Клапан газовый электромагнитный

Полезная модель относится к устройствам автоматической трубопроводной арматуры с дистанционным управлением. Предложенный клапан является быстродействующим электромагнитным коаксиальным запорным нормально открытым клапаном и предназначен для автоматического перекрытия потоков газообразных рабочих сред на газопроводах систем газораспределения, газоснабжения и газопотребления.
Известен клапан электромагнитный прямоточный (патент RU на изобретение №2371625), который 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.
Известен клапан электромагнитный (авторское свидетельство SU на изобретение №1687988), содержащий корпус, в котором размещены: седло, запорный орган, якорь электромагнита, постоянный магнит, установленный по оси якоря электромагнита, а в корпусе выполнены конические расточки, направленные вершинами навстречу друг другу, при этом высота расточки по оси клапана равна ходу запорного органа.
К недостаткам указанных выше технических решений следует отнести:
- сложность конструкции, содержащей большое количество элементов;
- низкая надежность, обусловленная наличием пружинных элементов, подверженных эффекту старения.
Наиболее близким аналогом является устройство того же назначения, что и заявляемая полезная модель: «Электромагнитный клапан» (патент RU на изобретение №2243441), состоящий из цилиндрического корпуса, входной и выходной втулок, выполненных из ферромагнитного материала, на которых размещены две секции управляющей обмотки, золотника, размещенного между входной и выходной втулками, являющегося запорным органом, и сигнализатора состояния клапана в виде магнитоуправляемого контакта, отличающийся тем, что обе втулки и цилиндрический корпус расположены соосно с управляемой магистралью, размещенные на втулках управляющие обмотки соединены последовательно, образуя две секции единой управляющей обмотки, а на торцах золотника, выполненного из немагнитного материала, жестко укреплены два радиально намагниченных постоянных магнита, причем секции управляющей обмотки соединены между собой таким образом, чтобы при определенной полярности управляющего тока магнитный поток одной секции был направлен согласно магнитному потоку прилежащего к этой секции постоянного магнита, в то время как магнитный поток второй секции направлен против магнитного потока прилежащего к ней постоянного магнита.
К недостаткам наиболее близкого аналога следует отнести:
- сложность конструкции, содержащей большое количество элементов, в том числе два магнитных элемента, две обмотки управляющей катушки;
- сложность подключения к управляющей обмотке внешнего кабеля;
- сложность встраивания клапана в трубопровод.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности эксплуатации запорной арматуры и повышение надежности ее работы.
Технический результат, отвечающий сформулированной выше задаче, выражается в упрощении конструкции клапана, позволяющей сократить количество входящих в клапан магнитных элементов и управляющих обмоток и облегчить стыковку управляющей обмотки с внешним кабелем.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в клапане газовом электромагнитном, в состав которого входит: корпус в виде полого цилиндра, расположенного соосно с управляемой магистралью; гайка в виде втулки, закрепленной по резьбе на одном из концов корпуса соосно его продольной оси, штуцер в виде втулки, закрепленной по резьбе на другом конце корпуса соосно его продольной оси; золотник, расположенный внутри корпуса соосно его продольной оси; уплотняющая прокладка, закрепленная на торце золотника соосно продольной оси корпуса; магнитный элемент и управляющая обмотка, размещенные соосно продольной оси корпуса между гайкой и штуцером, согласно полезной модели корпус выполнен из немагнитного металла, гайка, штуцер и золотник выполнены из магнитного металла, магнитный элемент выполнен в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса, управляющая обмотка намотана на шпульку из немагнитного электроизоляционного материала со съемной торцевой стенкой, а шпулька концентрично закреплена на корпусе вокруг магнитного элемента без возможности как перемещения вдоль корпуса, так и вращения вокруг него.
Причинно-следственная связь между техническим результатом и существенными признаками, введенными в клапан, состоит в том, что форма и расположение магнитного элемента, форма и расположение шпульки с размещенной на ней управляющей обмоткой позволили вынести эти ответственные узлы клапана за пределы рабочей полости, что существенно упростило конструкцию клапана и трудоемкость его изготовления. Кроме того, это позволило использовать в составе клапана один магнитный элемент и одну управляющую обмотку по сравнению с прототипом, в котором использованы две управляющие обмотки и два магнитных элемента, и облегчило стыковку внешнего кабеля с управляющей обмоткой. Остальные признаки, приведенные в формуле полезной модели, в том числе материал изготовления корпуса, гайки, штуцера, золотника и взаиморасположение в пространстве всех узлов клапана, обеспечивают его работоспособность, в связи с чем также имеют отношение к техническому результату, так как исключение любого их них не позволяет этого результата достичь.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, не позволил обнаружить на дату подачи заявки средства того же назначения, совокупность существенных признаков которого полностью идентична совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели. Из этого сделан вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию НОВИЗНА.
