Импульсный электромагнитный клапан (варианты) Российский патент 2022 года по МПК F16K31/02 F16K31/10 

Группа изобретений относится к машиностроению, а именно к запорной арматуре трубопроводов.

Известны [1] нормально закрытые, нормально открытые и бистабильные электромагнитные запорные клапаны прямого и непрямого действия. Устройства прямого действия включаются (или выключаются) при нулевом перепаде давления потока газа или жидкости. Для срабатывания клапанов непрямого действия (их называют пилотными) необходим хотя бы небольшой перепад давления рабочей среды. Когда запорные органы известных нормально закрытых (или нормально открытых) устройств находятся в состоянии «открыто» или «закрыто», обмотки катушек их электромагнитов подключены к источникам питания. Бистабильные клапаны электрическую энергию потребляют только в момент прохождения импульса постоянного тока. Этим импульсом состояние бистабильных устройств «открыто» меняется на «закрыто», а при изменении полярности импульса - «закрыто» на «открыто». Для работы бистабильных клапанов непрямого действия необходим перепад давления рабочего потока, поэтому они конструктивно сложны. Электромагниты бистабильной арматуры прямого действия могут быть оснащены стопами со встроенными постоянными магнитами или магнитами, объединенными с якорями. Существуют бистабильные клапаны, электромагниты которых имеют сердечники, выполненные из магнитотвердых материалов.

К корпусу известного [2] нормально закрытого прямоточного электромагнитного клапана прямого действия присоединены патрубки, предназначенные для входа и выхода жидкости. Устройство содержит аксиальный электромагнит с обмоткой катушки, ферромагнитным якорем, тепловую защиту, эластичный затвор и сжатую удерживающую пружину. Во входном патрубке установлена сжатая открывающая пружина, примыкающая к затвору.

Открывают и закрывают рассматриваемый клапан следующим образом. Включают электромагнит, и его перемещаемым якорем сжимают удерживающую пружину, при этом открывающей пружиной затвор отодвигают от седла - клапан открыт. При отключении электрического тока магнитное поле обмотки исчезает. Разжимающейся удерживающей пружиной сжимают открывающую пружину, а затвор прижимают к седлу - клапан закрыт.

Тепловая защита не только существенно усложняет рассматриваемое устройство, но и ограничивает область его применения. Устройство нельзя использовать в системах, где недопустимо внезапное перекрытие рабочего потока. Якорь клапана, находящегося в состоянии «открыто», сжимает довольно жесткую удерживающую пружину, и по обмотке катушки течет большой ток. Поэтому обмотку катушки наматывают проводом большого сечения, что повышает надежность устройства, но значительно удорожает его.

Известен [3] нормально закрытый электромагнитный пилотный клапан, содержащий седло корпуса, седло запорного органа и мембрану, выполненную с перепускным отверстием. Перепускное отверстие сообщает входной патрубок с надмембранной полостью. Привод клапана состоит из бокового открывающего электромагнита, якоря и управляющего запорного органа. Якорь связан с толкателем, проходящим через центральное отверстие мембраны, а в толкателе, имеющем разгрузочный канал, предусмотрен буртик, используемый в качестве опоры пружины. Торец толкателя поджимает мембрану к седлу управляющего затвора.

При работе данного устройства используется давление рабочей среды - им прижимают мембрану к седлу корпуса, а седло управляющего затвора - к мембране. Клапан открывают путем включения электромагнита. Якорем, перемещающим толкатель, сжимают пружину, посредством которой седло управляющего затвора отодвигают от мембраны. Через разгрузочный канал толкателя рабочая среда из надмембранной полости перетекает в полость выходного патрубка. Возникающим перепадом давления рабочей среды мембрану отодвигают от седла корпуса - клапан открыт.При обесточивании электромагнита якорь йод действием пружины и собственной массы опускается вниз, а седло управляющего затвора садится на мембрану. Сброс рабочей среды из надмембранной полости прекращается, давление над мембраной и во входном патрубке выравнивается, мембрана под действием массы подвижных деталей перекрывает седло корпуса. Клапан возвращается в состояние «закрыто», а герметичность по седлу затвора обеспечивают пружиной.

Следует отметить сложность запорного механизма рассматриваемою устройства и, как следствие, его низкую надежность. Каждый экземпляр клапана требует настройки для работы в конкретных условиях, что ограничивает область ею применения, а также удорожает эксплуатацию.

Известен [4] довольно сложный нормально закрытый электромагнитный клапан прямого действия с затвором, прижимаемым к седлу корпуса под действием пружины и давления рабочей среды. Электромагнитная система расположена сбоку корпуса, в якоре электромагнита выполнено сквозное отверстие, через которое пропущен шток с буртиком. На якоре закреплен стакан, между его дном и буртиком штока установлена пружина, нагружающая затвор через шток в направлении от седла. Клапан снабжен вспомогательными пружинами переменной жесткости, обеспечивающими удерживание затвора и якоря в исходных положениях. Кроме того, предусмотрена система, посредством которой настраивается пружина клапана.

Для перевода клапана в состояние «открыто» включают электромагнит, якорем которого перемещают шток, отодвигающий затвор от седла.

При установке рассматриваемого клапана требуется настройка, обеспечивающая его работу в довольно узком интервале давления рабочей среды. Это ограничивает область применения устройства и удорожает его эксплуатацию.

Известен [5] нормально открытый электромагнитный клапан, входной и выходной патрубки и которого присоединены к корпусу-кожуху, а в его полости размещены аксиальная обмотка катушки, полый якорь и стоп. В стопе предусмотрено проходное отверстие, имеется также расточка для размещения подпружиненного седла с центральным проходным отверстием. Седло установлено с возможностью перемещения в осевом направлении. Эластичное уплотнение клапана закреплено в седле.

Клапан открыт при обесточенной обмотке катушки электромагнита. В этом случае среда из входного патрубка в выходной патрубок поступает через проходное отверстие седла, а также через отверстия, выполненные в стоне и якоре. При подаче напряжения на обмотку катушки возникают магнитные силы, под действием которых якорь притягивают к стопу и фиксируют у эластичного уплотнения. Затвор перекрывает отверстие в седле только частично, поэтому рабочее тело протекает в щель, образованную между затвором и седлом. Под действием давления рабочего тела внутренний край эластичного уплотнения отгибают к поверхности затвора, что сужает щель. Возрастающее давление среды сжимает пружину, перемещает седло и зажимает эластичное уплотнение, находящееся между затвором и седлом - клапан закрыт.При выключении электромагнита давлением среды перемещают якорь. Затем затвор отодвигают от эластичного уплотнения седла, и седло пружиной возвращают в исходное положение - клапан открыт.

У рассматриваемого устройства много уплотнений, в том числе, между подвижными и неподвижными деталями, что существенно снижает его надежность.

Итак, известные пилотные клапаны имеют слишком большие габариты, сложно устроены, у них низкая надежность, их необходимо настраивать для работы в конкретных условиях. Электромагниты известных нормально закрытых клапанов в состоянии «открыто» и нормально открытых устройств в состоянии «закрыто» потребляют электрическую энергию и, как следствие, нагреваются. Тепловая защита существенно удорожает их. Пилотные устройства, не имеющие тепловой зашиты, во включенном состоянии могут находиться только кратковременно.

