ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1995 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к промышленной трубопроводной арматуре, преимущественно к клапанам с электромагнитным приводом, предназначенным для работы в качестве исполнительного устройства в системах дистанционного управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.

Известна конструкция запорного электромагнитного клапана для жидкого топлива, содержащая корпус с седлом проходного канала затвора, якорь и полюс со сквозным центральным отверстием, размещенные в герметичной разделительной трубке, катушку электромагнитного привода, заключенную в цилиндрическую оболочку. Входной и выходной каналы, полюс и якорь расположены на одной геометрической оси. Рабочая среда проходит через центральное отверстие в якоре и полюсе.

Однако применение такой конструкции ограничивается небольшим значением диаметром условного прохода D_у и давления рабочей среды Р_р. Существенным недостатком является то, что с увеличением значения D_y и Р_р резко возрастают габариты, масса и потребляемая энергия.

Изобретение решает задачу разгрузки запорного органа клапана от одностороннего давления рабочей среды. Для этого в электромагнитном клапане, содержащем корпус с входным патрубком, катушку, герметизированную разделительной трубкой и кожухом и установленную между корпусом и полюсом, снабженным выходным патрубком, и якорь - запорный орган, выполненный с центральным каналом, установленным в проходном канале корпуса и подпружиненный к седлу, в полюсе выполнена цилиндрическая расточка, а якорь - запорный орган выполнен в виде поршня из магнитомягкого материала с жестко прикрепленным к нему хвостовиком из немагнитного материала, установленным в расточке полюса с возможностью перемещения, при этом в теле поршня выполнен дополнительный канал, посредством которого проходной канал корпуса сообщен с полостью между обращенными друг к друг поверхностями якоря и полюса, и на наружных поверхностях поршня и хвостовика установлены уплотнительные кольца, при этом разность площадей поперечных сечений поршня и хвостовика равна площади уплотнительной поверхности седла.

Технический результат обеспечивается тем, что якорь выполняет функцию запорного органа и конструктивно выполнен в виде ступенчатого поршня, на торце ступени большого диаметра которого закреплен уплотнитель, а другой конец - хвостовик представляет собой полую втулку, расположенную в расточке полюса. Выполнение хвостовика из немагнитной стали исключает шунтирование им рабочего зазора между взаимодействующими торцами якоря и полюса.

Один из каналов в теле запорного органа-якоря соединяет входной патрубок клапана с полостью между запорным органом-якорем и полюсом.

Конструктивное обеспечение равенства площади седла проходного канала затвора и значения разности площадей ступени большего диаметра якоря и хвостовика делает запорный орган разгруженным от одностороннего воздействия давления рабочей среды, так как действие на него давления рабочей среды со стороны седла проходного канала и противоположной стороны одинаково.

На чертеже изображен электромагнитный клапан в плоскостном разрезе в закрытом положении.

Клапан содержит корпус 1 с входным патрубком 2 и седлом 3 проходного канала затвора, в котором расположен запорный орган-якорь 4 с уплотнением 5, подпружиненный пружиной 6 к седлу 3, выходной патрубок 7, расположенный в полосе 8, катушку 9, герметизированную разделительной трубкой 10 и кожухом 11. Запорный орган-якорь 4 выполнен в виде поршня из магнитомягкого материала, на наружной поверхности которого размещено уплотнительное кольцо 12, разобщающее входную и выходную полости, а со стороны, обращенной к полюсу 8, в центральном канале жестко закреплен полый хвостовик 13 из немагнитного материала, на наружной, размещенной в канале полюса 8, поверхности которого установлено уплотнительное кольцо 4, причем разность значений площади наружного диаметра органа-поршня 4 и наружного диаметра полого хвостовика 13 равна значению площади уплотнительной поверхности седла 3 проходного канала затвора. В теле запорного органа-якоря 4 выполнено два канала: канал 15 соединяет проходной канал в седле 3 затвора с полостью 16 между взаимодействующими поверхностями запорного органа-якоря 4 и полюса 8; канал 17 соединяет полость 18 между поверхностями корпуса 1 и обращенной к нему поверхностью запорного органа-якоря 4 с полостью выходного патрубка 7.

Клапан работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на катушке 9 давление Р_р, подаваемое во входной патрубок 2, воздействует на площадь запорного органа-якоря 4, ограниченную седлом 3 проходного канала, а через канал 15 поступает в полость 16 и воздействует на поверхность запорного органа-якоря 4 с противоположной стороны. Так как разность значений площади наружного диаметра запорного органа-якоря 4 и наружного диаметра полого хвостовика 13 равна площади уплотнительной поверхности седла 3 проходного канала затвора, запорный орган-якорь 4 находится в разгруженном состоянии и прижат уплотнением 5 к седлу 3 пружиной 6. Клапан закрыт.

При подаче напряжения на катушку 9 запорный орган-якорь 4, сжимая пружину 6, притягивается к полюсу 8. Давление рабочей среды Р_р подается в выходной патрубок 7, при этом запорный орган-якорь 4 находится в разгрузочном состоянии и удеpживается притянутым к полюсу 8 под действием сил электромагнитного притяжения. Клапан открыт.

После снятия напряжения запорный орган-якорь 4 под действием усилия сжатой пружины 6 перемещается вдоль оси, перекрывая седло 3 проходного канала затвора. Значение давления рабочей среды, стремящейся переместить уплотнение 5 от седла 3, равно значению давления рабочей среды, воздействующей на запорный орган-якорь 4 в полости 16, запорный орган-якорь 4 разгружен и под воздействием пружины 6 прижат к седлу 3. Клапан закрыт.

Использование: в системах дистанционного управления потоками жидких и газообразных в трубопроводах. Сущность изобретения: катушка герметизирована разделительной трубкой и кожухом и установлена между корпусом и полюсом, снабженным выходным патрубком. Запорный орган-якорь выполнен с центральным каналом, установлен в проходном канале корпуса и подпружинен к седлу. В полюсе выполнена цилиндрическая расточка. Запорный орган - якорь выполнен в виде поршня из магнитомягкого материала с жестко прикрепленным к нему хвостовиком из немагнитного материала, установленным в расточке полюса с возможностью перемещения. В теле поршня выполнен дополнительный канал, посредством которого проходной канал корпуса сообщен с полостью между обращенными друг к другу поверхностями якоря и полюса. На наружных поверхностях поршня и хвостовика установлены уплотнительные кольца. Разность площадей поперечных сечений поршня и хвостовика равна площади уплотнительной поверхности седла. 1 ил.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус с входным патрубком, катушку, герметизированную разделительной трубкой и кожухом и установленную между корпусом и полюсом, снабженным выходным патрубком, и запорный орган-якорь, выполненный с центральным каналом, установленный в проходном канале корпуса и подпружиненный к седлу, отличающийся тем, что в полюсе выполнена цилиндрическая расточка, а запорный орган-якорь выполнен в виде поршня из магнитомягкого материала с жестко прикрепленным к нему хвостовиком из немагнитного материала, установленным в расточке полюса с возможностью перемещения, при этом в теле поршня выполнен дополнительный канал, посредством которого проходной канал корпуса сообщен с полостью между обращенными одна к другой поверхностями якоря и полюса, а на наружных поверхностях поршня и хвостовика установлены уплотнительные кольца, при этом разность площадей поперечных сечений поршня и хвостовика равна площади уплотнительной поверхности седла.