ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2003 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, может быть использовано в газовой, химической, энергетической промышленности, в автомобилестроении, в частности, для установки на газовых и газобензиновых топливных системах двигателей внутреннего сгорания, на газовых трубопроводах различного назначения.

Известны электромагнитные клапаны, предназначенные для подачи и отключения рабочей среды (газа, жидкости), обеспечивающие открытие или закрытие клапанов при подаче электрического напряжения (сигнала) на катушку (обмотку) электромагнита (патенты РФ 2052164, 2063573, 2003907, 2073155, 2059140, 2065534, 2132011, 2073812, 1753153, патент ФРГ 3938136 и др.).

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа по максимальному количеству совпадающих признаков, является электромагнитный клапан с демпфирующим устройством по патенту РФ 1753153, МПК F 16 K 31/02, 1989 г, опубликовано в бюллетене 29 от 07.08.92 г.

В данном клапане, содержащем электромагнит, корпус, седло, управляющую полость, подпружиненный основной запорный орган из магнитомягкого материала с разгрузочным каналом, перекрываемым подпружиненным якорем, размещенным внутри основного запорного органа над разгрузочным каналом, основной запорный орган выполнен с юбкой, образующей с корпусом клапана кольцевой загрузочный канал, а часть полости корпуса клапана на уровне юбки основного запорного органа выполнена переменного сечения.

В этом электромагнитном клапане при высоких значениях температуры рабочей или окружающей среды возможно заклинивание юбки в корпусе клапана, а при низких - кольцевой зазор между юбкой и корпусом становится сопоставим по площади сечения с разгрузочным каналом, что затрудняет срабатывание клапана. Для срабатывания клапана необходимо наличие на выходе клапана противодавления, воздействующего на основной запорный орган. Все эти недостатки ведут к снижению надежности работы клапана. В указанном клапане отсутствует возможность регулировки времени срабатывания. Кроме того, при изготовлении корпуса и основного запорного органа требуются высокая точность и чистота обработки соприкасающихся поверхностей, что ведет к повышению стоимости изготовления клапана.

Цель изобретения - повышение надежности работы клапана с одновременным упрощением конструкции, устранение зависимости от температуры окружающей среды и температуры рабочего тела (газа, жидкости), возможность регулирования времени срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве демпфирования применено упругое разрезное кольцо.

На фиг. 1 представлен электромагнитный клапан в разрезе, на фиг.2 - упругое разрезное кольцо.

Электромагнитный клапан включает в себя электромагнит 1 с обмоткой 2 и сердечником 3, корпус 4 клапана с немагнитной гильзой 5, седлом 6 выходного канала 7, входным каналом 8 и управляющей полостью 9, часть которой имеет переменное сечение 10, якорь 11 с уплотняющим элементом 12, пружиной 13 и штифтом 14, основной запорный орган в виде немагнитной втулки 15 с разгрузочным каналом 16, седлом 17, уплотняющим элементом 18, отверстием для перемещения штифта и упругим разрезным кольцом 19, установленным в кольцевой проточке втулки 15.

Электромагнитный клапан работает следующим образом.

Нормальное положение клапана - закрытое. В этом положении во входном канале 8 и управляющей полости 9 находится рабочее тело под давлением. При подаче напряжения на обмотку 2 электромагнита 1 под действием возникающих магнитных сил якорь 11, преодолевая усилие пружины 13, переместится на величину зазора Δ₁ в штифтовом соединении якоря и немагнитной втулки 15, открывая разгрузочный канал 16. Площадь проходного сечения разгрузочного канала 16 больше, чем площадь проходного сечения щелевого загрузочного канала Δ₂ упругого разрезного кольца 19 при закрытом клапане. Давление в управляющей полости 9 начинает падать. При достижении значения перепада давлений между входным каналом 8 и управляющей полостью 9, достаточного для преодоления усилия пружины 13 и сил давления, действующих на якорь и втулку, якорь 11 через штифтовое соединение начинает поднимать втулку 15 над седлом 6 корпуса клапана. Таким образом, входной и выходной каналы клапана соединяются. При перемещении втулки 15 вдоль немагнитной гильзы 5, имеющей переменное сечение 10, вследствие упругих свойств разрезного кольца 19 происходит увеличение проходного сечения щелевого загрузочного канала Δ₂ и быстрое нарастание давления в управляющей полости 9, что приводит к замедлению перемещения якоря 11 с втулкой 15 в сторону сердечника 3. Под действием возросших с уменьшением зазора между якорем 11 и сердечником 3 магнитных сил якорь плавно притягивается к сердечнику, тем самым полностью открывая клапан.

При снятии напряжения с обмотки электромагнита магнитные силы исчезают, и под действием усилия пружины 13 якорь 11 перекрывает разгрузочный канал 16 втулки 15, а втулка начинает прикрывать выходной канал 7 клапана. При таком перемещении происходит уменьшение проходного сечения щелевого загрузочного канала Δ₂ в упругом разрезном кольце 19 втулки 15 и изменение соотношения давлений во входном канале 8 и управляющей полости 9. Перемещение втулки 15 к седлу 6 выходного канала 7 совершается плавно, с замедлением. Втулка 15 опускается упругим элементом 18 на седло 6 и клапан закрывается.

Время срабатывания (открывания и закрывания) клапана можно регулировать подбором упругого разрезного кольца с необходимыми размерами щелевого разгрузочного канала Δ₂ в нем.

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

В настоящее время изготовлен макет описанного электромагнитного клапана, который успешно прошел испытания. В ООО "Объединение Родина" производится изготовление опытной партии.

Изобретение относится к машиностроению, автомобилестроению, химической, газовой и другим отраслям промышленности и предназначено в качестве запорной арматуры для различных газообразных и жидких сред. Электромагнитный клапан содержит электромагнит, корпус, управляющую полость, часть которой выполнена переменного сечения. Основной запорный орган выполнен в виде втулки с разрезным упругим кольцом и разгрузочным каналом. Разгрузочный канал перекрывается подпружиненным якорем. Упругое разрезное кольцо имеет щелевой загрузочный канал с регулируемой площадью проходного сечения. Изобретение позволяет повысить надежность работы клапана с одновременным упрощением конструкции, устранить зависимость от температуры окружающей среды и температуры рабочего тела (газа, жидкости) и обеспечивает возможность регулирования времени срабатывания. 2 ил.

Электромагнитный клапан, содержащий электромагнит, корпус, управляющую полость, часть которой выполнена переменного сечения, основной запорный орган с разгрузочным каналом, перекрываемым подпружиненным якорем, размещенным над разгрузочным каналом, загрузочный канал, площадь проходного сечения которого меньше площади разгрузочного канала, отличающийся тем, что основной запорный орган выполнен в виде втулки с упругим разрезным кольцом, образующим щелевой загрузочный канал, причем упругое разрезное кольцо может быть выполнено с щелевым загрузочным каналом различной площади проходного сечения.