ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2003 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к клапанам с электромагнитными приводами, и может быть использовано в качестве магистрального клапана для перекрытия жидкостной магистрали.

Известна конструкция клапана нормально закрытого типа, содержащая соосно расположенные корпус, входной и выходной каналы, полюс, сердечник, а также затвор с запирающим элементом, седло проходного канала, возвратную пружину, кожух, катушку, герметизирующую разделительную трубку (см. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под. редакцией С.И. Косых, Л., Машиностроение, 1982 г., стр. 31, рис. 2.12).

Недостатком конструкции данного клапана является невозможность производить автоматический слив рабочей среды из внутренней полости клапана, так как в данной конструкции клапана для слива предусмотрено резьбовое отверстие, заглушаемое пробкой, т.е. слив производится вручную.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является электромагнитный клапан, содержащий корпус, в который помещены сердечник с электромагнитной катушкой, якорь - запорный орган, установленный в проходном канале сердечника с возможностью осевого перемещения, стакан из немагнитного материала, в нижней части боковой поверхности которого выполнены радиальные проходные отверстия (см. авторское свидетельство СССР 1839704, МПК F 16 K 31/02, опубл. 07.04.1993 г.).

Недостатком известной конструкции является невозможность полного слива рабочей среды из внутренней полости клапана, расположенной между стаканом и запорным органом, выполненным в виде гильзы.

Из конструктивных соображений зазор между стаканом и гильзой должен быть минимально возможным, а это способствует возникновению в зазоре эффекта капиллярности жидкости, то есть за счет сил поверхностного натяжения рабочая среда удерживается в образуемом зазоре, что при работе в определенных условиях, например при температуре ниже 0^oС, приводит к отказу в работе электромагнитного клапана из-за замерзания рабочей среды в образовавшемся зазоре и, следовательно, к снижению надежности работы устройства.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение надежности работы электромагнитного клапана, а также увеличение жизненного цикла изделия.

Технический результат - создание электромагнитного клапана, конструкция которого обеспечит полный слив рабочей среды из внутренней полости корпуса между ним и подвижными элементами, расположенными в этой полости.

Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном клапане, содержащем коаксиально расположенные корпус, кожух, катушку, установленные в проходном канале корпуса полый якорь и запорный орган, в нижней части боковой поверхности которого выполнены радиальные проходные отверстия, согласно изобретению корпус выполнен с внутренним центрирующим выступом, расположенным в его нижней части выше радиальных проходных отверстий запорного органа, запорный орган выполнен в виде полого штока из немагнитного материала и размещен в проходном канале корпуса с возможностью осевого перемещения по внутренней поверхности центрирующего выступа корпуса, при этом на штоке выполнено, как минимум, одно дополнительное отверстие, расположенное выше радиальных проходных отверстий таким образом, что при открытом клапане центр каждого дополнительного отверстия расположен на уровне верхней кромки центрирующего выступа корпуса.

Причем верхняя кромка центрирующего выступа корпуса выполнена под углом больше 90^o к боковой поверхности корпуса, а ось каждого дополнительного отверстия параллельна образующей верхней кромки центрирующего выступа.

Технический результат достигается за счет выполнения на корпусе внутреннего центрирующего выступа, а на штоке, как минимум, одного дополнительного отверстия, расположенного относительно как выступа корпуса, так и радиальных проходных отверстий штока определенным образом, например выполнением внутреннего центрирующего выступа корпуса под углом больше 90^o к боковой поверхности корпуса и расположением каждого дополнительного отверстия на штоке так, что при открытом клапане центр каждого дополнительного отверстия находится на уровне верхней кромки центрирующего выступа, а ось каждого дополнительного отверстия расположена параллельно образующей верхней кромки центрирующего выступа.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен электромагнитный клапан, в продольном разрезе; на фиг.2 - узел А фиг.1.

Электромагнитный клапан содержит расположенные коаксиально корпус 1, кожух 2, катушку 3, якорь 4, полый шток 5, радиальные проходные отверстия 6 полого штока 5, внутренний центрирующий выступ 7 корпуса 1, дополнительные отверстия 8, входной патрубок 9, выходной патрубок 10, пружину 11, стоп 12, провода электромагнитного клапана 13, служащие для его соединения с автоматической системой управления, на чертеже обозначена также запирающая щель 14 между штоком 5 и входным патрубком 9 (фиг.1), 15 - центр дополнительного отверстия 8 и 16 - ось дополнительного отверстия (фиг.2).

На фиг.1 изображен нормально открытый электромагнитный клапан.

Рассмотрим его работу при подключении, например, в магистраль при заправке емкости для воды в железнодорожном вагоне.