Известен [6] бистабильный электромагнитный клапан, в корпусе которого находятся затвор, прижатый пружиной к седлу, магнитотвердый элемент, стоп и якорь, установленный с возможностью перемещения в немагнитной вставке.

При работе рассматриваемого устройства используется остаточный магнитный поток, сохраняющийся в магнитотвердом элементе после спада электрического импульса. Клапан из состояния «закрыто» в состояние «открыто» переводят импульсом постоянного электрического тока, пропускаемым по обмотке катушки электромагнита. Возникающим магнитным полем намагничивают магнитотвердый элемент, которым якорь прижимают к стопу, и при этом сжимают пружину. Остаточным магнитным полем магнитотвердого элемента якорь удерживает у стопа - клапан открыт.Для закрытия устройства на обмотку катушки подают импульс тока противоположной полярности, магнитотвердый элемент размагничивается, затвор пружиной перемещают к стопу - клапан закрыт.

Электронный блок управления рассматриваемого устройства, как и любого другого известного бистабильного клапана, излишне сложен. Блок управления для перевода такого устройства из одного состояния в другое должен генерировать импульсы постоянного электрического тока прямой и обратной полярности.

В качестве наиболее близкого аналога предложенного устройства выбран полуавтоматический электромагнитный блокировочный газовый кран-клапан [7]. Это устройство оснащено обмоткой катушки и якорем отсекающего импульсного электромагнита. Электромагнит расположен сбоку связанного со спиральной пусковой пружиной запорного органа, имеющего вид поворотного крана с рукояткой. Кран-клапан содержит фиксирующее устройство, по сути, представляющее собой спусковой механизм с подпружиненной защелкой, удерживающей запорный орган в состоянии «открыто». Защелка содержит Г-образный и двуплечий рычаги, которые имеют возможность посредством дополнительных элементов связывать якорь электромагнита со спиральной пусковой пружиной. Спусковой механизм выполнен с осуществляемой при срабатывании электромагнита возможностью переводить запорный орган в состояние «закрыто». Обмотка катушки присоединена к порогово-усилительному блоку, получающему сигналы от датчика утечки газа. Порогово-усилительный блок состоит из входного устройства, автономного источника питания, преобразователя напряжения и таймера.

Блокировочный кран-клапан работает следующим образом.

Устройство в состояние «открыто» переводят поворотом рукоятки крана, при этом, закручивая спиральную пружину, взводят спусковой механизм. В аварийной ситуации от датчика утечки газа на порогово-усилительный блок поступает сигнал, который преобразуется в импульс электрического тока, поступающий на обмотку катушки. Якорем сработавшего электромагнита освобождают защелку, кран раскручивающейся пружиной поворачивают на 90° - кран-клапан закрыт.

Использование поворотного крана в качестве запорного органа в значительной степени снижает надежность рассматриваемого устройства. Обусловлено это тем, что пружина, поворачивающая кран, должна преодолевать значительные силы трения, непостоянные во времени, в частности, из-за запустевания смазки. Другой недостаток блокировочного кран-клапана заключается в том, что к рукоятке поворотного крана, находящегося в состоянии «закрыто» доступ может иметь любое лицо, что недопустимо. Сработавшую в аварийной ситуации запорную арматуру в состояние «открыто» должен возвращать работник газовой службы, устранивший утечку газа.

Известно [8] двухпозиционное подпружиненное храповое устройство, выдвигающее и вдвигающее пишущий инструмент шариковых ручек. Это устройство принято в качестве аналога защелки спускового механизма, используемой в двух моделях первого вариант предложенного устройства. Храповое устройство содержит подвижную и неподвижную части, имеющие совокупность скошенных выступов и пазов. Скошенные элементы обеспечивают поворот пишущего инструмента вокруг продольной оси. Поворот пишущего инструмента осуществляется в ходе его возвратно-поступательного движения.

Жизненно важной областью применения электромагнитных отсекающих клапанов является предотвращение взрывов природного газа в жилых домах и производственных помещениях. Взрывы газа - это гибель и травмы людей, обрушение зданий или их частей, пожары, а впоследствии - аварийно-восстановительные работы, компенсации за утраченное имущество и выплаты пострадавшим. По данным Российского агентства международной информации «РИА Новости», в 2018 году в России прогремели 29 взрывов газа, унесших жизни десятков граждан. В январе 2019 года в парижской булочной взорвался газ, погибли три человека, пятьдесят ранены; в апреле взрыв разворотил жилой дом в Башкирии; взорвавшимся газом разрушен четвертый этаж жилого дома в Тбилиси; газ взорвался в пекарне в Нальчике. В мае в Германии взрыв газа разрушил жилой дом, есть пострадавшие; в частном доме в Казани из-за пожара, последовавшего за взрывом газа, погибли шесть человек. В 2019 году газ взрывался в Индии, Пакистане, Польше, Бельгии, Иране, Словакии, в 2020 году взрывы прогремели в Твери, Уфе, Каменец-Уральске, Махачкале, Азове Ростовской области, Элисте, Перми, Орехово-Зуеве Московской области, в селе Фелинское Нижегородской области, Ниженем Новгороде, Ярославле, на Западе Москвы, в США, Китае-Трагедии такого рода происходят вследствие образования взрывоопасных смесей метана (или баллонного пропан-бутана) с кислорода воздуха. Загазованность помещений может быть вызвана техническими причинами или человеческим фактором. Это -нарушения герметичности газового оборудования или теракты, действия самоубийц, рассеянность либо старческий маразм, шалости детей. В производственных помещениях - это пренебрежение нормами безопасности, игнорирование элементарных правил пользовании газом, халатность в обращении с газовыми баллонами. Очевидно, что все причины возникновения загазованности помещений исключить невозможно, однако взрывы можно и должно предотвращать. Для этого нужны надежные автоматические системы, мгновенно прекращающие подачу газа при обнаружении его утечек. На рынке представлено много совершенных анализаторов, срабатывающих при превышении допустимой концентрации метана и пропан-бутана. Датчики утечек устанавливаются вблизи газовых приборов - у потолка или пола (для метана и пропан-бутана, соответственно). Очевидно, что запорную арматуру следует располагать либо на участках газопроводов, расположенных у подъездов многоквартирных домов, либо на трубах производственных помещений и кухонь. Однако выбор отсекающей трубопроводной арматуры, защищающей помещения от взрывов природного газа, весьма ограничен.

В аварийных ситуациях запорные органы известных нормально открытых электромагнитных клапанов должны быть закрыты, следовательно, их электромагниты будут подключены к источникам электрического тока. Это недопустимо, так как в цепях питания электромагнитов возможны неисправности, вызывающие искрение, за которым последует взрыв. Существующие бистабильные электромагнитные клапаны ненадежны, имеют значительные габариты и небольшой срок службы, их использование в защитных системах можно рассматривать как временную меру. Отсекающие устройства такого типа могут быть установлены в помещениях новостроек или при капитальном ремонте зданий, но на кухнях старых зданий их применение затруднено, а зачастую и вовсе невозможно.

