Электромагнитный клапан Советский патент 1982 года по МПК F16K31/122 

(5) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН

Изобретение относится к арматуростроению. Известен электромагнитный клапан, в корпусе которого выполнены две пары отверстий для подвода и отвода ср ды, и установлены два запорных органа 1. Однако данное устройство является клапаном прямого действия, что ограничивает его пропускную способность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электро магнитный клапан, содержащий два соосно установленных в росточке корпуса и нагруженных пружинами запорных органа, перекрывающих две независимые выходные магистрали и имеющих общую управляемую полость, сообщенную через разгрузочный клапан с одной из входных магистралей и дренажным клапаном 2. Недостатком известного клапана является его стоимость, обусловленная наличием двух электромагнитов. Целью изобретения является упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в корпусе установлен цилиндрический разделительный элемент, запорные органы выполнены в виде разгруженных стаканов с уплотнительной поверхностью на закрытых торцах, стаканы сопряжены своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью разделительного элемента, а управляю щая полость образована между обращенными один к другому открытыми торцами стаканов, поверхностью расточки корпуса и наружной поверхностью разделительного элемента. Причем один из запорных органов выполнен ступенчатым, а в корпусе образована дополнительная полость, которая сообщена коммуникационным каналом с одной из входных магистра лей и давление в которой нагружает ступень указанного запорного органа в сторону его открытия. 39 При этом в коммуникационном канале установлен дроссель одностороннего действия. Кроме того, в днище стакана запор ного органа магистрали, сообщенной с управляющей полостью, выполнена сквозная расточка, диаметр которой больше диаметра его поверхности сопряжения с разделительным элементом и в которую неподвижно относительно корпуса установлен разделительный поршень, причем в разделительном эле менте выполнены отверстия, через которые полость над поршнем сообщена с внутренней полостью другого запорного органа. На фиг. 1 изображен электромагнит ный клапан, для перекрытия двух неза висимых магистралей с рабочим давлением в каждой, разрез; на фиг. 2 то же, для случая, когда в магистрали, не связанной с управляющей полостью, давление рабочей среды значите но меньше, чем в магистрали, связанной с управляющей полостью; на фиг. 3 то же, для случая, когда сброс рабоче среды из управляющей полости производится в магистраль с низким давлением; на фиг. 4 - конструктивный вари ант клапана, выполненный для режима работы Нормально - закрыт ; на фиг. 5 - то же, для режима работы Нормально - открыт. Клапан содержит две независимые выходные магистрали 1 и 2, две входные 3 и А и электромагнит 5, установленный в корпусе 6 и управляющий раз грузочным клапаном 7, нагруженным пру жиной 8. В расточке i opnyca 6 соосно установлены два запорных органа 9 и 10, нагруженные пружинами 11 и 12 соответственно, и цилиндрический раз делительный элемент 13. Запорные органы 9 и 10 выполнены в виде разгруженных стаканов с уплотнительной пов ерхностью на закрытых торцах, при мем стаканы сопряжены своей внутрен ней поверхностью с наружной поверхностью разделительного элемента 13Между обращенными один к другому открйтыми торцами стаканов, поверхностью расточки корпуса и наружной поверхностью разделительного элемента 13 образована общая управляющая полесть И, сообщенная через разгрузоч иый клапан 7 по каналам 15 и 16 с в входной магистралью 3 и дренажным каналом 17. 0 В клапане согласно фиг. 2 запорный орган 10 выполнен ступенчатым, а 8 корпусе 6 образована дополнительная полость 18, которая сообщена коммуникационным каналом 19, в котором размещен дроссель 20 одностороннего действия, с входной магистралью 3. Давление этой магистрали нагружает запорный орган 10 в сторону его открытия. В клапане согласно фиг. 3 дренажный канал 17 сообщен с входной магистралью Ц, В клапане согласно фиг. в днище стакана запорного органа 9 выполнена сквозная расточка, диаметр которой больше диаметра его поверхности сопряжения с разделительным элементом 13, ив которую неподвижно относительно корпуса установлен разделительный поршень 21. В разделительном