапфы, благодаря чему улучшается переходная характеристика регулятора.

Нижний конец рычага 2632 цапфы входит в зацепление со скользящей муфтой 2652, помещающейся в верхней опорной пластине 2704 диафрагмы и действующей таким же образом, что и скользящая муфта, изображенная на фиг. 10.

Применение пластинчатой пружины 2652 приводит к тому, что большая часть регулирующей силы сжатия пружины прилагается непосредственно к основанию 2610 цапфы. Меньшая часть регулирующей силы сжатия пружины создается пружиной 2442 в качестве средства регулировки давления. Пружина 2652 и пружина 2442 работают параллельно, а силы их воздействия на узел цапфы дополняют друг друга. Аналогично варианту осуществления согласно фиг. 6, за счет приложения большей части силы непосредственно к цапфе сила, которая должна быть приложена пружиной 2442, преимущественно меньше, чем сила, приложенная в обычных регуляторах давления, в результате чего существенно меньшие силы воздействуют на оси поворота рычага. Таким образом, связанный с осью поворота эффект гистерезиса значительно снижается по сравнению с конструкциями, в которых регулирующая сила пружины приложена только к рычагу.

На фиг. 14 изображен вид в разрезе опоры электромагнита согласно фиг. 12 под прямыми углами к виду в разрезе на фиг. 12. Как показано на фиг. 14, узел 2600 цапфы опирается не только на узел 2630 рычага цапфы, но также и на пружины 2652, находящиеся в зацеплении с крюками 2648 и 2650. Таким образом, направленная вниз сила потока газа, проходящего через отверстие 2408 цапфы, может быть компенсирована направленной вверх силой пружин 2652 и пружины 2442 регулятора.

На фиг. 15A и 15B подробно изображен альтернативный, лучший вариант узла 2500 силового клапана. Данный узел оснащен устанавливаемым клапаном, регулирующим количество топлива, поступающего в двигатель при полной нагрузке, а также обеспечивающим турбулентность выходящего потока при любом расходе потока. Узел 2500 силового клапана установлен в опоре 2502 силового клапана и удлинении 2504 опоры силового клапана, которые могут быть выполнены за одно целое с верхним корпусом 2102, например, отпрессованы или отлиты. Внутри опоры 2502 имеется полость 2503 в целом цилиндрической формы. Полость 2503 сообщается с отверстием 2506 клапана выпуска природного газа, которое, в свою очередь, обычным способом может быть соединено с двигателем. Внутри полости 2503, перпендикулярно продольной оси полости, расположен диск 2510 регулировки потока, установленный по оси нарезного регулировочного винта 2512, показанного на чертеже. Под действием пружины 2514 с предварительной нагрузкой диск регулировки потока принудительно перемещается в закрытое положение. В результате вращения регулировочного винта 2512 диск регулировки потока перемещается вверх или вниз внутри опоры 2502, за счет чего регулируется размер отверстия, через которое может проходить сжатое топливо. Торцевой стопорный винт 2520 предотвращает сход диска 2510 регулировки потока с торца регулировочного винта 2512.

Торец нарезного вала снабжен кольцом круглого сечения, герметизирующим давление наддува, и заделан в отверстие со сужающимся дном с целью исключить биение. Внутренняя пружина предотвращает качку регулировочного диска и его выталкивание в период высокого давления наддува. Вращение регулировочного диска предотвращается стопорными канавками в корпусе регулятора. Такое устройство может быть легко приспособлено для использования в шаговых двигателях.

На фиг. 15B изображен вид в разрезе опоры 2402 электромагнита и отверстия 2408 цапфы с манжетным вкладышем 2410. На фиг. 15B изображены монтажные крюки для пружин 2650, на которых смонтированы опорные пружины 2652 цапфы.

На фиг. 15B также изображено отверстие 2800 для температурного датчика, в котором смонтирован термистор 2801, причем термочувствительный наконечник термистора проходит в полость 2408 регулятора давления.

На фиг. 15A и 15B также показан канал 2306 холостого хода, соединяющий полость 2304 электромагнита холостого хода с полостью 2406 электромагнита выключения третьей ступени и полостью 2404 электромагнита запуска.

