Сенсорный клапан Овандера В.Б. Советский патент 1992 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к трубопроводному арматуростроению и гидропнев- мосмазочным системам и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения - снижение усилия управления при однократном и многократном действии клапана и исключение его случайного открытия оператором.

На фиг.1 представлена конструкция клапана; на фиг.2 - вид А на фиг,1; на фиг.З - схема магнитных, гидравлических и механических цепей клапана; на фиг.4 - диаграмма баланса упругих и магнитных сил на кнопке управления.

Клапан содержит корпус 1 с каналами подвода 2 и отвода 3 среды и седло 4, к которому прижат пружиной 5 затвор-якорь 6 с поршнем 7 гидростатической разгрузки и магнитным проводом, состоящим из основного магнитопровода 8 с магнитом 9 и шунтирующего магнитопровода 10 с замыкателем 11 магнитной цепи в виде подвиж- ного кольца - управляющей кнопки Закрыто, опертого на пружину 12 сжатия. Основной магнитопровод 8 также снабжен кнопкой-замыкателем 13 Открыто и пружиной 14 и сопрягается с магнитопроводом по торцовым поверхностям 15.

Механизм отжатия замыкателя 11 в случае ручного привода содержит выполненные в корпусе по окружности окна, нижние торцы 16 которых направлены под углом к основанию (торцу) корпуса, и соединенные с замыкателем 11 штифты 17, пропущенные сквозь эти окна.

Механизм отжатия замыкателя 11 автоматического действия содержит исполни- тельный цилиндр 18, полости 19 и 20 которого соединены с каналами 2 и 3, а поршневой шток 21 оперт на замыкатель 11 и снабжен возвратной пружиной 22. Замыкатели 11 и 13 выполнены в виде соосных кнопок, причем кнопка 13 размещена внутри кнопки 11 и заглублена относительно ее торца 23.

Постоянный магнит 9 с полюсами на торцах может быть выполнен в виде кольца или набора плиток, размещенных по кольцу вокруг диамагнитной вставки 24, окружающей затвор-якорь 6. Магнитопроводы 8 и 10 могут быть совмещены с корпусом 1, а поршень 7, предназначенный для гидростатической разгрузки, затвора 6 совмещен с поршнем и штоком 21 исполнительного цилиндра 18. Для удобства вращения кнопки 11 ее наружная цилиндрическая поверхность 25 выполнена рифленой.

Стрелками Р и Т обозначены направления подвода и отвода среды от клапана.

Стрелками Go и Сзуказанысилы управления на кнопках клапана. Знак GN обозначает магнитные силы на замыкателе, AN и А0 - работу магнитных сил и сил управления соответственно при ходе кнопки 3Макс. Кнопка-замыкатель 13 предназначена для открытия клапана, а кнопка-замыкатель 11 - для его закрытия.

Размеры и жесткость пружин 12 и 14

назначаются такими, чтобы их силы в прижатом к магнитопроводу положении замыкателя были меньше магнитных сил, а в отжатом положении больше их. Это условие легко выполнимо, так как магнитным

силам свойственно резкое нелинейное возрастание по мере сближения замыкателя с магнитопроводом. Сопряжение кнопки-замыкателя с магнитопроводом по торцовым поверхностям исключает возникновение радиальных составляющих от магнитных сил и тем самым исключает возможность значительного трения кнопок о корпус при их перемещении.

Для фиксации кнопок в исходном и прижатом положении используется эффект смены знака разности магнитных и упругих сил на замыкателях по ходу их сближения с маг- нитопроводами (фиг.4), В исходном положении затвор 6 прижат к седлу 4 пружиной 5 и

клапан закрыт. Кнопки 11 и 13 отжаты от магнитопроводов и удерживаются пружинами 12 и 14.

Клапан работает следующим образом. При нажатии на кнопку 13 Открыто

происходит замыкание магнитопровода 8 основной магнитной цепи (фиг.З). Магнитный поток и сила притяжения затвора-якоря 6 возрастают в десятки раз. Запасенная магнитом энергия идет на перемещение затвора с преодолением силы пружины 5 и трения в уплотнении поршня 7. Затвор отходит от седла 4 и клапан открывается.

Усилие Go, необходимое для перемещения кнопки 13, может составлять сотые

доли ньютона, так как оно определяется разностью отталкивающего усилия Gn пружины 14 и притягивающего усилия GN магнита (фиг.4).

Работа сил управления А0 также минимальна, так как по мере перемещения кнопки 13 магнитные силы. GN нарастают быстрее усилия Gn пружины и большая половина хода б кнопки осуществляется за счет работы AN магнитных сил. В результате

обеспечивается сенсорное (высокочувствительное) управление клапаном при его открытии.

