Регулятор давления газа

 

Изобретение относится к двигателестроению, а более конкретно к устройствам для регулирования давления топливного газа в газовых двигателях внутреннего сгорания. Технический результат заключается в том, что в полостях высокого и низкого давления размещены чувствительные элементы, выполненные в виде сильфонов и с жесткими днищами. Сильфоны в полостях высокого и низкого давлений устанавливаются таким образом, при котором внутренние полости дополнительно разделяются на две полости - каждая в виде замкнутых полостей с изменяющимися объемами. Регулирующие запорные устройства давления газа полостей высокого и низкого давлений выполнены в виде втулок с радиальными отверстиями, внутри которых размещены золотники. Золотники с помощью штоков кинематически связаны через гайки с внутренними сторонами жестких днищ сильфонов. Радиальное отверстие соответствующей втулки с помощью канала сообщено с газовой полостью высокого давления регулятора. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к газовым двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно - к устройствам для регулирования давления топливного газа в газовых двигателях внутреннего сгорания.

Известен датчик системы автоматического регулирования подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий кожух с металлическим сильфоном, внутри которого расположен потенциометр со скользящими по его поверхности металлическими ползунками, штуцер для передачи разрежения во внутреннюю полость сильфона и вывод для подключения датчика к блоку синтеза (Покровский Г. П. Электроника в системах питания автомобильных двигателей. - М.: Машиностроение, 1972, с. 42-43).

Однако известный датчик системы автоматического регулирования подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания обладает рядом существенных недостатков. Эти недостатки заключаются в том, что известный датчик системы автоматического регулирования не в состоянии обеспечить автоматическую подачу необходимого количества газа на всех режимах работы двигателя. Кроме того, данный датчик не в состоянии снижать давление газа до близкого к атмосферному независимо от давления газа в баллоне. И, наконец, обеспечивать прекращение подачи газа при остановке двигателя, т.е. не может работать в качестве автоматического запорного устройства, отключающего двигатель от газовой магистрали во время его остановки.

Из известных двухступенчатых автоматических регуляторов давления газа наиболее близким по технической сущности и по достигаемому результату является газовый редуктор низкого давления, содержащий корпус с полостями высокого и низкого давления и полостями атмосферного давления с размещенными в них чувствительными элементами, нагруженными уравновешивающими пружинами и кинематически связанными с помощью тяг с регулирующими устройствами давления газа (Кленников Е. В., Мартиров О.А., Крылов М.Ф. Газобаллоные автомобили: техническая эксплуатация. - М.: Транспорт, 1986, с. 37-39).

Однако известные двухступенчатые автоматические регуляторы давления газа обладают рядом существенных недостатков. Эти недостатки заключаются в том, что наличие чувствительных элементов в виде диафрагм и клапанов высокого и низкого давления, требующих в свою очередь для их герметизации дополнительных усилий пружин делает конструкцию газового регулятора недостаточного надежной. Кроме того, с точки зрения конструкции диафрагмы из резины и ткани обладают нестабильной характеристикой и ограниченным ходом, что не обеспечивает требуемой точности и стабильности регулирования расхода газа на всех режимах работы двигателя в течение продолжительного времени.

Для повышения надежности конструкции регулятора давления газа, а также повышения точности и стабильности регулирования расхода газа на всех режимах работы двигателя в течение продолжительного времени в известном регуляторе давления газа, содержащем корпус с полостями высокого и низкого давления и полостями атмосферного давления с размещенными в них чувствительными элементами, нагруженными уравновешивающими пружинами и кинематически связанными с помощью тяг с регулирующими устройствами давления газа, чувствительный элемент полости высокого давления выполнен в виде сильфона с жестким днищем, внешняя сторона которого снабжена нажимной пружиной, тарелкой и регулировочным винтом, установленным в верхней крышке полости высокого давления. Внутренняя сторона снабжена гайкой для крепления штока. Сильфон в полости высокого давления устанавливается таким образом, при котором внутренняя полость дополнительно разделяется на две полости в виде замкнутых полостей с изменяющимися объемами: верхнюю - полость атмосферного давления и нижнюю - газовую полость высокого давления, причем полость атмосферного давления снабжена отверстием для сообщения с атмосферой. Регулирующее запорное устройство давления газа полости высокого давления выполнено в виде втулки с радиальными отверстиями, внутри которой размещен золотник, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка с радиальными каналами, а по оси - осевой канал, сообщенный с радиальными каналами. Золотник с помощью штока кинематически связан через гайку с внутренней стороной жесткого днища сильфона. Чувствительный элемент полости низкого давления выполнен в виде сильфона с жестким днищем, внешняя сторона которого снабжена штоком, разжимной пружиной и регулировочным ниппелем, установленным в верхней крышке полости низкого давления. Внутренняя сторона жесткого днища снабжена гайкой для крепления штока. Сильфон в полости низкого давления устанавливается таким образом, при котором внутренняя полость дополнительно разделяется на две полости в виде замкнутых полостей с изменяющимися объемами: верхнюю - полость атмосферного давления и нижнюю - газовую полость низкого давления. Полость атмосферного давления снабжена отверстием для сообщения с атмосферой. Регулирующее запорное устройство давления газа полости низкого давления выполнено в виде втулки с радиальным отверстием, внутри которой размещен золотник, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка с радиальными каналами, а по оси - осевой канал, сообщенный с радиальными каналами. Золотник с помощью штока кинематически связан через гайку с внутренней стороной жесткого днища сильфона. Радиальное отверстие втулки с помощью канала сообщено с газовой полостью высокого давления регулятора.