При подключении электромагнитного клапана в магистраль (на чертеже не показано) клапан находится в открытом состоянии. При открытии в магистрали крана (задвижки) вода поступает в емкость вагона через электромагнитный клапан, проходя через его входной патрубок 9, радиальные проходные отверстия 6 во внутренние полости штока 5 и якоря 4, в выходной патрубок 10 и далее в емкость для воды в вагоне. При достижении необходимого уровня воды в емкости вагона, срабатывает датчик уровня жидкости и клапан автоматически включается. В момент включения клапана якорь 4 притягивается одновременно со штоком 5 к стопу 12, при этом происходит перекрытие штоком 5 запирающей щели 14 и, следовательно, входного патрубка 9. Таким образом, внутренние полости штока 5, якоря 4, выходного патрубка 10, а также магистральные трубы, подключенные к выходному патрубку 10, остаются заполненными водой. Воду необходимо слить, чтобы предотвратить отказ работы электромагнитного клапана и подготовить его и магистральный трубопровод для дальнейшей работы, например, в случае эксплуатации устройства в зимних условиях, когда температура окружающей среды опускается до температуры минус один градус и ниже и необходимо предотвратить замораживание воды (рабочей среды), оставшейся во внутренних полостях электромагнитного клапана.

После отсоединения магистрального трубопровода от входного патрубка 9 клапан выключается и под действием пружины 11 якорь 4 и шток 5 возвращаются в исходное положение, при этом вода из магистральной трубы, внутренних полостей якоря 4 и штока 5 через его радиальные проходные отверстия 6 и через запирающую щель 14 вытекает из внутренних полостей клапана, причем вода, оставшаяся в зазоре между внешней боковой поверхностью якоря 4 и штока 5 и внутренней боковой поверхностью корпуса 1, стекает по верхней кромке центрирующего выступа 7 через дополнительные отверстия 8 штока 5 (фиг.1), так как центры дополнительных отверстий 15 (фиг.2) расположены на уровне верхней кромки внутреннего центрирующего выступа 7 корпуса 1. Максимальный слив воды достигается за счет того, что кромка центрирующего выступа 7 корпуса 1 выполнена под углом больше 90^o к боковой поверхности корпуса, а дополнительные отверстия 8 штока 5 выполнены так, что оси 16 отверстий 8 расположены параллельно образующей верхней кромки центрирующего выступа 7 корпуса 1 (фиг.2). Благодаря такой конструкции клапана за относительно короткий промежуток времени происходит быстрый и максимальный слив воды из внутренних полостей клапана, после чего электромагнитный клапан готов ко второму включению.

В заявляемой конструкции электромагнитного клапана корпус, кожух, якорь и стоп выполнены из магнитомягкого материала, например стали 20880Ш; шток выполнен, например, из нержавеющей стали 12Х18Н10Т ТУ 14-1-377-72.

Электромагнитный клапан заявляемой конструкции позволяет обеспечить полный слив рабочей среды из полости между корпусом и подвижными элементами, расположенными внутри корпуса, что обеспечивает надежность работы электромагнитного клапана и увеличивает жизненный цикл изделия.

Электромагнитный клапан предназначен для использования в области машиностроения в качестве магистрального клапана. Электромагнитный клапан имеет корпус. Последний выполнен с внутренним центрирующем выступом. В последнем выполнен запорный орган. Последний выполнен в виде полого штока из немагнитного материала. На штоке выполнено как минимум одно дополнительное отверстие. Центр дополнительного отверстия при открытом клапане расположен на уровне верхней кромки центрирующего выступа корпуса. Ось каждого дополнительного отверстия параллельна образующей верхней кромки центрирующего выступа. Обеспечивается повышение надежности работы клапана. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитный клапан, содержащий коаксиально расположенные корпус, кожух, катушку, установленные в проходном канале корпуса полый якорь и запорный орган, в нижней части боковой поверхности которого выполнены радиальные проходные отверстия, отличающийся тем, что корпус выполнен с внутренним центрирующим выступом, расположенным в его нижней части выше радиальных проходных отверстий запорного органа, запорный орган выполнен в виде полого штока из немагнитного материала и размещен в проходном канале корпуса с возможностью осевого перемещения по внутренней поверхности центрирующего выступа корпуса, при этом на штоке выполнено, как минимум, одно дополнительное отверстие, расположенное выше радиальных проходных отверстий таким образом, что при открытом клапане центр каждого дополнительного отверстия расположен на уровне верхней кромки центрирующего выступа корпуса.2. Электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что верхняя кромка центрирующего выступа корпуса выполнена под углом больше 90° к боковой поверхности корпуса.3. Электромагнитный клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что ось каждого дополнительного отверстия параллельна образующей верхней кромки центрирующего выступа.