ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН
ELECTRO-MAGNET VALVE

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, в частности к арматуре, устанавливаемой на различных магистралях, трубопроводах и других коммуникациях и может быть использовано в газовой, химической, энергетической промышленности.
Известен электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом, перекрываемым запорным органом, имеющим неметаллическое кольцевое уплотнение, а также электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющий нижний и верхний фланцы с герметизирующей разделительной трубкой, с сердечником, с полостью для рабочей среды и с возвратной пружиной, причем герметизирующая разделительная трубка выполнена со звеном из ферромагнитного материала и с расположенным под ним звеном из маломагнитного материала. Сердечник связан через шток с запорным органом, причем шток установлен в направляющей втулке с уплотнительным кольцом, которое установлено в полости магнитопровода со стороны запорного органа с возможностью перемещения по оси штока (см. авторское свидетельство СССР №1606790, МПК F16К 31/02, 1988 г.).
Однако данный клапан не может обеспечить разгрузку запорного органа от одностороннего действия рабочей среды и ненадежен при работе на вязких средах.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа по максимальному количеству совпадающих признаков, является электромагнитный клапан по патенту РФ №2073155, МПК F16К 31/02, 1997 г., который содержит корпус с седлом, перекрываемым запорным органом, имеющим неметаллическое уплотнение, электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющим нижний и верхний фланцы, с герметизирующей разделительной трубкой и с сердечником, имеющим полость для рабочей среды, а также возвратную пружину, причем герметизирующая разделительная трубка состоит из звена, выполненного из ферромагнитного материала, и расположенного под ним звена, выполненного из маломагнитного материала, сердечник снабжен неметаллическим кольцевым уплотнением, а герметизирующая разделительная трубка снабжена третьим звеном, выполненным из ферромагнитного материала и расположенным под звеном, выполненным из маломагнитного материала, и напротив нижнего фланца магнитопровода, причем седло клапана выполнено со средним диаметром, равным внутреннему диаметру третьего звена, а неметаллическое кольцевое уплотнение расположено против указанного третьего звена и ниже нижнего фланца магнитопровода на расстоянии не менее хода сердечника.
Данный клапан обеспечивает разгрузку запорного органа от одностороннего действия рабочей среды, однако среда попадает в разделительную трубку, а при работе на вязких средах это значительно уменьшает скорость открытия клапана или делает его невозможным. Тем самым сужается область применения данного клапана.
Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются корпус с седлом, перекрываемым запорным органом, имеющим неметаллическое кольцевое уплотнение, электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющим нижний и верхний фланцы, с герметизирующей разделительной трубкой и с сердечником, а также возвратную пружину, причем герметизирующая разделительная трубка состоит из трех звеньев, два из которых выполнены из ферромагнитного материала, а третье расположено между ними и выполнено из маломагнитного материала.
Задача данного изобретения - создание электромагнитного клапана, надежного в эксплуатации, который обеспечил бы работу на вязких средах, например мазуте.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, - герметизация полости разделительной трубки с сердечником относительно рабочей среды и уменьшение сопротивления перемещению запорного органа.
Данный технический результат достигается следующей совокупностью существенных признаков. В электромагнитном клапане, содержащем корпус с седлом, перекрываемым запорным органом, имеющим неметаллическое кольцевое уплотнение, электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющим нижний и верхний фланцы, с герметизирующей разделительной трубкой и с сердечником, а также возвратную пружину, причем герметизирующая разделительная трубка состоит из трех звеньев, два из которых выполнены из ферромагнитного материала, а третье расположено между ними и выполнено из маломагнитного материала, при этом нижнее звено разделительной трубки выполнено составным, а полость разделительной трубки с сердечником герметизирована относительно рабочей среды посредством шайбы и радиального кольцевого неметаллического уплотнения, расположенных между составными частями нижнего звена, в седле расположено торцевое неметаллическое кольцевое уплотнение, запорный орган выполнен в виде трубы с клинообразными кромками, имеющими средний диаметр, равный внутреннему диаметру нижнего звена разделительной трубки. Запорный орган снабжен штоком, соединяющим его с сердечником электромагнитного привода. Для обеспечения работы клапана при аварийном отключении энергии в нижней части корпуса установлен ручной дублер.