Очевидно, что для предотвращения взрывов природного газа в жилых помещениях необходимо использовать дешевые электромагнитные клапаны, имеющие не менее чем 50-летний гарантийный срок службы. Кроме того, в надежных компактных электромагнитных запорных устройствах прямого действия с простыми системами управления нуждаются различные отрасли промышленности. В частности, устройства такого рода нужны для оснащения систем двигателей аэрокосмической техники. Используемая запорная арматура должна быть миниатюрной, иметь простую конструкцию, небольшую массу и стопроцентную надежность.

Заявленная группа изобретений направлена на решение вышеуказанных проблем.

Техническая задача, поставленная при создании группы изобретений, заключалась в устранении недостатков, присущих известной электромагнитной запорной арматуре. Задача эта решена путем разработки двенадцати моделей шести вариантов импульсного электромагнитного клапана.

Три признака предложенного устройства совпадают с признаками наиболее близкого аналога. Во-первых, в полостях корпуса заявленного клапана и известного кран-клапана находятся элементы подпружиненного запорного органа. Во-вторых, запорный орган обоих устройств в состоянии «открыто» удерживается подпружиненной защелкой взведенного спускового механизма. В-третьих, отсекающий электромагнит всех вариантов заявленного клапана и аналога содержит обмотку катушки и намагничиваемый ферромагнитный элемент. В-четвертых, отсекающий электромагнит вариантов 1 - 3, 6 клапана и известное устройство имеет якорь.

При всем этом предложенная запорная арматура существенно отличается от ближайшего аналога. Так, запорный орган из состояния «открыто» в состояние «закрыто» переводится не спиральной, а пружиной сжатия. Вместо поворотного запорного элемента используется затвор, установленный с возможностью осевого перемещения относительно седла. Предусмотрена альтернатива - в таком случае запорный орган содержит седло, имеющее возможность осевого перемещения относительно затвора. Указанные подвижные элементы запорного органа в осевом направлении могут перемещаться возвратно-поступательно или возвратно-поступательно с одновременным поворотом вокруг продольной оси. Подпружиненная защелка спускового механизма первого варианта заявленного устройства выполнена в виде двухпозиционного храпового устройства. Это устройство содержит ползун, в торец которого упирается пружина запорного органа. Ползун установлен с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движений Защелкой спускового механизма остальных вариантов клапана служит хотя бы один подпружиненный крючок. Крючок имеет возможность взаимодействия с буртиком штока, установленного с возможностью перемещения затвора или седла. Крючок вариантов 2, 3 клапана, а также одной из моделей варианта 6 имеет возможность взаимодействия с буртиком ползуна. Буртик штока вариантов 3-6 клапана используется в качестве опоры пружины запорного органа. К крючкам второго варианта устройства прикреплены постоянные магниты, имеющие возможность взаимодействия с ферромагнитными вставками, встроенными в стенку корпуса устройства или примыкающими к ней. В отличие от аналога, якорь отсекающего электромагнита вариантов 1 - 3 и 6 предложенного устройства расположен не сбоку, а соосно с запорным органом. Третий и четвертый варианты клапана от аналога отличаются тем, что он выполнен с открывающим электромагнитом, содержащим обмотку катушки и якорь. У отсекающего электромагнита четвертого и пятого вариантов устройства нет якоря, вместо него применен сердечник. С защелкой спускового механизма сердечник связан посредством магнитных сил, создаваемых при срабатывании отсекающего электромагнита. Клапан, выполненный по пятому и шестому вариантам, от аналога отличается тем, что в стенке корпуса выполнено отверстие, закрытое пробкой.

В состоянии «открыто», а также в состоянии «закрыто» вариант 1 клапана удерживают двухпозиционным храповым устройством. Состояние «открыто» запорного органа остальных вариантов клапана обеспечено зацеплением хотя бы одного подпружиненного крючка за буртик штока (или ползуна).

Предложенное устройство из состояния «открыто» в состояние «закрыто» переводят импульсом постоянного или переменного электрического тока. Обмоткой катушки электромагнита под действием импульса тока создают импульс магнитного поля. Используя магнитный импульс, освобождают спусковой механизм, но осуществляют это не одинаково. Так, закрывая варианты 1-3 и 6 устройства, импульсом магнитного потока намагничивают, а потом скачком передвигают якорь электромагнита. Якорем первого варианта клапана и пружиной запорного органа перемещают, а совокупностью скошенных элементов храпового устройства поворачивают ползун. Пространственное положение ползуна изменяется, и спусковой механизм освобождается. Якорем сработавшего электромагнита вариантов 2, 3 и 6 клапана расцепляют сочленение крючка (либо крючков) с буртиком штока (или ползуна) - спусковой механизм освобожден. Закрывая варианты 4, 5 клапана, импульсом тока, пропускаемым по обмотке катушки, намагничивают сердечник отсекающего электромагнита. Магнитным импульсом, направляемым сердечником, подпружиненный крючок выводят из зацепления с буртиком штока - спусковой механизм освобожден.

Освободив спусковой механизм, затвор примыкающей к нему пружиной прижимают к седлу (или седло прижимают к затвору), и при этом взводят спусковой механизм. Храповое устройство в состояние готовности к возвращению клапана в состояние «открыто» переводят пружиной запорного органа и совокупностью скошенных элементов. Крючок (или крючки) в отодвинутом состоянии удерживают постоянным магнитом крючка, притянутым к ферромагнитной вставке корпуса, либо буртиком ползуна (или штока).

Вариант 1 устройства в состояние «открыто» возвращают импульсом электрического тока, идентичным прежнему. Импульсом магнитного потока, создаваемым обмоткой катушки электромагнита, перемещают якорь. Якорем сжимают пружину запорного органа, затвор отодвигают от седла (или седло отодвигают от затвора). При этом, перемещая и поворачивая ползун, храповое устройство переводят в позицию готовности к закрытию.

Перед возвращением второго варианта устройства в состояние «открыто» освобождают спусковой механизм. Для этого внешним магнитным полем нейтрализуют действие магнитов крючков, после чего крючки поворачивают примыкающими к ним пружинами и прижимают к буртику ползуна. Затем по обмотке катушки отсекающего электромагнита пропускают импульс электрического тока прежней полярности (или импульс переменного тока). Создаваемый обмоткой импульс магнитного потока используют для передвижения якоря. Якорем сжимают пружину запорного органа, а также отодвигают затвор от седла (или седло отодвигают от затвора). Завершают процесс возвращения устройства в состояние «открыто» зацеплением подпружиненных крючков за буртик ползуна - спусковой механизм взведен.

Варианты 3, 4, закрытого клапана в состояние «открыто» также переводят импульсом электрического тока, но пропускают его по обмотке катушки открывающего электромагнита. Якорем этого электромагнита сжимают пружину запорного орган и открывают клапан, а задвигая подпружиненный крючок за буртик штока, настораживают спусковой механизм.

Варианты 5, 6 устройства из состояния «закрыто» в состояние «открыто» переводят вручную. Через отверстие, выполненное в стенке корпуса, внутрь клапана вводят рычаг, которым сжимают пружину запорного органа и открывают запорный орган, при этом подпружиненный крючок цепляют за буртик штока.

Технический результат, достигаемый при использовании группы изобретений, заключается в следующем.

1) Все варианты заявленного устройства относятся к классу электромагнитной запорной арматуры прямого действия. Две модели первого варианта иллюстрируют принципиально новое поколение бистабильных электромагнитных устройств. Модели остальных вариантов клапана относятся к семейству нормально открытой запорной арматуры. Однако три из них могут быть использованы в качестве нормально закрытых устройств.

