ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1999 года по МПК F16K31/05 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в пневмосистемах управления автотранспортных средств.

Известен широкий спектр электромагнитных клапанов, предназначенных для подачи и отключения рабочей среды, проходящей по трубопроводам (патенты РФ 2052164, 2063573, 2063573, 2003907, 2073155, 2059140, 2062934).

Все эти конструкции обеспечивают закрытие или открытие электроклапанов при подаче электрического сигнала на катушку электромагнита, при этом в случае экстренных ситуаций, а именно отключение электропитания, вывод из строя электромагнита и т.д., - открыть или закрыть электромагнитный клапан в ручном режиме они не позволяют, кроме некоторых, например, защищенных патентами РФ 2062934, 2073155.

Вышеназванные технические решения обеспечивают возможность (патенты 2062934, 2073155) отключать рабочую среду посредством ручного вмешательства, при этом чтобы снова включить либо выключить подачу рабочей среды следует выполнить некоторую последовательность действий вручную: необходимо одной рукой взяться за рукоятку, другой поднять шток, переместить запорный орган от седла, вытянуть шток-стопор до упора в вырез рукоятки и т.д. (см. патент 2062934 - аналог 1). Это требует определенных затрат по времени и навыков и может выполняться обученным оператором или слесарем.

По патенту 2073155 (аналог 2) в конструкции предусмотрена возможность закрыть или открыть в ручном режиме запорный орган посредством вращения маховика. В известной конструкции маховик воздействует на шток, расположенный на трубопроводе со стороны, противоположной размещенному на трубопроводе электроклапану. При этом процедура принудительного открывания или закрывания электроклапана занимает определенное время, кроме этого, эту процедуру должен выполнять обученный специалист: слесарь, сантехник, оператор и т.д.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа по максимальному количеству совпадающих признаков, является техническое решение по патенту N 2059140. Известен электроклапан, в корпусе которого соосно установлены якорь с клапанами, седла, впускной и выпускной запорные органы и пружина, размещенная между якорем и упором, характеризуемый тем, что на седле впускного запорного органа выполнена расточка, при этом выпускной запорный орган образован торцевой поверхностью якоря, обращенной к расточке, а якорь установлен с возможностью взаимодействия с впускным запорным органом и перемещения под действием сбросного давления на расстояние, превосходящее ход впускного запорного органа.

Известный электроклапан предназначен для включения (отключения) подачи рабочей среды на исполнительные механизмы только при подаче электрического сигнала на обмотку электроклапана, при отключении подачи электропитания на обмотку электромагнита по какой-либо причине, например, в аварийной ситуации, при заклинивании якоря из-за попадания инородных тел, включить (отключить) электроклапан невозможно, вследствие этого известный электромагнитный клапан невозможно задействовать в ручном режиме, это является существенным недостатком известного электроклапана.

Задачей, решаемой заявленным техническим решением, является реализация общественной потребности: обеспечение электромагнитными клапанами, дающими возможность ручного отключения либо включения подачи рабочей среды на исполнительный механизм с возможностью работы электромагнитного клапана в режиме "нормально открытого" или "нормально закрытого", например, двери автобуса, трамвая, троллейбуса, электропоезда и т.д., для аварийного открывания дверей, люков либо прекращении подачи топлива в двигатель и т.п., для гарантированного обеспечения возможности ручного воздействия на электромагнитный клапан при отключении подачи электропитания либо заклинивания якоря электромагнитного клапана.

Для решения поставленной задачи широко известны системы аварийного (байпасного) отключения (включения) подачи рабочей среды на исполнительный механизм, например, кран аварийного останова электропоезда, аварийного открывания дверей в автобусах, трамваях, троллейбусах. Вышеперечисленные устройства широко известны, при этом требуют выполнения дополнительных трубопроводов, кранов, датчиков и т.д., что приводит к повышению стоимости оборудования, обеспечивающего безопасность эксплуатации транспортных средств.

