RU2251138C2

RU2251138C2 - Pneumatic reduction valve

Info

Publication number: RU2251138C2
Application number: RU2003102226/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Шумейко (UA); Владимир Михайлович Шумейко
Original assignee: Владимир Михайлович Шумейко
Priority date: 2002-02-11
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2005-04-27
Also published as: UA49673A; UA49673C2

Abstract

FIELD: pneumatics and automatics, namely reducing and sustaining predetermined level of pressure of compressed gas in pneumatic drives of transporting and other machines, in tanks of fuel system of automobile transport at pumping fuel.

SUBSTANCE: reduction pneumatic valve includes housing with inlet and outlet ducts, calibrated orifice in inlet duct preventing increase of output pressure; spring-loaded stepped throttling valve; membrane type control unit having seat rigidly secured to membrane and elastic sealing member for minimizing change of effective surface area of membrane due to its minimum bending; valve member in the form of spherical head for reducing sealing effort, compensating membrane shift and providing intensified discharge of compressed air; filter placed at inlet of orifice for preventing clogging.

EFFECT: enhanced operational reliability, prevention of outlet pressure exceeding predetermined value, effective relief of compressed air, lowered sealing effort due to compensation of membrane shift.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к пневмоавтоматике и предназначено для понижения и поддержания на заданном уровне давления сжатого воздуха в пневмоприводах транспортных и других машин и в баках топливной системы автотранспорта при перекачке топлива.The invention relates to pneumatic automation and is intended to lower and maintain at a given level the pressure of compressed air in the pneumatic drives of transport and other machines and in the tanks of the fuel system of a vehicle during fuel transfer.

Известен клапан для регулировки давления, нагруженный пружиной и имеющий механизм для компенсации смещения мембраны под воздействием пружины (см. пат. США №5255711, пр. 28.08.92, МКИ⁶: G 05 D, 16/02), представляющий собой механизм для управления давлением текучей среды, содержащий мембрану, одна поверхность которой подвергается воздействию того давления, которое требуется регулировать, пружину, обеспечивающую противодействие мембраны давлению, и устройство компенсации, изменяющие эффективный диаметр мембраны в определенной зависимости от ее положения на продольной оси, благодаря чему давление, действующее на мембрану, уравновешивается силой упругости пружины. Перемещение мембраны приводит в действие клапан, регулирующий давление в канале между мембраной и источником высокого давления текучей среды. Бистабильное устройство смещает клапан в открытое положение при падении давления и в закрытое положение при возрастании давления.A known valve for adjusting pressure, loaded with a spring and having a mechanism to compensate for the displacement of the membrane under the influence of a spring (see US Pat. No. 5255711, pr 28.08.92, MKI ⁶ : G 05 D, 16/02), which is a control mechanism the pressure of the fluid containing the membrane, one surface of which is exposed to the pressure that you want to regulate, a spring that provides pressure to the membrane, and a compensation device that changes the effective diameter of the membrane depending on its position Nia on the longitudinal axis, whereby the pressure acting on the diaphragm is balanced by the elastic force of the spring. The movement of the membrane actuates a valve that controls the pressure in the channel between the membrane and the high pressure source of the fluid. The bistable device biases the valve to the open position when pressure drops and to the closed position when pressure increases.

Недостатком данного клапана является сложность конструкции устройства, которое компенсирует смещение мембраны.The disadvantage of this valve is the complexity of the design of the device, which compensates for the displacement of the membrane.

Ближайшим техническим решением изобретения является РЕДУКЦИОННЫЙ КЛАПАН (см. пат. Япония №4-45849, МКИ⁶: G 05 D 16/06, пр. 11.09.87), взятый за прототип. Общими с прототипом признаками являются: корпус с входным и выходным каналами, выпускное отверстие, седло клапана, взаимодействующий с седлом подпружиненный клапан, мембрана с нагрузочной пружиной.The closest technical solution of the invention is a REDUCING VALVE (see US Pat. Japan No. 4-45849, MKI ⁶ : G 05 D 16/06, pr 11.09.87), taken as a prototype. Common features with the prototype are: a housing with inlet and outlet channels, an outlet, a valve seat, a spring-loaded valve interacting with the seat, and a membrane with a load spring.