2) Конструктивно все варианты заявленного устройства просты, имеют низкую материалоемкость. Клапан надежен, не требует регулировок при установке и при эксплуатации, срок его службы исчисляется десятилетиями. Элементы запорного органа всех вариантов предложенного клапана, находящегося в состоянии «закрыто», прижимаются друг к другу не только сжатыми пружинами, но и давлением рабочей среды.

3) Заявленное устройство позволит существенно снизить затраты на приобретение электромагнитной запорной арматуры, ее установку и эксплуатацию. Со временем предложенный клапан вытеснит значительную часть запорной электромагнитной арматуры, находящейся в эксплуатации. Перспективным является использование нового бистабильного клапана в системах подачи топлива в двигатели аэрокосмической техники. Жизненно важная область применения - предотвращение взрывов бытового газа в жилых домах и производственных помещениях. Внедрение изобретений позволит сохранить жизнь и здоровье людей, исключит разрушение жилых и производственных зданий. Исчезнет необходимость дорогостоящего ремонта или строительства капитальных строений, разрушенных взрывами газа. Клапан может быть индивидуальным, защищающим, например кухни, или коллективным, устанавливаемым у входа в подъезд многоквартирного дома.

Все материалы, из которых изготавливается предложенное устройство, пригодны для повторного использования.

Группа изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема индивидуальной системы контроля загазованности помещения с автоматическим отключением подачи газа; на фиг.2 - блок-схема коллективной системы контроля загазованности помещения с автоматическим отключением подачи газа; на фиг.3 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 1, модель 1) в состоянии «открыто»; на фиг.4 - то же в состоянии «закрыто»; на фиг.5 - вид спереди на ползун подпружиненного двухпозиционного храпового устройства электромагнитного клапана, изображенного на фиг.3, и схематическое изображение развертки его зубчатой системы; на фиг.6 - поперечный разрез обоймы подпружиненного двухпозиционного устройства электромагнитного клапана, изображенного на фиг.3, и схематическое изображение развертки ее зубчатой системы; на фиг.7 - вид спереди на якорь электромагнитного клапана, изображенного на фиг.3, и схематическое изображение развертки его зубчатой системы; на фиг.8 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 1, модель 2) в состоянии «открыто»; на фиг.9 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 2, модель 3) в состоянии «открыто»; на фиг.10 - то же в состоянии «закрыто»; на фиг.11 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 3, модель 4) в состоянии «открыто»; на фиг.12 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 3, модель 5) в состоянии «открыто»; на фиг.13 -схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 4, модель 6) в состоянии «открыто»; на фиг.14 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 4, модель 7) в состоянии «открыто»; на фиг.15 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 5, модель 8) в состоянии «открыто»; на фиг.16 -схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 5, модель 9) в состоянии «открыто»; на фиг.17 - то же в состоянии «закрыто»; на фиг.18 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 5, модель 10) в состоянии «открыто»; на фиг.19 - то же в состоянии «закрыто»; на фиг.20 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 6, модель 11) в состоянии «открыто»; на фиг.21 - то же в состоянии «закрыто»; на фиг.22 - схематическое изображение электромагнитного клапана (вариант 6, модель 12) в состоянии «открыто»; на фиг.23 - то же в состоянии «закрыто».

Предложены две модели (фиг.3, фиг.8) первого варианта (далее - модели 1, 2), одна модель (фиг.9) второго варианта (далее - модель 3), две модели (фиг.11, фиг.12) третьего варианта (далее - модели 4, 5), две модели (фиг.13, фиг.14) четвертого варианта (далее - модели 6, 7), три модели (фиг.15, фиг.16, фиг.18) пятого варианта и две модели (фиг.20, фиг.22) шестого варианта (далее - модели 11, 12) электромагнитного клапана.

Жизненно важной областью применения заявленного устройства является использование в системах, предотвращающих взрывы, причинами которых являются утечки газа. Наиболее простые модели 8, 9, 10 клапана устанавливаются в частных домах и небольших производственных помещениях, а остальные модели - у подъездов многоквартирных домов.

Электромагнитный отсекающий клапан 1 (фиг.1) в небольших жилых и производственных помещениях размещается на участке газовой трубы 2 между газовым краном 3 и газовым счетчиком 4. К газовому счетчику 4 посредством шланга 5 подсоединена, например, газовая плита (на чертежах не показана). Если используется сжиженный пропан-бутан, электромагнитный клапан 1 присоединяется непосредственно к газовому баллону.

Электромагнитный клапан 1 электрическими проводами соединен с блоком управления 6, который размещен в общей коробке (на чертежах не показана) вместе с клапаном 1. Блок управления 6 содержит преобразователь напряжения 7, аварийный приемо-передатчик 8 и аккумулятор 9. Аварийный приемо-передатчик 8 имеет радиосвязь с контролирующим приемо-передатчиком 10, оснащенным датчиком утечки газа 11. Контролирующий приемопередатчик 10, датчик утечки газа 11 и аккумулятор 12 образуют блок следящей системы 13. Если контролируется утечка метана, блок следящей системы 13 устанавливается под потолком, а в случае использования пропан-бутана - у пола помещения.

При защите многоквартирных домов используются индивидуальные блоки следящих систем 13 (фиг.2), размещенные в местах возможной утечки газа, и наружный блок управления 6 с электромагнитным клапаном 1. Контролирующие приемо-передатчики 10 индивидуальных блоков следящих систем 13 по радио связаны с аварийным приемопередатчиком 8 наружного блока управления 6. Электромагнитный клапан 1 устанавливается на вертикальном участке наружного газопровода 14 (он располагается между газовым краном 3 и цанговым фитингом 15). Приемо-передатчики 10 обмениваются радиосигналами с пультами управления районной газовой службы. Предусмотрена также связь приемо-передатчиков 10 с мобильными телефонами владельцев защищаемых помещений.

У моделей 1, 3, 4 - 6, 8, 11, 12 предложенного клапана (фиг.3, фиг.9, фиг.11 - фиг.13, фиг.15, фиг.20, фиг.22) эластичный затвор 16 находится во входных патрубках 17, а у моделей 2, 7, 9, 10 (фиг.8, фиг.14, фиг.16, фиг.18) - в нижних отделах полостей их корпусов. Затвор 16 моделей 1, 3, 4 - 6, 8, 9, 11, 12 устройства установлен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно неподвижного седла 18. Однако запорный орган модели 3 может иметь неподвижный затвор и седло, выполненное с возможностью перемещения (такое исполнение модели 3 на чертежах не показано). У моделей 2, 7, 10 седло 18 может перемещаться относительно неподвижного затвора 16. Указанные подвижные элементы запорного органа в осевом направлении могут перемещаться возвратно-поступательно или возвратно-поступательно с одновременным поворотом вокруг продольной оси.

