ОБРАТНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ИЛИ ВЫПУСКНЫХ ОТВЕРСТИЙ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2018 года по МПК F16K7/12 

Изобретение относится к вентиляционному или обратному клапану для вентиляционных и выпускных отверстий транспортных средств, который содержит по меньшей мере один мембранный диск из гибкого материала, который с одной центральной областью удерживают в отверстии корпуса клапана и подвергают предварительному напряжению одной радиально наружной областью относительно седла клапана с целью его приподнимания при перепадах давления между входным пространством и выходным пространством или атмосферы над седлом клапана и деблокирования поперечного сечения потока между входным пространством и выходным пространством или атмосферой, в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения.

Такого рода вентиляционный и обратный клапан известен также из образующей родовой признак документа DE 1938206 А и является, например, составной частью электромеханического ограничительного клапана системы ABS в соответствии с документом DE 19701200 С2 данного заявителя. Вентиляционный или обратный клапан в соответствии с показанной в этом документе на фиг. 5 форме исполнения расположен в нижнем вентиляционном отверстия корпуса ограничительного клапана системы ABS, который служит для зависимого от скольжения колес при торможении поддержания давления и снижения прикладываемого к тормозной колодке тормозного усилия регулируемой по проскальзыванию пневматической тормозной системы транспортного средства. Для уменьшения давления при установленном электроникой системы ABS чрезмерном скольжении колес при торможении происходит возбуждение управляющего клапана ограничительного клапана системы ABS, в результате чего сжатый воздух поступает из тормозной линии через внутреннее пространство ограничительного клапана системы ABS в вентиляционное отверстие и поступает в вентиляционный или обратный клапан, причем за счет перепада давления поднимается над седлом клапана и сжатый воздух может выйти в атмосферу.

Кроме того, из документа DE 102007054760 В3 известен такой вентиляционный или обратный клапан, который расположен там в вентиляционном отверстии ограничительного клапана пневматической тормозной системы рельсового транспортного средства, чтобы при толчке наполнения ограничивать давление в воздушной магистрали до заранее определенной величины, так что избыточный сжатый воздух выходит через расположенный там вентиляционный или обратный клапан.

Из документа WO 96/21589 A1 известно исполнение, при котором в одной стенке принимающего пружинный энергоаккумулятор режимного колпака тормозного воздухораспределителя расположен вентиляционный или обратный клапан, предназначенный для вентиляции режимного колпака тормозного воздухораспределителя при уменьшении его объема вследствие срабатывания тормозного механизма с пружинным аккумулятором.

Общим для этих использований вентиляционного или обратного клапана является то, что он допускают протекание среды, например сжатого воздуха, только в одном направлении и должны перекрывать его в противоположном направлении. Для названых выше использований это означает, например, что вентиляционный или обратный клапан позволяют протекание сжатого воздуха в атмосферу лишь от внутреннего пространства соответствующего пневматического устройства, однако протекание в противоположном направлении должно быть перекрыто.

Наряду с этой функцией использующийся в области техники транспортных средств и выполненный в качестве соответствующего родовому понятию в качестве мембранного клапана вентиляционный или обратный клапан должны обеспечивать высокий воздухообмен, незначительные дросселирующие эффекты при вытекании, надежное запирание нежелательного направления потока, надежную защиту от проникновении грязи, незначительное давление открывания или срабатывания, а также, прежде всего, малое шумообразование.

Последнее оказалось, однако, более сложным, чем наблюдалось, прежде всего при относительно податливом материале мембраны с высоким шумообразованием, так как в этом случае податливая мембрана может быть легче возбуждена воздушным потоком с образованием колебаний (корпусного шума), которые обуславливают соответствующий воздушный шум. Если, напротив, жесткость материала мембраны является относительно высокой, то недостаточными оказываются уплотнительные свойства относительно седла клапана.

Исходя из вышеизложенного задача изобретения заключается в таком дальнейшем усовершенствовании вентиляционного или обратного клапана, что при хороших уплотнительных свойствах одновременно обеспечивается малое шумообразование.

