Электромагнитный клапан

 

Союз Советскик

Социалистически и

Республик (i ii 94557() ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 09.04.79 (2!) 2747839/25-0 с присоединением заявки М 2906524/25-08 (23) Приоритет

Опубликовано 23. 07 ..82. Бюллетень М

Дата опубликования описания 23.07,. г (53)M. Кл.

F 16 К 31/122

9вударстинный квинтет

СССР

lo даааи изобретений и открытий

53) УДК 621.646 (088.83

„ м6 В

А. П. Абрамов, В. А. Александров, С;:;Д, Кирилй@Н 4. и Ю. А. Овчаров

I ag"ß е (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН

Изобретение относится к арматуростроению.

Известен электромагнитный клапан, в корпусе которого выполнены две пары отверстий для подвода и отвода среды, 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 электромагнитный 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 клапа ном (23.

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, ста-. каны 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.

Причем один из запорных органов выполнен ступенчатым, а в корпусе образована дополнительная полость, которая сообщена коммуникационным каналом с одной из входных магистралей и давление в которой нагружает ступень указанного запорного органа в сторону его открытия.

945570

При этом в коммуникационном канале установлен дроссель одностороннего действия.

Кроме того, в днище стакана запорного органа магистрали, сообщенной 5 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.

На фиг. 1 изображен электромагнитный клапан, для перекрытия двух независимых 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 значительно меньше, чем в магистрали, связанной с управляющей полостью; на фиг. 3- 5 то же, для случая, когда сброс рабочей, 1 среды из управляющей полости производится в магистраль с низким давлением; на фиг. 4 — конструктивный варианr клапана, выполненный для режима З0 работы "Нормально - закрыт"; на фиг. 5 - то же, для режима работы

"Нормально — открыт".

Клапан содержит две независимые выходные магистрали 1 и 2, две вход35 ные 3 и 4 и электромагнит 5, установленный в корпусе 6 и управляющий разгрузочным клапаном 7, нагруженным пружиной 8. В расточке корпуса 6 соосно

40 установлены два запорных органа 9 и 10, нагруженные пружинами 11 и 12 соответственно, и цилиндрический разделительный элемент !3. Запорные органы 9 и 10 выполнены в виде раз45 груженных стаканов с уплотнительной поверхностью на закрытых торцах, причем стаканы сопряжены своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью разделительного элемента 13.

Между обращенными один к другому от50 крытыми торцами стаканов, поверхностью расточки корпуса и наружной поверхностью разделительного элемента

l3 образована общая управляющая полость 14, сообщенная через разгрузоч 55 ный клапан 7 по каналам 15 и 16 с в входной магистралью 3 и дренажным каналом 17.

В клапане согласно фиг. 2 запорный орган 10 выполнен ступенчатым, а в корпусе 6 образована дополнительная полость 18, которая сообщена коммуникационным каналом 1 9, в котором размещен дроссель 20 одностороннего действия, с входной магистралью 3.

Давление этой магистрали нагружает запорный орган !О в сторону его открытия.

В клапане согласно фиг. 3 дренажный канал 17 сообщен с входной магистралью 4.

В клапане согласно фиг. 4 в днище стакана запорного органа 9 выполнена сквозная расточка, диаметр которой больше диаметра его поверхности сопряжения с разделительным элементом

13, и в 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.

Клапан согласно фиг. 5 отличается от клапана по фиг. 4 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 4 (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

14 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 14 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 4 перекрыты.

Электромагнитный клапан закрыт.

При включении электромагнита 5 разгрузочный клапан 7 перемещается в крайнее нижнее положение. Управля5 945 ющая полость 14 разобщается с магистралью 3 и сообщается с дренажным каналом 1 . Запорный орган 9 под действием давления в магистрали 3 перемещается в противоположное крайнее положение, открывая проход в магистраль 1, а запорный орган 10 под действием давления среды в магистрали 4 (или 2) перемещается в противоположное крайнее положение (навстречу запорному органу 9), обеспечивая сообщение между магистралями 2 и 4.

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.разобщается со средой низкого давления (атмосферой) и сообщается с магистралью 3.

Среда под давлением из магистрали 3 заполняет управляющую полость 14, разгружая запорные органы 9 и 10, 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 дополнительной полостью 18, сообщенной с магист- .

1 ралью 3 высокого давления каналом

19, что позволяет ему перемещаться в то или другое крайнее положение

35 при включенном и выключенном электромагните 5 независимо от того, есть ли давление в магистралях 4 и 2 или нет. При отсутствии давления в магистрали 4 и 2 рабочая среда в дополни тельной полости 18 создает давление на ступень запорного органа 10, перемещая его на открытие при включенном электромагните 5. В этом случае рабочая среда из магистрали 3 по каналу

4$

19, отжимая дроссель 20, свободно поступает в дополнительную полость

18. При включении электромагнита 5 и поступлении высокого давления из магистрали 3 в управляющую полость 14 запорный орган 10, перемещаясь на

50 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, кро- 55 ме того, на закрытие запорного органа 10 действует пружина 12). В этом случае дроссель 20 закрывает канал

570 6

19 и вытесняемая из дополнительной полости 18 рабочая среда проходит через дроссель 20, обеспечивая необходимое уменьшение скорости перемещения 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.). Нестаоильность 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 которую воздействует давление из управляющей полости 14 больше, чем площадь, находящаяся под постоянным воздействием высокого давления (у запорного органа 9 это его поперечная площадь, выходящая в полость 3, а у запорного органа 10 — поперечная площадь уступа, выхадяшего в дополнительную полость

18). Часть площадей обоих запорных органов находится под воздействием

945570 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 разделительным поршнем 21, а воздействие пониженного давления передается через отверстие 22; у запорного органа 10это площадь поперечного сечения, выходящая в полость 4 с пониженным давлением рабочей среды.

В клапане согласно фиг. 5 пружины 11 и 12 установлены так, что отжимают запорные органы 9 и 10 от седел корпуса 6 и удерживают их в открытом положении при отсутствии давления в управляющей полости 14, т. е. когда клапан преобразован для работы в режиме "Нормально открыт". го

Установка пружины 11 осуществляется 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 запорный орган 10).

Такое выпо нение клапана позволяет одновременно по одной команде N (одним электромагнитом) управлять двумя независимыми магистралями вшироком диапазоне рабочих давлений и проходных сечений, вследствие чего уменьшается количество требуемой распреде- з лительной арматуры, упрощается система управления арматурой, снижается энергоемкость системы управления, уменьшается общий вес системы и повышается ее надежность . 40

Формула изобретения

Электромагнитный клапан, со- 4 держащий два соосно установленных в расточке корпуса и нагруженных пружинами запорных органа, перекрывающих две независимые выходные магистрали и имеющих общую управляющую полость, сообщенную через разгрузочный клапан с одной из входных магистралей и дренажным каналом, о т л ич а ю шийся 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 и. 1, о т л и ч а ю шийся 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 и. 2, о т л и ч а ю шийся тем, что в коммуникационном канаде установлен дроссель одностороннего действия.

4. Клапан по пп. 1-3, о т л и ч а ю шийся 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:

09.04.80 по и. 4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 408592„ кл. F 16 К 31/02, 1971.

2. Патент Великобритании У 1100253, кл. F 2 LI, 1965.

945570

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, .4

Редактор Г. Ус

Заказ 5300/53

Составитель Д. Курдасов

Техред К.Мыцьо Корректор A- Азятко

Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5