Клапан электромагнитный

Полезная модель относится к машиностроению, и в частности к арматуростроению. Она может быть использована для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.

Новым в полезной модели является то, что в клапане электромагнитном, содержащем корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством гидравлической системы, состоящей из плунжера, связанного с якорем, замкнутой полости, заполненной малосжимаемой жидкостью, расширительной емкости, в которой управляющий элемент, представляющий собой полый поршень, является исполнительным звеном с возможностью его перемещения к уплотнительному элементу и обратно.

Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.

Указанная совокупность конструктивных признаков позволяет обеспечить в клапане электромагнитном технический результат, выраженный в повышении надежности функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред, а также повышение его ремонтопригодности.

Полезная модель относится к машиностроению, и в частности к арматуростроению. Она может быть использована для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.

Известны клапаны электромагнитные, содержащие корпус с седлом, входным и выходным патрубками, запорный орган, расположенный концентрично седлу корпуса, электромагнит с расположенным внутри якорем.

В патенте РФ 2160405, МПК F16К 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, расположенными на общей оси и с обтекателем внутри, образующим с корпусом кольцевой зазор для рабочей среды, а также перекрывной орган (управляющий элемент), имеющий внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу (электромагнитному приводу).

В патенте РФ 2073155, МПК F16К 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом, перекрываемым запорным органом (управляющим элементом), имеющим неметаллическое уплотнение, электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющим нижний и верхний фланцы, с герметизирующей разделительной трубкой и с сердечником (якорем), имеющим полость для рабочей среды, а также возвратную пружину, причем герметизирующая разделительная трубка состоит из звена, выполненного из ферромагнитного материала и расположенного под ним звена, выполненного из маломагнитного материала.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является клапан электромагнитный, описанный в патенте US 6116571 A F16К 1/12, F16К 31/06, 12.09.2000. Он содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижную герметизирующую трубу (управляющий элемент) с седлом, уплотнительный элемент, электромагнитный привод, якорь, связанный с управляющим элементом посредством системы рычагов, один из которых оснащен зацепляющими зубьями, возвратную пружину.

Данный клапан достаточно надежен, однако связь якоря с управляющим элементом имеет относительно сложную конструкцию, состоящую из большого количества элементов и пар трения, что затрудняет его техническое обслуживание и ремонт, а также может привести к преждевременному выходу из строя связи якоря с управляющим элементом и, следовательно, всего клапан в целом. Кроме этого, износ элементов клапана приводит к увеличению зазора между стопом электромагнитного привода и якорем, в результате чего усилие электромагнита снижается, а это в свою очередь приводит к тому, что клапан перестает выполнять свою функцию. Также, особенность конструктивного исполнения узла якорь - управляющий элемент, а именно реализация ее посредством механических элементов, приводит к необходимости создавать нетехнологичную конструкцию клапана с большими размерными цепями и жесткими допусками на размер. В результате этого надежность клапан снижается, и он перестает выполнять свою функцию, восстановление которой может потребовать демонтирование клапана с трубопровода, т.е. в устройстве не достигается технический результат, выраженный в повышении его ремонтопригодности и надежности.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемой полезной модели - повышение надежности функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред, а также повышение его ремонтопригодности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане электромагнитном, содержащем корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством гидравлической системы, состоящей из плунжера, связанного с якорем, замкнутой полости, заполненной малосжимаемой жидкостью, расширительной емкости, в которой управляющий элемент, представляющий собой полый поршень, является исполнительным звеном с возможностью его перемещения к уплотнительному элементу и обратно. Необходимо отметить, что возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемой полезной модели и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана электромагнитного реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемая полезная модель представляет собой решение технической задачи, является новой, обеспечивает и промышленную применимость.

Суть предлагаемой полезной модели поясняется на нижеследующей фигуре.

На фиг.1 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе.

Электромагнитный клапан (фиг.1) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 16 и выходной 17 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительный элемент 4, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 посредством гидравлической системы, состоящей из плунжера 6, связанного с якорем 7, замкнутой полости 12, заполненной малосжимаемой жидкостью 14, расширительной емкости 11, перемещает управляющий элемент 3, представляющий собой полый поршень и являющийся исполнительным звеном гидравлической системы, к уплотнительному элементу 4 и обратно. Канал 9 предназначен для связи полости 15 с окружающей средой. Уплотнительное кольцо 13 обеспечивает герметичное разобщение полостей 12 и 15. Разобщительный элемент 10 служит для герметичного разделения электромагнитного привода 2 от полости 12. Расширительная емкость 11 компенсирует потери малосжимаемой жидкости 14 из гидравлической системы, а также износ элементов клапана.