Запорный орган клапана в состояние «открыто» либо «закрыто» удерживается подпружиненной защелкой спускового механизма. Защелка выполнена в виде подпружиненного двухпозиционного храпового устройства или хотя бы одного подпружиненного крючка 19, выполненного со скошенными концами. Спусковой механизм моделей 6-10 клапана имеет по одному крючку 19, а моделей 3, 4, 5, 11 и 12 их может быть до трех. Спусковой механизм моделей 1-5, 11, 12 клапана срабатывает после пропускания импульса электрического тока по обмотке катушки 20 отсекающего аксиального электромагнита. Якорь 21 установлен с возможностью освобождения защелки спускового механизма. Модели 6-10 оснащены боковыми отсекающими электромагнитами, содержащими обмотки катушек 22 и сердечники 23, выполненные из магнитомягкого материала. Затвор 16 моделей 1, 3 - 6, 8, 9, 11, 12 клапана (как и седло 18 моделей 2, 7, 10) в положение «закрыто» может перемещаться пружиной запорного органа (используется пружина сжатия, ее позиция - 24). Возвращение затвора 16 в положение «открыто» моделей 1-3 устройства, а также сжатие пружины 24 осуществляется полым якорем 21 срабатывающего отсекающего электромагнита. Затвор 16 моделей 4-7 связан с полым ферромагнитным якорем 25 открывающего аксиального электромагнита. Перемещение якоря 25 указанных моделей клапана осуществляется при пропускании по обмотке катушки 26 импульса электрического тока. Обмотки катушек 20, 26 могут иметь не круговую, а С-образную форму - в таком случае они охватывают только часть наружной поверхности корпусов. Из состояния «закрыто» в состояние «открыто» запорный орган моделей 8-12 предложенного устройства возвращается вручную посредством рычагов. Рычаг в полость корпуса клапана вдвигается через отверстие, закрытое опломбированной пробкой 27 (рычаг и пломба на чертежах не показаны).

К якорям 21, 25 электромагнитов могут быть прикреплены возвратные пружины растяжения или примыкать пружины сжатия (на чертежах не показаны).

На фиг.3, фиг.9, фиг.11 - фиг.15, фиг.20, фиг.22 изображены модели, входные 17 и выходные 28 патрубки которых с корпусами соединены фланцами, однако возможно использование резьбового соединения (например, фиг.10).

Подпружиненное двухпозиционное храповое устройство моделей 1, 2 клапана (фиг.3, фиг.8) содержит два элемента. Этими элементами являются ползун 29, прикрепленный к штоку 30, соединенному с затвором 16, и обойму 31, в пределах которой ползун 29 имеет возможность возвратно-поступательного и вращательного перемещений. Ползун 29 храпового устройства используется в качестве опоры пружины сжатия 24, имеющей двойное назначение. Она передвигает затвор (или седло) закрываемого клапана, а также обеспечивает работу спускового механизма. Когда запорный орган открыт или закрыт, ползун 29 находится в одной из двух крайних позиций, обеспечивающих взведенное состояние спускового механизма. Обойма 31 закреплена в корпусе (на фиг.3 показано, что она прикреплена к входному патрубку 17), а ползун 29 в ней может перемещаться под действием якоря 21 и пружины запорного органа 24. Обойма 31 выполнена с расположенными на ее торце скошенными зубцами 32, чередующимися с внутренними пазами 33 (фиг.6). Одна из сторон внутренних пазов 33 скошена, а у ползуна 29 предусмотрены скошенные зубцы 34, расположенные так, что они могут взаимодействовать со скошенными зубцами 35 якоря 21 (фиг.3, фиг.5, фиг.7). От вращения якорь 21 удерживается шпонками. Верхняя часть ползуна 29 выполнена с боковыми скошенными зубцами 36 (фиг.5), которые могут взаимодействовать со скошенными зубцами 32 и скошенными сторонами пазов 33 обоймы 31 (фиг.6). Количество зубцов 36, 32 и пазов 33 вдвое меньше количества зубцов 34, 35 (у рассматриваемого варианта храпового устройства соотношение указанных скошенных элементов равно 4/8 - см. развертки на фиг.5 - фиг 7). Когда электромагнитный клапан находится в состоянии «открыто» (фиг.3), ползун 29 боковыми зубцами 36 упирается в торец обоймы 31, а скосы зубцов 36 касаются скосов зубцов 32. При этом взаимодействие скосов зубцов 36, 32 обеспечило поворот ползуна 29 относительно якоря 21 на 1,5 градуса. Начальные участки скосов зубцов 34 ползуна 29 расположены напротив начальных участков скосов зубцов 35 якоря 21.

Пружина запорного органа 24 модели 3 (фиг.9) прижата к ползуну 29, посредством штока 30, присоединенного к затвору 16, при этом за буртик ползуна 29 зацеплены подпружиненные крючки 19. На концах крючков 19 закреплены постоянные магниты 37, а напротив магнитов 37 находятся ферромагнитные вставки 38, встроенные в стенку корпуса (или прикрепленные к ней). Обращенная к буртику ползуна 29 скошенная поверхность крючков 19 обеспечивает их поворот при подъеме ползуна 29. Поворот крючков 19 завершается захватом магнитов 37 ферромагнитными вставками 38.

На крючок 19 спускового механизма моделей 4-6 клапана (фиг.11 - фиг.13) опирается буртик штока 30, связанный с толкателем 39, при этом буртик штока 30 используется в качестве опоры пружины 24. Толкатель 39 имеет возможность взаимодействовать с якорем 25 открывающего аксиального электромагнита, оснащенного обмоткой катушки 26. У моделей 6-10 (фиг.13 - фиг.18) клапана крючок 19 в зацепленном состоянии с буртиками штока 30 (или ползуна 29) удерживается плоской пружиной. Ползун 29 со штоком 30 установлен с возможностью возвратно-поступательного или возвратно-поступательного перемещения с одновременным поворотом. Конструктивные элементы, обеспечивающие поворот ползуна 29 со штоком 30, на чертежах не показаны.

Закрепленная на крючке 19 ферромагнитная накладка 40 может быть притянута к намагничиваемому сердечнику 23. Сердечник 23 намагничивается в момент срабатывания бокового отсекающего электромагнита. Его намагничивает импульс магнитного потока, создаваемого импульсом электрического тока, пропускаемого по обмотке катушки 22. Использование накладок 40 необязательно - концы крючков 19 могут быть выполнены из ферромагнитного материала.

Подпружинивание крючков 19 моделей 4, 5, 11, 12 электромагнитного клапана (фиг.11, фиг.12, фиг.20, фиг.22) обеспечено тем, что их хвостовики упираются в конец пружины 24.

Буртик штока 30 модели 4 (фиг.11) клапана опирается на крючки 19, скошенные участки которых примыкают к головке ползуна 29, связанного с якорем 21 отсекающего аксиального электромагнита.

У моделей 5, 12 (фиг.12, фиг.22) электромагнитного клапана крючки 19 спускового механизма посредством звеньев 41 и ушек 42 шарнирно связаны с якорями 21.

Спусковые механизмы модели 8-10 (фиг.15 - фиг.18) идентичны спусковому механизму модели 6 (фиг.13), однако в этом случае устройство выполнено без возвращающей электромагнитной системы.

