ЭЛЕКТРОКЛАПАН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F16K31/02 

Описание патента на изобретение RU2413113C2

Предлагаемое изобретение относится к области арматуростроения.

Известен электромагнитнй клапан (а.с. №568778, кл. F16К 31/02, заявлено 19.04.1976 г.), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, кожух, в котором расположены катушки, корпус электромагнита.

В верхней части кожуха установлен постоянный магнит. Якорь электромагнитного привода посредством штока соединен с запорным органом. В корпусе клапана между пружиной и корпусом электромагнита установлена втулка, выполненная из немагнитного материала с низким коэффициентом трения, например из фторопласта.

Недостаток аналога заключается в том, что его конструкция включает последовательно соединенные цилиндрический якорь электромагнитного привода, опорный диск, шток и запорный орган. Каждый из перечисленных элементов занимает свой габаритный размер в последовательной цепочки их расположения, что приводит к увеличению продольного размера корпуса электромагнита, к нерациональному расположению для электромагнитного взаимодействия поверхностей корпуса и якоря. К тому же внутренняя поверхность корпуса неоправданно увеличена по отношению к поверхности якоря. Как следствие этого аналог обладает неудовлетворительными габаритно-массовыми характеристиками. Кроме того, усилие на якорь электромагнита не обеспечивается максимальным в момент открытия электромагнитного клапана с последующим ослабеванием усилия к моменту полного открытия. Как следствие этого нерационально используется мощность электромагнита, что приводит к необходимости применять завышено более мощный электромагнит с увеличенной его массой и габаритными размерами.

Известен также электромагнитный клапан (патент №2190142, кл. F16К 31/02, приоритет от 03.07.2000) с входом и выходом для топлива, в корпусе которого размещены соединенный штоком с нагруженным пружиной запорным органом цилиндрический якорь электоромагнита, катушка электромагнита в кожухе. С целью повышения надежности один конец корпуса выполнен в виде трубы с внутренней резьбой с установленным в ней седлом, торцевая поверхность которого установлена на уровне входа, а другой конец корпуса снабжен крышкой, в осевой части которой установлен винтовой ограничитель хода якоря, а запорный якорь выполнен в.виде шара, взаимодействующего с коническим ограничителем штока со стороны якоря; торцевые поверхности корпуса снабжены герметизирующей пленкой, например клеевой.

Недостаток указанного аналога заключается в том, что конструкция его выполнена с последовательным соединением штока, коническим ограничителем запорного органа и самого шарового запорного органа в отдельной части корпуса, что ухудшает габаритно-массовые характеристики электромагнитного клапана. Кроме того, указанная конструкция увеличивает рассеивание магнитного поля корпуса и тем самым ослабляет силу притяжения якоря, что приводит к дополнительному ухудшению габаритно-массовых характеристик устройства. Кроме того, усилие на якорь электромагнита не обеспечивается максимальным в момент открытия электромагнитного клапана с последующим ослабеванием усилия к моменту полного открытия. Как следствие этого нерационально используется мощность электромагнита, что приводит к необходимости применять завышено более мощный электромагнит с увеличенной его массой и габаритными размерами.

В качестве прототипа выбран электромагнитный клапан (патент России №2257502, М.кл. F16К 31/02, приоритет от 05.09.2003), включающий корпус, выполненный с входным центральным патрубком и проходным каналом для рабочего тела, с размещенными внутри него якорем электромагнита, пружиной, запорным органом, взаимодействующим с седлом перед выходным патрубком рабочего тела, катушку электромагнита в кожухе, кольцо и втулку, выполненные из немагнитного материала, внутренняя поверхность корпуса со стороны одного торца выполнена в виде поверхности усеченного конуса, разделенной на две части кольцом и с возможностью ее сопряжения с поверхностью якоря, выполненного в виде усеченного конуса с проходными каналами для рабочего тела и цилиндрическим направляющим выступом на его вершине, расположенным во втулке, выполненной подпружиненной с торца, противоположного относительно конической части якоря, запорный орган выполнен в центральной части основания якоря в виде цилиндрической шайбы, седло выполнено в виде выступа вновь введенной крышки корпуса, с обратной стороны которой выполнен выходной патрубок рабочего тела; конусная поверхность корпуса разделена кольцом на равные площади.

