ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1994 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к арматуростроению и может найти применение в системах управления жидкостных ракетных двигателей, а также в химической промышленности при работе с агрессивными средами.

Известна конструкция электромагнитного клапана со сферическим якорем, который является одновременно и запорным органом с уплотнением по конусу (1).

Данный клапан не обеспечивает хорошей герметичности из-за постоянного нарушения контакта уплотняющих поверхностей.

Известна конструкция электромагнитного клапана, содержащего электромагнит с подпружиненным якорем, корпус клапана с седлом и размещенный в нем запорный орган, направляющую втулку с размещенным в ней штоком, на котором выполнены продольные центрирующие выступы, при этом якорь электромагнита, шток и запорный орган жестко соединены между собой (2).

Недостатком известной конструкции является невысокая герметичность, так как из-за наличия окружных перемещений якоря нарушается контакт уплотняющих поверхностей.

При работе на некоторых видах топлив трущиеся поверхности клапана не смачиваются, вследствие чего происходит затирание поверхностей, образование стружки и, как следствие, снижение динамических характеристик.

Целью изобретения является повышение герметичности, улучшение динамических характеристик.

Указанная цель достигается тем, что электромагнитный топливный клапан, содержащий электромагнит с подпружиненным якорем, установленный на корпусе клапана, в котором выполнено седло и размещены запорный орган и направляющая втулка, в расточке которой установлены шток с продольными центрирующими выступами, контактирующие с поверхностью расточки, причем якорь электромагнита, шток и запорный орган жестко соединены между собой, дополнительно снабжен направляющей якоря и толкателем, жестко соединенными с якорем. При этом запорный орган и шток выполнены из термопластичного материала и закреплены на толкателе, а выступы выполнены с суммарной длиной линии их контакта с поверхностью расточки в сечении плоскостью, перпендикулярной оси штока, составляющими 6-8% от длины окружности расточки.

Кроме того, направляющая якоря выполнена в виде штифта, размещенного в направляющей втулке и якоре электромагнита параллельно оси штока.

На фиг.1 представлено сечение электромагнитного топливного клапана; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Электромагнитный топливный клапан содержит электромагнит 1 с подпружиненным якорем 2, корпус 3 клапана имеет штуцеры входа и выхода топлива. В корпусе 3 размещены запорный орган 4 и седло 5. В корпусе 3 установлена направляющая втулка 6 с размещенным в ней штоком 7. На штоке 7 выполнены продольные центрирующие выступы 8. Дополнительно клапан содержит напpавляющую 9 якоря, выполненную в виде штифта, и жестко соединенный с якорем электромагнита толкатель 10. На толкатель 10 напрессован запорный орган и шток, выполненные из термопластичного полимерного материала, например фторопласта. Шток с запорным органом устанавливаются с натягом 0-3 мкм и монтируются в корпусе 3 клапана с поджатием к седлу 5, затем конструкция нагревается до температуры 100 - 110^оС с последующим охлаждением до нормальной температуры. Вследствие разницы коэффициентов линейного расширения деталей, а также пластических деформаций штока с запорным органом, назначается минимальный гарантированный зазор. Зазор между штоком и направляющей меньше, чем между якорем и корпусом электромагнита.

Электромагнитный топливный клапан работает следующим образом.

Топливо подводится к штуцеру входа. Отверстие выхода перекрыто запорным органом 4, поджимаемым к седлу пружиной якоря 2 и перепадом давлений между полостями штуцеров входа и выхода. Магистраль топлива закрыта. При подводе напряжения на катушку электромагнита 1 последняя образует магнитный поток, замыкаемый по магнитопроводам корпуса 3 и якоря 2. Под действием электромагнитных сил запорный орган 4, преодолевая усилие пружины и усилие от перепада давлений в полостях штуцеров входа и выхода, открывает проходное сечение отверстия седла 5, через которое топливо попадает к штуцеру выхода. Магистраль топлива открыта. При снятии напряжения питания катушки электромагнита запорный орган 4 усилием пружины возвращается в исходное положение. При этом его положение относительно седла фиксируется направляющей 9. При работе контакт седла с запорным органом происходит по одному и тому же отпечатку седла на запорном органе, вследствие чего повышается герметичность уплотнения, так как исключаются погрешности геометрических размеров седла и запорного органа. Наличие направляющей якоря и технологическая операция осадки запорного органа 4 позволяет при погрешностях сборки изделия повысить герметичность и стабильно сохранять ее в процессе работы.

Центрирование штока в направляющей по паре термопласт-сталь снижает коэффициент трения трущейся пары, что существенно влияет на улучшение динамических характеристик клапана, и особенно важно при использовании компонентов, не смачивающих стальные поверхности.

Использование: в системах управления жидкостных ракетных двигателей и при работе с агрессивными средами. Сущность изобретения: электромагнит с подпружиненным якорем установлен на корпусе клапана. В корпусе выполнено седло и размещены запорный орган и направляющая втулка. В расточке втулки установлен шток с продольными центрирующими выступами, контактирующими с поверхностью расточки. Якорь, шток и запорный орган жестко соединены между собой. Толкатель жестко соединен с якорем. Запорный орган и шток выполнены из термопластичного материала и закреплены на толкателе. Выступы выполнены с суммарной длиной линии их контакта с поверхностью расточки в сечении плоскостью, перпендикулярной оси штока, составляющей 6 - 8% от длины окружности расточки. Направляющая якоря выполнена в виде штифта, размещенного в направляющей втулке и якоре параллельно оси штока. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ КЛАПАН преимущественно для жидкостных ракетных двигателей малой тяги, содержащий электромагнит с подпружиненным якорем, установленный на корпусе клапана, в котором выполнено седло и размещены запорный орган и направляющая втулка, в расточке которой установлен шток с продольными центрирующими выступами, контактирующими с поверхностью расточки, причем якорь электромагнита, шток и запорный орган жестко соединены между собой, отличающийся тем, что клапан снабжен направляющей якоря и толкателем, жестко соединенным с якорем, при этом запорный орган и шток выполнены из термопластичного материала и закреплены на толкателе, а выступы выполнены с суммарной длиной линий их контакта с поверхностью расточки в сечении плоскостью, перпендикулярной оси штока, составляющей 6 - 8% от длины окружности расточки. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что направляющая якоря выполнена в виде штифта, размещенного в направляющей втулке и якоре электромагнита параллельно оси штока.