Известный редукционный клапан имеет сложную конструкцию, низкую технологичность выполнения и допускает возможность повышения выходного давления сверх заданного. Эти недостатки определены наличием в корпусе подпружиненных подвижных элементов, в частности седло клапана, которые способствуют большому прогибу мембраны, что приводит к большим изменениям эффективной площади и, как следствие, к большим колебаниям выходного давления. А также выполнение конструкции подпружиненного дроссельного клапана не обеспечивает компенсацию смещения мембраны.The known pressure-reducing valve has a complex structure, low manufacturability and allows the possibility of increasing the outlet pressure in excess of a given. These disadvantages are determined by the presence of spring-loaded movable elements in the housing, in particular the valve seat, which contribute to a large deflection of the membrane, which leads to large changes in the effective area and, as a result, to large fluctuations in the outlet pressure. And also the design of the spring-loaded butterfly valve does not compensate for the displacement of the membrane.

В основу изобретения поставлена задача разработки конструкции редукционного клапана, который обеспечивает надежность работы, предотвращение возможности повышения выходного давления выше заданного, повышение эффективности сброса сжатого воздуха, уменьшение усилия уплотнения за счет обеспечения компенсации смещения мембраны, то есть сведение до минимума изменения эффективной площади мембраны за счет ее минимального прогиба, обеспечивающего постоянное выходное давление, предотвращение засорения входного калиброванного отверстия.The basis of the invention is the task of developing a design of a pressure reducing valve that ensures reliable operation, preventing the possibility of increasing the outlet pressure above a predetermined one, increasing the efficiency of the compressed air discharge, reducing the compaction force by providing compensation for the displacement of the membrane, that is, minimizing changes in the effective area of the membrane by its minimum deflection, providing a constant outlet pressure, preventing clogging of the calibrated inlet.

Поставленные задачи решаются тем, что в редукционном пневмоклапане во входном канале выполнено калиброванное отверстие, причем между диаметром калиброванного отверстия на входе и диаметром отверстия клапана сброса использовано следующее соотношение:The tasks are solved in that a calibrated hole is made in the reducing pneumatic valve in the inlet channel, and the following relation is used between the diameter of the calibrated hole at the inlet and the diameter of the opening of the relief valve:

3 d_ко≤ d_окс,3 d _ko ≤ d _oks ,

где 3 d_ко - диаметр калиброванного отверстия на входе;where 3 d _to - the diameter of the calibrated hole at the entrance;

d_окс - диаметр отверстия клапана сброса,d _ox - the diameter of the holes of the relief valve,

клапанный элемент подпружиненного клапана выполнен в виде сферической головки, седло клапана сброса, взаимодействующее с клапанным элементом подпружиненного дроссельного клапана, изготовленного ступенчатым, выполнено жестко закрепленным с мембраной мембранного управляющего узла и эластичным уплотнительным элементом, на входе входного калиброванного отверстия установлен фильтр.the valve element of the spring-loaded valve is made in the form of a spherical head, the valve seat of the relief valve interacting with the valve element of the spring-loaded throttle valve, made stepwise, is rigidly fixed to the membrane of the membrane control unit and an elastic sealing element, a filter is installed at the inlet of the calibrated inlet.

Между совокупностью признаков изобретения и техническим результатом, который достигается, существует следующая причинно-следственная связь: выполнение во входном канале калиброванного отверстия обеспечивает надежность работы и предотвращает возможность повышения выходного давления выше заданного, выполненный в виде сферической головки клапанный элемент способствует более эффективному сбросу сжатого воздуха и уменьшает усилие уплотнения для обеспечения компенсации смещения мембраны, жестко закрепленное с мембраной седло клапана сброса обеспечивает постоянное выходное давление за счет минимального прогиба мембраны, то есть сведение до минимума изменения эффективной площади мембраны, а установленный на входе калиброванного отверстия фильтр предотвращает засорение данного отверстия.Between the totality of the features of the invention and the technical result that is achieved, there is the following causal relationship: a calibrated hole in the inlet channel ensures reliable operation and prevents the possibility of increasing the outlet pressure above a predetermined one, a valve element made in the form of a spherical head contributes to a more efficient discharge of compressed air and reduces sealing force to provide compensation for displacement of the diaphragm; a valve seat fixed to the membrane reset provides constant output pressure due to deflection of the membrane a minimum, i.e. minimizing the change in the effective area of the membrane, and mounted on a calibrated inlet openings prevents clogging of the filter holes.

