Регулятор расхода текучей среды

 

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и может быть использовано в пневмогидравлических схемах и системах питания карбюраторных двигателей смесями жидких и газообразных топлив. Задача изобретения - повышение надежности работы регулятора, улучшение технологичности изготовления и сборки, обеспечение удобства и качества регулировок всей системы питания в целом при различных режимах работы двигателя внутреннего сгорания. Регулятор содержит корпус 1 с двумя перегородками 2, 3, шток 7 и седло 8 выпускного клапана, подвижное седло 18 и неподвижный запорный элемент 19 дозирующего клапана. Шток 7 соединен с сильфоном 9, расположенным в крайней полости 5, а подвижное седло 18 соединено с сильфоном 24, расположенным в крайней полости 6. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и может быть использовано в пневматических схемах и системах питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) для приготовления горючей смеси жидкого и газообразного видов топлива. Такие системы могут быть использованы для оснащения автомобилей и стационарных установок с карбюраторными ДВС, работающими с использованием, как правило, неэтилированных прямогонных низкооктановых бензинов сжиженных нефтяных газов, эксплуатируемыми в условиях с повышенными требованиями к токсичности выхлопных газов, т.е. в городской черте, в курортных зонах и т.п. Повышенные экологические и экономические требования к таким системам налагают особые условия на качество, эффективность и надежность функционирования отдельных ее элементов, в частности, к регулятору расхода газа.

Известен дифференциально-вакуумный регулятор расхода газа, выбранный в качестве прототипа. Он выполнен дифференциально-вакуумным и имеет секционированный по длине корпус с двумя подпружиненными мембранами, двумя над- и подмембранными полостями, при этом в жестком центре одной из мембран жестко закреплен шток впускного клапана, имеющий осесимметричный запорный элемент на рабочем торце.

Надмембранная полость служит управляющей полостью и пневматически соединена с полостью минимального давления малого диффузора карбюратора. С жестким центром второй мембраны соединена сквозная трубка телескопического газового затвора дозирующего клапана. Стенка этой трубки имеет окно переменной по длине трубки ширины. Надмембранная полость этой второй мембраны подключена к выходу редуктора топливного газа, подмембранная полость к задроссельному пространству карбюратора, и в ней размещена вторая, заглушенная с противоположного мембране торца и связанная с корпусом регулятора трубка телескопического затвора, имеющая, по меньшей мере, одно фигурное радиальное окно, расположенное на продолжении окна в первой телескопической трубке. Надмембранная полость второй мембраны ограничена жестко закрепленной в корпусе регулятора поперечной перегородкой, в центральной части которой установлено седло впускного клапана, а полость над упомянутой перегородкой подключена газопроводным каналом к смесительной камере карбюратора в промежутке между нижним торцем малого диффузора и дроссельной заслонкой. Газопроводный канал, соединяющий полость над перегородкой с седлом впускного клапана и смесительную полость карбюратора, открыт в зону минимального давления большого диффузора карбюратора. Упомянутый канал имеет ответвление, которое открыто над выходом из эмульсионного колодца. Между первой мембраной и перегородкой с седлом рабочего клапана установлена дополнительная перегородка с направляющей втулкой штока дозирующего клапана. Подмембранная полость первой мембраны подключена к подфильтровому пространству на входе воздуха в смесительную камеру карбюратора.

Недостатки описанного регулятора расхода газа, выявленные при настройке и в процессе его эксплуатации: наличие кольцевого зазора, обусловленного конструктивной схемой регулятора, возрастающего в процессе эксплуатации, вследствие износа соприкасающихся поверхностей между элементами телескопического газового затвора, что приводит к разрегулировке первоначальной настройки подачи газа на холостом ходу ДВС и далее по этим же причинам к пропускам газа в карбюратор-смеситель при остановленном двигателе, технологически сложна регулировка работы ДВС в режиме холостого хода торможения двигателем (принудительного холостого хода), т.к. жесткость пружины регулируется шайбами, укладываемыми под пружину мембраны телескопического газового затвора только на стадии стендовой настройки регулятора и требует его разборки, малый рабочий ход первой упругой диафрагмы обусловливает крутые характеристики регулировочного органа, т.е. больших углов конусности клапана-регулятора, что затрудняет плавность и точность регулировки и дозировки газа при настройке и работе ДВС на различных режимах, многосекционность корпуса регулятора затрудняет герметизацию над- и подмембранных полостей, центровку сопрягаемых подвижных элементов запорных органов, подпружиненных мембран, операции настройки и регулировки в целом.

