КЛАПАН ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ
FORWARD-FLOW ELECTROMAGNET VALVE

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.
-2
По сравнению с прототипом предложенная конструкция клапана более проста, имеет меньшие габариты и массу и значительно меньшее время срабатывания - от 0,5·10 до 0,5 секунды в зависимости от величины проходного сечения клапана.
-2
При проходном сечении 3 мм габаритные размеры предложенного клапана могут быть обеспечены около 15×25 мм, а время срабатывания не превысит 0,5·10с. 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.