Запорный электромагнитный клапан Советский патент 1992 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в конструкции запорных электромагнитных клапанов.

Целью изобретения является повышение надежности клапана и уменьшение расхода электроэнергии на управление клапаном.

На фиг, 1 представлен запорный электромагнитный клапан, общий оид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1; на фиг, 5

-узел I на фиг. 4: на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7 - узел II на фиг. 1; на фиг. 8

-сечение Д-Д на фиг 1. на фиг 9 - узел III на фиг. 1 при положении клапана Закрыто ; на фиг. 10 - то же, при промежуточном по- г.ожении клапана: на фиг. 11 - то же, при положении клапана Открыто

Запорный электромагнитный клапан содержит сварной шаровом корпус 1 из двух полусферических половин, снабженный перегородкой 2, входным патрубком 3, выходным патрубком 4 и фланцем 5, на котором с возможностью быстрой расстыковки закреплен цилиндр 6, стенка 7 которого выполнена из магнитопрозрачного материала. На фланце 5 и на накидном кольце 8 выполнены радиальные выступы 9 и 10. контактирующие попарно между собой, фиксация соединения осуществляется стопорным кольцом 11, а герметизация - упругим кольцом 12. В отверстии перегородки 2 установлено сменное седло 13. с которым контактирует запорный орган 14.

Запорный орган 14 закреплен на нижнем конце штока 15 с возможностью огра ничейного поворота в двух nnocKOCTqx с помощью сферической шайбы, что обеспеXIСЛ

ю

го

00

00

чивает его самоустановку. Шток 15 закреплен на поршне 16. который установлен в цилиндре 6 с возможностью осевого перемещения и площадь поперечного сечения которого больше площади седла 13. Поршень 16 имеет диск 17 и подпружинен пружиной 18 на поджатие запорного органа 14 к седлу 13.

На диске 17 закреплен постоянный магнит 19. который размещен у стенки 7 из магнитопрозрачного материала, например из нержавеющей стали При осевом перемещении поршня 16 магнит 19 перемещается имеете с ним. Снаружи стенки 7 размещен против магнита 19 другой постоянный маг- ниг 20. который закреплен на флажке 21, установленном с возможностью ограниченного поворота и защищенном крышкой 22. При перемещении поршня 16с магнитом 19 происходит и соответствующее перемещение магнита 20, что обеспечивает визуальный контроль положения клапана, при верхнем положении магнита 20 и флажка 21 клапан открыт, а при нижнем положении - закрыт. На крышке 22 выполнены отверстия, соответствующие положению маг нита 20 при состояниях клапана Открыто и Закрыто, нанесены индексы и обозначения.

На сгенке 7 закреплено электромагнитное управляющее устройство, которое содержит камеру 23, полость которой соединена с напорным каналом 24. В камере 23 с возможностью вращения установлен барабан 25 с нечетным числом радиальных отверстий 26 (например с пятнадцатью отверстиями), равномерно расположенными в одной поперечной плоскости.

На камере 23 закреплен штуцер 27 трубопровода 28, который соединен через отверстие 29 с напорным каналом, где имеется повышенное давление Pi рабочей среды. Диамет рально штуцеру 27 на камере 23 закреплен штуцер 30 трубопровода 31, который через отверстие 32 соединен со сливной полостью 33, где имеется пониженное давление Рг

Каждое отверстие 26 выполнено с полусферической выемкой 34 на входе, а каждый штуцер 27 и 30 снабжен подпружиненным соплом З5 с полусферическим торцом, соответствующим полусферической выемке 34.

При положениях клапана Открыто и Закрыто соответствующее сопло 35 своим полусферическим торцом входит в выемку 34 и служит подпружиненным фиксатором дискретных положений барабана 25 и соответствующего состояния клапана На чертеже показано положение клапана Закрыто. На камере 23 закреплен управляющий электромагнит 36, якорь 37 которого соединен

тягой 38 с подпружиненным на поворот храповиком 39, установленным с возможностью ограниченного поворота-и взаимодействующим с радиальными храповыми

зубьями 40 на барабане 25, причем шаг зубьев равен 360°: 2л, где п - число отверстий 26. В конкретном примере при шаг зубьев равен 12° При подаче импульса электрического тока в обмотку 41 элект0 ромагнита 36 происходит втягивание якоря 37 и поворот барабана 25 на 12°, в результате чего закрытый трубопровод, например трубопровод 28, открывается, а другой трубопровод 31 закрывается, при этом соеди5 ияется полость 24 со сливной полостью 33. Происходит переключение состояния клапана.

При следующем импульсе, подаваемом на обмотку 41 электромагнита 36, про0 исходит обратное переключение каналов, и тд В положениях Открыто и Закрыто электрическая энергия не подается на электромагнит 36, она подается только з виде импульса на время переключения клапана

5 2-10 с.