Клапан работает следующим образом. В полость 16 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который посредством перемещения плунжера 6 стремиться уменьшить объем замкнутой полости 12. Поскольку замкнутая полость 12 заполнена малосжимаемой жидкостью 14 в результате перемещения плунжера 6 происходит перемещение управляющего элемента 3 к уплотнительному элементу 4, в результате чего происходит разобщение полостей 16 и 17. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, уплотнительное кольцо 13 обеспечивает герметичное разобщение полостей 12 и 15, разобщительный элемент 10 служит для герметичного разделения электромагнитного привода 2 от полости 12.

При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2, якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2 сжимая возвратную пружину 8 и перемещая плунжер 6, в результате чего управляющий элемент 3 перемещается от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из полости 16 входного патрубка перетекает в полость 17 выходного патрубка. Увеличение объема полости 15 компенсируется попаданием в нее воздуха из окружающей среды через канал 9. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, плунжер 6, управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 16 и 17 разобщаются.

Именно такая конструкция клапана электромагнитного, содержащего корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, а связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством гидравлической системы, состоящей из плунжера, связанного с якорем, замкнутой полости, заполненной малосжимаемой жидкостью, расширительной емкости, в которой управляющий элемент, представляющий собой полый поршень, является исполнительным звеном с возможностью его перемещения к уплотнительному элементу и обратно, обеспечивает технический результат, направленный на повышение надежности функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред, а также повышение ремонтопригодности клапана.

Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.2 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе с третьим дополнительными патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом.

Электромагнитный клапан с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом (фиг.2) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 17 и выходные 18, 19 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 16, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 посредством гидравлической системы, состоящей из плунжера 6, связанного с якорем 7, замкнутой полости 12, заполненной малосжимаемой жидкостью 14, расширительной емкости 11, перемещает управляющий элемент 3, представляющий собой полый поршень и являющийся исполнительным звеном гидравлической системы, от уплотнительного элемента 16 к уплотнительному элементу 4 и обратно. Канал 9 предназначен для связи полости 15 с окружающей средой. Уплотнительное кольцо 13 обеспечивает герметичное разобщение полостей 12 и 15. Разобщительный элемент 10 служит для герметичного разделения электромагнитного привода 2 от полости 12. Расширительная емкость 11 компенсирует потери малосжимаемой жидкости 14 из гидравлической системы, а также износ элементов клапана.

Клапан работает следующим образом. В полость 17 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который посредством перемещения плунжера 6 стремиться уменьшить объем замкнутой полости 12. Поскольку замкнутая полость 12 заполнена малосжимаемой жидкостью 14 в результате перемещения плунжера 6 происходит перемещение управляющего элемента 3 от уплотнительного элемента 16 к уплотнительному элементу 4, в результате чего полость 17 разобщается от полостей 18, 19, а полости 18 и 19 соединяются между собой. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, уплотнительное кольцо 13 обеспечивает герметичное разобщение полостей 12 и 15, разобщительный элемент 10 служит для герметичного разделения электромагнитного привода 2 от полости 12.

При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2, якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2 сжимая возвратную пружину 8 и перемещая плунжер 6, в результате чего управляющий элемент 3 перемещается от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 16. Рабочая среда из полости 17 входного патрубка перетекает в полость 18 выходного патрубка, при этом полость 19 отделяется от полостей 17 и 18. Увеличение объема полости 15 компенсируется попаданием в нее воздуха из окружающей среды через канал 9. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, плунжер 6, управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 18 и 19 соединяются, отсоединяясь при этом от полости 17.

Для проверки работоспособности клапан электромагнитный был установлен в систему очистки воды установки для мойки автомобилей. До этого в систему был установлен клапан марки КЭО. Замена его была обусловлена частыми жалобами обслуживающего персонала на недостаточную надежность клапана при работе с водой со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и ограниченную ремонтопригодность. В результате опытной эксплуатации не было выявлено ни одного случая отказа клапана электромагнитного описанной конструкции, что подтверждает правильность предложенного технического решения.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпусные части клапана могут быть изготовлены из стали 40X13, 08Х18Н10Т. Реализация клапана электромагнитного возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.

Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемой полезной модели способствуют повышению надежности функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред и повышению его ремонтопригодности.

1. Клапан электромагнитный, содержащий корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, отличающийся тем, что связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством гидравлической системы, состоящей из плунжера, связанного с якорем, замкнутой полости, заполненной малосжимаемой жидкостью, расширительной емкости, в которой управляющий элемент, представляющий собой полый поршень, является исполнительным звеном с возможностью его перемещения к уплотнительному элементу и обратно.

2. Клапан электромагнитный по п.1, отличающийся тем, что он оснащен дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.