Недостаток прототипа заключается в том, что взаимодействие запорного органа с седлом в момент начала открытия осуществляется с преодолением усилия их прилипания под действием не только пружины, но и дополнительно высокого давления на якорь с запорным органом при отделении рабочих поверхностей усилием, перпендикулярным плоскости сопряжения рабочих поверхностей, что приводит к применению более мощного электромагнита с увеличенными энергопотреблением и габаритно-массовыми характеристиками. Кроме того, усилие на якоре электромагнита имеет крутую характеристику в зависимости от хода клапана и как следствие этого нерационально используется мощность электромагнита, что приводит к необходимости применять завышено более мощный электромагнит с увеличенной его массой и габаритными размерами.

Задача предлагаемого решения - уменьшение потребляемой мощности, массы и габаритов электромагнитного клапана высокого давления.

Задача решена за счет того, что кольцо из немагнитного материала выполнено в основании поверхности усеченного конуса корпуса.

Предложенный электромагнитный клапан высокого давления иллюстрируется на фиг.1 и 2, на которых он показан соответственно в закрытом и открытом положениях.

Электромагнитный клапан высокого давления содержит корпус 1, выполненный с входным центральным патрубком 2 и проходным каналом 3 для рабочего тела и с внутренней поверхностью 4 со стороны одного торца, выполненной в виде поверхности усеченного конуса, и с кольцом 5, выполненным из немагнитного материала в основании поверхности усеченного конуса корпуса 1 и с возможностью ее сопряжения с поверхностью 6 якоря 7 электромагнита, выполненного в виде усеченного конуса с проходными каналами 8 для рабочего тела и цилиндрическим направляющим выступом 9 на его вершине, расположенным во втулке 10, выполненной из немагнитного материала и подпружиненной 11 с торца, противоположного относительно конической части якоря 7, с запорным органом 12 цилиндрического типа, выполненным в центральной части основания якоря 7 электромагнита и с возможностью взаимодействия с седлом 13, выполненным в центральной части крышки 14 корпуса 1, с обратной стороны которой выполнен выходной патрубок 15, и с катушкой 16.

Предложенный электромагнитный клапан высокого давления работает следующим образом. При подаче напряжения на катушку 16 электромагнита якорь 7 перемещается в сторону входного центрального патрубка 2, преодолевая усилие пружины 11 перемещает запорный орган 12 относительно его продольной оси и открывает седло 13, при этом рабочее тело под высоким давлением поступает в выходной патрубок 15.

После снятия напряжения электропитания с катушки 16 электромагнита якорь 7 под действием пружины 11 перемещается в сторону выходного патрубка 15 и закрывает запорным органом 12 седло 13, при этом движение рабочего тела через выходной патрубок 15 прекращается.

За счет того, что кольцо 5 расположено в основании поверхности усеченного конуса корпуса 1 электромагнита, увеличена площадь магнитного рабочего зазора вдвое по сравнению с прототипом и соответственно вдвое увеличено начальное тяговое усилие электромагнита в момент отрыва запорного органа 12 от седла 13. По результатам лабораторных испытаний начальное тяговое усилие достигнуто около 1,5 кг (у прототипа - 0,7 кг). Это позволило значительно снизить требуемую мощность электромагнита, уменьшить его массу и габариты при максимальном давлении рабочей среды. При этом массу и габариты электромагнитного клапана высокого давления удалось уменьшить примерно на 40% относительно прототипа.

В настоящее время ведутся работы по внедрению электромагнитного клапана в производство.

В известных авторам источниках технической и патентной информации не обнаружены признаки технических решений, аналогичные отличительным признакам заявленного решения.

Похожие патенты RU2413113C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КЛАПАНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2008
  • Зверев Николай Иванович
  • Овечкин Геннадий Иванович
  • Леканов Анатолий Васильевич
  • Бородин Леонид Михайлович
  • Михеев Андрей Викторович
  • Ладыгин Андрей Петрович
  • Смирнов Василий Васильевич
RU2387905C1
СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КЛАПАНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2009
  • Зверев Николай Иванович
  • Овечкин Геннадий Иванович
  • Леканов Анатолий Васильевич
  • Бородин Леонид Михайлович
  • Михеев Андрей Викторович
  • Ладыгин Андрей Петрович
  • Шарапов Михаил Федорович
RU2438061C2
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН 2003
  • Зверев Н.И.
  • Гензик Н.Г.
  • Бородин Л.М.
  • Леканов А.В.
  • Двирный В.В.
  • Овечкин Г.И.
  • Смирных В.Н.
RU2257502C2
СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КЛАПАНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2009
  • Зверев Николай Иванович
  • Овечкин Геннадий Иванович
RU2419017C2
Клапан электромагнитный 2023
  • Шутиков Владимир Антонович
RU2813401C1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН (ВАРИАНТЫ) 2007
  • Шутиков Владимир Антонович
RU2343328C2
КЛАПАН ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ 2006
  • Степанов Геннадий Владимирович
  • Семеренко Денис Алексеевич
RU2320912C2
ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ 1999
  • Савельев Б.С.
  • Савельев В.С.
  • Зинькович О.В.
  • Фрицлер Н.В.
RU2164633C1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН 1991
  • Щучинский С.Х.
  • Васильева Н.М.
RU2028532C1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН 2007
  • Шутиков Владимир Антонович
RU2338110C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 413 113 C2

