ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1997 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры и может найти применение в пневмогидросистемах, преимущественно устанавливаемых на летательных аппаратах, для дистанционного управления потоком рабочей среды.

Известен электромагнитный клапан с расположенными в корпусе основным и управляющим запорными органами, входная и выходная полости которого соединены каналами с регулирующим элементом.

Недостатком этого клапана является его низкая надежность, связанная с самопроизвольным срабатыванием (открытием клапана) при резкой подаче давления на вход клапана.

Известен электромагнитный клапан с расположенными в корпусе основным и управляющим запорными органами, входная и выходная полости которого соединены каналами с регулирующими элементами, причем регулирующий элемент выполнен в виде двух соосных седел установленной между ними заслонкой, на торцевой поверхности которой выполнены сквозные отверстия, сообщающие вход клапана с полостью, расположенной за заслонкой, причем полости за и перед заслонкой соединены каналами с соответствующими полостями, расположенными над и под основным запорным органом.

При нормальной работе, когда нет забросов давления, газ, проходя лабиринтное уплотнение, образованное в регулирующем элементе, теряет часть своей кинетической энергии и попадает в полость под клапан, откуда через зазоры между запорным органом и корпусом поступает в надклапанную полость и прижимает запорные органы к своим седлам. При включении электромагнита открывается управляющий запорный орган, в результате чего газ из надклапанной полости сбрасывается на выход и за счет возникающего при этом перепаде давления открывается основной запорный орган. При резкой подаче давления на вход клапана заслонка регулирующего элемента перекрывает седло, через которое подается газ в полость под клапан и открывает седло, через которое газ подается в полость над клапаном, т.е. запорный орган прижимается к своему седлу.

С течением времени, после выравнивания давления через зазоры между корпусом и запорным органом, происходит выравнивание давления над и под заслонкой, последняя открывается и газ поступает на вход клапана.

Недостатком описанного электромагнитного устройства (клапана) являются:
1. Возрастание гидравлического сопротивления клапана из-за введения заслонки и образования специальной проточной части лабиринтного уплотнения, в котором, как отмечено в описании, газ теряет свою кинетическую энергию. Величина гидравлического сопротивления возрастает на 25-30%
2. Возникновение способности клапана входить в режим автоколебаний из-за помещения в поток рабочего тела подпружиненной заслонки.

3. Самопроизвольное срабатывание (открытие) клапана при воздействии на его выход перепада давления. Такое погружение испытывают электромагнитные клапаны, устанавливаемые, например, в линии перекрестного питания, объединяющей основную и резервные ветви пневмосистем летательных аппаратов.

Недостатки по п. 2 и 3 приводят к понижению надежности работы клапана.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно снижение его гидросопротивления и повышение надежности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что регулирующий элемент выполнен в виде установленной в корпусе разрезной пружинящей втулки, упирающейся своим выступом в основной запорный орган и взаимодействующей с обоймой и буртом, выполненным на штоке.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого клапана с обесточенным магнитом, на фиг. 2 то же, с открытым управляющим затвором, на фиг. 3 то же, с открытым основным затвором.

Клапан содержит размещенный в корпусе 1 электромагнит 2, якорь 3 со штоком 4 и пружиной 5. Хвостовик штока 4 установлен внутри нежестко связанного с ним управляющего затвора 6, седло которого 7 расположено внутри основного затвора 8 с седлом 9. Конец хвостовика штока 4 имеет буртик, служащий упором для вспомогательной пружины 10, упирающейся другим концом в торцовую стенку основного затвора 8. В корпусе закреплена разрезная пружинящая втулка 11, взаимодействующая с буртом 12, выполненным на штоке 4, а обойма 13, установленная на штоке 4, обращена выступом в сторону незакрепленного конца втулки 11, на которой выполнен выступ 14.

Работает клапан следующим образом.

При нормальной работе, когда нет забросов давления, газ поступает в подклапанную полость, откуда через зазоры между основным запорным органом 8 и корпусом 1 поступает в надклапанную полость и прижимает запорные органы 6 и 8 к своим седлам. При включении электромагнита 2 якорь 3 втягивается в него, совершая свободный ход, сжимает пружины 5 и 10. При этом бурт 12, размещенный на штоке 4, выходит из контакта с пружинящей втулкой 11, а выступ обоймы 13 взаимодействует со свободным концом втулки 11, деформирует ее, выводя тем самым выступ 14 из контакта с основным затвором. Таким образом открывается управляющий запорный орган 6, в результате чего газ из надклапанной полости сбрасывается на выход и за счет возникающего при этом перепада давления открывается основной запорный орган 8.

В случае резкой подачи давления на вход клапана на основной затвор 8 действует перепад давления, стремящийся открыть его, т.е. давление в доклапанной полости и заклапанной полости не успевают выровняться через зазор. Усилие, действующее на основной затвор, воспринимается только пружинящей втулкой 11 и не воспринимается штоком 4, т.к. клапан не открывается. При возникновении обратного перепада давления (т.е. выходное давление больше входного) на основной затвор действует усилие, стремящееся его открыть и воспринимаемое выступом 14 пружинящей втулки 11, а на управляющий затвор 6 действует усилие, стремящееся его открыть и воспринимаемое пружиной 5. Учитывая, что площадь седла основного затвора превышает в 15-20 раз площадь седла управляющего затвора, то на него соответственно действует и большее усилие, которое воспринимается пружинящей втулкой 11 и препятствует открытию управляющего затвора 6, т.к. не позволяет выйти бурту 12 из контакта с внутренней поверхностью втулки 11 и деформировать свободный конец втулки 11 обоймой 13. Следовательно, обратный перепад давления на клапане не приводит к его самопроизвольному срабатыванию.

Отсутствие в составе клапана элементов конструкции, имеющих возможность колебаться в потоке газа, проходящим через него, гарантирует отсутствие у него режима автоколебаний, а исключение регулирующего элемента, имеющего лабиринтное уплотнение, снизило его гидросопротивление на 25-30%
Таким образом предложенное исполнение клапана позволило снизить его гидравлическое сопротивление и повысить надежность работы.

Использование: в пневмогидросистемах летательных аппаратов. Сущность изобретения: в корпусе с входным и выходным отверстиями размещены основной и поджатый штоком управляющий запорные органы. В корпусе жестко установлена разрезная пружинная втулка, взаимодействующая с обоймой и буртом. Торцевые взаимодействующие между собой поверхности втулки и обоймы выполнены коническими. Бурт взаимодействует с внутренней поверхностью разрезной втулки и на ее наружной поверхности выполнен кольцевой выступ, контактирующий с основным запорным органом. 3 ил.

Электромагнитный клапан преимущественно для пневмогидросистем летательных аппаратов, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, размещенные в корпусе основной и поджатый штоком управляющий запорные органы, регулирующий элемент, входная и выходная полости которого соединены каналами, и электромагнитный привод, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления клапана и повышения надежности за счет предотвращения самопроизвольного открытия при воздействии ударных нагрузок давлением и возникновения автоколебаний, на штоке выполнены бурт и цилиндрическая обойма с торцевой кольцевой поверхностью, а в корпусе жестко установлена разрезная пружинящая втулка, причем торцевые, взаимодействующие между собой поверхности втулки и обоймы выполнены коническими, причем бурт штока взаимодействует с внутренней поверхностью разрезной втулки, а на ее наружной поверхности выполнен кольцевой выступ, контактирующий с основным запорным органом.