ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1996 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для многократного перекрытия жидкостных и газовых магистралей.

Известны различные клапаны с электромагнитным управлением, содержащие управляющую полость, электромагнит, якорь, седло, корпус (Эдельман А.И. Топливные клапаны жидкостных ракетных двигателей. М. 1970, с. 67-70).

Известны также конструкции клапанов с электромагнитным управлением, состоящие из электромагнита, якоря, мембраны, седла, корпуса, пружины и содержащие полости управляющего и высокого давления, загрузочные и перепускные каналы. Принцип действия этих клапанов основан на преобразовании электрической энергии в механическую энергию перемещения якоря в вспомогательном клапане, который одновременно является вспомогательным клапаном. Вспомогательный клапан управляет работой основного клапана путем регулирования давления в управляющей полости. Из-за изменения давления в управляющей полости, отделенной от полости высокого давления мембраной, создается усилие, перемещающее мембрану.

В зависимости от перепада давления на мембране клапан или открывается или закрывается. Повышение давления в управляющей полости осуществляется через загрузочный канал, соединяющий ее с полостью высокого давления. Понижение давления в управляющей полости осуществляется через перепускной канал, соединяющий ее с выходной магистралью (Ротенберг А.Г. Маршов В.М. Кобулашвили Ш.Н. Новые приборы автоматики и контроля в холодильной промышленности. М. 1981).

Известный клапан с электромагнитным управлением работает при площади загрузочного отверстия меньшей, чем площадь проходного сечения перепускного отверстия. Увеличение площади проходного сечения загрузочного канала приводит к уменьшению времени закрытия канала, но требует увеличения потребляемой электроэнергии на электромагните для сохранения минимального времени открытия, а уменьшение ее к увеличению времени закрытия.

С увеличением потребляемой мощности при работе клапана электромагнит разогревается и надежность клапана снижается.

Целью настоящего изобретения является улучшение динамических характеристик и повышение надежности работы.

Для достижения этого в известном клапане с электромагнитным управлением, имеющем подпружиненную мембрану, защемленную по периферии, разделяющую полость высокого давления от управляющей и образующую нормально закрытую с седлом, подпружиненный якорь, образующий нормально закрытую клапанную пару с крышкой, электромагнит, корпус, перепускной канал, загрузочный канал, выполненный на стопе электромагнита и торцом якоря образует нормально открытую пару, причем, площадь проходного сечения загрузочного канала больше, чем площадь проходного сечения перепускного канала.

При открытии клапана, якорь торцом перекрывает загрузочный канал на стопе электромагнита и площадь загрузочного канала уменьшается до нуля.

Кроме того, электромагнит установлен в полости высокого давления и при работе охлаждается снаружи рабочим телом.

На чертеже изображен общий вид клапана с электромагнитным управлением в разрезе.

Клапан с электромагнитным управлением содержит мембрану 1, защемленную по периферии седлом 2 и крышкой 3, разделяющую полости высокого давления 4 и управляющую 5. Мембрана прижата к седлу пружиной 6. Электромагнит, состоящий из корпуса электромагнита 7 и катушки 8, сваривается с одного конца крышкой 3, а с другого конца корпусом клапана 9. Цилиндрический якорь 10 с продольными каналами 11, установленный в электромагните, одним торцом прижат усилием пружины 12 к крышке 3, образуя нормально закрытую клапанную пару, и перекрывает перепускной канал 13, соединенный с выходной магистралью, с другим торцом образует нормально открытую клапанную пару с стопой электромагнита 14, где выполнен загрузочный канал 15.

Клапан работает следующим образом.

После подачи электрического сигнала якорь 10 перемещается вверх и открывает перепускной канал 13, а другим торцом перекрывает выход загрузочного канала 15. Давление в управляющей полости 5 падает и за счет сил давления в полости высокого давления мембрана перемещается и открывается клапан. Рабочее тело, обтекая электромагнит через отверстия 16, протекает через клапан.

При снятии электрического сигнала якорь 10 под действием усилия пружины 12 перекрывает перепускной канал 13 и одновременно открывает проход для рабочего тела через загрузочный канал 15. Рабочее тело через пазы 11 на якоре 10 и отверстия 17 попадает в управляющую полость 5. Давление в управляющей полости возрастает. Усилием пружины 6 и сил давления рабочего тела в управляющей полости мембрана прижимается к седлу 2 и клапан закрывается.

В связи с тем, что площадь загрузочного канала имеет переменную величину, т.е. при открытии клапана она минимальна, а при закрытии максимальна, динамические характеристики клапана улучшаются.

Электромагнит, обтекаемый рабочим телом, при работе охлаждается (устанавливается определенная температура), что повышает надежность клапана.

Использование: для многократного перекрытия жидкостных и газовых магистралей. Сущность изобретения: в корпусе установлена подпружиненная мембрана, разделяющая полость высокого давления с рабочим охлаждающим агентом от управляющей полости. Загрузочный канал выполнен в стопе электромагнита, установленного в полости высокого давления. 1 ил.

Электромагнитный клапан, содержащий корпус, в котором установлена подпружиненная мембрана, разделяющая полость высокого давления с рабочим охлаждающим агентом от управляющей полости, электромагнит со стопом и перепускной и загрузочный каналы, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и повышения надежности, загрузочный канал выполнен в стопе электромагнита, а сам магнит установлен в полости высокого давления, по которой циркулирует охлаждающий агент.