элементе 13 выполнены отверстия 22, через которые полость над поршнем сообщена с внутренней полостью запорного органа 10. Внутри запорного органа 9 установлен упор 23 для пружины 11. Kлaпa согласно фиг. 5 отличается от клапана по фиг. k иной установкой пружин для реализации режима работы Нормально - открыт. Здесь пружина 11 установлена между поршнем 21 и упором 23 а пружина 12 - между корпусом и запорным органом 10. Клапан работает следующим образом. Рабочая среда под давлением поступает в магистрали 3 и f (возможен подвод давления из магистрали 2 вместо 4, что на работе клапана, изображенного на фиг. 1,не сказывается в том случае, если запорный орган 10 делит рабочую площадь управляющей полости . 1 на равные участки; для вариантов исполнения, изображенных на фиг. 2 и 3, это требование не обязательство). При обесточенном электромагните 5 разгрузочный клапан 7 находится в крайнем верхнем положении. Управляющая полость посредством каналов 15 и 16 сообщена с магистралью 3 и разобщена со средой низкого давления - с дренажным каналом 17 (в данном случае - с атмосферой). Запорные органы 9 и 10 поджаты к седлам корпуса 6. Магистрали 3 и j перекрыты. Электромагнитный клапан закрыт. При включении электромагнита 5 разгрузочный клапан 7 перемещается в крайнее нижнее положение. Управляющая полость Т разобщается с магистралью 3 и сообщается с дренажным каналом 17. Запорный орган 9 под дей ствием давления в магистрали 3 перемещается в противоположное крайнее положение, открывая проход в магистраль 1, а запорный орган 10 под действием давления среды в магистрали Ц (или 2) перемещается в противополож ное крайнее положение (навстречу запорному органу 9), обеспечивая сообщение между магистралями 2 и Ц. I -Закрытие клапана происходит при снятии напряжения с электромагнита 5 и перемещении разгрузочного клапана 7 под действием пружины 8 и давления среды из магистрали 3 в исходное положение. В результате чего управляющая полость 14. paзoбu aeтcя со средой низкого давления (атмосферой) и сообщается с магистралью 3 Среда под давлением из магистрали 3 заполняет управляющую полость I, разгружая запорные органы 9 и Ю, которые под действием пружин 11 и 12 перемещаются и прижимаются к седлам корпуса 6. Работа клапана, изображенного на фиг. 2, происходит аналогично, но запорный орган 10 снабжен дополнител ной полостью 18, сообщенной с магист ралью 3 высокого давления каналом 19 что позволяет ему перемещаться в то или другое крайнее положение при включенном и выключенном электро магните 5 независимо от того, есть ли давление в магистралях и 2 или нет. При отсутствии давления в магистрали и 2 рабочая среда в дополни тельной полости 18 создает давление на ступень запорного органа 10, пере мещая его на открытие при включенном электромагните 5. В этом случае рабо чая среда из магистрали 3 по каналу 19, отжимая дроссель 20, свободно поступает в дополнительную полость 18. При включении электромагнита 5 и поступлении высокого давления из магистрали 3 в управляющую полость И запорный орган 10, перемещаясь на закрытие, вытесняет рабочую среду из полости 18 обратно в магистраль 3 (так как рабочая площадь управляющей полости 14 больше рабочей площади дополнительной полости 18, и, кроме того, на закрытие запорного органа 10 действует пружина 12). В этом случае дроссель 20 закрывает канал 19 и вытесняемая из дополнительной полости 18 рабочая среда проходит через дроссель 20, обеспечивая необходимое уменьшение скорости перемещ€|ния запорного органа 10. Изображен электромагнитный клапан (фиг. 3), предназначенный для случая, когда в обеих магистралях одна рабочая среда, а в магистрали 4 давление ниже, чем в магистрали 3 (например, для одновременного открытия или закрытия гидросистемы, подводящей высокое давление к потребителю, например гидромотору, и отводящей среду с низКИМ давлением к насосу). В клапанах согласно фиг. 1-3 возможно заметное запаздывание по времени закрытия запорного органа 9 при пониженном давлении рабочей среды в магистрали 4 вследствие того, что давление рабочей среды со стороны управляющей полости в сторону закрытия и противодавление в магистрали воздействуют на одну и ту же площадь, а закрытие запорного органа происходит только под действием пружины, усилие которой выбирается из условия преодоления силы трения уплотнительных элементов (в данном