Электродинамический клапан Советский патент 1992 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к арматурост- роению и может найти применение в установках, где требуется осуществлять импульсный напуск порции газа, например, в установках с использованием плазменных ускорителей.

Известны электродинамические клапаны для импульсного напуска газа, срабатывающие при разряде импульсного источника энергии. Эти клапаны содержат корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно размещена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель. Уплотнитель закреплен со стороны электродинамической катушки клапана, установ- ленной в корпусе и соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии, В корпусе над клапанной пластиной (которая выполнена в виде сплошного металлического диска, или в ви- де кольцевой металлической пластины) закреплены демпфирующие элементы, обеспечивающие торможение клапанной пластины и ее возврат в исходное положение.

Недостатком этих клапанов является невысокая надежность, обусловленная их повторными открываниями,

Известен электродинамический клапан выбранный в качестве прототипа. Этот кла- пан содержит корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно установлена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель. Уплотнитель закреплен со сторо- ны электродинамической катушки установленной в корпусе и соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии. В корпусе над клапанной пластиной закреплен упругий демпфер, выполненный из 2-х элементов разной жестко- сти.

Недостатком является невысокая надежность, обусловленная возможными повторными открываниями (ложными срабатываниями)клапана.

Цель изобретения - повышение надежности клапана путем предотвращения ложных срабатываний.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом клапане, содержа- щем корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно установлена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель, закрепленный со стороны электродинамической катушки, установленной в корпусе и соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии и упругий демпфер, закрепленный в корпусе над пластиной, предлагается клапанную пластину выполнить в виде изоляционного диска,

внутри которого концентрично жестко закреплено кольцо из электропроводного материала, радиальные размеры которого равны радиальным размерам катушки, а толщина кольца меньше, чем эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля сквозь тело кольца.

На фиг. 1 представлен пример выполнения предлагаемого устройства, разрез (клапан показан в закрытом положении); фиг. 1 относится к случаю, когда напуск газа в вакуумную (рабочую полость Б осуществляется через внутреннюю область корпуса клапана); на фиг, 2 - к напуску газа через внешнюю область клапана.

Клапан содержит корпус 1, в котором установлена электродинамическая катушка 2, соединенная с импульсным источником электроэнергии 3 через коммутатор 4. Клапанная пластина (КП) 5 выполнена в виде изоляционного диска, внутри которого концентрично жестко закреплено кольцо 6 из электропроводного материала, радиальные размеры которого равны радиальным размерам катушки. Толщина кольца 6 меньше, чем эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля сквозь тело кольца. Клапанная пластина 5.может иметь проходной канала 7 (хотя в отдельных модификациях конструкции он может отсутствовать). Каналы выхода газа обозначены позицией 8. В верхней части корпуса клапана предусмотрен штуцер 9 с каналом входа газа 10 через который газ поступает в камеру высокого давления А и рассредотачивается, создавая давление на клапанную пластину 5, которая плотно прижимается к уплотнителю 11, перекрывая канал входа 8 газа в вакуумную полость.-Уплотнитель 11 располагается со стороны электродинамической катушки 2. Упругий демпфер в описываемых вариантах выполнен 2-х ступенчатым и содержит два упругих элемента 12 и 13. Упругий элемент 12 может быть выполнен, как и у прототипа, более мягким - из поролона, а упругий элемент 13 более жестким, например, из резины, так как он воспринимает основные ударные нагрузки. Здесь следует отметить, что роль мягкого демпфера может выполнять и сжатый газ.

Работает устройство следующим образом: при разряде с помощью коммутатора 4 импульсного источника энергии, например, конденсатора 3 через катушку 2, по ней протекает ток, индуцирующий в кольце 6 ток обратного направления. Вследствие взаимодействия указанных токов пластина 5 отбрасывается, сжимая упругий элемент 12, от катушки 2 и открывает проход для газа. Газ из полости высокого давления А через капалы выхода 8 поступает в вакуумную полость Б (показаны разные варианты напуска газа в вакуумную полость) Поскольку КП 5 выполнена с электропроводным кольцом 6, толщина которого не превышает эквивален- тной глубины проникновения электромагнитного поля в материал кольца, перед ударом КП о более жесткий демпфирующий элемент 13 наступает режим торможения КП за счет проникшего из нее электромаг- нитного поля.

При этом, как видно, наряду с 12 и 13 функцию притормаживающего элемента выполняет и электродинамическая катушка 2. Это приводит к снижению скорости кла- панной пластины и удар ее о демпфирующий элемент 13 происходит с меньшей скоростью. При этом значительно уменьшается и величина кинетической энергии удара (снижение пропорционально квадрату снижения величины скорости), что способствует уменьшению ударной нагрузки на элемент 13. После окончательного затормаживания упругим элементом 13 клапанная пластина начинает обратный ход При под- лете к уплотнителю 11 скорость КП будет меньше, чем у прототипа, т к меньшей была скорость соударения КП с элементом 13 КП 5 поджимается к уплотнителю 11, клапан закрывается Вследствие полезного использования эффекта торможения электромагнитным полем клапанной пластины обеспечивается работа клапана без ложных срабатываний (повторный открываний), что повышает его надежность.

Формула изобретения

Электродинамический клапан, содержащий корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно установлена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель, закрепленный со стороны электродинамической катушки, установленной в корпусе и соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии, и упругий демпфер, закрепленный в корпусе над пластиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем предотвращения ложных срабатываний, клапанная пластина выполнена в виде изоляционного диска, внутри которого кон- центрично жестко закреплено кольцо из электропроводного материала, радиальные размеры которого равны радиальным размерам катушки, а толщина кольца меньше, чем эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля сквозь тело кольца.

Изобретение относится к арматуростро- ению и может быть использовано в установках для физического эксперимента, где необходим быстрый импульсный напуск порции газа в рабочий обьем, например в плазменных ускорителях. Цель изобретения состоит в повышении надежности предотвращения путем исключения ложных сраба- тываний. При разряде с помощью компаратора 4 импульсного источника энергии, например, конденсатора 3 через катушку 2, по ней протекает разрядный ток. Ток в катушке 2 индуцирует в электропроводном слое 6 ток обратного направления. Вследствие взаимодействия токов разного направления в катушке 2 и электропроводном слое 6 клапанной пластины между ними возникает сила отталкивания. Клапанная пластина 5 отбрасывается, сжимая упругий элемент 12, от катушки 2 и открывает проход для газа. 2 ил. Газ Ю /J 12 1 1 00 CJ Ю Ю