На фиг.1 схематически показан электромагнитный клапан, на фиг.2 изображена трехзвенная герметизирующая разделительная трубка, на фиг.3 изображено седло с запорным органом в увеличенном масштабе.
К корпусу 1 с седлом 2 (см. фиг.1) крепится электромагнитный привод с магнитопроводом 3, имеющим нижний 4 и верхний 5 фланцы, катушку 6, трехзвенную герметизирующую разделительную трубку 7.
Седло 2, имеющее неметаллическое уплотнение 8, перекрывается запорным органом 9. Запорный орган 9 имеет кольцевое неметаллическое уплотнение 10 и посредством штока 11 соединен с сердечником 12. Полость разделительной трубки с сердечником герметизируется посредством шайбы 13 и радиального кольцевого неметаллического уплотнения 14. В сердечнике имеется отверстие для установки возвратной пружины 15. Трехзвенная герметизирующая разделительная трубка 7 (см. фиг.2) состоит из верхнего звена 16, изготовленного из ферромагнитного материала с низким значением коэрцитивной силы со значением 64-256 А/М, среднего звена 17, изготовленного из маломагнитного материала, составного нижнего звена 18, изготовленного из материала, аналогичного материалу верхнего звена 16.
Электромагнитный клапан работает следующим образом.
1) При подаче рабочей среды с давлением Р на запорный орган 9 по стрелке А (при этом электромагнитный привод обесточен) он с усилием прижимается к седлу 2. Вследствие равенства диаметра уплотнительной кромки запорного органа и внутреннего диаметра нижнего звена 18, по которому происходит герметизация неметаллического кольцевого уплотнения 10, такое же усилие отжимает запорный орган 9 от седла 2.
Dcp - диаметр кромки запорного органа 9,
D - внутренний диаметр нижнего звена 18 (фиг.3).
Таким образом, происходит разгрузка запорного клапана от одностороннего действия рабочей среды с давлением Р.
Та часть давления Р, которая оказывается неуравновешенной из-за разницы допусков диаметра кромки запорного органа 9 и внутреннего диаметра нижнего звена 18, компенсируется усилием возвратной пружины 15, которая создает необходимое усилие для уплотнения седла 2.
Открытие электромагнитного клапана
При подаче напряжения на катушку 6 сердечник 12 совместно с запорным органом 9 отрывается от седла 2, открывая проход для истечения рабочей среды по стрелке А. При этом преодолеваются полностью жесткость возвратной пружины 15 и сила трения неметаллических кольцевых уплотнений 10 и 14. При работе клапана на вязкой среде возникает повышенное сопротивление перемещению затвора, для уменьшения которого запорный орган 9 выполнен в виде трубы с клинообразными кромками, а полость разделительной трубки 7 с сердечником герметизирована относительно среды посредством шайбы 13 и радиального кольцевого неметаллического уплотнения 14.
Закрытие электромагнитного клапана
При отключении напряжения сердечник 12 совместно с запорным органом 9 под действием возвратной пружины 15 опускается на седло 2 и перекрывает проход для истечения рабочей среды по стрелке А.
2) При подаче рабочей среды с давлением Р под запорный орган 9 по стрелке Б (при этом электромагнитный привод обесточен) он с усилием отжимается от седла 2. В то же время рабочая среда, проходя через внутреннюю полость запорного органа 9, оказывает действие на неметаллическое кольцевое уплотнение 10 и прижимает запорный орган 9 к седлу 2 вследствие равенства диаметров D и Dcp.
Таким образом, происходит разгрузка запорного клапана от одностороннего действия рабочей среды с давлением Р.
Та часть давления Р, которая оказывается неуравновешенной из-за разницы допусков диаметра кромки запорного органа 9 и внутреннего диаметра нижнего звена 18, а также усилие, действующее на кольцевое уплотнение 14, компенсируются усилием возвратной пружины 15, которая создает необходимое усилие для уплотнения седла 2. Открытие и закрытие клапана при подаче напряжения происходит аналогично описанному выше.
Работа клапана при отключении электроэнергии обеспечивается ручным дублером, установленным в нижней части корпуса, поворотом ручки против часовой стрелки.