Запорный электромагнитный клапан

 

Сущность изобретения: запорный орган соединен с поршнем. Переключатель каналов размещен в камере и кинематически соединен с якорем управляющего электромагнита . Полость камеры соединена разгрузочным 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)5 F 16 К 31/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4903749/29 (22) 22.01.91 (46) 30.08.92, Бюл. N. 32 (76) Д,Б, Добкин, С.Ф. Пыхтин и 1О.С. Голубович (56) Авторское свидетельство СССР

N 1585608, кл. F 16 К 31/02, 1988.

Авторское свидетельство СССР йг 796599, кл. F 16 К 31/02, 1978. (54) ЗАПОРНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ

КЛАПАН (57) Сущность изобретения: запорный оргBll соединен с поршне л. Переключатель каналов размещен в камере и кинематичаски соединен с якорем управляющего электромагнита. Полость камеры соединена разгрузочным отверстием с надпоршневой

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

Целью изобретения является повышение надежности клапана и уменьшение расхода электроэнергии на управление клапаном, На фиг, 1 представлен запорный электромагнитный клапан, общий вид; 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! на фиг. 4; на фиг. 6 — сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7 — узел ll на фиг, 1; на фиг. 8 — сечение Д-Д на фиг. 1: на фиг. 9- узел ill на фиг. 1 при положении клапана "Закрыто"; на фиг. 10 — то же, при промежуточном положении клапана: на фиг. 11 — то же, при положении клапана "Открыто".

SU„„1759237A 3 полостью. Полость камеры соединена со сливной полостью. Переключатель каналов выполнен в виде барабана с нечетным числом равномерно расположенных радиальных отверстий и выполненными на торце храповыми зубья ли, угловой шаг к-рых в два раза меньше углового шага радиальных отверстий, B 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 связан с фиксатором дискретных положений берабана. 4 з.п. ф-лы, 11 ил, Запорный электромагнитный клапан содержит сварной шаровой 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 б, 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 кольцо л 12. B отверстии перегородки 2 установлено сменное седло 13, с которым контактирует запорный орган 14.

Запорный орган 14 закреплен на нижнем конце штока 15 с возможностью ограниченного поворота в двух плоскостях с помощью сферической шайбы, что обеспе1759237 чивает его самоустановку. Шток 15 закреплен на поршне 16. который установлен в цилиндре 6 с возможностью осевого перемещения и площадь псперечного 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 иэ нержаве ащей стали. При осевом перемещении поршня 16 глагнит 19 перемещается вместе с ним. Снаружи стенки 7 размещен против магнита 19 другой постоянный магнит 20, который закреплен на флажке 21, установленном с возможностью ограниченного поворота и защищенном крышкой 22.

При перемещении поршня 16 с магнитом 19 происходит и соответствующее перемещение магнита 20, что обеспечивает визуальный контроль положения клапана: при верхнем положении магнита 20 и флан<ка 21 клапан открыт, а при нижнем положении— закрыт. На крышке 22 выполнены отверстия, соответствующие положению магнита

20 при состояниях клапана "Открыто" и "Закрыто", нанесены индексы и обозначения.

На стенке 7 закреплено электромагнитное управляющее устройство, которое содержит камеру 23, полость которой соединена с напорным каналом 24. Б камере 23 с возможностью вращения установлен барабан 25 с нечетныгл числом радиальных отверстий 26 (например, с пятнадцатью отверстиягли), равнîMåðíо расположенныMè в одной попере ной плоскости.

На камере 23 закреплен штуцер 27 трубопровода 28, который соединен через отверстие 29 с напорным каналом, где имеется повышенное давленле Р> рабочей среды. Диаметрально штуцеру 27 на камере

23 закреплен штуцер 30 трубопровода 31, который через отверстие 32 соединен со сливной полостью 33, где имеется пониженное давление Р2..

Каждое отверстие 26 выполнено с полусферической выемкой 34 на входе, а каждый штуцер 27 и 30 снабжен подпружиненным соплом 35 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

55 тягол 38 с подпружиненным на поворот храповиком 39, установленным с возможностью ограниченного поворота и взаиглодействующим с радиальными храповыми зубьями 40 на барабане 25, причем шаг зубьев равен 360 . 2п, где n — число отверстий 26, В конкретном примере при n=15 шаг зубьев равен 12 . При подаче импульса электрического тока в обмотку 41 электромагнита 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 соединяется полость 24 со сливной полостью 33, Происходит переключение состояния клапана.

При следующегл импульсе, подаваемом на обмотку 41 электромагнита 36. происходит обратное переключение каналов, и т.д. Б положениях "Открыто" и "Закрыто" электрическая энергия не подается на электромагнит 36, она подается только s виде импульса на время переключения клапана

2 — 10 с.

