ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1994 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть применено в качестве перекрывающих клапанов во всех областях промышленности, машиностроения и транспорта.

Известен электромагнитный клапан, содержащий электромагнит, якорь которого соединен с размещенным в корпусе затвором [1]. Принцип действия такого электромагнитного клапана основан на перемещении затвора якорем электромагнита, который двигается к столу под действием сил притяжения, возбуждаемых магнитным потоком, возникающим в обмотке электромагнита.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный клапан прямого действия, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, затвор, возвратную пружину и электромагнит с катушкой, якорем и штоком [2].

Недостатками такого электромагнитного клапана прямого действия являются большая масса, габариты и энергопотребление из-за большого расхода энергии электромагнитного привода на сжатие возвратной пружины.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и массы клапана, снижение энергопотребления, расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что клапан снабжен постоянным магнитом, магнитопровод которого выполнен с центральным отверстием и разделен на две параллельные ветви с шунтом в каждой из них, затвор снабжен хвостовиком и закрепленной на нем магнитной шайбой, служащей якорем постоянного магнита и шунтирующей одну из ветвей при закрытом затворе. При этом в центральном отверстии магнитопровода установлен цилиндрический распределитель магнитного потока, выполненный из магнитопроводящих и немагнитопроводящих частей, жестко закрепленный на штоке электромагнита с возможностью замыкания при выключенной катушке шунта в ветви, шунтируемой шайбой, и размыкания второго шунта, при включенной катушке - размыкания шунта в ветви, шунтируемой шайбой, и замыкания второго шунта.

Затвор в закрытом положении прижимается к седлу постоянным магнитом, притягивающим магнитопроводящую шайбу (якорь постоянного магнита), связанную с хвостовиком затвора, а перед открытием затвора, до начала его движения, якорь электромагнита перемещает распределитель магнитного потока, находящийся в магнитопроводе постоянного магнита, и производит самозамыкание постоянного магнита, освобождая от его воздействия затвор. После этого электромагнит перемещает затвор, испытывая уменьшенное противодействие. Благодаря этому усилие возвратной пружины может быть значительно уменьшено или вообще сведено к нулю.

На чертеже изображена конструктивная схема электромагнитного клапана.

Клапан содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3, затвор 4 и электромагнит 5 с катушкой 6, якорем 7 и штоком 8. Он снабжен постоянным магнитом 9, магнитопровод которого разделен на две параллельные ветви, например ветвь 10 с шунтом 12 и ветвь 11 с шунтом 13. Затвор 4 снабжен хвостовиком 14 и магнитопроводящей шайбой 15, закрепленной на нем и являющейся якорем постоянного магнита. В центральном отверстии магнитопровода размещен цилиндрический распределитель магнитного потока, состоящий из магнитопроводящих 16 и немагнитопроводящих 17 частей.

Клапан может быть выполнен двухседельным (на чертеже) или односедельным. Он может иметь также возвратную пружину 18.

Клапан работает следующим образом.

При подаче напряжения на катушку 6 электромагнита 5 якорь 7 вместе со штоком 8 перемещается к столу, сжимает пружину 18 и перемещает части 16 и 17 распределителя магнитного потока. При размыкании шунта 13 и замыкании шунта 12 прекращается прохождение магнитного потока через шайбу 15 и исчезает магнитная сила, удерживающая шайбу возле постоянного магнита и прижимающая затвор к седлу. В этот момент торцовая поверхность распределителя начинает взаимодействовать с шайбой 15, через хвостовик 14 передает усилие, развиваемое электромагнитом, на затвор и открывает его.

Обратный ход происходит после снятия напряжения с катушки электромагнита. При этом затвор и якорь возвращаются в исходное положение под воздействием силы тяжести, пружины и силы постоянного магнита, действующей на шайбу.

Проведенные эксперименты показали, что предлагаемый клапан при неизменных диаметре седла и рабочем давлении позволяет уменьшить в 3-5 раз массу электромагнита или, если это необходимо, сохранить массу неизменной, но улучшить энергетические характеристики привода.

Таким образом, данное изобретение позволяет значительно уменьшить потребляемую мощность, массу и габариты электромагнита, расширить функциональные возможности, диапазон рабочих давлений, диаметров трубопроводов и температур рабочей и окружающей сред и повысить коэффициент запаса по усилиям, повысив надежность электромагнитного клапана.

Использование: в качестве перекрывающих клапанов. Сущность изобретения: магнитопровод постоянного магнита выполнен с центральным отверстием и разделен на две параллельные ветви с шунтом в каждой из них. Затвор снабжен хвостовиком и закреплен на нем магнитной шайбой, служащей якорем постоянного магнита и шунтирующий одну из ветвейи при закрытом затворе. В центральном отверстии магнитопровода установлен цилиндрический распределитель магнитного потока, выполненный из магнитопроводящих и немагнитопроводящих частей, жестко закрепленный на штоке электромагнита с возможностью замыкания при выключенной катушке шунта в ветви, шунтируемой шайбой, и размыкания второго шунта, при включенной катушке - размыкания шунта в ветви, шунтируемой шайбой, и замыкания второго шунта. 1 ил.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, затвор и электромагнит с катушкой, якорем и штоком, отличающийся тем, что он снабжен постоянным магнитом, магнитопровод которого выполнен с центральным отверстием и разделен на две параллельные ветви с шунтом в каждой из них, а затвор снабжен хвостовиком и закрепленной на нем магнитной шайбой, служащей якорем постоянного магнита и шунтирующей одну из ветвей при закрытом затворе, при этом в центральном отверстии магнитопровода установлен цилиндрический распределитель магнитного потока, выполненный из магнито- и немагнитопроводящих частей, жестко закрепленный на штоке электромагнита с возможностью замыкания при выключенной катушке шунта в ветви, шунтируемой шайбой, и размыкания второго шунта, а при включенной катушке - размыкания шунта в ветви, шунтируемой шайбой, и замыкания второго шунта.