Клапан электромагнитный запорный двухпроходной Российский патент 2018 года по МПК F16K31/02 

Предлагаемое устройство относится к арматуре трубопроводной, а именно к клапанам, применяется в газовой и нефтяной отраслях и предназначено для управления потоком газообразной или жидкой рабочей среды, а именно ее подачи/запирания и дискретного регулирования.

Для регулирования объема проходящей через трубопровод рабочей среды применяется регулирующая трубопроводная арматура, однако она отличается высокой стоимостью. В качестве альтернативы применяется запорная арматура с несколькими проходами с разным номинальным диаметром, т.е. фактически это несколько запорных клапанов в одном корпусе. В этой связи ключевым вопросом является надежность и массогабаритные характеристики данного вида трубопроводной арматуры.

В патенте US №4019533, F16K 11/24 описан дискретный клапан содержащий корпус, присоединительные патрубки, несколько клапанов, установленных на общем корпусе с общими присоединительными патрубками.

В патенте РФ №2037178, МПК G05D 7/06 описано дискретное запорно-регулирующее устройство, содержащее размещенную в корпусе и разделяющую входной и выходной патрубки перегородку с запорными клапанами, преобразователи с электрическими входами.

В патенте РФ №2114457, МПК G05D 7/06 описан дискретный клапан-дроссель с импульсной системой управления, содержащий размещенную в корпусе и разделяющую входной и выходной патрубки перегородку, коллекторы подвода и утилизации рабочей среды, запорные органы.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является многопоточный дискретный клапан-дроссель, описанный в патенте РФ №2241249, МПК G05D 7/06, F16K 47/08. Он содержит корпус, входной и выходной патрубки, двухпозиционные запорные клапаны.

Данный многопоточный дискретный клапан-дроссель имеет работоспособную конструкцию, однако он имеет сравнительно невысокую надежность и значительные массогабаритные характеристики. Это обусловлено тем, что каждый запорный клапан представляет собой независимый клапан со своим седлом и перекрывающим это седло запирающим элементом. Каждое дополнительное седло - это дополнительный узел, который должен иметь требуемые надежность и герметичность.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, - повышение надежности и снижение массогабаритных характеристик.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане электромагнитном запорном двухпроходном, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, цилиндр, два электромагнита управления с установленными внутри якорями, поджимаемыми пружинами к соответствующим седлам, выполненным в крышке, в корпусе выполнено одно седло, коаксиально которому установлен цилиндр с расположенными внутри поршнями малого и полного проходов, поджимаемыми пружинами, механически связанными посредством штока с выполненным в нем дроссельным отверстием с возможностью ограниченного перемещения вдоль общей их оси, при этом поршень малого прохода оснащен торцевым уплотнительным элементом, взаимодействующим с седлом корпуса клапана, надпоршневые полости поршня малого и полного прохода посредством управляющих каналов связаны с входным патрубок корпуса, а сбрасывающих каналов - с выходным патрубком, открытие и закрытие сбрасывающих каналов осуществляют соответствующие электромагниты управления.

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

На фиг. 1 и 2 изображен клапан электромагнитный запорный двухпроходной.

Клапан электромагнитный запорный двухпроходной состоит из корпуса 1 с седлом 2, входным патрубком 15 и выходным патрубком 16, цилиндра 7, крышки 24 с седлом 10 и седлом 25, электромагнитов 14 и 29. Внутри цилиндра 7 расположены поршень 4 малого прохода с торцевым уплотнительным элементом 3 и поршень 8 полного прохода, шток 17, пружина малая 19 и пружина большая 9. Внутри электромагнита 14 расположены якорь 12 с уплотнительным элементом 11 и пружина 13. Внутри электромагнита 29 расположены якорь 27 с уплотнительным элементом 26 и пружина 28. Торцевой уплотнительный элемент 3 поршня малого 4 и седло 2 корпуса 1 образуют основной затвор клапана. Уплотнительный элемент 11 якоря 12 и седло 10 крышки 24 образуют первый управляющий затвор. Уплотнительный элемент 26 якоря 27 и седло 25 крышки 24 образуют второй управляющий затвор.

В исходном положении пружина большая 9 прижимает поршень 8 полного прохода к торцу 31 цилиндра 7, пружина малая 19 прижимает поршень 4 малого прохода к седлу 2 корпуса 1. Основной затвор клапана закрыт. Пружина 13 прижимает якорь 12 к седлу 10 крышки 24. Первый управляющий затвор закрыт. Пружина 28 прижимает якорь 27 к седлу 25 крышки 24. Второй управляющий затвор закрыт. Поскольку все затворы закрыты, входной патрубок 15 и выходной патрубок 16 разобщены. Рабочая среда, подаваемая во входной патрубок 15, через управляющий канал 18, дроссельные отверстия 20 и 21 попадает в надпоршневые полости 6 и 23, но не перетекает в выходной патрубок 16.

При подаче напряжения на электромагнит 14 за счет возникающих электромагнитных сил якорь 12 с уплотнительным элементом 11 перемещается, сжимая пружину 13. Открывается первый управляющий затвор. Рабочая среда из надпоршневой полости 23 по сбрасывающим каналам 30 и 5 попадает в выходной патрубок 16. Поскольку сечение сбрасывающих каналов 30 и 5 больше сечения дроссельного отверстия 21, то давление в надпоршневой полости 23 снижается и под действием давления во входном патрубке 15 поршень 8 полного прохода перемещается, сжимая пружину большую 9 и передвигая поршень 4 малого прохода. Основной затвор открывается на полную величину. Рабочая среда перетекает из входного патрубка 15 в выходной патрубок 16.