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

45 утапливают и поворачивают вручную головку 46, закрепленную на валу 42, что обеспечивает необходимый поворот барабана

25 и переключение каналов.

В торцовой части корпуса 1 на диске 47 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 цилиндрический 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, жестко закрепленной в диске 47. Диаметр кольцевых выступов 53 и 54 на небольшую величину порядка 0,1 — 0,3 мм гленьше диаметра разгрузочного отверстия 51, что обеспечивает малое сечение кольцевого зазора для прохода рабочей среды в положениях клапана "Открыто" и "Закрыто".

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

1759237

55 кольцевого зазора для прохода рабочей

СРЕДЫ ПРИ СМЕИiOIIÈÈ ДРОССЕЛИРУЮЩЕГО ЭЛЕмента 52 в период переключеlIIIя состояний клапана.

Конструкция дросселирующего элемента 52 и втулки 48 обеспечивает маль и расход рабочей среды в периоды режимов Открыто" и "Закрыто" и увеличенный расход — при переклю,внии режимов, а это способствует очистке разгрузочного отверстия 51 от отложений и засорений, так как кольцевые выступы 53 и 54 играют роль очистных щеток, а увpëè÷åнный поток рабочего тела в момент переключения режимов ст особствует удалению этих отложений и засорений. Дросселирующий элемент 52 обеспечивает также защиту.от гидравлического удара, так как уменьшает скорость в начале и конце перемещения запорного органа 14.

Рассмотрим работу клапана, Положение Закрыто" отражено на «ертеже 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. 6) открыт и полость 24 соединена с напорным каналом: якорь 37 электромагнита находится в ниж lål.I положении: магllèò 19 и магнит

20 находятся в нижнем положении. cooTDQTствующем 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 lla 12, При этом подпружиненное сопла 35 штуцера 27 (фиг. 6) отжимается внутрь штуцера 27, а диаметрально расположснное 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 пода чи электроимпульса на электромагнит 36 происходит перекрытие трубопровода 28 и соединение полости

24 со сливной по lоcòûo. где иlIååòñë пониженное давление Рз зрабочей среды.

При сообщении полости 24 со cAIIPílllI каналом поршень 16 поднимается. При злом для ускорения перемещения рабо le го тела из полости поршня 16 в полость 24 образуется более широкое проходное кольцевое сечение между дросселирующим элементом 52 и разгрузочным отверстием 51 (фиг, IO). В конце перемещения поршня 16 вверх кольцевой выступ 54 входит в отверстие 51 (фиг, 11). В процессе подъема поршня 16 открывается седло 13 и клапан принимает состояние "Открыто".

При подъеме поршня 16 магнит 19 поднимается в верхнее положение и перемещает вверх магнит 20, что визуально обозначает состояние "Открыто".

При подаче следующего электрического импульса на обмотку 41 электромагнита 36 аналогичным путем обеспечивается переключение 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 седло 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 клапана "Закрыто".

При переключении состояний клапана барабан 25 поворачивается в одном направлении, например по часовой стрелке(фиг, 6).

Нечетное число радиальных каналов 26 и диаметральное расположение штуцеров 27 и 30 обеспе ивает переключение состояний клапана при каждом шаговом повороте барабана 25.

Пример. Разработан кран КСД-2,5 НЖ 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 12x18HIOT: габаритные размеры 360х120х100 мм; класс затвора — второй, быстродействие 2-10 с; потребляемая мощность 10 Вт; ток переменный 127, 220 В или постоянный 12, 21, 48 В; диапазон температур -45 — 180 С, масса 7 кг.

Оормула изобретения

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

1759237 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 поп,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 поп. 1,отличающийся тем, что в разгрузочном отверстии клапана установлена втулка с продольны и боковым каналом, кольцевой проточкой и осевым

5 отверстием, в котором расположен с возможностью осевого перемещения цилиндрический дросселирующий элемент, нагруженный пружиной в сторону поршня, причем на дросселирующем элементе вы10 полнены два кольцевых выступа, расстояние между которыми равно рабочему ходу поршня, а диаметр выступов меньше диаметра осевого отверстия втулки.

4. Клапан поп,1,отличающийся

15 тем, что он снабжен двумя постоянными магнитами, один из которых установлен нэ поршне с зазором относительно стенки корпуса, а второй размещен напротив первого снаружи корпуса с возможностью верти20 кального перемещения, при этом стенка корпуса выполнена из магнитопроницаемого материала.

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

25 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

30 при ручном управлении клапаном, 17 -,9 с 37

Г. Г:

J 7 )g2 7 ат Q

1759237

Г . З

1759237

1759237

Составитель Д.Добкин

Техред М,Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор С.Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3015 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5