Аналогично варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 8, канал для потока газа соединяет полость электромагнита холостого хода, расположенную в опоре 2302 электромагнита холостого хода, с полостью 2316 установки потока холостого хода.

В конце канала 2306 холостого хода расположена полость 2316 регулировки потока холостого хода. Внутри полости 2316 регулировки потока холостого хода расположен нарезной регулятор регулировки потока холостого хода (не показанный на фиг. 15B, но аналогичный устройству, изображенному на фиг. 8). Полость 2316 регулировки потока холостого хода имеет конусообразную форму, постепенно сужающуюся в направлении внутренней части регулятора. Как показано на фиг. 8, палец 1318 регулировки потока холостого хода имеет аналогичный сужающийся торец 1320 (на фиг. 8), расположенный внутри полости регулировки потока холостого хода и создающий кольцевой канал регулируемого размера, через который может проходить газ. Размер кольцевого канала можно регулировать, поворачивая палец 2318 регулировки потока холостого хода, имеющий нарезной вал, вращающийся внутри нарезной части полости 2316, в результате чего сужающийся торец перемещается в полость 2316 или из нее.

На фиг. 13A, 13B и 13C проиллюстрированы наилучшие варианты выполнения узла 2700 диафрагмы, которые могут быть применены в вариантах осуществления регулятора, изображенного на фиг. 12.

Узел 2700 диафрагмы включает выполненную из любого подходящего материала диафрагму 2702, наружные края которой плотно зажаты между корпусом 2102 регулятора и нижней крышкой 2104 (согласно фиг. 12) и снабжены отпрессованной за одно целое прокладкой. Над диафрагмой расположена опорная пластина 2704, к которой прикреплена скользящая муфта 2652, как это показано на фиг. 12.

Под диафрагмой расположена пружина 2706 диафрагмы и противодеформационное кольцо 2712. Опорная пластина 2704, пружина 2706 диафрагмы и противодеформационное кольцо 2712 соединены заклепками 2714 или другими легкими крепежными элементами, проходящими через диафрагму 2702, но при этом обеспечивающими преимущественно герметичную прокладку между верхней и нижней частями полости регулятора. Пружина 2706 диафрагмы может включать три или более штыря, отходящих наружу от центральной втулки и поддерживающих противодеформационное кольцо, как это будет описано ниже.

Опорная пластина 2704 может представлять собой относительно плоскую легкую деталь из металла или пластика, выполненную в виде спиц и сплошной наружной окружности, что позволяет максимально снизить вес опорной пластины, сохраняя при этом центральную часть диафрагмы 2702 относительно плоской и параллельной центральной оси корпуса регулятора.

Аналогичным образом противодеформационное кольцо 2712 имеет наружное кольцо 2710, диаметр которого превышает диаметр опорной пластины 2704, установленной на штифтах 2716, расположенных на конце подпружиненных штырей 2706. Наружное кольцо приподнимает края диафрагмы выше центральной части диафрагмы, когда регулятор находится в нормальном или сбалансированном положении. Если давление в верхней части полости 2105 падает ниже уровня эталонного давления в нижней части полости, центральная часть диафрагмы приподнимется, компенсируя указанную разность давлений. Благодаря новизне своей конструкции диафрагма согласно настоящему изобретению остается плоской, и тем самым улучшается работа регулятора.

Несмотря на то, что во многих случаях предпочтительно, чтобы регулятор работал в сбалансированном положении, чтобы свести к минимуму давление газа на выходе, при определенных обстоятельствах регулятор может работать в несбалансированном положении, чтобы обеспечить небольшое положительное давление на выходе из регулятора в двигатель.