Изобретение, которое заявляется, иллюстрируется чертежом.The invention, which is claimed, is illustrated by the drawing.

На фиг.1 а, б, в изображен клапан редукционный в продольном разрезе; на фиг.2 - вид А - проекция сверху; на фиг.3 - вид В - ломанный разрез.Figure 1 a, b, c shows a pressure reducing valve in longitudinal section; figure 2 - view a is a projection from above; figure 3 - view In - broken section.

Пневмоклапан редукционный состоит из корпуса 1, входного 2 и выходного 3 каналов, фильтра 4, расположенного перед входом калиброванного отверстия 5, дроссельного ступенчатого клапана 6, нагруженного пружиной 7, жестко соединенного штоком 8 с клапанным элементом 9 в виде сферической головки седла, выполненного жестко закрепленным с эластичным уплотнительным элементом 10, закрепленным шайбой 11, мембраны 12 мембранного управляющего узла, установленной между корпусом 1 и стаканом 13 с жестко закрепленным клапаном сброса 14, нагрузочной пружины 15, упирающейся в тарелку 16 стакана 13, отверстия 17 клапана сброса 14, гайки 18, прижимающей жесткий центр 19 с мембраной 12 к бурту клапана сброса 14.The pressure reducing valve consists of a housing 1, input 2 and output 3 channels, a filter 4 located in front of the calibrated hole 5 inlet, a throttle step valve 6 loaded with a spring 7, rigidly connected by a rod 8 to the valve element 9 in the form of a spherical head of the saddle made rigidly fixed with an elastic sealing element 10 fixed by a washer 11, the membrane 12 of the membrane control unit installed between the housing 1 and the glass 13 with a rigidly fixed relief valve 14, load spring 15, unitary enterprise radiating into the plate 16 of the glass 13, the holes 17 of the relief valve 14, the nut 18, pressing the rigid center 19 with the membrane 12 to the shoulder of the relief valve 14.

Работа клапана редукционного осуществляется следующим образом.The operation of the pressure reducing valve is as follows.

Сжатый воздух, подаваемый во входной канал 2, проходит через фильтр 4 и калиброванное отверстие 5 и поступает к подпружиненному дроссельному ступенчатому клапану 6.Compressed air supplied to the inlet channel 2 passes through the filter 4 and the calibrated hole 5 and enters the spring-loaded throttle step valve 6.

Под действием нагрузочной пружины 15 мембрана 12 мембранного управляющего узла прогибается в сторону подпружиненного дроссельного ступенчатого клапана 6 и отрывает его от эластичного уплотнительного элемента 10, образуя зазор между подпружиненным дроссельным ступенчатым клапаном 6 и эластичным уплотнительным элементом 10, что позволяет сжатому воздуху попадать в подмембранную полость и уравновешивать мембрану 12 мембранного управляющего узла, вследствие чего подпружиненный дроссельный клапан 6 за счет пружины 7 упирается в эластичный уплотнительный элемент 10 и перекрывает дальнейшую подачу сжатого воздуха в подмембранную полость и к выходному каналу 3. Иными словами, под действием нагрузочной пружины 15 на мембрану 12 мембранного управляющего узла, сжатый воздух из входного канала 2 через дроссельный клапан 6 подается в подмембранную полость и к выходному каналу 3.Under the action of the load spring 15, the membrane 12 of the membrane control unit bends towards the spring-loaded throttle step valve 6 and tears it from the elastic sealing element 10, forming a gap between the spring-loaded throttle step valve 6 and the elastic sealing element 10, which allows compressed air to enter the submembrane cavity and balance the membrane 12 of the membrane control unit, as a result of which the spring-loaded throttle valve 6 due to the spring 7 abuts against an elastic mantle element 10 and blocks the further supply of compressed air to the submembrane cavity and to the outlet channel 3. In other words, under the action of the load spring 15 on the membrane 12 of the membrane control unit, compressed air from the inlet channel 2 through the throttle valve 6 is fed into the submembrane cavity and to the outlet channel 3.

