Запорное устройство

 

Использование: для дозирования жидкости в небольших количествах. Сущность изобретения: сливное отверстие 2 корпуса 1 перекрыт деформируемым запорным органом. Пустотелый шток 7 для прохода рабочей среды соединен с приводным элементом и размещен в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с запорным органом. Сильфон 5 соединяет приводной элемент с корпусом 1. Постоянные магниты 4 установлены на корпусе 1. Запорный орган выполнен в виде магнитной жидкости 3, размещенной в отверстии 2 и удерживаемой в фиксированном положении магнитами 4. Стенка штока 7 выполнена перфорированной. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для дозирования жидкости в небольших количествах, и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической промышленностях, а также в лабораторных исследованиях.

Целью изобретения является повышение надежности вследствие устранения в устройстве деформируемых и трущихся деталей.

На фиг. 1 изображено запорное устройство в выключенном положении; на фиг.2 - то же, в рабочем положении.

Запорное устройство состоит из корпуса 1 со сливным отверстием 2, перекрываемым деформируемым запорным органом в виде магнитной жидкости 3, которая удерживается в фиксированном положении постоянными магнитами 4, расположенными снаружи корпуса и обращенными к нему противоположными полюсами.

Корпус 1 герметично соединен с сильфоном 5, крышка 6 которого жестко связана с пустотелым штоком 7, выполненным с перфорированной стенкой и отверстием в торце 8.

Запорное устройство работает следующим образом.

Корпус 1 устройства подсоединяют к резервуару со сливаемой жидкостью, уровень которой уравновешивается жесткостью сильфона 5 и давлением воздуха в нем. Под действием магнитов 4 магнитная жидкость 3 полностью перекрывает сливное отверстие 2.

При приложении внешнего усилия сверху к крышке 6 сильфона 5 перфорированный в верхней части шток 7, заполненный сливаемой жидкостью 9, опускается и проходит сквозь магнитную жидкость 3, которая, плотно облегая шток, создает герметичное уплотнение.

Одновременно давление в сильфоне увеличивается, выталкивая жидкость из штока вниз. После прохождения нижнего конца штока через весь объем магнитной жидкости жидкость 9 из полости корпуса 1 сливается по пустотелому штоку через отверстие в его торце 8.

При снятии нагрузки с крышки сильфона он возвращается в исходное положение, давление в корпусе уменьшается, шток, жестко связанный с крышкой сильфона, поднимается. При прохождении его нижнего конца через объем магнитной жидкости последняя частично втягивается в шток и закрывает отверстие в его торце. Устройство приходит в исходное состояние.

В качестве магнитной жидкости используется суспензия тонкодисперсного магнетика SmCo₅ с жидкометаллической основой, в качестве которой может служить, например, низкотемпературная эвтектика металлов Ga, In, Sn в пропорции соответственно 62; 25 и 13 мас.%. При концентрации магнетика в суспензии порядка 10 мас.% ее намагниченность достигает 30 кА/м.

При использовании магнитной жидкости на основе металлической эвтектики в качестве запорного элемента устройство можно использовать для работы с любыми органическими и большинством неорганических жидкостей, так как в данном случае не происходит растворения или перемешивания запорного элемента со сливаемой жидкостью. В качестве запорного элемента можно также использовать магнитные жидкости на органической основе (керосине, маслах), при этом сливаемая жидкость не должна растворяться в ней. Объемная магнитная сила, действующая на магнитную жидкость с намагниченностью М = 30 кА/м, вычисляется по формуле f = μ_oM ▿H. При характерном градиенте магнитного поля H = 0.1 Тл/см имеем оценку f =3˙10⁴ А/м˙0,1 Тл/см = 0,3 Н/см³.

Таким образом, на 1 см³ запорного элемента действует удерживающая сила F = 0,3 Н. Учитывая, что силе в 1Н, действующей на 1 см²поверхности, соответствует приблизительно 1 м водяного столба, для вычисленной силы находим h = 0,3 м удерживаемого перепада уровней жидкости в пересчет на плотность воды, т.е. плотность магнитной силы f = 0,3 Н/см³ вполне достаточна для запирания слива из резервуаров с небольшим уровнем жидкости.

Предложенное устройство является более надежным и износостойким по сравнению с известным за счет отсутствия трущихся и деформируемых механических деталей.

Формула изобретения

ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус со сливным отверстием, перекрываемым деформируемым запорным органом, пустотелый шток для прохода рабочей среды, соединенный с приводным элементом и размещенный в корпусе с возможностью взаимодействия с запорным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено сильфоном, соединяющим приводной элемент с корпусом, и постоянными магнитами, установленными на корпусе, а запорный орган выполнен в виде магнитной жидкости, размещенной в сливном отверстии и удерживаемой в фиксированном положении постоянными магнитами, причем стенка штока выполнена перфорированной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2