На чертеже схематично показано устройство регулятора давления газа.

Регулятор давления газа содержит корпус 1, внутри которого выполнены полости высокого 2 и низкого давления 3.

В полости высокого давления 2 размещен чувствительный элемент, выполненный в виде сильфона 4 с жестким днищем 5, внешняя сторона которого снабжена нажимной пружиной 6, тарелкой 7 и регулировочным винтом 8, установленным в верхней крышке 9 полости высокого давления 2.

Внутренняя сторона жесткого днища 5 снабжена гайкой 10 для крепления штока.

Сильфон 4 в полости высокого давления 2 устанавливается таким образом, при котором внутренняя полость 2 дополнительно разделяется на две полости в виде замкнутых полостей с изменяющимися объемами: верхнюю - полость атмосферного давления 11 и нижнюю - газовую полость высокого давления 12. Причем полость атмосферного давления 11 снабжена отверстием 13 для сообщения с атмосферой.

Регулирующее запорное устройство давления газа полости высокого давления 12 выполнено в виде втулки 14, установленной в крышке 15 с радиальными отверстиями 16, внутри которой размещен золотник 17, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка 18 с радиальными каналами 19, а по оси - осевой канал 20, сообщенный с радиальными каналами 19. Золотник 17 с помощью штока 21 кинематически связан через гайку 10 с внутренней стороной жесткого днища 5 сильфона 4.

В полости низкого давления 3 размещен чувствительный элемент, выполненный в виде сильфона 22 с жестким днищем 23, внешняя сторона которого снабжена штоком 24, разжимной пружиной 25 и регулировочным ниппелем 26, установленным в верхней крышке 27 полости низкого давления. Внутренняя сторона жесткого днища 23 снабжена гайкой 28 для крепления штока.

Сильфон 22 в полости низкого давления 3 устанавливается таким образом, при котором внутренняя полость 3 дополнительно разделяется на две полости в виде замкнутых полостей с изменяющимися объемами: верхнюю - полость атмосферного давления 29 и нижнюю - газовую полость низкого давления 30. Причем полость атмосферного давления 29 снабжена отверстием 31 для сообщения с атмосферой.

Регулирующее запорное устройство давления газа полости низкого давления 30 выполнено в виде втулки 32 с радиальным отверстием 33, внутри которой размещен золотник 34, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка 35 с радиальными каналами 36, а по оси - осевой канал 37, сообщенный с радиальными каналами 36. Золотник 34 с помощью штока 38 кинематически связан через гайку 28 с внутренней стороной жесткого днища 23 сильфона 22.

Радиальное отверстие 33 втулки 32 с помощью канала 39 сообщено с газовой полостью высокого давления 12 регулятора.

В крышке 40 газовой полости низкого давления 30 выполнено два отверстия 41 и 42 соответственно экономичной и мощностной регулировки для сообщения с полостью дозирующего экономайзерного устройства (не показано). В стенке газовой полости низкого давления 30 сбоку дополнительно выполнено отверстие 43, через которое из указанной полости в процессе пуска и на малых нагрузках при работе двигателя на сжиженном газе осуществляется подача топлива в карбюратор-смеситель (на чертеже не показано).

Для подачи газа из газовой магистрали автомобиля (не показано) в газовую полость высокого давления 12 регулятор давления газа снабжен впускным каналом 44.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В процессе пуска двигателя возникающее за дроссельной заслонкой разрежение через выходное отверстие системы холостого хода и трубопроводы (не показано), отверстие экономичной регулировки 41 и боковое отверстие 43 передается в газовую полость низкого давления 30. При этом за счет разности давлений в полости атмосферного давления 29 и газовой полости низкого давления 30 создаваемое на жестком днище 23 сильфона 22 усилие через шток 38 стремится открыть золотник 34. В результате воздействия указанного фактора золотник 34 открывается. Это происходит потому, что пружина 25 подобрана таким образом, что создаваемого ею усилия недостаточно для удержания золотника 34 в закрытом положении. Через открывшийся золотник 34 газ из газовой полости высокого давления 12 через канал 39 поступает в газовую полость низкого давления 30.

Необходимое давление в полости низкого давления 30 поддерживается сильфонно-золотниковым механизмом автоматически. В случае превышения заданного давления в полости 30, жесткое днище 23 сильфона 22 перемещается вверх и через шток 38 золотник 34 прикрывается до тех пор, пока давление в газовой полости низкого давления 30 не понизится до заданного. Давление в газовой полости низкого давления 30 регулируется путем изменения усилия сжатия пружины 25 с помощью регулировочного ниппеля 26.