При расходе воздуха происходит падение давления в подмембранной полости, и мембрана 12 мембранного управляющего узла под действием нагрузочной пружины 15, упирающейся в тарелку 16 стакана 13, прогибается в сторону подпружиненного дроссельного ступенчатого клапана 6 и клапанного элемента 9 в виде сферической головки, отрывает его от эластичного уплотнительного элемента 10, жестко закрепленного с седлом, и обеспечивает подачу сжатого воздуха в подмембранную полость и на выход из пневмоклапана, таким образом обеспечивая поддержание постоянного давления на выходе.With air flow, a pressure drop occurs in the submembrane cavity, and the membrane 12 of the membrane control unit under the action of a load spring 15 resting on a plate 16 of the glass 13, bends towards the spring-loaded throttle step valve 6 and the valve element 9 in the form of a spherical head, tears it from the elastic a sealing element 10, rigidly fixed to the seat, and provides compressed air to the submembrane cavity and to the outlet of the pneumatic valve, thereby ensuring constant on the outlet pressure.

При повышении давления на выходе 3 выше давления настройки мембрана 12 мембранного управляющего узла прогибается в сторону пружины 15 и открывает отверстие 17 в клапане сброса 14, обеспечивая сброс избыточного давления воздуха в атмосферу.With increasing pressure at the outlet 3 above the setting pressure, the membrane 12 of the membrane control unit bends towards the spring 15 and opens the hole 17 in the relief valve 14, providing relief of excess air pressure into the atmosphere.

Применение предлагаемого технического решения позволяет упростить конструкцию, повысить технологичность и надежность изделия, предотвратить возможность повышения выходного давления выше заданного за счет выполнения во входном канале калиброванного отверстия, обеспечить более эффективный сброс сжатого воздуха и уменьшить усилие уплотнения для обеспечения компенсации смещения мембраны посредством выполнения дроссельного клапана ступенчатым, а клапанного элемента в виде сферической головки, обеспечить постоянное выходное давление за счет жестко закрепленного с мембраной седла клапана, а также избежать засорения входного калиброванного отверстия путем установки на его входе фильтра.The application of the proposed technical solution allows to simplify the design, improve manufacturability and reliability of the product, prevent the possibility of increasing the outlet pressure above a predetermined one by performing a calibrated hole in the inlet channel, provide a more efficient discharge of compressed air and reduce the compaction force to compensate for the displacement of the membrane by performing a butterfly valve and a valve element in the form of a spherical head, to provide a constant output pressure e due to the valve seat rigidly fixed to the membrane, and also to avoid clogging of the calibrated inlet by installing a filter at its inlet.

Claims

1. Pressure reducing valve, comprising a housing with inlet and outlet channels located therein, a spring-loaded throttle valve, a diaphragm control unit with a load spring, a relief valve with an outlet for venting the outlet pressure to the atmosphere, characterized in that the inlet duct of the housing is provided with a calibrated hole, a spring-loaded throttle a valve with a seat made rigidly fixed with an elastic sealing element, is rigidly connected by a rod to the valve element in the form of a spherical head with which there is a relief valve seat made rigidly fixed to the membrane of the membrane control unit, and the following relation is used between the diameter of the calibrated inlet at the inlet and the diameter of the opening of the relief valve;

3 d _ko ≤ d _oks ,

where 3 d _to - the diameter of the calibrated hole at the entrance;

d _ox - the diameter of the hole of the relief valve.

2. Pressure reducing valve according to claim 1, characterized in that the spring-loaded throttle valve is made stepwise.

3. The pressure reducing valve according to claim 1, characterized in that the calibrated inlet at the inlet is equipped with a filter.