В качестве седла 18 модели 9 (фиг.16) электромагнитного клапана используется торец отверстия фланца выходного патрубка 28. Затвор 16 этой модели выполнен заодно с ползуном 29, установленным с возможностью перемещения вдоль штока 30, прикрепленного к фланцу входного патрубка 17. Когда модель 9 находится в состояние «открыто» (фиг.16), пружина 24 сжата, а буртик ползуна 29 опирается на поворотный крючок 19 защелки спускового механизма. Седло 18 моделей 2, 7, 10 (фиг.8, фиг.14, фиг.18) клапана установлено с возможностью перемещения относительно неподвижного затвора 16. Ползун 29 модели 10 клапана (фиг.18), с седлом 18, на конце, тоже имеет осуществляемую при срабатывании отсекающего электромагнита возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль штока 30. Шток 30 моделей 4 - 6, 11 и 12 клапана (фиг.11 - фиг.13, фиг.20, фиг.22) имеет возможность возвратно-поступательного перемещения, однако при этом он может поворачиваться вокруг продольной оси. Элементы, обеспечивающие поворот штока 30 на чертежах не показаны.

При переводе модели 1 клапана из состояния «открыто» (фиг.3) в состояние «закрыто» (фиг.4) совершают следующую работу.

На обмотку катушки 20 аксиального отсекающего электромагнита подают импульс постоянного электрического тока. Электрическим импульсом создают импульс магнитных сил, которыми намагничивают якорь 21, а затем толкают его к ползуну 29 храпового устройства. Вершинами зубцов 35 якоря 21 (фиг.7) упираются в начальные участки скосов зубцов 34 ползуна 29 (фиг.5), и, сжимая пружину 24, передвигают его и одновременно поворачивают вокруг продольной оси. Сжатие пружины 24 и поворот ползуна 29, который осуществляют за счет взаимодействия скосов зубцов 35, 34, продолжают, пока не сомкнутся их вертикально расположенные поверхности. По завершению подъема и поворота ползуна 29 спусковой механизм освобожден, а боковые зубцы 36 находятся над пазами 33 обоймы 31 (фиг.6). В рассматриваемом случае угол поворота составляет (360/8 - 1,5) градуса, где 8 -количество зубцов 35, 34. После спада электрического импульса магнитное поле обмотки катушки 20 исчезает, разжимающейся пружиной 24 ползун 29 и якорь 21 толкают в обратном направлении. Перемещаемым ползуном 29 посредством прикрепленного к нему штока 30 тянут затвор 16, затем прижимают его к седлу 18 - клапан закрыт (фиг.4), в этот момент боковые зубцы 36 ползуна 29 находятся в пазах 33 обоймы 31 (фиг.5, фиг.6).

При закрытии модели 1 клапана пружиной 24 подготавливают храповое устройство к переходу в позицию, обеспечивающую возвращение устройства в состояние «открыто».

Перемещаемый ползун 29 скосами боковых зубцов 36 взаимодействует скошенными сторонами пазов 33 обоймы 31, вследствие чего ползун 29 поворачивается на угол, равный 1,5 градуса. Начальные участки скосов зубцов 34 ползуна 29 располагаются напротив вершин зубцов 35 якоря 21 - спусковой механизм взведен.

Поток рабочей среды моделями 3 - 5, 11, 12 клапана (фиг.9, фиг.11, фиг.12, фиг.20, фиг.22) перекрывают импульсом тока, пропускаемым по обмотке катушки 20 отсекающего аксиального электромагнита. Создаваемым импульсом магнитного потока намагничивают, а затем передвигают якорь 21. Якорем 21 толкают ползун 29, которым непосредственно (или посредством звеньев 41 и ушек 42) поворачивают крючки 19. Крючки 19 выходят из зацепления с буртиком ползуна 29 (модель 3) или с буртиком штока 30 (модели 4, 5, 11, 12) - защелки отодвинуты, спусковой механизм освобожден. В тот же миг пружина 24 перемещает якорь 21 и ползун 29 моделей 3, 4, 11 клапана в исходные положения, а штоком 30 прижимает затвор 16 к седлу 19 (у моделей 7, 10 седло 18 прижимается к затвору 16) - устройство закрыто. Спусковой механизм моделей 3 - 5, 11, 12 заявленного устройства подготовлен к взведению. Крючки 19 модели 3 клапана отодвинуты от буртика ползуна 29, они постоянными магнитами 37, притянутыми к ферромагнитным вставкам 38, удерживаются у стенки корпуса (фиг.10). Подпружиненные крючки 19 моделей 4, 5, 11, 12 клапана своими скошенными концами прижаты к буртику штока 30, передвинутого пружиной 24 в положение «закрыто».

Модели 6-10 клапана (фиг.13 - фиг.19) закрывают электрическим импульсом, пропускаемым по обмотке катушки 22, охватывающей сердечник 23 бокового отсекающего электромагнита. Импульсом магнитного поля, созданного обмоткой катушки 22, притягивают ферромагнитную накладку 40 к сердечнику 23, крючок 19 выходит из зацепления с буртиком ползуна 29 - спусковой механизм освобожден. Пружиной 24 запорного органа передвигают ползун 29, которым затвор 16 прижимают к седлу 18 (у альтернативных моделей седло 18 прижимают к затвору 16) - клапан закрыт.Буртик ползуна 29 удерживает крючок 19 в отодвинутом положении - спусковой механизм насторожен.

В состоянии «закрыто» все модели предложенного устройства удерживают не только сжатой пружиной запорного органа, но и давлением рабочей среды.

Из состояния «закрыто» в состояние «открыто» модель 1 клапана возвращают повторным включением обмотки катушки 20. На нее подают импульс постоянного электрического тока прежней полярности. Намагниченным якорем 21 толкают ползун 29, посредством которого сжимают пружину 24, а штоком 30 затвор 16 отодвигают от седла 19 - клапан открыт.Состояние «открыто» клапана фиксируют храповым устройством и одновременно взводят спусковой механизм. Этот прием осуществляют следующим образом. Когда боковые зубцы 36 ползуна 29 выходят из пазов 33 обоймы 31 и оказываются выше зубцов 32, взаимодействующими скосами зубцов 35, 34 ползун 29 поворачивают на угол, составляющий (360/8 - 1,5) градусов. Ползун 29 останавливают в момент смыкания поверхностей зубцов 35, 34 (на фиг.5 и фиг.7 изображены вертикально) - в этот момент скосы зубцов 36 находятся над скосами следующих по ходу вращения ползуна 29 зубцов 32. После спада электрического, а за ним и магнитного импульса, пружиной 24 ползун 29 перемещают в обратном направлении. Скосами зубцов 32 обоймы 31, взаимодействующими со скосами боковых зубцов 36 ползуна 29, доворачивают ползун 29 на угол, составляющий 1,5 градуса. По завершению этого дополнительного поворота ползун 29 боковыми зубцами 36 упирается в торец обоймы 31. Начальные участки скосов зубцов 34 ползуна 29 оказываются расположенными напротив вершин зубцов 35 якоря 21. При каждом включении обмотки катушки 20 применительно к рассматриваемому случаю перемещаемый ползун 29 поворачивают на угол, в сумме составляющий 45 градусов. Поворот обеспечивают за счет взаимодействия скосов зубцов 35, 34, а также вследствие перемещения скошенных поверхностей зубцов 36 по скосам зубцов 32.

Переводить модель 1 клапана в состояние «закрыто», а также возвращать в состояние «открыто» можно не только импульсом постоянного электрического тока одной и той же полярности. Этот прием можно осуществить, используя импульс переменного электрического тока, однако в таком случае целесообразно использовать шихтованный якорь 21.