Перечень чертежей заявляемой полезной модели.
На фиг. 1 приведен чертеж клапана, находящегося в состоянии «Открыто», что соответствует исходному состоянию, на фиг. 2 приведен чертеж клапана, находящегося в состоянии «Закрыто», на фиг. 3 приведен чертеж золотника, вид со стороны гайки.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус;
2 - гайка;
3 - штуцер;
4 - золотник;
5 - уплотняющая прокладка;
6 - магнитный элемент;
7 - шпулька;
8 - съемная торцевая стенка;
9 - управляющая обмотка.
В состав клапана газового электромагнитного входит: корпус (1) из немагнитного металла, выполненный в виде полого цилиндра, расположенного соосно с управляемой магистралью; гайка (2) в виде втулки из магнитного металла, закрепленной по резьбе на одном из концов корпуса (1) соосно его продольной оси; штуцер (3) в виде втулки из магнитного металла, закрепленной по резьбе на другом конце корпуса (1) соосно его продольной оси; золотник (4), выполненный из магнитного металла и расположенный внутри корпуса (1) соосно его продольной оси; уплотняющая прокладка (5), закрепленная на торце золотника (4) соосно продольной оси корпуса (1); магнитный элемент (6), выполненный в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса (1); шпулька (7) из немагнитного электроизоляционного материала со съемной торцевой стенкой (8), закрепленная концентрично вокруг магнитного элемента (6) на корпусе (1) без возможности как перемещения вдоль корпуса (1), так и вращения вокруг него; управляющая обмотка (9), намотанная на шпульку (7).
Элементы конструкции, обязательные для любого клапана, но не отражающие существо предлагаемого технического решения (например, крепежные элементы, прокладки, защитные сетки и др.), на чертежах не показаны.
Описание работы клапана.
Исходным положением является открытое состояние клапана, отображенное на фиг. 1. При этом золотник (4) находится в крайнем правом положении. Зазор между магнитным элементом (6) и гайкой (2) минимален и определяется толщиной съемной торцевой стенки (8), что обеспечивает при отсутствии тока в управляющей обмотке (9) фиксацию магнитного элемента (6) и золотника (4) в крайнем правом положении. В этом положении золотника (4) внутренняя полость гайки (2) имеет сообщение с внутренней полостью штуцера (3), и газ (или другая среда) свободно проходит вдоль рабочей полости клапана справа налево. Для переключения клапана в закрытое состояние на управляющую обмотку (9) подается импульс положительной полярности, который вызывает появление вокруг управляющей обмотки (9) магнитного поля, выталкивающего магнитный элемент (6) в направлении штуцера (3). Перемещение магнитного элемента (6) в крайнее левое положение вызывает перемещение в том же направлении золотника (4), перекрывающего отверстие штуцера (3). В крайнем левом положении магнитного элемента (6) его магнитное поле замыкается через материал штуцера (3) и материал золотника (4), что и обеспечивает фиксацию магнитного элемента (6) и фиксацию золотника (4) в этом положении после прекращения действия управляющего импульса. Данное положение золотника (4) отображено на фиг. 2. Для возвращения клапана в исходное открытое положение на управляющую обмотку (9) подается импульс отрицательной полярности, который вызывает вокруг управляющей обмотки (9) магнитное поле, перемещающее магнитный элемент (6) в направлении гайки (2), а вслед за ним и перемещающее в этом же направлении золотник (4). После того как магнитный элемент (6) занял крайнее правое положение, сила притяжения, создаваемая его магнитным полем, обеспечивает удержание в крайнем правом положении после прекращения управляющего импульса как самого магнитного элемента (6), так и золотника (4).
Введение в заявляемый клапан изменений его конструкции, отраженных в формуле полезной модели, позволило существенно упростить конструкцию клапана и вместо двух магнитных элементов и двух управляющих обмоток, используемых в прототипе, использовать один магнитный элемент (6) и одну управляющую обмотку (9). Кроме того, размещение управляющей обмотки (9) снаружи корпуса (1) клапана значительно облегчает стыковку управляющей обмотки (9) с внешним кабелем (на чертежах не показан). Конструктивное исполнение гайки (2) и штуцера (3) в том виде, как они отражены на чертежах заявляемой полезной модели, позволяют существенно упростить встраивание клапана в трубопровод.
Вышеизложенные сведения показывают, что при использовании заявляемой полезной модели выполнена следующая совокупность условий:
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в устройствах автоматической трубопроводной арматуры с дистанционным управлением;
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата, а именно упрощение конструкции клапана, позволяющее сократить количество входящих в клапан магнитных элементов и управляющих обмоток и облегчить стыковку управляющей обмотки с внешним кабелем.
Для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, описанных в заявке, следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ.