МАГНИТНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области клапанного агрегатостроения, более конкретно к предохранительным клапаном с повышенными требованиями к быстродействию срабатывания и может быть использована в пневмогидротопливных системах при сверхнормативном повышении в них избыточного давления рабочей среды.
Рекомендуется для внедрения в пневмо-гидротопливных системах с повышенными требованиями к быстродействию агрегатов защиты и предохранения сосудов, резервуаров и емкостей с избыточным давлением рабочей среды (пожаро-взрывоопасные производства химической промышленности; все виды транспорта, прежде всего авиационный;
ракетно-космическая техника; атомная энергетика и др.).
Известен магнитный предохранительный клапан, включающий корпус из немагнитного материала с входным и дренажным клапанами, между которыми выполнено седло с центрированным относительно него запорным органом в виде гуммированного намагниченного стального шарика, и установленный снаружи корпуса коаксиально относительно запорного органа кольцевой постоянный магнит, усилие от магнитного поля которого воздействует на запорный орган в сторону его поджатия к седлу [Береснев В.Л. Конструирование и расчет магнитных предохранительных клапанов /В.Л.Береснев, Е.Ф.Лукьянов, А.А.Логунцов// Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы динамики и прочности материалов и конструкций: модели, методы, решения. - Самара:Орел. ГТУ, 2007. - С.95-97(см. рис.1, с.95)].
Недостатком данного технического решения является низкое быстродействие, обусловленное замедленным отходом намагниченного шарикового запорного органа от седла под действием заданного давления рабочей среды из-за противодействующего этому отходу усилия магнитного поля постоянного магнита.
Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус, установленные внутри него запорно-регулирующий орган, а снаружи -управляющий орган с постоянными магнитами, шток запорно-регулирующего органа размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в глухом стакане в центрирующих скользящих втулках из немагнитного материала, сообщающемся с полостью корпуса и закрепленном на нем, при этом магнит размещен в стакане и жестко связан со штоком, а управляющий орган выполнен в виде установленного на стакане с возможностью возвратно-поступательного перемещения по нему маховичка с двумя одинаковыми кольцевыми магнитами, размещенными коаксиально оси стакана, расстояние между которыми больше толщины магнита на штоке [патент РФ №2225559 МПК F16K 31/08. Запорно-регулирующее устройство, авторы: С.Г.Лисицын, С.Я.Опарин, опубл. 10.03.2004 г., БИ №7].
Данное устройство в положение перекрытия запорно-регулирующим органом входного канала (при посадке органа на седло) способно функционировать как предохранительный клапан, срабатывающий при превышении усилия от давления рабочей среды, воздействующего на запорно-регулирующий орган со стороны входного канала в момент превышения его допустимой величины постоянного усилия, создаваемого взаимодействием магнитных полей магнитов снаружи и внутри корпуса и поджимающего запорно-регулирующий орган к выходному каналу (седлу).
Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, обусловленное замедленным отходом запорно-регулирующего органа от перекрываемого входного канала под действием заданного давления рабочей среды из-за противодействующего этому отходу усилия магнитных полей магнитов снаружи и внутри корпуса.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение быстродействия срабатывания клапана.
Технический результат достигается тем, что в известный магнитный предохранительный клапан, содержащий корпус из немагнитного материала с входным и дренажным каналами, между которыми выполнено седло с центрированным относительно него намагниченным запорным органом, и установленный снаружи корпуса коаксиально относительно запорного органа источник магнитного поля, усилие от которого воздействует на запорный орган в сторону его поджатия к седлу, в качестве источника магнитного поля использована соленоидная катушка, которая подключена через нормально включенный концевой выключатель к источнику электрической энергии, в теле запорного органа выполнено сквозное продольное отверстие, в котором сцентрирован уплотненный хвостовик тарированного по весу груза, который в свою очередь выполнен из немагнитного или слабомагнитного материала в виде диска и размещен на запорном органе, а над диском установлен концевой выключатель, у которого кнопка выключения жестко зафиксирована на исходном положении относительно запорного органа, причем величины суммарного веса груза вместе с его хвостовиком связаны с заданным давлением рабочей среды во входном канале, при котором предохранительный клапан должен срабатывать для сброса сверхдопустимого избыточного давления рабочей среды, в дренажный канал, согласно следующего соотношения:
гp
где G - суммарный вес груза вместе с его хвостовиком;
ХВ
d - диаметр хвостовика;
сp
p - заданное давление рабочей среды во входном канале.
На фиг.1 представлен продольный разрез магнитного предохранительного клапана.
Магнитный предохранительный клапан состоит из корпуса 1, его торцевая цилиндрическая законцовка 2, седло 3, намагниченный запорный орган 4 с хвостовиком 5 и сквозными продольными пазами 6, верхняя торцевая поверхность 7 запорного органа, груз 8 тарированного веса из немагнитного материала с хвостовиком 9 и уплотнением 10, крепежные винты 11, 13, промежуточная опора 12, концевой выключатель 14, кнопка выключения 15, торцевая поверхность 16 груза, источник электрической энергии 17, соленоидная катушка 18.
Работа устройства заключается в следующем.
В исходном положении (при подключенной к источнику электрической энергии 17 соленоидной катушки 18) магнитное поле соленоидной катушки 18 поджимает сердечник электромагнита, - запорный орган 4, - заданным усилием к седлу 3, и рабочая среда со «Входа» в «Дренаж» устройства не поступает.
сраб
сраб
При росте избыточного давления среды на «Входе» выше максимального допустимого давления р, в силу зависимости (1), груз 8 переместится вверх и при выборе хода h надавит на кнопку 15, тем самым выключив из работы концевой выключатель 14. При этом соленоидная катушка 18 обесточится, а, следовательно, исчезнет ее магнитное поле, усилие которого обеспечивало поджатие запорного органа 4 к седлу 3. Вследствие этого, под действием давления рабочей среды р, произойдет мгновенный отход запорного органа 4 от седла 3, и сверхнормативное
избыточное давление среды из защищаемого резервуара А будет сброшено со стороны «Дренаж» устройства.
сраб
При установлении в защищаемом резервуаре, а, следовательно, и на «Входе» устройства давления рабочей среды, меньшего р, в силу зависимости (1), груз (8) переместится вниз до посадки на запорный орган 4, разблокировав кнопку 15. Этим обеспечится включение концевого выключателя 14, а, следовательно, подключение соленоидной катушки 18 к источнику электрической энергии 17. В результате в катушке 18 вновь наведется магнитное поле, усилие которого переместит хвостовик 5, а следовательно, и запорный орган 4 вниз до его посадки на седло 3.
Устройство обеспечивает регулирование величины давления срабатывания. Это осуществляется за счет уменьшения или увеличения мощности источника электрической энергии 17, запитывающего соленоидную катушку 17, усилие магнитного поля которой поджимает запорный орган 4 к седлу 3.
Применение предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами аналогичного названия позволяет существенно повысить быстродействие срабатывания предохранительного клапана.