Работа модели 2 клапана от работы модели 1 отличается только тем, что при его осуществлении седло 18 перемещают относительно неподвижного затвора 16.

Остальные модели предложенного электромагнитного устройства из состояния «открыто» в состояние «закрыто» также переводят импульсом постоянного или переменного электрического тока.

Модель 3 варианта 2 электромагнитного клапана из состояния «закрыто» (фиг.9) в состояние «открыто» (фиг.10) возвращают следующим образом. К корпусу устройства в местах расположения ферромагнитных вставок 38 прислоняют постоянные магниты (на чертежах не показаны), магнитные поля которых направлены навстречу полям магнитов 37. Вместо постоянных магнитов могут быть использованы электромагниты постоянного тока. Магнитным полем внешнего источника отталкивают магниты 37, подпружиненные крючки 19 поворачиваются и прижимаются к буртику ползуна 29. После этого по обмотке катушки 20 пропускают импульс постоянного электрического тока прежней полярности (или импульс переменного электрического тока). Магнитными силами, возникающими при пропускании тока по обмотке катушки 20, толкают якорь 21. Ползуном 29, перемещаемым якорем 21, сжимают пружину 24 запорного органа и штоком 30 затвор 16 отодвигают от седла 18. Движущийся ползун 29 своим буртиком скользит по обращенным к нему поверхностям крючков 19 и поворачивает их, преодолевая сопротивление плоских пружин. После спада импульса тока магнитное поле обмотки исчезает, разжимающаяся пружина 24 толкает ползун 29 и якорь 21 в исходные положения, а шток 30 передвигает затвор 16 к седлу 18 - клапан открыт.Подпружиненные крючки 19 цепляются за буртик ползуна 29 -спусковой механизм рассматриваемого устройства взведен.

Модели 4-7 клапана (фиг.11 - фиг.14) из состояния «закрыто» в состояние «открыто» возвращают импульсом тока, пропускаемым по обмотке катушки 26 открывающего аксиального электромагнита. При срабатывании клапана якорем 25 передвигают шток 30 непосредственно (фиг.14) или посредством толкателя 39 (фиг.11 - фиг.13), при этом буртик штока 30 скользит по концу прижатого к нему подпружиненного крючка 19. Сжимая пружину 24 буртиком штока 30, отодвигают затвор 16 от седла 18 (у альтернативных моделей седло 18 отодвигают от затвора 16) - клапан открыт.После спада электрического импульса пружиной 24 посредством штока 30 якорь 25 возвращают в исходное положение. До этого момента, когда буртик штока 30 минует зацепы крючков 19 (фиг.11 - фиг.13), их поворачивают разжимающейся пружиной 24, а затем цепляют за буртик штока 30. Крючок 19 модели 7 (фиг.14) поворачивают прилегающей к нему плоской пружиной, а потом цепляют его за буртик перемещаемого штока 30. Спусковой механизм указанных моделей клапана, находящегося в состоянии «открыто», взведен.

Модели 8-12 клапана (фиг.15 - фиг.22) в состояние «открыто» возвращают при помощи рычага вручную, предварительно выкрутив пробки 27. Рычаг вводят в полость корпуса устройства, им упираются в буртик штока 30 (или в буртик ползуна 29), и, сжимая пружину 24, затвор 16 отодвигают от седла 18 (седло 18 моделей 7, 10 отодвигают от затвора 16). В это время буртик штока 30 (или ползуна 29) скользит по обращенным к ним поверхностям концов подпружиненных крючков 19 (или крючка 19) и поворачивают их (или его) в направлении стенки корпуса. Когда зацепы крючков 19 окажутся за пределами указанных буртиков, подпружиненные крючки 19 поворачиваются в обратных направлениях и упираются в штоки 30 (или в ползуны 29). После извлечения рычага из полости клапана разжимающаяся пружина 24 передвигает шток 30 (или ползун 29) назад, и крючки 19 цепляются за буртик. Затворы 16 (или седла 18) возвращаются в положения «открыто», спусковые механизмы моделей клапана взведены.

Модели 1, 2, 4, 5, 7 и 9 клапана устанавливаются на вертикальных участках газопроводов, а модели 3, 6, 8 располагаются как угодно. Модели 1, 3 клапана могут быть приспособлены для эксплуатации в наклонном или горизонтальном положении. В таком случае якорь 21 электромагнита должен иметь возвратную пружину сжатия или растяжения (на чертежах не показана).

В состоянии «открыто» все модели клапана будут находиться до тех пор, пока не поступит команда на их закрытие, такой командой может быть сигнал следящей системы 13 (фиг.1, фиг.2), обнаружившей утечку газа.

Все модели предложенного клапана, установленные в защитные системы, находящиеся в состоянии «открыто», в аварийных ситуациях закрываются практически мгновенно.

Заявленные модели клапана могут найти применение в качестве запорной арматуры любого назначения. Все они позволяют практически мгновенно останавливать или открывать поток газа, текучей либо вязкой жидкости, а синхронно работающая пара устройств - поворачивать его. Наилучшим образом они могут быть использованы в системах, предотвращающих взрывы бытового газа, а также в системах питания двигателей аэрокосмической техники.

Низкая себестоимость предложенного устройства, надежность работы, удобство в монтаже и эксплуатации выводят его в лидеры среди существующей запорной электромагнитной арматуры. Клапан не нуждаются в настройке и регулировке, может быть использован в любых климатических условиях, не требует расходов на поддержание в рабочем состоянии. При правильном выборе материалов деталей клапана он будет удовлетворять самым жестким экологическим требованиям. Он обеспечит высокую живучесть защищаемого оборудования, выдержит критические воздействия рабочего тела и окружающей среды. Предложенная импульсная запорная арматура может быть мало- или крупногабаритной. Заявленные устройства безопасны для персонала, не влияют на окружающую среду ни в процессе эксплуатации, ни после утилизации.

Цитируемые источники информации

1. Https://www.tehnology-pro.ru/normalno-otkrytyj-i-normalno-zakrytyj-klapany.html.

2. Патент на полезную модель CN 201297431, F16K 31/08, Приоритет от 21.08.2008, номер публикации 201297431, Опубликовано: 26.08.2009.

3. Авторское свидетельство STJ 1372114 А2, 5F16K 31/02, Приоритет от 10.11.1985, Дата публикации 07.02.1988, Бюл. №5.

4. Авторское свидетельство SU1341436 A1, 4F16K 31/02, Приоритет от 12.02.1986, Дата публикации 30.09.1987, Бюл. №36.

5. Авторское свидетельство STJ 1605072 А1, Приоритет от 12.04.2010, Дата публикации 07.11.1990, Бюл. №41.

6. Патент на изобретение SU 420844, F16K 31/02, Приоритет от 20.12.1971, Дата публикации 25.03.1974, Бюл. №11.

7. Патент на изобретение RU 2186279 С2, F16K 21/04 Приоритет от 19.10.2000, Дата публикации 27.07.2002, Бюл. №21.

8. Патент RU 2098283 C1, B43K 24/08, Конвенционный приоритет от 14.06.1991 GB 9113220.9, Опубликовано: 10.12.1997.

