ЭЛЕКТРОМАГНИТ С МЕХАНИЧЕСКИМ РАЗДЕЛИТЕЛЕМ СРЕД ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПНЕВМОГИДРОАППАРАТУРОЙ

Название полезной модели. Электромагнит с механическим разделителем сред для управления пневмогидроаппаратурой.
Область техники, к которой относится полезная модель. Полезная модель относится к области арматуростроения, а конкретно - к конструкциям электромеханических устройств для управления арматурой судовых пневматических и (или) гидравлических систем, в том числе высокого давления, расположенной в забортном пространстве ниже ватерлинии либо в глубоководных технических средствах.
Уровень техники. Из современного уровня техники известна широко распространенная конструкция электромагнита для управления электромагнитным клапаном (ИЛПТ 677162.001 ТУ), в котором рабочая среда под высоким давлением свободно проникает во внутреннюю полость электромагнита. Для обеспечения герметичности и работоспособности электромагнита предусмотрен его толстостенный корпус, рассчитанный на давление рабочей среды, узлы уплотнения катушки электромагнита и других токоведущих частей, а также герметичный кабельный ввод. К недостаткам аналога относятся следующие факторы:
- надежность электромагнитного клапана невысока вследствие большого количества узлов уплотнения токоведущих частей, выход из строя любого из которых приводит к отказу изделия в целом;
- при длительной эксплуатации в газовых средах под высоким давлением происходит постепенное проникание рабочей среды через уплотнение кабельного ввода во внутренние полости кабеля, что также приводит к отказу изделия;
- при работе в жидких средах время срабатывания электромагнита увеличивается вследствие того, что якорь электромагнита движется в среде, обладающей значительной вязкостью.
Известна также конструкция электромагнита для гидрораспределителя с электромагнитным управлением ЭМЛ 1203 (ТУ УЗ. 12-00216875-029-98), в котором рабочая среда не проникает в полости электромагнита вследствие того, что на штоке головки гидрораспределителя предусмотрен узел уплотнения, разделяющий полости головки управления и электромагнита между собой. Чтобы избежать дополнительных затрат энергии на преодоление осевого усилия на штоке, обусловленного разностью давлений по разные стороны узла уплотнения, шток выполнен в виде длинного стержня, проходящего сквозь всю головку управления. Противоположный конец штока также выведен за пределы внутренней полости головки управления через узел уплотнения. Поскольку диаметр штока в обоих узлах уплотнения одинаков, то и усилия, обусловленные разностью давлений во внутренней полости головки управления и за ее пределами, уравновешивают друг друга. К недостаткам данного аналога относятся следующие факторы:
- значительные потери на трение в двух узлах уплотнения, в которых совершается поступательное движение штока;
- обязательное наличие сквозного штока в головке управления гидрораспределителя или двух механически связанных подвижных частей, расположенных частично за пределами герметичной оболочки изделия.
Эта конструкция наиболее близка к заявляемой полезной модели и принимается за аналог-прототип.
Раскрытие полезной модели.
Задачей, решаемой заявленным техническим решением, является улучшение технических характеристик электромагнита.
Технический результат выражается в повышении надежности, уменьшении массогабаритных параметров, увеличении быстродействия управляемой электромагнитом арматуры при ее работе на жидких, в особенности вязких, средах.
Разделитель сред представляет собой механизм, предназначенный для передачи поступательного движения якоря электромагнита, установленного вне герметичной оболочки гидроаппаратуры, к штоку, расположенному в полости высокого давления рабочей среды.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что, согласно полезной модели, поступательное движение якоря электромагнита, расположенного в области низкого давления, преобразуется посредством рычажного механизма во вращательное движение вала. В полости высокого давления вращательное движение этого вала также посредством рычажного механизма преобразуется в поступательное движение штока. Узлы уплотнения установлены на валу, передающем только вращательное движение и не совершающем поступательного движения, в связи с этим энергия не расходуется на преодоление осевой силы, обусловленной разностью давлений по разные стороны уплотнения, отделяющего полость высокого давления от полости низкого давления.
Краткое описание чертежей. Полезная модель поясняется чертежом» где на фиг.1 изображен электромагнит с механическим разделением сред в разрезе? на фиг.2 - сечение по А-А - на фиг.1; на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1.
Описание конструкции в статике. Электромагнит с механическим разделителем сред для управления пневмогидроаппаратурой состоит из следующих частей:
1. Якорь
2. Толкатель
3. Рычаг
4. Вал
5. Рычаг
6. Уплотнительное кольцо
7. Уплотнительное кольцо
8. Ввод кабельный
9. Толкатель
10. Пробки
11. Корпус клапана
12. Шток клапана
13. Корпус разделителя сред
Назначение вышеуказанных частей следующее:
Якорь 1 является подвижной частью магнитной цепи электромагнита и предназначен для создания толкающего усилия. Толкатель 2 предназначен для передачи поступательного движения якоря к рычагу 3. Рычаг 3 предназначен для преобразования поступательного движения толкателя 2 во вращательное движение вала 4. Рычаг 5 предназначен для преобразования вращательного движения вала 4 в поступательное движение толкателя 9. Уплотнительные кольца 6, 7 предназначены для разделения. Ввод кабельный 8 предназначен для герметизации места ввода кабеля. Толкатель 9 предназначен для передачи поступательного движения от рычага 5 к штоку клапана. Пробки 10 предназначены для герметизации устройства. Корпуса клапана 11 и разделителя сред 13 предназначены для крепления и взаимного позиционирования других деталей конструкции. Шток клапана 12 предназначен для передачи поступательного движения от толкателя 9 к запорному устройству клапана (тарелке).
Описание работы устройства. Конструкция работает следующим образом:
Якорь 1 при срабатывании электромагнита совершает поступательное движение вниз и через толкатель 2 поворачивает рычаг 3, жестко закрепленный на валу 4. На валу 4 также жестко закреплен рычаг 5. При повороте вала рычаг 5 воздействует на толкатель 9 и далее на шток клапана. Шток опускается вниз, и клапан открывается. На валу 4 также установлено два узла уплотнения. Уплотнительное кольцо 6 препятствует протечке воды из забортного пространства в полость низкого давления А, сообщающуюся с внутренней полостью электромагнита 1. Уплотнительное кольцо 7 препятствует выходу рабочей среды из полости высокого давления Б, сообщающейся с внутренней полостью клапана, в забортное пространство, а при отсутствии давления в системе препятствует протечке воды в полость Б. При этом, даже в случае возникновения утечек рабочей среды из полости Б через уплотнительное кольцо 7, рабочая среда не попадает во внутреннюю полость электромагнита, а выходит в забортное пространство через канал В. Полости А и Б отделены от забортного пространства узлами уплотнения, установленными на пробках 10.
Таким образом, внутренняя полость электромагнита и узел кабельного ввода надежно защищены от воздействия высокого давления рабочей среды, что существенно упрощает конструкцию кабельного ввода и повышает его надежность. Также отпадает необходимость в громоздкой оболочке электромагнита, рассчитанной на воздействие высокого давления рабочей среды, вследствие чего уменьшается масса и габариты изделия.
Так как якорь электромагнита расположен за пределами рабочей среды, быстродействие управляемой электромагнитом арматуры, при ее работе на жидких, в особенности, вязких, средах, увеличивается.