Эта задача решается с помощью признаков в соответствии с п. 1 формулы изобретения.

В соответствии с изобретением при рассмотрении в окружном направлении мембранного диска на корпусе клапана предусмотрены несколько, расположенных на окружном расстоянии друг от друга прижимов, которые локально удерживают радиально наружную часть мембранного диска относительно седла клапана.

В этом случае радиально наружную область мембранного диска или ее радиальный наружный край невозможно более полностью поднять над седлом клапана, возможен подъем при рассмотрении в окружном направлением только расположенных между прижимами окружных участков радиально наружной области мембранного диска. Прижимы, которые локально препятствуют подъему диска мембраны над седлом клапана или ограничивают его, обеспечивают повышение прочности крепления мембраны на корпусе клапана и препятствуют возможности колебаний мембраны на большой поверхности, обусловленных потоком. Поскольку тем самым свободны лишь небольшие площади мембраны, которые затем могут колебаться лишь с уменьшенной амплитудой колебаний, уменьшается излучающая потенциальный воздушный шум поверхность мембранного диска, что в общей сложности влечет за собой незначительную тенденцию для образования воздушного шума.

Помимо этого заявителю на основании испытаний удалось установить, что выполненные в соответствии с изобретением вентиляционные или обратные клапаны обеспечивают наряду с малым шумообразованием также высокий воздухообмен, малые дросселирующие эффекты при вытекании, надежное запирание нежелательного направления потока, надежную защиту от проникновения грязи, а также имеют низкой давление отпирания.

Предпочтительным образом на корпусе клапана при рассмотрении в окружном направлении предусмотрены несколько таких прижимов, расположены на приблизительно одинаковом окружном расстоянии друг от друга. В частности, прижимы локально прижимают радиально наружную область мембранного диска к седлу клапана. Альтернативно прижимы могут оказывать на радиально наружную область мембранного диска такие усилия прижима, что последний при наличии соответственно высокого перепада давления в смысле отпирания все еще находится в контакте с седлом клапана или даже незначительно поднимается над ним.

Во встроенном состоянии соответствующего изобретению вентиляционного или обратного клапана в вентиляционное или выпускное отверстие компрессорной установки транспортного средства корпус вентиляционного или обратного клапана может быть по меньшей мере частично встроен в корпус компрессорной установки транспортного средства и, в частности, быть выполнен вместе с ним в виде единой детали. Отверстие корпуса клапана, которое запирают действующей вместе с седлом клапана мембраной, образует в этом случае участок вентиляционного или выпускного отверстия, причем входное пространство образовано в этом случае вентиляционным или выпускным отверстием компрессорной установки, а выходное пространство образуется атмосферой. В этом случае соответствующий изобретению вентиляционный или обратный клапан обеспечивает возможность прохождения потока от вентиляционного или выпускного отверстия в атмосферу, однако препятствует противотоку.

Альтернативно соответствующий изобретению вентиляционный или обратный клапан может быть выполнен также в качестве отдельного конструктивного узла, который затем встраивают в компрессорную установку в соответствующую выемку, например, вентиляционное или выпускное отверстие. Не в последнюю очередь возможно также, однако, встраивание соответствующего изобретению вентиляционного или обратного клапана в напорный трубопровод компрессорной установки.

С помощью перечисленных в дополнительных пунктах мер возможны предпочтительные усовершенствования и улучшения настоящего изобретения.

В особо предпочтительном случае прижимы расположены на крышке корпуса клапана, которая закрывает отверстие корпуса клапана с помощью по меньшей мере одного мембранного диска. За счет специального исполнения крышки последняя может способствовать защите мембраны от повреждений извне, а также препятствовать проникновению грязи. Далее, прижимы могут быть выполнены, в частности, в качестве единого с крышкой элемента, что обуславливает простоту и монтаж соответствующего изобретению вентиляционного или обратного клапана.

В соответствии с одним усовершенствованием при рассмотрении в окружном направлении крышки, которая содержит, например, круглую соединительную часть для корпуса клапана, в позициях периметра прижимов в крышке предусмотрены вентиляционные отверстия.

С целью экранировки мембранного диска и седла клапана этих вентиляционных отверстий в крышке относительно влияний окружающей среды и потока при рассмотрении в радиальном направлении вентиляционным отверстиям и прижимам промежуточно приданы круглые в поперечном сечении участки стенок крышки, которые при рассмотрении в окружном направлении крышки расположены в позициях прижимов и которые относительно осевой линии крышки проходят аксиально в направлении от крышки. Также и эти участки стенок выполнены предпочтительно в виде единой с крышкой детали.

С целью достижения наиболее эффективной защиты мембранного диска и седла клапана участки стенок крышки в особо предпочтительном случае превышают по высоте седло клапана при рассмотрении в направлении, параллельном центральной оси крышки. С той же целью длина основания имеющих круглую форму участков стенок больше окружной протяженности вентиляционных отверстий.

Для того чтобы при превышающей давление открытие разности давлений обеспечить прохождение потока в вентиляционные отверстия в крышке от входного пространства через поперечные сечения потока, которые деблокированы окружными участками мембраны, которые приподняты под воздействием давлением над седлом клапана и не удерживаются прижимами на седле клапана, при рассмотрении в окружном направлении крышки имеющим круглую форму участкам стенок промежуточно приданы отверстия потока, которые впадают в радиально наружный кольцевой канал крышки, который сообщается с вентиляционными отверстиями. Следовательно, протекающий сквозь свободные поперечные сечения между седлом клапана и мембранным диском поток сжатого воздуха при рассмотрении в радиальном направлении обводится вокруг прижимов и участков стенок, чтобы войти в кольцеобразный проточный канал в крышке, через которой он затем может попадать в вентиляционные отверстия в крышке.

Предпочтительно мембранный диск укреплен на цапфе, центрально расположенной в отверстии корпуса клапана. С целью центрирования крышки на корпусе клапана эта цапфа входит, например, в отверстие крышки.

Предпочтительно на обращенных к мембранному диску торцовых поверхностях прижимов выполнены имеющие форму стержней упоры для мембранного диска. С помощью этих имеющих форму стержней упоров возможна особенно хорошая фиксация мембранного диска, изготовленного из гибкого и податливого материала. Эти имеющие форму стрежней упоры имеют диаметр, например, 1 мм.

В особо предпочтительном случае седло клапана выполнено в качестве узкой огибающей уплотнительной кромки на крае отверстия, причем уплотнительная кромка радиально соосна имеющим форму стержней упорам.

Как уже отмечалось выше, в соответствии с одним предпочтительным вариантом вентиляционный или обратный клапан расположен в вентиляционном или выпускном отверстии компрессорной установки транспортного средства. В частности, компрессорная установка может содержать по меньшей мере один электропневматический или пневматический клапан с по меньшей мере одним вентиляционным отверстием, в котором в этом случае расположен соответствующий изобретению вентиляционный или обратный клапан. Электропневматический клапан представляет собой, например, клапан ABS или клапан ASR регулируемой по торможению и/или проскальзыванию ведущих колес пневматической или электропневматической тормозной системы транспортного средства, как он описан, например, в упомянутом выше документе DE 19701200 С2.

Таким же образом компрессорное устройство транспортного средства могло бы содержать по меньшей мере один тормозной цилиндр с пружинным энергоаккумулятором пневматической или электропневматической тормозной системы транспортного средства, например, в соответствии с упомянутым выше документом WO 96/21589 A1, причем в по меньшей мере одном вентиляционном отверстии одной стенки одного принимающего один пружинный энергоаккумулятор режимного колпака тормозного воздухораспределителя тормозного цилиндра с пружинным энергоаккумулятором может быть расположен соответствующий изобретению вентиляционный или обратный клапан.

