КЛАПАН С ФИКСАЦИЕЙ (ВАРИАНТЫ)
VALVE WITH FIXATION (VERSIONS)

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к устройствам трубопроводной арматуры, и предназначено для использования в запорной арматуре в различных отраслях промышленности.
Известны нормально-закрытые электромагнитные клапаны, содержащие корпус с впускным и выпускным каналами, седло затвора, затвор, электромагнитный привод, пружину (патент US 959618 A, опубл. 31.05.1910, US 3737141 A, опубл. 05.06.1973). В известных клапанах отсутствуют средства, позволяющие не использовать усилие привода в режиме удержания клапана в открытом состоянии. Следовательно, при работе клапана в режиме удержания в положении «открыт» на электромагнитный привод подается необходимый для этого ток. Это приводит к нагреву катушки и, следовательно, к уменьшению срока службы электромагнита, а также к перерасходу электроэнергии.
Известен нормально-открытый электромагнитный клапан, содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, седло затвора, затвор, электромагнитный привод, пружину (патент  US 3765644 A, опубл. 16.10.1973), выбранный в качестве прототипа. В известном клапане отсутствуют средства, позволяющие не использовать усилие привода в режиме удержания клапана в закрытом состоянии. Следовательно, при работе клапана в режиме удержания в положении «закрыт» на электромагнитный привод подается необходимый для этого ток. Это приводит к нагреву катушки и, следовательно, к уменьшению срока службы электромагнита, а также к перерасходу электроэнергии.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение расхода энергии, потребляемой приводом, повышение надежности и потребительских свойств клапана.
Технический результат достигается тем, что клапан с фиксацией содержит корпус с впускным и выпускным каналами, седло затвора, затвор, электромагнитный привод, пружину, и отличается от прототипа тем, что имеет механизм фиксирования толкателя в двух крайних положениях и не требует усилий привода, а, следовательно, подачи тока на электромагнитный привод для удержания клапана в положениях «открыт» и/или «закрыт».
Механизм фиксирования толкателя представлен в трех вариантах.
Вариант 1: механизм фиксирования толкателя в двух положениях, содержащий толкатель с кольцевой канавкой и шарик, размещенный наполовину в канавке на толкателе с возможностью перемещения по этой канавке.
Вариант 2: механизм фиксирования толкателя в двух положениях, содержащий толкатель с профилированной полостью и фиксатор, одна из сторон которого размещена внутри этой полости.
Вариант 3: механизм фиксирования толкателя в двух положениях, содержащий толкатель из нескольких частей, две из которых имеют поверхности с зубцами, направленные навстречу друг другу.
Пример осуществления изобретения приведен ниже.
В указанном примере  используются следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - толкатель с кольцевой канавкой;
3 - затвор;
4 - седло затвора;
5 - возвратная пружина;
6 - пружина сжатия;
7 - электромагнитный привод;
8 - профилированная полость на внутренней поверхности корпуса;
9 - фиксатор - шарик;
10 - траектория движения фиксатора (9);
11 - толкатель с профилированной полостью;
12 - профилированная полость на толкателе;
13 - фиксатор проволочный зигзагообразный;
14 - траектория движения фиксатора (13);
15 - верхняя часть толкателя с зубчатой поверхностью, направленной к седлу затвора;
16 - нижняя часть толкателя с зубчатой поверхностью, направленной от седла затвора;
17 - профилированная полость на внутренней поверхности корпуса;
18 - фиксатор, выполненный в виде выступа на нижней части толкателя;
19 - траектория движения фиксатора (18).
При взаимодействии зубчатых поверхностей верхней (15) и нижней (16) частей толкателя поступательное движение верхней части преобразуется в поступательно-вращательное движение нижней части толкателя, что позволяет фиксатору (18) перемещаться по траектории (19).
Клапан имеет два крайних состояния: открытое (фиг.1, 4, 7) и закрытое (фиг.2, 5, 8). В том и другом состоянии толкателю (2) не передается поступательное усилие от привода. Поступательное усилие от привода необходимо только при переводе клапана из одного состояния в другое.