При отключении напряжения с электромагнита 14 якорь 12 с уплотнительным элементом 11 под действием пружины 13 возвращается в исходное положение. Первый управляющий затвор закрывается. Рабочая среда перестает сбрасываться из надпоршневой полости 23 в выходной патрубок 16. Давление в надпоршневой полости 23 поднимается и под действием пружины большой 9 поршень 8 полного прохода и поршень 4 малого прохода возвращаются в исходное положение. Основной затвор закрывается и рабочая среда перестает перетекать из входного патрубка 15 в выходной патрубок 16.

При подаче напряжения на электромагнит 29 за счет возникающих электромагнитных сил якорь 27 с уплотнительным элементом 26 перемещается, сжимая пружину 28. Открывается второй управляющий затвор. Рабочая среда из надпоршневой полости 6 по сбрасывающим каналам 22 и 5 попадает в выходной патрубок 16. Поскольку сечение сбрасывающих каналов 22 и 5 больше сечения дроссельного отверстия 20, то давление в надпоршневой полости 6 снижается и под действием давления во входном патрубке 15 поршень 4 малого прохода перемещается, сжимая пружину малую 19. Основной затвор открывается на не полную величину. Рабочая среда перетекает из входного патрубка 15 в выходной патрубок 16.

При отключении напряжения с электромагнита 29 якорь 27 с уплотнительным элементом 26 под действием пружины 28 возвращается в исходное положение. Второй управляющий затвор закрывается. Рабочая среда перестает сбрасываться из надпоршневой полости 6 в выходной патрубок 16. Давление в надпоршневой полости 6 поднимается и под действием пружины малой 19 поршень 4 малого прохода возвращается в исходное положение. Основной затвор закрывается и рабочая среда перестает перетекать из входного патрубка 15 в выходной патрубок 16.

Именно такая конструкция клапана электромагнитного запорного двухпроходного, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, цилиндр, два электромагнита управления с установленными внутри якорями, поджимаемыми пружинами к соответствующим седлам, выполненным в крышке, а в корпусе выполнено одно седло, коаксиально которому установлен цилиндр с расположенными внутри поршнями малого и полного проходов, поджимаемыми пружинами, механически связанными посредством штока с выполненным в нем дроссельным отверстием с возможностью ограниченного перемещения вдоль общей их оси, при этом поршень малого прохода оснащен торцевым уплотнительным элементом, взаимодействующим с седлом корпуса клапана, надпоршневые полости поршня малого и полного прохода посредством управляющих каналов связаны с входным патрубком корпуса, а сбрасывающих каналов - с выходным патрубком, открытие и закрытие сбрасывающих каналов осуществляют соответствующие электромагниты управления, обеспечивает технический результат, направленный на повышение его надежности и снижение массогабаритных характеристик.

Для проверки работоспособности клапаны электромагнитные запорные двухпроходные были установлены в системе налива дизельного топлива. В результате испытаний и эксплуатации было установлено, что электромагнитные запорные двухпроходные клапаны показали высокую надежность при невысоких массогабаритных характеристиках.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпус с патрубками, цилиндр, поршни малого и полного прохода изготовлены из стали 20X13, уплотнительные элементы из резиновой смеси В-14. Реализация клапана электромагнитного запорного двухпроходного возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.

Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемого изобретения повышают его надежность и снижают массогабаритные характеристики.

Клапан электромагнитный запорный двухпроходной применяется в газовой и нефтяной отраслях и предназначен для управления потоком газообразной или жидкой рабочей среды, а именно ее подачи/запирания и дискретного регулирования. Клапан электромагнитный запорный двухпроходной, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, цилиндр, два электромагнита управления с установленными внутри якорями поджимаемыми пружинами к соответствующим седлам, выполненным в крышке. В корпусе выполнено одно седло, коаксиально которому установлен цилиндр с расположенными внутри поршнями малого и полного проходов, поджимаемые пружинами, механически связанные посредством штока с выполненным в нем дроссельным отверстием с возможностью ограниченного перемещения вдоль общей их оси. Поршень малого прохода оснащен торцевым уплотнительным элементом, взаимодействующим с седлом корпуса клапана, надпоршневые полости поршня малого и полного прохода посредством управляющих каналов связаны с входным патрубком корпуса, а сбрасывающих каналов - с выходным патрубком, открытие и закрытие сбрасывающих каналов осуществляют соответствующие электромагниты управления. Техническим результатом является повышение надежности и снижение массогабаритных характеристик. 2 ил.

Клапан электромагнитный запорный двухпроходной, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, цилиндр, два электромагнита управления с установленными внутри якорями, поджимаемыми пружинами к соответствующим седлам, выполненным в крышке, отличающийся тем, что в корпусе выполнено одно седло, коаксиально которому установлен цилиндр с расположенными внутри поршнями малого и полного проходов, поджимаемыми пружинами, механически связанными посредством штока с выполненным в нем дроссельным отверстием с возможностью ограниченного перемещения вдоль общей их оси, при этом поршень малого прохода оснащен торцевым уплотнительным элементом, взаимодействующим с седлом корпуса клапана, надпоршневые полости поршня малого и полного прохода посредством управляющих каналов связаны с входным патрубком корпуса, а сбрасывающих каналов - с выходным патрубком, открытие и закрытие сбрасывающих каналов осуществляют соответствующие электромагниты управления.