Дальнейшие улучшающие изобретение меры изображены более подробно ниже в описании примеров исполнения изобретения и на чертежах.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг. 1 показывает в поперечном сечении изображение соответствующего изобретению вентиляционного или обратного клапана в соответствии с одним предпочтительным вариантом выполнения изобретения;

фиг. 2 показывает вид снизу на крышку вентиляционного или обратного клапана по фиг. 1.

Показанный на фиг. 1 в поперечном сечении вентиляционный или обратный клапан встроен, например, в выпускное или вентиляционное отверстие канала сжатого воздуха не изображенного здесь в результате больших размеров ограничительного клапана ABS (клапан ABS) или клапана регулирования проскальзывания ведущих колес (клапан ASR) пневматической или электропневматической тормозной системы транспортного средства. В этом случае вентиляционный или обратный клапан служит для вывода а атмосферу потока (на фиг. изображен стрелкой) от канала сжатого воздуха, который через выпускное или вентиляционное отверстие впадает в атмосферу и, однако, для предотвращения движения потока в противоположном направлении.

Вентиляционный и обратный клапан представляет собой мембранный клапан и отпирается, как только разность давлений между каналом сжатого воздуха и атмосферой достигнет величины давления открытия вентиляционного или обратного клапана или превысит его. Это, например, случай при описанном здесь использовании, если происходит открывание электромагнитного выпускного клапана ABS или клапана ASR с целью снижения силы торможения и затем сжатый воздух протекает из тормозной магистрали через открытый выпускной клапан клапана ABS в канал сжатого воздуха и в его выпускное или вентиляционное отверстие и оттуда через соответствующий изобретению вентиляционный или обратный клапан выходит в атмосферу.

Вентиляционный или обратный клапан содержит один мембранный диск 2 из гибкого материала, например эластомера, который в центральной области крепится в выпускном или вентиляционном отверстии с предварительным напряжением одной радиально наружной области относительно седла 4 клапана на корпусе 3 клапана. В особо предпочтительном случае седло 4 клапана выполнено в виде вращающейся уплотнительной кромки на краю выпускного или вентиляционного отверстия ограничительного клапана. Корпус 3 клапана существует здесь в этом случае, например, в стенке канала сжатого воздуха в области выпускного или вентиляционного отверстия ограничительного клапана, вместе с которым он предпочтительно выполнен в виде единого элемента.

При достижении перепада давления открытия вентиляционного или обратного клапана или превышающем это открытие перепада давления между давлением в канале сжатого воздуха ограничительного клапана и атмосферным давлением радиально наружная область мембранного диска 2 поднимается над седлом 4 клапана и после этого деблокирует поперечное сечение потока между каналом сжатого воздуха и атмосферой.

Мембранный диск крепится своей центральной областью предпочтительно на цапфе 9, которая центрально расположена в выпускном или вентиляционном клапане ограничительного клапана. Предпочтительно седло 4 клапана выполнено в качестве вращающейся уплотнительной кромки на краю выпускного или вентиляционного отверстия ограничительного клапана.

При рассмотрении в окружном направлении мембранного диска 2 предусмотрены несколько прижимов 6, которые расположены на окружном расстоянии друг от друга, например четыре прижима 6 на двух ортогональных осях крышки 1, которые локально прижимают радиально наружную область мембранного диска 2 к седлу 4 клапана (см. фиг. 1).

Предпочтительно на обращенной к мембранному диску 3 торцовой стороне прижимов 6 выполнены имеющие форму стержней упоры 5 для мембранного диска 2. С помощью этих имеющих форму стержней упоров 5 возможна особо хорошая фиксация изготовленного из упругого и податливого материала мембранного диска 2 относительно седла 4 клапана. Имеющие форму стрежней упорны 5 имеют диаметр, например, только 1 мм.

