ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН
ELECTROMAGNETIC VALVE

Изобретение относится к арматуростроению, а именно, к клапанам и может быть использовано для автоматического и ручного управления и регулирования потоком газовых сред в технологических системах, а также в газогорелочных устройствах тепловых агрегатов, использующих в качестве топлива газовые среды. Известен электромагнитный клапан [1], в корпусе которого после запирающего элемента установлено регулирующее устройство, выполненное в виде неподвижного цилиндра, внутри которого установлен подвижный цилиндр, при вращении которого открываются или закрываются специальные отверстия на боковых поверхностях этих цилиндров. Недостатком данной конструкции являются значительное увеличение гидравлического сопротивления газового тракта, что ухудшает расходные характеристики, а также наличие пропуска среды (8-15% от номинала) при полностью закрытом регуляторе. Известен также электромагнитный клапан [2], в верхней части которого на электромагнитной катушке установлен гидравлический замедлитель, позволяющий обеспечить плавное открытие клапана. Основным недостатком этой конструкции является невозможность обеспечить управляемое изменение расхода среды, протекающей через клапан.
За прототип взят электромагнитный клапан [3], содержащий подпружиненный основной запорный орган, выполненный в виде поршня с уплотняющим диском, и кинематически связанный с ним дополнительный запорный орган с запирающим элементом, соединенный с якорем электромагнита, причем по боковой поверхности поршня выполнена кольцевая проточка, в которой установлен разрезной упругий элемент. Основной недостаток описываемой конструкции заключается в том, что при открытии клапана возможен резкий бросок давления, что зачастую приводит к выходу из строя устройств, находящихся за клапаном (например, счетчика или регулятора давления). Задача изобретения состояла в возможности обеспечения устойчивого регулирования расхода газовой среды, протекающей через клапан, во всем диапазоне открытия клапана. Поставленная задача решается тем, что в электромагнитном клапане, содержащем подпружиненный основной запорный орган, выполненный в виде поршня с уплотняющим диском, и кинематически связанный с ним дополнительный запорный орган с запирающим элементом, соединенный с якорем электромагнита, внутри входного и/или выходного, канала корпуса клапана на оси вращения установлена поворотная заслонка, профиль которой соответствует профилю внутреннего канала корпуса клапана. На поверхности соответствующего канала корпуса клапана выполнен буртик по всей линии примыкания кромки заслонки к поверхности канала корпуса клапана, причем буртик выполнен в виде двух полуколец, смещенных в разные стороны относительно заслонки, находящейся в закрытом положении, при полном прилегании боковой поверхности буртика к плоскости заслонки. Внутренняя поверхность канала корпуса клапана, примыкающая к плоскости, в которой расположена ось вращения заслонки, находящаяся в положении «закрыто», имеет переменное поперечное сечение, которое увеличивается по мере удаления от плоскости оси вращения заслонки. Заслонка может быть установлена в отдельный корпус, снабженный внутренним буртиком, выполненным в виде двух полуколец, смещенных в разные стороны относительно заслонки, находящейся в закрытом положении, при полном прилегании боковой поверхности полуколец буртика к плоскости заслонки, а внутренняя поверхность этого отдельного корпуса имеет переменное поперечное сечение, которое увеличивается по мере удаления от плоскости оси вращения заслонки, причем сам отдельный корпус вмонтирован во входной и/или выходной канал корпуса клапана.
Предлагаемая конструкция электромагнитного клапана представлена на чертежах.
На фиг. 1 изображен электромагнитный клапан в обесточенном состоянии, когда заслонка находится в положении «закрыто».
На фиг. 2 представлен электромагнитный клапан в открытом положении с двумя заслонками, которые находятся в положении «открыто».
Фиг. 3 представляет отдельный корпус заслонки, служащей регулятором газа, размещенный в выходном канале корпуса клапана.
Электромагнитный клапан содержит корпус 1, подпружиненный основной запорный орган, выполненный в виде поршня 2 с уплотняющим диском 3. С основным запорным органом кинематически связан дополнительный запорный орган с запирающим элементом 4, соединенный с якорем 5 электромагнита 6. Во входном канале корпуса клапана и/или в выходном его канале установлена заслонка 7, которая имеет возможность поворота вокруг своей оси в пределах от 0 до 90°. Эта заслонка может быть установлена как во входном и выходном-каналах корпуса клапана одновременно (фиг. 2), так и в одном из них (фиг. 1), и выполняет роль регулятора расхода газа, а также обеспечивает безударное открытие электромагнитного клапана. Профиль заслонки соответствует профилю внутреннего канала корпуса клапана. На поверхности соответствующего канала корпуса клапана выполнен буртик по всей линии примыкания кромки заслонки к поверхности канала корпуса клапана, причем буртик выполнен в виде двух полуколец 8, 9, смещенных в разные стороны относительно заслонки 7, находящейся в закрытом положении, при полном прилегании боковой поверхности полуколец 8, 9 к плоскости заслонки 7. Внутренняя поверхность канала корпуса клапана имеет переменное поперечное сечение, которое увеличивается по мере удаления от плоскости оси вращения заслонки 7. Для улучшения технологии изготовления и установки узла заслонки во входном и/или выходном канале корпуса клапана заслонка 7 может быть установлена в отдельном корпусе 10, снабженном буртиком и переменным поперечным сечением внутри канала, который затем устанавливается в канал корпуса клапана (фиг. 3). Электромагнитный клапан работает следующим образом.
При подаче напряжения на катушку электромагнита 6 якорь 5 втягивается в катушку и поднимает запирающий элемент 4, открывая канал для перетекания газа из зоны высокого давления (до клапана) в зону пониженного давления (после клапана). Одновременно электрический сигнал подается на привод заслонки 7, которая начинает медленно открываться, что обеспечивает плавное нарастание давления в зоне за клапаном. Требуемый расход газа обеспечивается соответствующей регулировкой заслонки для открытия ее в любое положение от 0 до 90°. Установка заслонки во входном канале, помимо обеспечения плавного регулирования расхода газа, обеспечивает безударное открытие клапана, что особенно важно при сверхнизких температурах газа, так как за счет эффекта сверхпроводимости происходит значительное увеличение мощности электромагнитной катушки клапана и вследствие этого тяговой силы. Установка заслонки в выходном канале корпуса клапана, помимо регулирования расхода газа, обеспечивает плавное нарастание давления в зоне после клапана и обеспечивает защиту устройств и приборов, чувствительных к резким броскам давления. Установка заслонок одновременно во входном и выходном каналах обеспечивает лучшие условия по глубине регулирования расходной характеристики клапана.
Предлагаемое техническое решение электромагнитного клапана прошло испытания в зимний период на действующем энергетическом блоке Норильско-Таймырской ТЭЦ и показало высокую эффективность и надежность.
Аналоги:
1. Корнилов А.В. Продукция СП «ТермоБрест» ООО для автоматизации технологических процессов использования газа.// Материалы XXXI Международной научно-практической конференции "UKR-POWER 2012". - Ялта, 2012. - с. 16-19.
2. Корнилова Е.А. «ТЕРМОБРЕСТ» - арматура в духе времени. // Международный журнал «Трубопроводная арматура» - 2012, №5(62). - с. 23-25.
3. Патент 2799, BY.