В камере 23 размещен дублирующий ручной привод для переключения, который может быть использован для управления при наладочных работах или при отсутствии

0 электроэнергии. Этот привод содержит подпружиненный вал 42, водило 43 с зубом, который взаимодействует с торцовыми зубьями 44 на втором торце барабана 25. После снятия защитной накидной гайки

5 45 утапливают и поворачивают вручную головку 46, закрепленную на валу 42,ч то обеспечивает необходимый поворот барабана 25 и переключение каналов.

В торцовой части корпуса 1 на диске 47

0 закреплена втулка 48 с боковым продольным каналом 49, с кольцевой проточкой 50 и с разгрузочным отверстием 51. Во втулке 48 расположен с возможностью осевого перемещения подпружиненный цилиндриче5 ский дросселирующий элемент 52 с двумя кольцевыми выступами 53 и 54, опертый своим нижним концом в диск 17. Последний имеет отверстие 55 и скользит при перемещении поршня 16 по направляющей 56, жо0 сгко закрепленной в диске 47. Диаметр кольцевых выступов 53 и 54 на небольшую величину порядка 0,1-0,3 мм меньше диаметра разгрузочного отверстия 51, что обеспечивает малое сечение кольцевого зазора

5 для прохода рабочей среды о положениях клапана Открыто и Закрыто.

Диаметр дросселирующего элемента 52 между выступами 53 и 54 значительно меньше диаметра разгрузочного отверстия 51, что обеспечивает увеличенное сечение

кольцевого зазора для прохода рабочей среды при смещении дросселирующег о элемента 52 в период переключения состояний клапана.

Конструкция дросселирующего элемента 52 и втулки 48 обеспечивает мальт расход рабочей среды D периоды режимов Открыто и Закрыто и увеличенный расход - при переключении режимов, а это способствует очистке разгрузочного отверстия 51 от отложений и засорений, так как кольцевые выступы 53 и 54 играют роль очистных щеток, а увеличенный поток рабочего тела в момент переключения режимов способствует удалению этих отложений и засорений. Дросселирующий элемент 52 обеспечивает также защиту-от гидравлического удара, так как уменьшает скорость в начале и конце перемещения саперного органа 14.

Рассмотрим работу клапана.

Положение Закрыто отражено на чертеже и характеризуется следующими данными: запорный орган 14 поджат к седлу 13 давлением рабочей среды в полости входного патрубка 3 и полости поршня 16, а также действием пружины 18 сжатия; дросселирующий элемент 52 находится в нижнем положении и его верхний кольцевой выступ 53 перекрывает разгрузочное отверстие 51 с малым зазором (фиг.9), штуцер 27 (фиг Б) открыт и полость 24 соединена с напорным каналом: якорь 37 электромагнита находится о нижнем положении, магнит 19 и магнит 20 находятся в нижнем положении, соответствующем состоянию клапана Закрыто.

При подаче электромагнитного импульса на обмотку 41 электромагнита 36 якорь 37 поднимается и тягой 38 поворачивает на ограниченный угол храповик 39, который зацепляется за соответствующий зуб 40 на барабане 25 и поворачивает этот барабан 25 на заданный угол, например па 12°.

При этом подпружиненное сопло 35 штуцера 27 (фиг. 6) отжимается внутрь штуцера 27, а диаметрально расположенное подпружиненное сопло 35 штуцера 30 входит в полусферическую выемку 34 подошедшего радиального отверстия 26. фиксируя положение барабана 25. К этому моменту подача электрического тока на электромагнит прекращается, якорь 37 возвращается в нижнее положение а храповик 39 входит в зацепление с очередным зубом барабана 25. В результате подачи электроимпульса на электромагнит 36 происходит перекрытие трубопровода 28 и соединение полости 24 со сливной полостью, где имеется пониженное давление Р-2 рабочей среды.

При сообщении полости 24 со СПМРНЫМ каналом поршень 16 поднимается. При этом для ускорения перемещения рабочего тела из полости поршня 16 в полость 24 обрачуется более широкое проходное кольцевое сечение между дросселирующим элементом 52 и разгрузочным отверстием 51 (Фиг. 10). В конце перемещения поршня 16 вверх кольцевой выступ 54 входит в отверстие 51

0 (фиг. 11), В процессе подъема поршня 16 открывается седло 13 и клапан принимает состояние Открыто.

При подъеме поршня 16 магнит 19 поднимается о верхнее положение и перемещз5 ет вверх магнит 20, что визуально обозначает состояние Открыто.

При подаче следующего электрического импульса на обмотку 41 электромагнита 36 аналогичным путем обеспечивается пере0 ключение каналов: трубопровод 28 открывается, сообщая полость 24 с напорным каналом, а трубопровод 31 закрывается (фиг. 6). В результате этого поршень 16 опускается, запорный орган 14 ложится на сед5 ло 13, перекрывая проход рабочей среды.