Задача изобретения обеспечить герметичность газовой полости при неработающем двигателе, уменьшить нерегулируемый объем газа, проходящий по зазору между элементами телескопического газового затвора на рабочих режимах. Другая задача улучшить регулировочные характеристики подачи газа в карбюратор-смеситель, сделав их более пологими, упростить технологию сборки регулятора, повысить надежность его работы.

Изобретение может быть использовано в пневматических системах, обеспечивающих стабильное поддержание заданной величины расхода текучей среды, как газообразной так и жидкой, в широком диапазоне возможных значений.

Для решения данной задачи регулятор расхода текучей среды содержит корпус с двумя перегородками, разделяющими его на три полости, впускной клапан, седло которого расположено в первой перегородке, а привод перемещения его штока, проходящего через вторую перегородку, выполнен в виде первого упругого герметичного элемента, разделяющего первую крайнюю полость на две части, одна из которых предназначена для сообщения с источником опорного давления, вторая с источником управляющего давления, и размещенный во второй крайней полости дозирующий клапан, состоящий из неподвижного запорного элемента и подвижного седла, имеющего привод перемещения в виде упругого герметичного элемента, разделяющего вторую крайнюю полость на две части, одна из которых предназначена для сообщения с источником рабочего давления, а вторая с источником задающего движения.

Запорный элемент дозирующего клапана, который выполнен нормально закрытым, жестко связан с первой перегородкой и выполнен с рабочим профилем, увеличивающимся к его свободному торцу, и предназначен для полного перекрытия отверстия клапана при максимальном перепаде давлений между частями второй крайней полости корпуса.

Первый и второй упругие герметичные элементы приводов клапанов выполнены в вид сильфонов, один из торцев каждого из которых закреплен в корпусе.

Каждый сильфон выполнен подпружиненным относительно корпуса.

Каждый сильфон выполнен из металлического сплава с упругими свойствами, подпружиненным относительно корпуса и снабжен втулкой, установленной с возможностью перемещения в осевом направлении посредством резьбового соединения, предназначенного для плавного изменения усилия сжатия пружины.

Корпус регулятора выполнен в виде единой детали, изготовленной механической обработкой на металлорежущих станках.

На чертеже показана конструктивная схема регулятора расхода текучей среды.

Регулятор расхода газа содержит корпус 1 с двумя перегородками 2 и 3, отделяющими центральную полость 4 от крайних полостей 5 и 6. Корпус 1 выполнен в виде единой детали.

В центральной полости 4 расположены шток 7 и седло 8 впускного клапана, имеющего вход А для подключения магистрали от баллона с газом и выход Б для подключения к магистрали, ведущей в камеру смешения карбюратора.

В первой крайней полости 5 расположен сильфон 9, который поджат внутри пружиной 10, разделяющей полость 5 на две части 11 и 12. Часть 11 предназначена для сообщения магистрально с источником опорного давления - полостью фильтра ДВС (не показан). Часть 12 предназначена для сообщения магистрально с источником управляющего давления-полостью малого диффузора карбюратора (не показан). Сильфон 9 имеет жесткий центр 13, в котором закреплен шток 7 впускного клапана.

Во второй крайней полости расположен сильфон 14, который поджат внутри пружиной 15, разделяющей полость 6 на две части 16 и 17. Часть 16 предназначена для сообщения магистралью с источником задающего давления - полостью за дроссельной заслонкой карбюратора (не показан). Часть 17 сообщена с источником рабочего давления входом А впускного клапана.

В центре сильфона 14 жестко закреплено подвижное седло 18, являющееся подвижным запорным элементом дозирующего клапана. Неподвижный запорный элемент 19 дозирующего клапана выполнен в виде единой детали с седлом 8 впускного клапана, эта единая деталь жестко закреплена в перегородке 2 корпуса 1.

Неподвижный запорный элемент 19 выполнен в виде хвостовика с рабочим профилем 20, увеличивающимся к его свободному торцу, предназначенным для полного перекрытия отверстия дозирующего клапана при максимальном перепаде давлений между частями 16 и 17 второй крайней полости 6.

У основания запорного клапана 19 выполнена кольцевая канавка 21, для уплотнительного кольца 22, предназначенного для перекрытия дозирующего клапана при минимальном перепаде давлений между полостями 16 и 17 второй крайней полости 6.

