ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к арматуре, устанавливаемой на различных магистралях, трубопроводах и других коммуникациях, более конкретно к электромагнитным клапанам. Изобретение может найти применение в самых широких областях техники, например в энергетике, химической, газовой, пищевой промышленности и т.п.

Известны электромагнитные клапаны, содержащие корпус, встроенный в магистраль, имеющую входной и выходной патрубки, расположенные на ее оси, основной затвор, перекрывающий седло, расположенное на выходном патрубке, а также связанный с сердечником (совмещенный с ним) вспомогательный затвор, перекрывающий соответствующее седло, установленное на выходе из канала, соединяющего выходной патрубок с внутренней полостью корпуса [1].

В указанном клапане основной затвор имеет сложную конфигурацию, и седла обоих затворов расположены выше оси магистрали, что приводит к достаточно высокому гидравлическому сопротивлению и низкой компактности клапана.

Известны также электромагнитные клапаны, содержащие корпус, встроенный в магистраль, имеющую входной и выходной патрубки, расположенные на ее оси, основной затвор, перекрывающий седло, расположенное на выходном патрубке, а также связанный с сердечником вспомогательный затвор, перекрывающий соответствующее седло, установленное на выходе из канала, соединяющего выходной патрубок с внутренней полостью корпуса [2].

В этом клапане седло импульсного затвора выполнено в основном затворе, основной затвор имеет сложный механизм принудительного перемещения, седла обоих затворов расположены выше оси магистрали и направлены в одну сторону, что приводит к высокому гидравлическому сопротивлению и низкой компактности этого клапана. Кроме того, технологически изготовить этот клапан достаточно сложно.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - разработка электромагнитного клапана с вспомогательным затвором, который характеризовался бы низким гидравлическим сопротивлением, высокой компактностью и при этом не отличался бы по сложности технологии его изготовления.

Технический результат, достигаемый изобретением, - снижение гидравлического сопротивления с одновременным повышением компактности путем более равномерного распределения элементов клапана по обе стороны от оси магистрали, в которую он встроен.

Дополнительный технический результат - повышение технологичности.

Основной технический результат достигается тем, что в электромагнитном клапане, содержащем корпус, встроенный в магистраль, имеющую входной и выходной патрубки, расположенные на ее оси, основной затвор, перекрывающий седло, расположенное на выходном патрубке, а также связанный с сердечником вспомогательный затвор, перекрывающий соответствующее седло, установленное на выходе из канала, соединяющего выходной патрубок с внутренней полостью корпуса, затворы обращены один к другому и расположены по обе стороны от оси магистрали.

Основной технический результат в большей степени достигается тем, что в предлагаемом электромагнитном клапане основной затвор выполнен в виде полого поршня с возвратной пружиной, расположенной вдоль оси его внутренней полости, а внутренняя полость корпуса в зоне вспомогательного затвора соединена с входным патрубком; поршень основного затвора выполнен с цилиндрическим основанием, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения по соответствующей направляющей, а передняя часть поршня выполнена с меньшим диаметром и установлена в корпусе с образованием радиального зазора; внутренняя полость поршня соединена ступенчатыми диагональными каналами с упомянутым радиальным зазором.

Дополнительный технический результат достигается тем, что в предлагаемом электромагнитном клапане в корпусе выполнены диагональные каналы под углом 10-20^o к горизонтали, соединяющие входной и выходной патрубки, причем выходной патрубок соединен через промежуточную полость; диаметр магистрали и диаметры диагональных каналов равны.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый клапан; на фиг. 2 - то же, вид сбоку на фиг. 1.

Клапан содержит корпус 1, встроенный в магистраль 2, имеющую входной 3 и выходной 4 патрубки. Клапан включает основной затвор 5, перекрывающий седло 6, расположенное на выходном патрубке 4, а также вспомогательный затвор 7, перекрывающий соответствующее седло 8, установленное на выходе из канала 9, соединяющего выходной патрубок 4 с внутренней полостью 10 корпуса в зоне расположения затвора 7. Вспомогательный затвор 7 связан с сердечником 11, в частном случае, как на фиг. 1 и 2, он выполнен за одно целое с сердечником и снабжен уплотнением 12. Сам привод имеет обмотку 13, магнитопровод 14 и возвратную пружину 15. Сердечник установлен в магнитопроводе с радиальным зазором 16 и осевым зазором 17. Пружина 15 установлена в полости 18, примыкающей к осевому зазору 17 и соединенной каналами 19 с радиальным зазором 16. Затворы 5 и 7 обращены один к другому (т.е. встречно) и расположены по обе стороны от оси магистрали 2. Такое расположение затворов позволяет использовать для элементов клапана пространство, находящееся по сторону магистрали 2, противолежащую расположению привода (обмотки 13 сердечника 11 и т.д.). Такое разнесение элементов клапана по обе стороны от магистрали повышает его компактность и уменьшает гидравлическое сопротивление. Основной затвор выполнен в виде полого поршня с возвратной пружиной 20, расположенной вдоль оси его внутренней полости 21. Сам поршень основного затвора 5 выполнен с цилиндрическим основанием 22, установленным в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения по соответствующей направляющей 23 (также цилиндрической), предусмотренной в корпусе 1. Передняя же часть 24 поршня выполнена с меньшим диаметром (по сравнению с основанием 22) и установлена в корпусе (в частном случае по отношению к той же направляющей 23) с образованием радиального зазора 25. Затвор 5 имеет уплотнительную прокладку 26, размещенную в передней части 24 поршня.