Предпочтительно, прижимы 6 расположены на крышке 1, которая закрывает мембранным диском 2 выпускное или вентиляционное отверстие ограничительного клапана. В частности, прижимы 6 выполнены вместе с крышкой 1 в виде единого элемента. Для центрирования крышки 1 удерживающая мембранный диск 2 крышка 1 входит, например, в центральное отверстие крышки 1. В этом случае крышка 1 может быть укреплена с помощью болтов, законтренных на концах болтов крышки 1 на краю выпускного или вентиляционного отверстия ограничительного клапана (см. фиг. 2).

При рассмотрении в окружном направлении крышки 1, которая, например, содержит круглую соединительную часть (фиг. 2) с корпусом 3 клапана или, в данном случае, с краем выпускного или вентиляционного отверстия ограничительного клапана, в окружных позициях прижимов 6 в крышке 1 предусмотрены вентиляционные отверстия 8. Иным словами, прижимы 6 и вентиляционные отверстия 8 являются радиально соосными относительно друг друга.

С целью экранировки мембранного диска 2 и седла 4 клапана в области вентиляционных отверстий 8 в крышке 1 относительно влияний окружающей среды и потока при рассмотрении в радиальном направлении крышки вентиляционным отверстиями 8 и прижимам 6 промежуточно приданы имеющие форму дуг участки 7 стенок крышки 1, которые при рассмотрении в окружном направлении крышки 1 расположены в позициях прижимов 7 и проходят относительно центральной оси крышки 1 перпендикулярно плоскости крышки в осевом направлении от крышки 1. Другими словами, в этом случае прижимы 6, участки 7 стенок и вентиляционные отверстия 8 расположены радиально соосно относительно друг друга. Также и участки 7 стенок предпочтительно могут быть выполнены вместе с крышкой 1 в качестве единого элемента.

Предпочтительно участки 7 стенок выступают над седлом 4 клапана в направлении, рассматриваемом параллельно оси крышки 1. Кроме того, длина дуги имеющих форму дуги окружности участков 7 стенки, например, больше, чем окружная протяженность вентиляционных отверстий 8.

Для того чтобы при разности давлений, которая превышает давление открытия, обеспечить прохождение потока от канала сжатого воздуха клапана ABS или клапана ARS через поперечные сечения потока, которые деблокированы приподнятыми седлом 4 клапана и не прижаты прижимами 6 к седлу 4 клапана окружными участками мембранного диска 2, в вентиляционные отверстия 8 в крышке 1, видимым при рассмотрении в окружном направлении крышки 1, имеющим форму дуги окружности участкам 7 стенки промежуточно приданы проходные отверстия 10, которые впадают в радиально наружный кольцевой канал 11 крышки 1, сообщающийся с вентиляционными отверстиями 8. Следовательно, протекающий через свободные поперечные сечения потока между седлом 4 клапана и мембранным диском 2 поток сжатого воздуха при рассмотрении в радиальном направлении направляется вокруг прижимов 6 и участков 7 стенок, чтобы впасть в имеющий кольцевую форму проточный канал 11 в крышке 1, через который он может затем попасть в вентиляционные отверстия 8 в крышке 1, как ясно видно из изображенного на фиг. 2.