Клапан в положении «открыт» (фиг.1, 4, 7). Для перевода клапана из открытого состояния в закрытое состояние на электромагнитный привод (7) подается ток, привод передает поступательное усилие толкателю (2, 11, 15, 16), толкатель (2, 11, 15, 16) перемещается в направлении к седлу затвора (4), пружина сжатия (6) и возвратная пружина (5) сжимаются, фиксатор (9, 13, 18) перемещается внутри профилированной полости (8, 12, 17) из положения I в положение II по траектории (10, 14, 19) (фиг.3, 6, 9), затвор (3) садится в седло (4) и перекрывает поток рабочей среды, электромагнитный привод (7) обесточивается и перестает передавать усилие толкателю (2, 11, 15, 16), после чего толкатель (2, 11, 15, 16) под действием возвратной пружины (5) начинает двигаться в обратном направлении от седла (4), фиксатор (9, 13, 18) перемещается из положения II в положение III (фиг.3, 6, 9), пружина сжатия (6) не позволяет открыться затвору (3) клапана, обеспечивая его герметичность. Клапан в положении «закрыт» (фиг.2, 5, 8).
Чтобы перевести клапан из закрытого состояния в открытое состояние, на электромагнитный привод подается ток, привод передает поступательное усилие толкателю (2, 11, 15, 16), толкатель (2, 11, 15, 16) перемещается в направлении к седлу затвора (4), пружина сжатия (6) и возвратная пружина (5) сжимаются, фиксатор (9, 13, 18) перемещается внутри профилированной полости (8, 12, 17) из положения III в положение IV по траектории (10, 14, 19) (фиг.3, 6, 9), электромагнитный привод (7) обесточивается и перестает передавать усилие толкателю (2, 11, 15, 16), после чего толкатель (2, 11, 15, 16) под действием возвратной пружины (5) начинает двигаться в обратном направлении от седла (4), фиксатор (9, 13, 18) перемещается из положения IV в положение I (фиг.3, 6, 9), затвор (3) открывается для потока рабочей среды. Клапан в положении «открыт» (фиг.1, 4, 7).
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
Фиг.1 - клапан с механизмом фиксирования толкателя по варианту 1. Положение «открыт».
Фиг.2 - клапан с механизмом фиксирования толкателя по варианту 1. Положение «закрыт».
Фиг.3 - траектория движения фиксатора механизма фиксирования толкателя по варианту 1.
Фиг.4 - клапан с механизмом фиксирования толкателя по варианту 2. Положение «открыт».
Фиг.5 - клапан с механизмом фиксирования толкателя по варианту 2. Положение «закрыт».
Фиг.6 - траектория движения фиксатора механизма фиксирования толкателя по варианту 2.
Фиг.7 - клапан с механизмом фиксирования толкателя по варианту 3. Положение «открыт».
Фиг.8 - клапан с механизмом фиксирования толкателя по варианту 3. Положение «закрыт».
Фиг.9 - траектория движения фиксатора механизма фиксирования толкателя по варианту 3.
Клапан с фиксацией содержит корпус (1) с впускным и выпускным каналами, седло затвора (4), затвор (3), электромагнитный привод (7), возвратную пружину (5), пружину сжатия (6), установленную с возможностью противодействия открытию затвора (3) в положении клапана «закрыт» (фиг.2, 5, 8) и возможностью дополнительного хода толкателя (2, 11, 15, 16) при снятии с него фиксации. Толкатель (2, 11, 15, 16) взаимодействует с электромагнитным приводом (7), получая от него поступательное усилие. Дополнительно клапан содержит механизм фиксирования толкателя в двух крайних положениях, представленный в трех вариантах. Во всех трех вариантах поступательное усилие от электромагнитного привода (7), а, следовательно, и подача тока на электромагнитный привод (7), требуются только при переводе клапана из открытого состояния (фиг.1, 4, 7) в закрытое (фиг.2, 5, 8) и обратно. Для удержания клапана в положениях «открыт» (фиг.1, 4, 7) и/или «закрыт» (фиг.2, 5, 8), подача тока не требуется.
Изобретение направлено на снижение расхода энергии, потребляемой приводом, повышение надежности и потребительских свойств клапана.