При нажатии на кнопку 11 Закрыто происходит замыкание шунтирующего магнитопровода 10(фиг.З), магнитная проводимость которого выше, чем у основного маг- нитопровода 8. Благодаря этому магнитный шток в основном магнитопроводе и магнитные силы притяжения затвора-якоря 6 и кнопки 13 ослабляются, пружина 5 прижимает затвор к седлу 4, закрывая клапан, а пружина 14 отжимает кнопку 13 в исходное состояние. Сенсорное управление при закрытии клапана обеспечивается так же, как при его открытии, за счет использования магнитных сил притяжения кнопки 11.

Для повторного цикла срабатывания клапана на открытие и закрытие производится возврат системы в исходное положение путем отжима кнопки 11 от магнито- провода 10усилием, превышающим GN. Совершаемая при этом работа накапливается магнитным приводом для последующего расхода при включении кнопок. При наличии перепада давления среды на затворе клапана при его закрытом положении отжим кнопки 11 происходит автоматически за счет срабатывания исполнительного цилиндра 18, поршень со штоком 21 которого сжимают пружину 22 и воздействуют на кнопку 11. Отжатая и зафиксированная штоком 22 кнопка 11 своим торцом и боковой поверхностью защищает кнопку 13 от случайного задевания за нее оператора. Фиксация кнопки 11 в отжатом положении прекращается сразу после открытия клапана, при котором перепад давления среды на затворе 6 и поршне цилиндра 18 приближается к нулю и пружина 22 отводит шток 21 от кнопки 11.

Когда давление Р среды недостаточно для срабатывания цилиндра 18, возврат кнопки 11 в исходное положение осуществляется оператором вручную с захватом за рифленую поверхность 25 и поворотом ее вокруг центральной оси. При этом штифты 17 скользят по наклонным торцам 16 окон в корпусе и трансформируют вращение кнопки 11 в ее осевое перемещение, снижая тем самым усилие оператора, Работающая при этом на кручение пружина 12 после отжима кнопки 11 разворачивает ее в исходное положение.

Формула изобретения

1.Сенсорный клапан, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды, в котором размещены седло и взаимодействующий с ним подпружиненный затвор, снабженный магнитным приводом, состоящим из постоянного магнита, основного и шунтирующего магнитопроводов и замыкателя шунтирующего магнитопровода, выполненного в виде подвижного кольца или кнопки, опертых на пружину сжатия, торец которой контактирует с магнитопро- водом, отличающийся тем, что, с целью снижения усилия управления, он снабжен

дополнительным подпружиненным замыкателем в виде кнопки, установленным на основном магнитопроводе.

2.Клапан по п.1, отличающийся тем, что замыкатели сопряжены с магнитопроводами по торцовым поверхностям.

3.Клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения многократного действия, он снабжен ручным механизмом отжатия замыкателя шунтирующего магнитопровода клинового типа, составленного из выполненных в корпусе по окружности окон, нижние торцы которых направлены под углом к основанию, и соединенных с замыкателем штифтов, пропущенных сквозь окна.

4.Клапан по пп.1-3, отличающий- с я тем, что, с целью обеспечения многократного действия, он снабжен дополнительным автоматическим механизмом отжатия замыкателя а виде исполнительного цилиндра, полости которого соединены с каналами подвода и отвода рабочей среды, а поршневой шток снабжен возвратной пружиной и оперт на замыкатель, причем корпус этого

цилиндра образован затвором, а поршень со штоком размещены в его расточке.

5.Клапан по пп.1-4, отличающий- с я тем, что, с целью исключения его случайного открытия оператором, замыкатели магнитопроводов выполнены в виде соосных кнопок, причем кнопка замыкателя основного магнитопровода размещена внутри кнопки шунтирующего магнитопровода и заглублена относительно ее торца.

ВидА

17

Фиг. 1

п л JL.;

8

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и гидропневмоприводу. Цель изобретения-снижение усилий управления клапаном до значений, обеспечивающих сенсорное управление и исключение случайного открытия клапана оператором. Клапан работает следующим образом. При нажатии на кнопку 13 Открыто происходит замыкание магнитопровода 8 основной 12 магнитной цепи. Магнитный поток и сила притяжения затвора-якоря 6 возрастают в десятки раз. Запасенная магнитом энергия идет на перемещение затвора с преодолением силы пружины 5 и трения в уплотнении поршня 7. Затвор отходит от седла 4, а клапан открывается. При нажатии на кнопку 11 Закрыто происходит замыкание шунтирующего магнитопровода 10, магнитная проводимость которого выше, чем у основного магнитопровода 8. Благодаря этому магнитный шток в основном магнитопроводе и магнитные силы притяжения затвора-якоря 6 и кнопки 13 ослабляются, пружина 5 прижимает затвор к седлу 4, закрывая клапан, а пружина 14 отжимает кнопку 13 в исходное состояние. Сенсорное управление при закрытии клапана обеспечивается, как при его открытии, за счет использования магнитных сил притяжения кнопки 11.4 з.п.ф-лы, 4 ил. 2J 25 / / Ё XI Ю СО СЬ Јь

Smox 5

ФизЛ