КЛАПАН ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ Российский патент 2012 года по МПК F16K31/02 F16K31/54 F16K1/12 

Предлагаемое устройство относится к машиностроению и, в частности, к арматуростроению. Оно может быть использовано для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.

Известны клапаны электромагнитные, содержащие корпус с седлом, входным и выходным патрубками, запорный орган, расположенный концентрично седлу корпуса, электромагнит с расположенным внутри якорем.

В патенте РФ №2160405, МПК F16K 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, расположенными на общей оси и с обтекателем внутри, образующим с корпусом кольцевой зазор для рабочей среды, а также перекрывной орган (управляющий элемент), имеющий внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу (электромагнитному приводу).

В патенте РФ №2073155, МПК F16K 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом, перекрываемым запорным органом (управляющим элементом), имеющим неметаллическое уплотнение, электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющим нижний и верхний фланцы, с герметизирующей разделительной трубкой и с сердечником (якорем), имеющим полость для рабочей среды, а также возвратную пружину, причем герметизирующая разделительная трубка состоит из звена, выполненного из ферромагнитного материала и расположенного под ним звена, выполненного из маломагнитного материала.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является клапан электромагнитный, описанный в патенте US 6116571 A F16K 1/12, F16K 31/06, 12.09.2000. Он содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижную герметизирующую трубу (управляющий элемент) с седлом, уплотнительный элемент, электромагнитный привод, якорь, связанный с управляющим элементом посредством системы рычагов, один из которых оснащен зацепляющими зубьями, возвратную пружину.

Данный клапан достаточно надежен, однако связь якоря с управляющим элементом имеет относительно сложную конструкцию, состоящую из большого количества элементов и пар трения, что затрудняет его техническое обслуживание и ремонт, а также может привести к преждевременному выходу из строя связи якоря с управляющим элементом и, следовательно, всего клапана в целом. В результате этого клапан перестает выполнять свою функцию, восстановление которой может потребовать демонтирование клапана с трубопровода, т.е. в устройстве не достигается технический результат, выраженный в повышении ремонтопригодности клапана.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, - обеспечение надежного функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество инородных включений, в том числе магнитных, имеющих особенность примагничиваться к якорю и электромагнитному приводу в процессе работы, что приводит к периодическому выходу из строя клапана, а также повышение ремонтопригодности клапана.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане электромагнитном, содержащем корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством последовательно связанных между собой винтового механизма и зубчатого зацепления, образованного зубьями винта, связанного с якорем, и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, а электромагнитный привод, якорь, возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента. Необходимо отметить, что возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемому изобретению и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана электромагнитного реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемое изобретение представляет собой решение технической задачи, является новым, обеспечивает промышленную применимость и обладает изобретательским уровнем.

Суть предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1, 2.

На фиг.1 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе.

На фиг.2 изображен разрез А-А клапана электромагнитного, представленного на фиг.1.

Электромагнитный клапан (фиг.1, фиг.2) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 11 и выходной 12 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительный элемент 4, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 связан с управляющим элементом 3 посредством винта 6, на внутренней поверхности которого сформирована винтовая поверхность, а на наружной поверхности сформированы зубья, которые образуют зубчатое зацепление с зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3. Разобщительный элемент 9, установленный во втулке 10, служит для дополнительного герметичного разделения электромагнитного привода 2, якоря 7, возвратной пружины 8 от проточной части корпуса 1 клапана. На наружной поверхности якоря 7 сформированы лыски, которые препятствуют проворачиванию якоря 7 в процессе его возвратно-поступательного движения.

Клапан работает следующим образом. В полость 11 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который в свою очередь поворачивает винт 6. Поворачиваясь, винт 6 прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает полости 11 и 12. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, а разобщительный элемент 9 разделяет электромагнитный привод 2, якорь 7, возвратную пружину 8 от проточной части корпуса 1 клапана. При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2, сжимает возвратную пружину 8 и посредством винта 6 перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из полости 11 входного патрубка перетекает в полость 12 выходного патрубка. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, винт 6 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 11 и 12 разобщаются.

Именно такая конструкция клапана электромагнитного, содержащего корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, где связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством последовательно связанных между собой винтового механизма и зубчатого зацепления, образованного зубьями винта, связанного с якорем, и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, а электромагнитный привод, якорь, возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента, обеспечивает технический результат, направленный на обеспечение надежного функционирования клапана при управлении потоком рабочей среды, содержащей значительное количество инородных включений, в том числе магнитных, а также повышение ремонтопригодности клапана.

Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.3 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе с третьим дополнительными патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.4 изображен разрез А-А клапана электромагнитного, представленного на фиг.3.

Электромагнитный клапан с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом (фиг.3, фиг.4) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 11, выходные 12, 13 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 14, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 связан с управляющим элементом 3 посредством винта 6, на внутренней поверхности которого сформирована винтовая поверхность, а на наружной поверхности сформированы зубья, которые образуют зубчатое зацепление с зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3. Разобщительный элемент 9, установленный во втулке 10, служит для дополнительного герметичного разделения электромагнитного привода 2, якоря 7, возвратной пружины 8 от проточной части корпуса 1 клапана. На наружной поверхности якоря 7 сформированы лыски, которые препятствуют проворачиванию якоря 7 в процессе его возвратно-поступательного движения.

Клапан работает следующим образом. В полость 11 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который в свою очередь поворачивает винт 6. Поворачиваясь, винт 6 прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4 и отжимает от уплотнительного элемента 14, чем разобщает полость 11 от полостей 12, 13 и соединяет между собой полости 12 и 13. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, а разобщительный элемент 9 разделяет электромагнитный привод 2, якорь 7, возвратную пружину 8 от проточной части корпуса 1 клапана. При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2, якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2, сжимает возвратную пружину 8 и посредством винта 6 перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 14, соединяя при этом полости 11 и 12 и отделяя полости 11 и 12 от полости 13. Рабочая среда из полости 11 входного патрубка перетекает в полость 12 выходного патрубка. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, винт 6 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 12 и 13 соединяются, отсоединяясь при этом от полости 11.

Для проверки работоспособности клапан электромагнитный был установлен в систему очистки воды установки для мойки автомобилей. До этого в систему был установлен клапан марки КЭО. Замена его была обусловлена частыми жалобами обслуживающего персонала на недостаточную надежность клапана при работе с водой со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и ограниченную ремонтопригодность. В результате опытной эксплуатации не было выявлено ни одного случая отказа клапана электромагнитного описанной конструкции, что подтверждает правильность предложенного технического решения.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпусные части клапана могут быть изготовлены из стали 40X13, 08Х18Н10Т. Реализация клапана электромагнитного возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.

Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемого изобретения способствуют повышению надежности функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и повышению его ремонтопригодности.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах. Клапан электромагнитный содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину. Связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством последовательно связанных между собой винтового механизма и зубчатого зацепления, образованного зубьями винта, связанного с якорем, и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно. Электромагнитный привод, якорь, возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента. Изобретение направлено на повышение надежности функционирования клапана электромагнитного при управлении потоками рабочих сред со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и на повышение его ремонтопригодности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Клапан электромагнитный, содержащий корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, отличающийся тем, что связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством последовательно связанных между собой винтового механизма и зубчатого зацепления, образованного зубьями винта, связанного с якорем, и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, а электромагнитный привод, якорь, возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента.

2. Клапан электромагнитный по п.1, отличающийся тем, что он оснащен дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.