В корпусе 1 выполнены также диагональные каналы 27, 28, соединяющие входной 3 и выходной 4 патрубки с радиальным зазором 25. Каналы 27, 28 расположены под углом 10-20^o к горизонтали (что наиболее оптимально для гидравлики), причем выходной патрубок 4 соединен через промежуточную полость 29. Кроме того, внутренняя полость 21 поршня основного затвора 5 соединена ступенчатыми диагональными каналами 30 с тем же радиальным зазором 25.

Внутренняя полость 10 корпуса в зоне расположения вспомогательного затвора 7 соединена каналом 31 с выходным патрубком 3.

В целях достижения оптимального гидравлического сопротивления диаметры диагональных каналов выбраны равными. Выполнение диагональных каналов с одинаковым диаметром повышает технологичность изготовления, поскольку исключает сложное выполнение с помощью фрезеровки входного участка ("фасолины") из входного патрубка во внутреннюю полость корпуса, как в прототипе.

Электромагнитный клапан работает следующим образом.

Клапан относится к нормально закрытым. В обмотку 13 подается электрический ток, при этом сердечник 11 втягивается внутрь магнитопровода 14, сжимает возвратную пружину 15, одновременно вспомогательный затвор 7 отходит от седла 8, и среда (газовая либо жидкостная), находящаяся во внутренней полости 10 в зоне расположения вспомогательного затвора 7, по каналу 9 попадает в выходной патрубок 4 через полость 29.

В результате поступления среды передняя часть 24 затвора 5 будет испытывать давление во внутренней полости 21 и усилие пружины 20, а с внешней стороны на поршень будет действовать давление среды, поступающей по каналу 31, проходное сечение которого больше суммы проходных сечений ступенчатых диагональных каналов, следовательно, затвор 5 будет отжат от седла 6 и входной патрубок 3 сообщен с выходным патрубком 4. Клапан открыт.

Для закрытия клапана обмотка 13 обесточивается. Сердечник 11 и, соответственно, вспомогательный затвор 7 устремляются под действием возвратной пружины 15 к седлу 8, и затвор 7 перекрывает канал 9. При этом давление среды в выходном патрубке 4 и, соответственно, в полости 29 падает и затвор 5 под воздействием возвратной пружины 20 и давления во внутренней полости 21 вновь прижимается в седлу 6, перекрывая сообщение между патрубками 3 и 4. Клапан закрыт.

Электромагнитный клапан может быть установлен на различных магистралях, трубопроводах и других коммуникациях. Корпус клапана встроен в магистраль. Входной и выходной патрубки расположены на оси магистрали. На выходном патрубке расположено седло, перекрываемое основным затвором. Вспомогательный затвор связан с сердечником и перекрывает седло на выходе из канала, соединяющего выходной патрубок с внутренней полостью корпуса. Затворы обращены один к другому и расположены по обе стороны от оси магистрали. Основной затвор выполнен в виде полого поршня. Вдоль оси его внутренней полости в поршне размещена пружина. Внутренняя полость корпуса в зоне вспомогательного затвора соединена с входным патрубком. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитный клапан, содержащий корпус, встроенный в магистраль, имеющую входной и выходной патрубки, расположенные на ее оси, основной затвор, перекрывающий седло, расположенное на выходном патрубке, а также связанный с сердечником вспомогательный затвор, перекрывающий соответствующее седло, установленное на выходе из канала, соединяющего выходной патрубок с внутренней полостью корпуса, отличающийся тем, что затворы обращены один к другому и расположены по обе стороны от оси магистрали. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что основной затвор выполнен в виде полого поршня с возвратной пружиной, расположенной вдоль оси его внутренней полости, а внутренняя полость корпуса в зоне вспомогательного затвора соединена с входным патрубком. 3. Клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что поршень основного затвора выполнен с цилиндрическим основанием, установленным в корпусе клапана с возможностью осевого перемещения по соответствующей направляющей, а передняя часть поршня выполнена с меньшим диаметром и установлена в корпусе с образованием радиального зазора. 4. Клапан по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в корпусе выполнены диагональные каналы под углом 10 - 20^o к горизонтали, соединяющие входной и выходной патрубки с упомянутым радиальным зазором, причем выходной патрубок соединен через промежуточную полость. 5. Клапан по пп.1 - 3, отличающийся тем, что внутренняя полость поршня соединена ступенчатыми диагональными каналами с упомянутым радиальным зазором. 6. Клапан по пп.1 - 4, отличающийся тем, что диаметр магистрали и диаметры диагональных каналов, соединяющих входной и выходной патрубки, равны.