Запорный орган 14 поджимается пружиной 18 и в результате разности давлений PI и Р2 магниты 19 и 20 занимают нижнее положение, соответствующее состоянию

0 клапана Закрыто.

При переключении состояний клапана барабан 25 поворачивается в одном направлении, например по часовой стрелке(фиг. 6). Нечетное число радиальных каналов 26 и

5 диаметральное расположение штуцеров 27 и 30 обеспечивает переключение состояний клапана при каждом шаговом повороте барабана 25.

Пример. Разработан кран КСД-2,5 НЖ

0 со следующими параметрами: Ду 50 мм; Ру 2,5 МПа; рабочая среда - жидкая или газообразная, некристаллизующаяся и инертная к материалам клапана; материал клапана - нержавеющая сталь 12x18Н ЮТ:

5 габаритные размеры 360x120x100 мм;класс затвора - второй, быстродействие 2-10 с; потребляемая мощность 10 Вт; ток переменный 127, 220 В или постоянный 12, 24, 48 В; диапазон температур -45 - Ч80°С,

0 масса 7 кг.

Формула изобретения 1. Запорный электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом, напорным и сгивным каналами, запорный орган, соеди5 пенный с поршнем, переключатель каналов, размещенный в камере и кинематически соединенный с якорем управляющего электромагнита, причем полость камеры соединена разгрузочным отверстием с над- поршневсй полостью, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что полость камеры соединена со сливной полостью, переключатель каналов выполнен в виде барабана с нечетным числом равномерно расположенных радиальных отверстий и выполненными на торце храповыми зубьями, угловой шаг которых в два раза меньше углового шага упомянутых радиальных отверстий, при этом в стенках камеры диаметрально установлены штуцера, соединенные с напорным и сливным каналами, а соосно барабану установлен с возможностью ограниченного поворота и взаимодействия с храповыми зубьями подпружиненный храповик, рычаг которого соединен тягой с якорем управляющего электромагнита, при этом барабан механически связан с фиксатором дискретных положений барабана.

2. Клапан по п. 1,отличающийся тем, что фиксатор дискретных положений барабана выполнен в виде подпружиненных сопл с полусферическими концами, размещенных по одному в штуцерах переключателя каналов с возможностью их осевого перемещения и поочередного взаимодействия с полусферическими впадинами, выполненными на цилиндрической поверхности барабана и соединенными с радиальными отверстиями.

3.Клапан по п. 1,отличающийся тем, что в разгрузочном отверстии клапана установлена втулка с продольным боковым каналом, кольцевой проточкой и осевым

отверстием, в котором расположен с возможностью осевого перемещения цилиндрический дросселирующий элемент, нагруженный пружиной в сторону поршня, причем на дросселирующем элементе выполнены два кольцевых выступа, расстояние между которыми равно рабочему ходу поршня, а диаметр выступов меньше диаметра осевого отверстия втулки.

4.Клапан по п. 1,отличающийся тем, что он снабжен двумя постоянными

магнитами, один из которых установлен на поршне с зазором относительно стенки корпуса, а второй размещен напротив первого снаружи корпуса с возможностью верти- кального перемещения, при этом стенку корпуса выполнена из магнитопроницаемо- го материала.

5.Клапан по п. 1,отличающийся тем, что на барабане выполнены торцовые

зубья со стороны, противоположной торцу с храповыми зубьями, а в камере переключателя каналов размещена подпружиненная головка и соединенное с ней водило с зубом, взаимодействующим с торцовыми зубьями

при ручном управлении клапаном.

bud А

Сущность изобретения: запорный орган соединен с поршнем. Переключатель каналов размещен в камере и кинематически соединен с якорем управляющего электромагнита. Полость камеры соединена разгру- зочным отверстием с надпоршневой полостью. Полость камеры соединена со сливной полостью. Переключатель каналов выполнен в виде барабана с нечетным числом равномерно расположенных радиальных отверстий и выполненными на горце храповыми зубьями, угловой шаг к-рых в два раза меньше углового шага радиальных отверстий. В стенках камеры диаметрально установлены штуцера, соединенные с напорным и сливным каналами. Соосно с барабаном установлен с возможностью ограниченного поворота и взаимодействия с храповыми зубьями подпружиненный храповик Рычаг храповика соединен тягой с якорем электромагнита. Барабан механически соязан с фиксатором дискретных положений берабана. 4 з.п. ф-лы, 11 ил. сл

Ф

и I i.

Фиг 3

м

&

ид

V.

U

OJ

Jt

с; -

ср

ъ.

/3

Фиг.7

$

Фиг. 9

ж

РЯ

N

t

d

У/////////Л/Л А

п

Sii

cb

ui.fi

Put Ю