На всех режимах работы двигателя, кроме режимов, соответствующих полному открытию дроссельной заслонки, проход газа через отверстие мощностной регулировки 42 закрыт (на чертеже не показано).

В процессе пуска, как и на всех других режимах, кроме режимов полного открытия дроссельной заслонки, газ поступает из газовой полости низкого давления 30 в основной трубопровод низкого давления и далее к смесителю (на чертеже не показано) только через отверстие экономичной регулировки 41.

По мере роста нагрузки двигателя разрежение в газовой полости низкого давления 30 продолжает увеличиваться. Рост разрежения в полости 30 сопровождается увеличением перепада давлений в полостях 29 и 30, что приводит к возникновению дополнительного усилия. Это усилие действует соответственно на жесткое днище 23 сильфона 22, стремясь переместить его вниз. Степень открытия золотника 34 увеличивается, расход газа через этот золотник 34 возрастает. При этом разрежение в газовой полости высокого давления 12 также возрастает, растет перепад давлений в полостях 11 и 12.

Возникающее усилие действует на жесткое днище 5 сильфона 4, перемещая его вниз, вследствие чего степень открытия золотника 17 газовой полости высокого давления 12 увеличивается. Это в свою очередь приводит к росту расхода газа через золотник 17.

Дальнейшее возрастание нагрузки двигателя связано с увеличением степени открытия золотника 17 и 34 соответственно газовых полостей высокого 12 и низкого 30 давлений, что приводит к увеличению подачи газа. Давление в газовой полости низкого давления 30 по мере открытия дроссельной заслонки и соответствующего увеличения разрежения в диффузоре-смесителе (на чертеже не показано) изменяется от избыточного, равного 100 Па, до разрежения порядка 200 Па. Это вызывает постепенное обеднение горючей смеси по мере возрастания нагрузки.

При работе двигателя на полной мощности, т.е. при полностью открытых дроссельных заслонках, золотники 17 и 34 соответственно газовых полостей высокого 12 и низкого давления 30 регулятора и обратный клапан карбюратора-смесителя (не показано) также максимально открыты. На режимах, близких к полному открытию дросселя, в действие вступает экономайзер (на чертеже не показано), вследствие чего через отверстие мощностной регулировки 42 поступает дополнительная порция газа. Увеличение общей подачи газа регулятора за счет дополнительной подачи газа через отверстие мощностной регулировки 42 приводит к обогащению горючей смеси, что обеспечивает получение от двигателя максимальной мощности.

Формула изобретения

Регулятор давления газа, содержащий корпус с полостями высокого и низкого давления и полостями атмосферного давления с размещенными в них чувствительными элементами, нагруженными уравновешивающими пружинами и кинематически связанными с помощью тяг с регулирующими устройствами давления газа, отличающийся тем, что чувствительный элемент полости высокого давления выполнен в виде сильфона с жестким днищем, внешняя сторона которого снабжена нажимной пружиной, тарелкой м регулировочным винтом, установленным в верхней крышке полости высокого давления, внутренняя сторона снабжена гайкой для крепления штока, сильфон в полости высокого давления устанавливается таким образом, при котором внутренняя полость дополнительно разделяется на две полости в виде замкнутых полостей с изменяющимися объемами: верхнюю - полость атмосферного давления и нижнюю - газовую полость высокого давления, причем полость атмосферного давления снабжена отверстием для сообщения с атмосферой, регулирующее запорное устройство давления газа полости высокого давления выполнено в виде втулки с радиальными отверстиями, внутри которой размещен золотник, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка с радиальными каналами, а по оси - осевой канал, сообщенный с радиальными каналами, золотник с помощью штока кинематически связан через гайку с внутренней стороной жесткого днища сильфона, чувствительный элемент полости низкого давления выполнен в виде сильфона с жестким днищем, внешняя сторона которого снабжена штоком, разжимной пружиной и регулировочным ниппелем, установленным в верхней крышке полости низкого давления, внутренняя сторона жесткого днища снабжена гайкой для крепления штока, сильфон в полости низкого давления устанавливается таким образом, при котором внутренняя полость дополнительно разделяется на две полости в виде замкнутых полостей с изменяющимися объемами: верхнюю - полость атмосферного давления и нижнюю - газовую полость низкого давления, полость атмосферного давления снабжена отверстием для сообщения с атмосферой, регулирующее запорное устройство давления газа полости низкого давления выполнено в виде втулки с радиальным отверстием, внутри которой размещен золотник, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка с радиальными каналами, а по оси - осевой канал, сообщенный с радиальными каналами, золотник с помощью штока кинематически связан через гайку с внутренней стороной жесткого днища сильфона, радиальное отверстие втулки с помощью канала сообщено с газовой полостью высокого давления регулятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1