Реферат патента 2011 года ЭЛЕКТРОКЛАПАН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области арматуростроения. Электромагнитный клапан высокого давления включает корпус с катушкой. Корпус выполнен с входным центральным патрубком и проходным каналом для рабочего тела. Внутренняя поверхность корпуса со стороны одного торца выполнена в виде поверхности усеченного конуса с кольцом. Кольцо выполнено из немагнитного материала. Поверхность усеченного конуса сопряжена с поверхностью якоря электромагнита. Якорь выполнен в виде усеченного конуса с проходными каналами для рабочего тела и цилиндрическим направляющим выступом на его вершине. Выступ расположен во втулке. Втулка выполнена из немагнитного материала и подпружинена с торца, противоположного относительно конической части якоря, с запорным органом цилиндрического типа. Запорный орган выполнен в центральной части основания якоря электромагнита и взаимодействует с седлом. Седло выполнено в центральной части крышки корпуса. С обратной стороны крышки выполнен выходной патрубок рабочего тела. Кольцо из немагнитного материала выполнено в основании поверхности усеченного конуса корпуса. Изобретение направлено на уменьшение потребляемой мощности, массы и габаритов электромагнитного клапана высокого давления. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 413 113 C2

Электромагнитный клапан высокого давления, включающий корпус, выполненный с входным центральным патрубком и проходным каналом для рабочего тела и с внутренней поверхностью со стороны одного торца, выполненной в виде поверхности усеченного конуса, и с кольцом, выполненным из немагнитного материала, и с возможностью ее сопряжения с поверхностью якоря электромагнита, выполненного в виде усеченного конуса с проходными каналами для рабочего тела и цилиндрическим направляющим выступом на его вершине, расположенным во втулке, выполненной из немагнитного материала и подпружиненной с торца, противоположного относительно конической части якоря, с запорным органом цилиндрического типа, выполненным в центральной части основания якоря электромагнита и с возможностью взаимодействия с седлом, выполненным в центральной части, крышки корпуса, с обратной стороны которой выполнен выходной патрубок рабочего тела, и с катушкой электромагнита в кожухе, отличающийся тем, что кольцо из немагнитного материала выполнено в основании поверхности усеченного конуса корпуса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2413113C2

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН 2003
  • Зверев Н.И.
  • Гензик Н.Г.
  • Бородин Л.М.
  • Леканов А.В.
  • Двирный В.В.
  • Овечкин Г.И.
  • Смирных В.Н.
RU2257502C2
Электромагнитный клапан 1979
  • Жульков Виталий Иванович
  • Лисовский Рафаил Захарович
  • Лукьянов Владимир Ефремович
  • Тюльпаков Николай Александрович
SU853272A1
Электромагнитный клапан 1989
  • Постнов Вячеслав Константинович
  • Тахирджанов Махир Тахирович
  • Рахимджанова Шаходат Адыловна
  • Талибджанов Захиджан Садыкджанович
  • Асадуллаев Хамидулла Асадуллаевич
SU1800190A1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН 2000
  • Двирный В.В.
  • Михнев М.М.
  • Бородин Л.М.
  • Леканов А.В.
  • Халиманович В.И.
  • Смирнов-Васильев К.Г.
  • Овечкин Г.И.
  • Синьковский Ф.К.
  • Зверев Н.И.
  • Логинов М.А.
  • Гензик Н.Г.
RU2190142C2
US 4890815 A, 02.01.1990
CN 101311589 А, 26.11.2008.

RU 2 413 113 C2

Авторы

Зверев Николай Иванович

Овечкин Геннадий Иванович

Леканов Анатолий Васильевич

Бородин Леонид Михайлович

Михеев Андрей Викторович

Ладыгин Андрей Петрович

Длоуги Александр Иосифович

Даты

2011-02-27Публикация

2009-02-02Подача