ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2005 года по МПК F16K39/04 

Предложенное изобретение относится к машиностроению, и в частности, к арматуростроению. Оно может быть использовано в качестве управляющих элементов в трубопроводах жидкой и газообразной среды.

Известны электромагнитные клапаны, содержащие электромагнит, якорь которого соединен с размещенным в корпусе затвором. Принцип действия такого клапана основан на перемещении затвора якорем электромагнита, задействуемым силами притяжения, возбуждаемыми в обмотке электромагнита. Такого типа электромагнитный клапан описан в патенте РФ №2022193, МПК F 16 K 31/02. Он содержит корпус с выполненным в нем седлом, сообщенным с выходным каналом. Концентрично седлу размещена цилиндрическая расточка, сообщенная с выходным каналом. В ней установлен основной затвор поршневого типа с загрузочным отверстием и управляющий затвор, связанный с электромагнитным приводом.

Известен также клапан с электромагнитным приводом, описанный в патенте РФ №1537944, МПК F 16 K 31/02. Он содержит корпус с каналами входа и выхода среды, перекрываемый основным запорным органом, подпружиненным в сторону седла, внутри которого установлен управляющий запорный орган.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предложенному изобретению является электромагнитный клапан, описанный в патенте РФ №2022193, МПК F 16 K 31/02. Он был выбран в качестве прототипа к предложенному изобретению. Указанный клапан содержит корпус с седлом, входной и выходной канаты. Седло сообщено выходным каналом и концентрично седлу цилиндрической расточкой, открытой частью сообщенной с входным каналом, установленный в расточке основной затвор поршневого типа с загрузочным отверстием и связанный с электромагнитным приводом управляющий затвор, входной канал которого выведен в днище расточки, основной затвор установлен с зазором относительно стенок расточки, в днище расточки с внешней стороны входного канала управляющего затвора выполнена уплотнительная поверхность, а на основном затворе - ответная указанной поверхности уплотнительная кромка и закрылки с внешней стороны загрузочного отверстия.

В известных конструкциях не обеспечивается технический результат, выраженный в упрощении технологии изготовления и снижении материалоемкости клапанов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном электромагнитном клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, связанными каналом с надзолотниковой и подзолотниковой полостями, выполненным в нем седлом, электромагнитный привод, запорный орган, образованный цилиндром, закрытым крышкой, жестко связанным с корпусом, расположенным внутри цилиндра основным затвором поршневого типа с возможностью его поджатия к седлу корпуса, управляющий затвор, связанный с электромагнитным приводом и расположенный на внутреннней поверхности крышки с выполненным на ней вторым седлом с возможностью поджатия к нему управляющего затвора, перепускные проходы в корпусе и запорном органе, введен второй запорный орган, подзолотниковая полость связана с запорными органами, каждый из которых связан с соответствующей надзолотниковой полостью, причем надзолотниковые полости связаны между собой перепускными проходами. При этом возможно выполнение канала в седле в виде двух или более отверстий, соединяющих подзолотниковую полость с выходным патрубком, или входным патрубком, или входным и выходным патрубками одновременно. Возможно также конструктивное выполнение канала в корпусе в виде двух или более отверстий между подзолотниковой полостью и входным патрубком или выходным патрубком.

Суть изобретения поясняется на нижеследующих фигурах.

На фиг.1 изображено устройство в двух проекциях.

На фиг.2 изображены варианты разобщения запорными органами входного и выходного патрубков.

Электромагнитный клапан (фиг.1) содержит корпус 1 в виде параллелепипеда (куба) с входным А и выходным Б патрубками. На боковых поверхностях корпуса 1 расположено одно отверстие, соединенное с входным патрубком А, и одно отверстие, соединенное с выходным патрубком Б. Эти отверстия расположены таким образом, что золотники 2 (основные затворы запорных органов) за счет поджатия к (первому седлу) уплотнительным элементам корпуса 1 давлением рабочего тела перекрывают отверстия (каналы), связанные с патрубком Б (или А, или А и Б в других вариантах исполнения). Золотники расположены в цилиндрах 3, закрытых крышками 4, которые вместе с цилиндрами 3 закреплены на корпусе 1 винтами 5. Все надзолотниковые полости 6 соединены между собой коммутационными каналами 7 (перепускными проходами) в виде пазов в запорном органе (на крышках 4 и отверстиях в цилиндрах 3) и корпусе 1. На внутренней поверхности одной из крышек расположен управляющий золотник 8 (управляющий затвор), поджатый пружиной 9 ко второму седлу 10. Управляющий золотник 8 обеспечивает перекрытие канала 11 (перепускного прохода) сброса рабочего тела в выходной патрубок Б. На крышке, на внутренней поверхности которой расположен управляющий золотник 8, жестко закреплен электромагнитный привод 12, шток 13 которого связан с управляющим золотником 8.

Устройство по предложенному изобретению работает следующим образом. На входной патрубок А подают рабочее тело. Оно проходит через отверстия на боковых поверхностях корпуса 1 в подзолотниковую полость. Затем через каналы в цилиндрах запорного органа попадает в надзолотниковую полость 6 и поджимает золотники 2 к уплотнительным элементам корпуса 1. При этом разобщаются входной патрубок А и выходной патрубок Б. При подаче напряжения питания на электромагнитный привод 12 якорь электромагнита через шток 13 воздействует на управляющий золотник 8 и, преодолевая усилие пружины 9 и давление рабочего тела, соединяет полости 6 и канал 11. В результате этого рабочее тело из полостей 6 через коммутационные каналы 7 попадает в выходной патрубок Б. За счет образовавшейся разницы давлений в надзолотниковой и подзолотниковой полостях золотники 2 перемешаются, соединяя патрубки А и Б. После отключения напряжения питания управляющий золотник 8 под действием пружины 9 прижимается ко второму седлу 10. Элементы клапана возвращаются в исходные положения, разобщая патрубки А и Б. При повторной подаче напряжения питания процесс повторяется.

Существенным в устройстве (фиг.2 а, б, в) является то, что реализуется замена одного канала, связывающего входной и выходной патрубки на два или несколько каналов, сумма площадей поперечного сечения которых равна площади поперечного сечения исходного канала. Это сопровождается увеличением числа запорных органов в устройстве. При этом, в зависимости от варианта конструктивного исполнения, возможно перекрытие запорными органами либо нескольких входных, либо нескольких выходных, либо нескольких входных и выходных отверстий одновременно.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее. Для материала корпуса электромагнитного клапана может быть использована высоколегированная сталь 40Х13. Электромагнитный привод выполнен в виде катушки с якорем-сердечником. Реализация устройства возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.

Как видно из вышеописанного, конструктивные особенности предложенного изобретения способствуют устранению возможного заклинивания затвора поршневого типа в цилиндре. Кроме этого, они позволят обеспечить упрощение технологии изготовления за счет исключения литья при изготовлении корпусной детали и снижение материалоемкости. Например, при одинаковом функциональном назначении и тождественных основных характеристиках электромагнитный клапан КЭО 50/8/2-220-1 имеет габаритные размеры 186×100×142 мм и массу 6,65 кг. Что касается электромагнитного клапана по предлагаемому изобретению, то его опытный образец имеет габаритные размеры 93×210×175 мм и массу 5,2 кг. Таким образом обеспечивается заявленный технический результат, достижение которого невозможно в известных аналогичных устройствах и, в частности, в прототипе.

Электромагнитный клапан предназначен для использования в области машиностроения. Электромагнитный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками. Последние связаны каналами с надзолотниковой и подзолотниковой полостями. В корпусе выполнено седло. Запорный орган образован цилиндром, закрытым крышкой и жестко связанным с корпусом. Внутри цилиндра расположен основной управляющий затвор поршневого типа с возможностью поджатия к седлу корпуса. Управляющий затвор связан с электромагнитным приводом и расположен на внутренней поверхности крышки с выполненным на ней вторым седлом. Последнее выполнено с возможностью поджатия управляющего затвора к седлу. Электромагнитный клапан содержит не менее двух запорных органов. Подзолотниковая полость связана с запорными органами. Каждый из последних соединен с соответствующей надзолотниковой полостью. Надзолотниковые полости связаны между собой перепускными проходами. Обеспечивается упрощение технологии изготовления устройства и уменьшение его материалоемкости. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, связанными каналами с надзолотниковой и подзолотниковой полостями, седлом, выполненным в корпусе, запорный орган, образованный цилиндром, закрытым крышкой, жестко связанным с корпусом, расположенным внутри цилиндра основным затвором поршневого типа с возможностью его поджатия к седлу корпуса, управляющий затвор, связанный с электромагнитным приводом и расположенный на внутренней поверхности крышки с выполненным на ней вторым седлом с возможностью поджатия управляющего затвора к седлу, перепускные проходы в корпусе и запорном органе, отличающийся тем, что содержит не менее двух запорных органов, подзолотниковая полость связана с запорными органами, каждый из которых соединен с соответствующей надзолотниковой полостью, причем надзолотниковые полости связаны между собой перепускными проходами.2. Электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что канал в седле выполнен в виде двух или более отверстий, соединяющих подзолотниковую полость с выходным патрубком.3. Электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что канал в седле выполнен в виде двух или более отверстий, соединяющих подзолотниковую полость с входным патрубком.4. Электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что канал в седле выполнен в виде двух или более отверстий, соединяющих подзолотниковую полость с входным и выходным патрубками.5. Электромагнитный клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что канал в корпусе между входным патрубком и подзолотниковой полостью выполнен в виде двух или более отверстий.6. Электромагнитный клапан по п.1 или 3, отличающийся тем, что канал в корпусе между выходным патрубком и подзолотниковой полостью выполнен в виде двух или более отверстий.