9. Hhttp://www.nastavleniya.ru/OO/oo7.html.

Перечень ссылочных обозначений и их наименований

1. Отсекающий клапан

2. Вертикальный участок газовой трубы

3. Газовый кран

4. Газовый счетчик

5. Шланг

6. Блок управления

7. Преобразователь напряжения

8. Аварийный приемо-передатчик

9. Аккумулятор

10. Контролирующий приемо-передатчик

11. Датчик

12. Аккумулятор

13. Блок следящей системы

14. Вертикальный участок наружного газопровода

15. Цанговый фитинг

16. Затвор

17. Входной патрубок корпуса

18. Седло

19. Крючок

20. Аксиальная обмотка катушки отсекающего электромагнита

21. Якорь аксиального отсекающего электромагнита

22. Обмотка катушки бокового отсекающего электромагнита

23. Сердечник бокового отсекающего электромагнита

24. Пружина запорного органа

25. Якорь открывающего электромагнита

26. Обмотка катушки открывающего электромагнита

27. Пробка

28. Выходной патрубок

29. Ползун

30. Шток

31. Обойма

32. Скошенный зубец обоймы 31

33. Паз обоймы 31

34. Скошенный зубец ползуна 29

35. Скошенный зубец якоря 21

36. Боковой зубец ползуна 29

37. Постоянный магнит

38. Ферромагнитная вставка

39. Толкатель

40. Ферромагнитная накладка

41. Звено

42. Ушко

Группа изобретений относится к электромагнитной трубопроводной запорной арматуре. Основные области применения - системы питания двигателей аэрокосмической техники и устройства, предотвращающие взрывы бытового газа в частных и многоквартирных домах, а также в производственных помещениях. Предложены двенадцать моделей шести вариантов импульсного клапана прямого действия. Две модели первого варианта иллюстрируют принципиально новое поколение бистабильных электромагнитных устройств. Модели остальных вариантов клапана относятся к семейству нормально открытой запорной арматуры. Однако три из них могут быть использованы и в качестве нормально закрытых клапанов. Спусковой механизм содержит подпружиненную защелку, имеющую вид двухпозиционного храпового устройства или хотя бы одного крючка. Клапан в состояние «закрыто» переводят импульсом постоянного электрического тока или импульсом переменного тока. В этом состоянии его удерживают не только упругостью сжатой пружины запорного органа, но и давлением рабочей среды. Четыре варианта предложенного устройства в состояние «открыто» возвращают импульсом постоянного электрического или переменного тока, а два варианта - вручную. Изобретения направлены на повышение надежности и безопасности систем, содержащих электромагнитную запорную арматуру. 6 н. и 3 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Импульсный электромагнитный клапан, содержащий корпус, обмотку катушки и якорь отсекающего электромагнита, а также подпружиненный запорный орган, в состоянии «открыто» удерживаемый подпружиненной защелкой спускового механизма, отличающийся тем, что он бистабилен, запорный орган состоит из соединенного со штоком затвора, установленного с возможностью осевого перемещения относительно седла, либо из соединенного со штоком седла, установленного с возможностью осевого перемещения относительно затвора, а защелка выполнена в виде совокупности скошенных элементов якоря и подпружиненного двухпозиционного храпового устройства, состоящего из обоймы, закрепленной в корпусе, и установленного в ней ползуна, соединенного со штоком.

2. Импульсный электромагнитный клапан, содержащий корпус, обмотку катушки и якорь отсекающего электромагнита, а также подпружиненный запорный орган, в состоянии «открыто» удерживаемый подпружиненной защелкой спускового механизма, отличающийся тем, что запорный орган состоит из соединенного со штоком затвора, установленного с возможностью осевого перемещения относительно седла, либо из соединенного со штоком седла, установленного с возможностью осевого перемещения относительно затвора, а защелка выполнена в виде хотя бы одного зацепленного за буртик ползуна, подпружиненного крючка с прикрепленным постоянным магнитом, расположенным напротив накладки, примыкающей к стенке корпуса, или встроенной в стенку ферромагнитной вставки.

3. Импульсный электромагнитный клапан, содержащий корпус, обмотку катушки и якорь отсекающего электромагнита, а также подпружиненный запорный орган, в состоянии «открыто» удерживаемый подпружиненной защелкой спускового механизма, отличающийся тем, что он оснащен обмоткой катушки и якорем открывающего электромагнита, запорный орган состоит из соединенного со штоком затвора, установленного с возможностью осевого перемещения относительно седла, либо из соединенного со штоком седла, установленного с возможностью осевого перемещения относительно затвора, а защелка выполнена в виде хотя бы одного подпружиненного крючка, зацепленного за буртик штока.

4. Импульсный электромагнитный клапан, содержащий корпус, обмотку катушки отсекающего электромагнита, а также подпружиненный запорный орган, в состоянии «открыто» удерживаемый подпружиненной защелкой спускового механизма, отличающийся тем, что он оснащен катушкой и якорем открывающего электромагнита, запорный орган состоит из соединенного со штоком затвора, установленного с возможностью осевого перемещения относительно седла, либо из соединенного со штоком седла, установленного с возможностью осевого перемещения относительно затвора, а отсекающий электромагнит содержит сердечник, который имеет возможность воздействия направляемым им магнитным потоком на защелку, выполненную в виде подпружиненного крючка, зацепленного за буртик штока.

5. Импульсный электромагнитный клапан по п. 3 или 4, отличающийся тем, что к якорям отсекающего и открывающего электромагнитов примыкает пружина сжатия или присоединена пружина растяжения.

6. Импульсный электромагнитный клапан, содержащий корпус, обмотку катушки и якорь отсекающего электромагнита, а также подпружиненный запорный орган, в состоянии «открыто» удерживаемый подпружиненной защелкой спускового механизма, отличающийся тем, что в стенке корпуса имеется закрытое пробкой отверстие, отсекающий электромагнит содержит сердечник, который имеет возможность воздействия направляемым им магнитным потоком на защелку, выполненную в виде подпружиненного крючка, зацепленного за буртик штока, а запорный орган состоит из соединенного со штоком затвора, установленного с возможностью осевого перемещения относительно седла, либо из соединенного со штоком седла, установленного с возможностью осевого перемещения относительно затвора.

7. Импульсный электромагнитный клапан, содержащий корпус, обмотку катушки и якорь отсекающего электромагнита, а также подпружиненный запорный орган, в состоянии «открыто» удерживаемый подпружиненной защелкой спускового механизма, отличающийся тем, что в стенке корпуса имеется закрытое пробкой отверстие, защелка выполнена в виде подпружиненного крючка, зацепленного за буртик штока, а запорный орган состоит из соединенного со штоком затвора, установленного с возможностью осевого перемещения относительно седла, либо из соединенного со штоком седла, установленного с возможностью осевого перемещения относительно затвора.

8. Импульсный электромагнитный клапан по любому из пп. 1, 2, 6, 7, отличающийся тем, что к якорю отсекающего электромагнита примыкает пружина сжатия или присоединена пружина растяжения.

9. Импульсный электромагнитный клапан по любому из пп. 2, 6, 7, отличающийся тем, что затвор либо седло имеет возможность возвратно-поступательного перемещения или возвратно-поступательного перемещения с поворотом вокруг продольной оси.