Изобретение относится к вентиляционным или обратным клапанам для вентиляционных или выпускных отверстий компрессорных установок транспортных средств. Такие клапаны содержат мембранный диск из упругого материала, который при перепаде давлений поднимается над седлом и деблокирует отверстие между входным и выходным пространствами. Новизной изобретения является то, что на корпусе клапана предусмотрены несколько расположенных на окружном расстоянии друг от друга прижимов, которые локально прижимают наружную область мембранного диска к седлу клапана. В этом случае над седлом могут подняться только части диска, расположенные между прижимами. Технический результат заключается в снижении уровня шума при работе клапана, уменьшении дросселирующих эффектов, повышении надежности работы клапана. 2 н. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вентиляционный или обратный клапан для вентиляционных или выпускных отверстий компрессорных установок, содержащий по меньшей мере один мембранный диск (2) из упругого материала, который в центральной области закреплен в отверстии корпуса клапана и одна радиально наружная область предварительно напряжена относительно седла (4) клапана на корпусе (3) клапана, причем при перепаде давления между одним входным пространством и одним выходным пространством или атмосферой наружная область поднимается под воздействием давлением над седлом (4) клапана и деблокирует поперечное сечение потока между входным пространством и выходным пространством или атмосферой, отличающийся тем, что при рассмотрении в окружном направлении мембранного диска (2) на корпусе (3) клапана установлены несколько расположенных на окружном расстоянии друг от друга держателей (5, 6), которые локально прижимают радиально наружную часть мембранного диска (2) к седлу (4) клапана.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что прижимы (5, 6) расположены на крышке (1) корпуса (3) клапана, которая запирает отверстия корпуса (3) клапана с помощью по меньшей мере одного мембранного диска (2).

3. Клапан по п. 2, отличающийся тем, что при рассмотрении в окружном направлении крышки (1) в окружных позициях прижимов (5, 6) в крышке (1) выполнены вентиляционные отверстия (8).

4. Клапан по п. 3, отличающийся тем, что при рассмотрении в радиальном направлении крышки (1) вентиляционным отверстиям (8) и прижимам (5, 6) промежуточно приданы имеющие в поперечном сечении форму дуги окружности участки (7) стенки, которые при рассмотрении в окружном направлении крышки (1) расположены в позициях прижимов (5, 6) и которые относительно центральной оси крышки (1) проходят в направлении аксиально от крышки (1).

5. Клапан по п. 4, отличающийся тем, что участки (7) стенки крышки (1) выступают над седлом (4) на корпусе (3) клапана в направлении, параллельном центральной оси крышки (1).

6. Клапан по любому из пп. 3-5, отличающийся тем, что длина дуги имеющих форму дуги окружности участков (7) стенки больше, чем окружная протяженность вентиляционных отверстий (8).

7. Клапан по любому из пп. 3-5, отличающийся тем, что при рассмотрении в окружном направлении крышки (1) имеющим форму дуги окружности участкам (7) стенки промежуточно приданы проточные отверстия (10), которые впадают в радиально наружный кольцевой канал (11) крышки (1), который сообщается с вентиляционными отверстиями (8).

8. Клапан по любому из пп. 2-5, отличающийся тем, что мембранный диск (2) укреплен на центрально расположенной в отверстии корпуса (3) клапана цапфе (9), которая входит в отверстие крышки (1).

9. Клапан по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что на обращенных к мембранному диску (2) торцовых поверхностях прижимов (5, 6) выполнены имеющие форму стержней упоры (5) для мембранного диска (2).

10. Клапан по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что седло (4) клапана выполнено в виде окружной уплотнительной кромки на одном краю отверстия.

11. Клапан по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что прижимы (5, 6) локально прижимают радиально наружную область мембранного диска (2) к седлу (4) клапана.

12. Компрессорная установка транспортного средства, содержащая в вентиляционном или выпускном отверстии по меньшей мере один вентиляционный или обратный клапан по любому из пп. 1-11.

13. Компрессорная установка по п. 11, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один электропневматический или пневматический клапан с по меньшей мере одним вентиляционным отверстием, в котором расположен вентиляционный или обратный клапан по любому из пп. 1-11.

14. Компрессорная установка по п. 13, отличающаяся тем, что электропневматический клапан представляет собой клапан ABS или клапан ASR регулируемой по торможению и/или проскальзыванию ведущих колес тормозной системы транспортного средства.

15. Компрессорная установка по п. 12, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один тормозной цилиндр с пружинным энергоаккумулятором пневматической или электропневматической тормозной системы транспортного средства, причем в по меньшей мере одном вентиляционном отверстии одной стенки содержащего пружинный энергоаккумулятор режимном колпаке тормозного воздухораспределителя расположен вентиляционный или обратный клапан по любому из пп. 1-10.