Заявляемое техническое решение обеспечивает реализацию общественной потребности в обеспечении транспортных средств электромагнитными клапанами для аварийного отключения (включения) исполнительных механизмов транспортных средств при прекращении подачи на электромагнитный клапан электрического сигнала в результате экстренных ситуаций: аварий и(или) заклинивании якоря.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что электромагнитный клапан, в корпусе которого соосно установлен якорь с клапанами, седла, впускной и выпускной запорные органы и пружина, размещенные между якорем и упором, на седле выпускного запорного органа выполнена расточка, при этом выпускной запорный орган образован торцевой поверхностью якоря, обращенной к расточке, а якорь установлен с возможностью взаимодействия с впускным запорным органом и перемещения под действием сбросного давления, превышающего ход впускного запорного органа, характеризуемый тем, что в якоре подвижно установлен толкатель с возможностью взаимодействия с впускным и выпускным запорными органами, при этом толкатель обеспечивает возможность фиксации запорных органов в "нормально закрытом" и "нормально открытом" положениях.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
на фиг. 1 представлен предлагаемый электромагнитный клапан после подачи управляющего сигнала на катушку электромагнита, при этом якорь не взаимодействует с фиксирующим органом, разрез;
на фиг. 2 - то же, при снятии управляющего сигнала;
на фиг. 3 - то же, при фиксации якоря в нижнем "нормально открытом" положении;
на фиг. 4 - то же, при фиксации якоря в верхнем "нормально закрытом" положении.

Электромагнитный клапан имеет корпус 1 с впускным каналом 2 и перепускным каналом 3. В корпусе 1 размещена электромагнитная катушка 4 с диамагнитной втулкой 5. Выпускной запорный орган образован торцевой поверхностью якоря 6, имеющего каналы 7, уплотнение 8 и шток 9, поджатый пружиной 10 к впускному запорному органу 11. Якорь 6 с уплотнением 8 и седлом 12 образуют выпускную клапанную пару. Пружина 10 установлена между якорем и упором 13, имеющим выпускные отверстия 14. Упор 13 установлен в корпусе 1 с возможностью регулирования усилий пружины 10. Между впускным и запорным органом и корпусом установлена пружина 15. На седле 12 выпускного запорного органа выполнена расточка 16. Толкатель 17, якорь 6, шток 9 и упор 13 образуют орган ручного управления электромагнитным клапаном.

Электромагнитный клапан работает следующим образом.

При подаче напряжения на электромагнитную катушку 4 якорь 6, преодолевая усилия пружины 15, притягивается к седлу 12 и уплотнением 8 закрывает седло 12, одновременно воздействуя штоком 9 на впускной запорный орган 11 и открывая его. Рабочий агент с входного канала 2 через перепускной канал 3 поступает в исполнительный механизм. При этом запорные органы перемещаются на величину хода сигма (см. фиг. 2) и толкатель 17 имеет запас хода.

При снятии напряжения с катушки 4 под действием сил давлений, действующих на запорные органы и усилия пружины 15, впускной запорный орган закрывается, а выпускной запорный орган открывается. Открытие запорного органа продолжается до тех пор, пока не установится равновесие между силами давления и пружиной 10. При этом ход выпускного запорного органа становится равным сигма 1 (см. фиг. 2). Рабочий агент, проходя через каналы 3 и 7, из отверстия 14 сбрасывается в атмосферу. При воздействии рукой на толкатель 17 (например, посредством резьбового соединения с упором 13), толкатель 17 перемещается на величину сигма 1 и воздействует на якорь 6. При этом якорь 6 перемещается к селу 12 и уплотнением 8 закрывает его, одновременно преодолевая усилие пружины 15 посредством штока 9, воздействует на впускной запорный орган 11 и открывает его. Рабочий орган с входного канала 2 через перепускной канал 3 поступает в исполнительный механизм (см. фиг. 3). При воздействии в противоположном направлении толкатель 17 перемещает якорь 6 и шток 9 к упору 13. При этом впускной запорный орган 11 закрывается, а выпускной запорный орган открывается. Рабочий агент, проходя через каналы 3 и 7 из отверстия 14, сбрасывается в атмосферу (см. фиг. 4).