На фиг. 17 изображен регулятор давления согласно фиг. 12, способный обеспечивать положительное давление на выходе из регулятора. На нижней крышке регулятора установлен узел 2800 опоры пружины, включающий стакан 2802, расположенный в нижней крышке и зафиксированный гайкой 2804. Внутри стакана 2802 находятся пружины 2806 и 2808 с противоположной намоткой, зафиксированные между пластинами 2810 и 2812. Пластина 2812 прикреплена к узлу 2700 диафрагмы заклепками 2714, а пластина 2810 зафиксирована внутри стакана 2802 и упирается в диск 2814 регулировки пружины, посаженный на резьбе стакана 2802. В результате вращения диска 2814 регулировки пружины увеличивается или уменьшается сила сжатия пружины, воздействующая на узел 2700 диафрагмы. Торец стакана 2802, кольца круглого сечения 2818 и 2820 могут быть снабжены колпачком 2816, защищенным от неумелого обращения, с целью герметизации регулятора от воздействия атмосферного давления.

В предлагаемом изобретении предусмотрен дополнительный регулятор давления, который может применяться в сочетании с обычными одно- или двухступенчатыми регуляторами давления. Он также может использоваться в сочетании с новым двухступенчатым сбалансированным регулятором давления, образуя трехступенчатую вакуум-потребляющую систему регулировки давления, предназначенную для регулировки давления сжатых газов, в частности природных газов, применяемых в качестве топлива для двигателей, в транспортных средствах, приводимых в действие от природного газа. Регулятор давления представляет собой высокопрочное, компактное, обеспечивающее высокий расход потока, незначительный спад давления, малый перепад давления, незначительное отклонение от контрольной точки и незначительное "ползучее" повышение давления устройство, пригодное как для эксплуатации, так и для применения в качестве запасного узла. Регулятор особо эффективен при его применении в моно-, би- и двухтопливных двигателях. Технический результат - максимальная чувствительность к изменениям в уровне давления впуска и минимум колебаний давления на выходе. 4 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Регулятор давления, включающий кожух, содержащий корпус (1102) и крышку (1104), диафрагму (1680), расположенную внутри упомянутого кожуха между упомянутыми корпусом и крышкой, при этом упомянутая диафрагма и упомянутый корпус образуют первую камеру внутри упомянутого кожуха, упомянутая первая камера сообщается с выходным каналом (1508), а упомянутая крышка образует вторую камеру внутри упомянутого кожуха, отличающийся тем, что упомянутый регулятор давления также включает рычаг (1630), с возможностью вращения смонтированный на упомянутом корпусе, при этом упомянутый рычаг включает плечо (1632), у которого имеются первый и второй концы, при этом первый конец упомянутого плеча находится в шарнирном соединении с упомянутой диафрагмой, клапан, расположенный в упомянутом корпусе и служащий для регулировки потока текучей среды, поступающей в упомянутый корпус, при этом упомянутый клапан включает цапфу (1600), с возможностью вращения смонтированную на упомянутом рычаге и расположенную внутри отверстия (1426) в упомянутом корпусе, и пружину (1442), установленную на упомянутом корпусе, входящую в зацепление со вторым концом упомянутого плеча рычага и принудительно перемещающую упомянутый клапан в открытое положение. 2. Регулятор давления по п.1, регулирующий и контролирующий поступление потока сжатой текучей среды в двигатель, в котором упомянутый корпус имеет входной канал (1120), сообщающийся с источником текучей среды под высоким давлением, упомянутая крышка имеет эталонное отверстие (1140), сообщающееся с источником эталонного давления, упомянутый выходной канал (1508) сообщается с упомянутым двигателем, и в котором упомянутый клапан дополнительно включает седло (1410) клапана, взаимодействующее с упомянутой цапфой и прерывающее поступление потока текучей среды из упомянутого входного канала в упомянутую первую камеру, когда поступление потока текучей среды в упомянутый двигатель не требуется. 3. Регулятор давления по п.2, в котором упомянутая первая камера и упомянутая вторая камера имеют преимущественно одинаковый объем. 4. Регулятор давления по п.2, в котором упомянутый входной канал и упомянутый выходной канал имеют преимущественно одинаковый размер. 5. Регулятор давления по п.2, в котором упомянутый клапан дополнительно включает поршень (1420) с электромагнитным управлением, служащий для фиксации упомянутой цапфы в закрытом положении.