Клапан электромагнитный прямоточный
Владельцы патента RU 2371625:
Пензенская государственная технологическая академия (RU)
Изобретение относится к трубопроводной арматуре прямого действия и предназначено для проектирования электромагнитных клапанов с проходным сечением от 3 мм до 75 мм. Клапан электромагнитный прямоточный содержит корпус с подводящим патрубком, крышку корпуса с отводящим патрубком, электромагнитный привод с обмоткой и защитным элементом, дисковый якорь и ярмо с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними и возвратную пружину якоря. Дисковый якорь содержит уплотнительный элемент. Якорь снабжен дренажными отверстиями. Привод расположен в корпусе клапана. Внутренний и наружный коаксиально размещенные полые цилиндры жестко соединены кольцевой перемычкой с дренажными отверстиями. Уплотнительный элемент якоря перекрывает седло отводящего патрубка. Последний размещен на торцевой стенке крышки корпуса клапана. Изобретение направлено на упрощение конструкции клапана, на снижение времени переключения клапана. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к трубопроводной арматуре прямого действия и предназначено для проектирования электромагнитных клапанов с проходным сечением от 3 мм до 75 мм, работающих при давлении рабочей среды до 2,5 МПа. Известен клапан электромагнитный магистральный по патенту RU 2277664 С1, F16K 31/02, 10.06.2006, содержащий корпус с подводящим патрубком, крышку корпуса с отводящим патрубком и электромагнитный привод в составе обмотки с защитным элементом, дисковый якорь и ярмо с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними и возвратную пружину якоря, причем дисковый якорь содержит уплотнительный элемент и снабжен дренажными отверстиями. Недостаток прототипа в наличии сервопривода, размещенного соосно с патрубками, который существенно усложняет и удорожает конструкцию, а также существенно увеличивает время переключения клапана.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и снижение времени переключения клапана при сохранении преимуществ ярма и дискового якоря с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними. Для достижения технического результата электромагнитный привод расположен в корпусе клапана, снабжен внутренним и наружным коаксиально размещенными полыми цилиндрами и жестко соединенными кольцевой перемычкой с дренажными отверстиями, а уплотнительный элемент якоря перекрывает седло отводящего патрубка, размещенного на торцевой стенке крышки корпуса клапана. Кроме этого дисковый якорь снабжен центральным стержнем из ферромагнитного материала, свободно скользящим в отверстии внутреннего цилиндра электромагнитного привода, а дренажные отверстия дискового якоря размещены равномерно по окружности, диаметр которой равен среднему диаметру коаксиального зазора между наружным и внутренним полыми цилиндрами электромагнитного привода.
Структура клапана электромагнитного прямоточного приведена на фиг.1 (разрез по оси симметрии), на фиг.2 изображен дисковый якорь (вид сверху), фиг.3 - дисковый якорь (вид снизу), на фиг.4 показан разрез электромагнитного привода клапана по плоскости А-А.
Устройство содержит корпус 1 с подводящим патрубком 2 и электромагнитным приводом в составе внутреннего 3 и наружного 4 цилиндров центрального стержня, жестко соединенных кольцевой перемычкой 5 с дренажными отверстиями 6, размещенной на каркасе 7 обмотки 8. Дисковый якорь 9 снабжен центральным стержнем 10 и дренажными отверстиями 11. Магнитная цепь электромагнитного привода образована корпусом 1, ярмом 12, дисковым якорем 9, ферромагнитным стержнем 10 и элементами 3, 4 и 5. Дисковый якорь 9 закрыт крышкой 13 корпуса клапана с отводящим патрубком 14 и снабженной седлом 15, перекрываемым уплотнительным элементом (кольцом) 16, размещенным на торце дискового якоря 9. В открытом состоянии клапана рабочая среда проходит через отверстие 17 подводящего патрубка 2, дренажные отверстия 6, зазор 18 между элементами 3 и 4, дренажные отверстия 11 в дисковом якоре 9 и отверстие 19 в отводящем патрубке 14 на выход из клапана. При показанном на фиг.1 закрытом состоянии клапана седло 15 перекрыто уплотнительным элементом 16 дискового якоря 9, поджатого пружиной 20, - рабочая среда не проходит на выход клапана и создает дополнительную силу поджатия уплотнительного элемента 16 дискового якоря 9, пропорциональную разности давлений на входе и выходе клапана. Воздействие рабочей среды на обмотку 8 практически исключено, поскольку каркас 7 обмотки загерметизирован защитным элементом 21. Для открывания клапана достаточно подать в обмотку 8 импульс тока, достаточный для отрыва дискового якоря 9 от седла 15, после чего усилие удержания дискового якоря 9 у седла 15 резко снизится до уровня усилия возвратной пружины 20. Практически целесообразно для удержания дискового якоря 9 притянутым к ярму 12 поддерживать в обмотке 8 незначительный ток, в десятки и сотни раз меньший тока в импульсе для отрыва дискового якоря от седла 15.
Наличие ферромагнитного стержня 10 увеличивает площадь взаимодействия подвижной части магнитопровода с ярмом 12 и внутренним полым цилиндром 3 центрального стержня, как следствие обеспечено повышенное усилие притяжения элементов 9 и 10 при прочих равных условиях. Выполнение полого центрального стержня клапана в виде внутреннего и наружного коаксиально размещенных полых цилиндров и жестко соединенных кольцевой перемычкой 5 с дренажными отверстиями 6 обеспечивает их двухфункциональное использование - в качестве части магнитопровода и в качестве канала для протока рабочей среды. Размещение дренажных отверстий равномерно по окружности, диаметр которой равен среднему диаметру коаксиального зазора между наружным и внутренним и наружным цилиндрами полого центрального стержня электромагнитного привода, распределяет силу поджатия якоря 9 к ярму 12 за счет перепада давления рабочей среды из-за гидравлического сопротивления протеканию рабочей среды через клапан.
По сравнению с прототипом предложенная конструкция клапана более проста, имеет меньшие габариты и массу и значительно меньшее время срабатывания - от 0,5·10-2 до 0,5 секунды в зависимости от величины проходного сечения клапана.
При проходном сечении 3 мм габаритные размеры предложенного клапана могут быть обеспечены около 15×25 мм, а время срабатывания не превысит 0,5·10-2 с. Импульсное питание электрического привода клапана позволяет создать достаточное для быстрого переключения усилие притяжения якоря, а в режиме удержания мощность подпитки обмотки электромагнитного привода может быть незначительной.
1. Клапан электромагнитный прямоточный, содержащий корпус с подводящим патрубком, крышку корпуса с отводящим патрубком, электромагнитный привод в составе обмотки с защитным элементом, дисковый якорь и ярмо с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними, возвратную пружину якоря, причем дисковый якорь содержит уплотнительный элемент и снабжен дренажными отверстиями, отличающийся тем, что электромагнитный привод расположен в корпусе клапана, снабжен внутренним и наружным коаксиально размещенными полыми цилиндрами и жестко соединен кольцевой перемычкой с дренажными отверстиями, а уплотнительный элемент якоря перекрывает седло отводящего патрубка, размещенного на торцевой стенке крышки корпуса клапана.
2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что дисковый якорь снабжен центральным стержнем из ферромагнитного материала, свободно скользящим в отверстии внутреннего цилиндра электромагнитного привода.
3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что дренажные отверстия дискового якоря размещены равномерно по окружности, диаметр которой равен среднему диаметру коаксиального зазора между наружным и внутренним полыми цилиндрами электромагнитного привода.