Таким образом, благодаря органу ручного управления, сохраняется работоспособность электромагнитного клапана в аварийных ситуациях, при этом, воздействуя на толкатель 17, возможно обеспечить работу электромагнитного клапана как в режиме "нормально открытый", так и в режиме "нормально закрытый".

На фиг. 1 - 4 показан вариант резьбового соединения верхней части толкателя 17 с упором 13, однако воздействовать на толкатель 17 можно и посредством любых других, широкоизвестных эквивалентных конструкций, например в виде эксцентрикового механизма и т.п., которые не показаны на чертежах.

Новым признаком заявляемого технического решения является: в якоре подвижно установлен толкатель с возможностью взаимодействия с выпускным и впускным запорными органами, при этом толкатель обеспечивает возможность фиксации запорных органов в "нормально закрытом" и "нормально открытом" положениях.

Наличие вышеназванного нового признака, обеспечивающего работоспособность электромагнитного клапана в режимах "нормально закрытого клапана" и "нормально открытого клапана", при ручном (аварийном) режиме воздействия на якорь посредством толкателя за счет выполнения верхней части толкателя в виде либо резьбового соединения, либо эксцентрикового соединения и т.п. эквивалентных технических решений не известно из доступной информации - это является доказательством соответствия заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна".

Наличие совокупности существенных отличительных признаков, обеспечивающих получение не известного ранее технического результата, выраженного в обеспечении возможности ручного (аварийного) режима работы электромагнитного клапана - отключения либо включения подачи рабочей среды на исполнительный механизм в аварийных ситуациях при прекращении подачи электропитания на катушку и(или) заклинивании якоря и возможность управления электромагнитным клапаном в режимах "нормально открытого" и "нормально закрытого" электромагнитного клапана не известно из уровня техники. Это является доказательством "неочевидности" для квалифицированного специалиста, а следовательно, соответствия критерию, предъявляемому к изобретениям - "изобретательский уровень", так как в случае отказа в подаче электрического сигнала на катушку по какой-либо причине, квалифицированный специалист вероятнее всего либо попытается восстановить электропитание, либо открыть исполнительный механизм, например двери автобуса, вручную, посредством подручного инструмента.

Заявляемая конструкция моет быть изготовлена на обычном технологическом оборудовании посредством обычных инструментов.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в пневмосистемах управления автотранспортных средств. В корпусе клапана соосно установлены якорь с каналами, седла, впускной и выпускной запорные органы и пружина. Последняя размещена между якорем и упором. На седле выпускного запорного органа выполнена расточка. Выпускной запорный орган образован торцевой поверхностью якоря, обращенной к расточке. Якорь установлен с возможностью взаимодействия с впускным запорным органом и перемещения под действием сбросного давления на расстояние, превышающее ход впускного запорного органа. В якоре подвижно установлен толкатель с возможностью взаимодействия с впускным и выпускным запорными органами. Толкатель обеспечивает возможность фиксации запорных органов в "нормально закрытом" и "нормально открытом" положениях. В результате выполнения гарантируется обеспечение возможности ручного воздействия на электромагнитный клапан при отключении подачи электропитания либо заклинивании якоря электромагнитного клапана. 4 ил.

Электромагнитный клапан, в корпусе которого соосно установлены якорь с каналами, седла, впускной и выпускной запорные органы и пружина, размещенная между якорем и упором, на седле выпускного запорного органа выполнена расточка, при этом выпускной запорный орган образован торцевой поверхностью якоря, обращенной к расточке, а якорь установлен с возможностью взаимодействия с впускным запорным органом и перемещения под действием сбросного давления на расстояние, превышающее ход впускного запорного органа, отличающийся тем, что в якоре подвижно установлен толкатель с возможностью взаимодействия с впускным и выпускным запорными органами, при этом толкатель обеспечивает возможность фиксации запорных органов в "нормально закрытом" и "нормально открытом" положениях.