Пружины 10 и 15, расположенные внутри сильфонов 9 и 14, поджаты к торцам регулировочных втулок 23 и 23, установленных на резьбе в отверстиях шайб 15 и 16, сильфоны 9 и 14 одним из торцев закреплены в полостях 5 и 6 к корпусу 1 периферийной частью шайб 25 и 26.

Снаружи крайние полости 5 и 6 герметизированы крышками 27 и 28 посредством прокладок 29 и 30 и прижимных гаек 31 и 32.

Работа регулятора на различных режимах эксплуатации ДВС.

Перед запуском полость 17 находится при номинальном давлении газа.

При запуске в полости 16 сильфона 14 возникает разряжение, т.к. полость 16 соединена с полостью за дроссельной заслонкой карбюратора. Сильфон 14 сжимается и перемещает подвижное седло 18, дозирующий клапан открывается. Газ поступает из полости 17 вдоль рабочего профиля 20 на неподвижном элементе 19 в полость 16 и далее в карбюратор.

Автоматическое поддержание оборотов холостого хода.

С увеличением числа оборотов возрастает и разряжение, сильфон 14 сжимается больше, а следовательно седло 18 продвигается вдоль рабочего профиля 20 к увеличивающемуся свободному торцу неподвижного запорного элемента 19, уменьшая проходное сечение клапана, что вызывает уменьшение расхода газа. Обороты падают, разряжение в пространстве за дроссельной заслонкой уменьшается, седло 18 возвращается в первоначальное положение.

Номинальное число оборотов холостого хода можно изменить, перемещая на резьбе втулку 26, воздействующую на усилие сжатия пружины 14.

Номинальный режим работы.

При нагружении ДВС расход воздуха возрастает. В малом диффузоре создается разряжение, которое передается в полость 12. Сильфон 9 сжимается и отрывает шток 7 от седла 8. Впускной клапан открывается. Газ из выхода А через центральную полость 4 поступает на выход Б и далее в камеру смешения карбюратора.

Под воздействием разряжения за дроссельной заслонкой карбюратора расхода через дозирующий клапан меньше, чем на режиме холостого хода, т.к. подвижное седло 18 смещено в сторону свободного торца неподвижного запорного элемента 19.

Принудительный холостой ход.

За дроссельной заслонкой карбюратора создается разряжение более высокой величины, чем при номинальном режиме. Сильфон 14, преодолевая усилия пружины 15, создает седлу 18 максимально возможное перемещение в сторону свободного торца неподвижного запорного элемента 19. Дозирующий клапан полностью закрывается.

При всех введенных, согласно изобретению, конструктивных изменениях регулятора газа, его функциональные возможности расширились за счет увеличения диапазоне регулировок в количественных и качественных составах горючей смеси, готовящихся в карбюраторе. Реализуется возможность осуществить работу ДВС в режиме автоматического поддержания оборотов холостого хода, а на принудительном холостом ходу перекрывать подачу газа в карбюратор. Это улучшает экологические и экономические показатели работы ДВС.

Формула изобретения

1. Регулятор расхода текучей среды, содержащий корпус с двумя перегородками, разделяющими его на три полости, выпускной клапан, седло которого расположено на первой перегородке, а привод перемещения штока, проходящего через вторую перегородку, выполнен в виде упругого герметичного элемента, разделяющего первую крайнюю полость на две части, одна из которых предназначена для сообщения с источником опорного давления, вторая с источником управляющего давления, и размещенный во второй крайней полости дозирующий клапан, состоящий из неподвижного запорного элемента и подвижного седла, имеющего привод перемещения в виде упругого герметичного элемента, разделяющего вторую крайнюю полость на две части, одна из которых предназначена для сообщения с источником рабочего давления, а вторая с источником задающего давления, отличающийся тем, что запорный элемент дозирующего клапана выполнен нормально закрытым, жестко связан с первой перегородкой и имеет рабочий профиль, увеличивающийся к его свободному торцу с возможностью полного перекрытия отверстия дозирующего клапана при максимальном перепаде давлений между частями второй крайней полости корпуса.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что упругие герметичные элементы приводов клапанов выполнены в виде сильфонов, один из торцов каждого из которых закреплен на корпусе.

3. Регулятор по п.2, отличающийся тем, что каждый сильфон выполнен из металлического сплава с упругими свойствами.

4. Регулятор по п. 2, отличающийся тем, что каждый сильфон выполнен подпружиненным относительно корпуса и снабжен втулкой, установленной с возможностью перемещения в осевом направлении посредством резьбового соединения, предназначенного для плавного изменения усилия сжатия пружины.

5. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде единой детали.

РИСУНКИ

Рисунок 1