случае уплотнительных резиновых колец круглого сечения). Сила трения величина не стабильная и колеблется в широких пределах, так как коэффициент трения зависит от ряда физических и геометрических параметров (давления, температуры, вязкости и др.). Нестабильность силы трения приводит к тому, что пружину нужно устанавливать с заведомо большим усилием (на величину возможного колебания силы трения). И для обеспечения необходимого времени закрытия при максимальной силе трения приходится увеличивать размеры пружины, что ведет к увеличению габаритов и веса клапана. В клапанах согласно фиг. 4 и 5 этот недостаток устранен. Здесь у обоих запорных органов эффективная площадь, на котЪрую воздействует давление из управляющей полости бoльшe чем площадь, находящаяся под постоянным воздействием высокого давления (у запорногооргана 9 это его поперечная площадь, выходящая в полость 3, а у запорного органа 10 - поперечная площадь уступа, выходяшего в дополнительную полость 18). Часть площадей обоих запорных органов находится под воздействием 79 пониженного давления рабочей среды; у запорного органа 9 - это кольцевая площадь, образованная разностью диаметров его поверхности сопряжения с разделительным элементом 13 и его поверхности сопряжения с разделитель ным поршнем 21, а воздействие пониженного давления передается через отверстие 22; у запорного органа 10это площадь поперечного сечения, выходящая в полость k с пониженным давлением рабочей среды. В клапане согласно фиг. 5 пружины 1 1 и 12 установлены так, что отжи мают запорные органы 9 и 10 от седел корпуса 6 и удерживают их в открытом положении при отсутствии давления в управляющей полости 1, т. е. когда клапан преобразован для работы в режиме Нормально открыт. Установка пружины 11 осуществляет ся с переустановкой упора 23 на 180° (применение упора в конструкции клапана сокращает его осевые габариты, при необходимости дальнейшего сокращения осевых размеров клапана такой же упор может быть установлен и в за порный орган 10). Такое выпо- нение клапана позволяет одновременно по одной команде (одним электромагнитом) управлять двумя независимыми магистралями в широ ком диапазоне рабочих давлений и про ходных сечений, вследствие чего умен шается количество требуемой распреде лительной арматуры, упрощается систе ма управления арматурой, снижается энергоемкость системы управления, уменьшается общий вес системы и повышается ее надежности. Формула изобретения 1. Электромагнитный клапан, содержащий два соосно установленных в расточке корпуса и нагруженных пру жинами запорных органа, перекрывающих две независимые выходные магистрали и имеющих общую управляющую полость, сообщенную через разгрузочный 0 клапан с одной из входных магистралей и дренажным каналом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в корпусе установлен цилиндрический разделитель.ный элемент, запорные органы выполнены в виде разгруженных стаканов с уплотнительной поверхностью на закрытых торцах, стаканы сопряжены своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью разделительного элемента, а управляющая полость образована между обращенными один к другому открытыми торцами стаканов, поверхностью расточки корпуса и наружной поверхностью разделительного элемента. 2.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что один из запорных органов выполнен ступенчатым, а в корпусе образована дополнительная полость, которая сообщена коммуникационным каналом с одной из входных магистралей и давление которой нагружает ступень указанного запорного органа в сторону его открытия. 3.Клапан по п. 2, отличающийся тем, что в коммуникационном установлен дроссель одностороннего действия. . Клапан по пп. 1-3, отличающийся тем, что в днище стакана запорного органа магистрали, сообщенной с управляющей полостью, выполнена сквозная расточка, диаметр которой больше диаметра его поверхности сопряжения с разделительным элементом и-в которую неподвижно .относительно корпуса установлен разделительный поршень, причем в разделительном элементе выполнены отверстия, через которые полость над поршнем сообщена с внутренней полостью другого запорного органа. Приоритет по пунктам: 09.0.80 по п. k. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № it08592, кл. F 16 К 31/02, 1971. 2.Патент Великобритании № 1100253, кл. F 2 V, 1965.

Фиъ.2 ГЗ Фиг. /