Клапан газовый электромагнитный

Полезная модель относится к устройствам автоматической трубопроводной арматуры с дистанционным управлением. Предложенный клапан является быстродействующим электромагнитным коаксиальным запорным нормально открытым клапаном и предназначен для автоматического перекрытия потоков газообразных рабочих сред на газопроводах систем газораспределения, газоснабжения и газопотребления.
Известен клапан электромагнитный прямоточный (патент RU на изобретение №2371625), который содержит корпус с подводящим патрубком, крышку корпуса с отводящим патрубком, электромагнитный привод с обмоткой и защитным элементом, дисковый якорь и ярмо с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними и возвратную пружину якоря. Дисковый якорь содержит уплотнительный элемент. Якорь снабжен дренажными отверстиями. Привод расположен в корпусе клапана. Внутренний и наружный коаксиально размещенные полые цилиндры жестко соединены кольцевой перемычкой с дренажными отверстиями. Уплотнительный элемент якоря перекрывает седло отводящего патрубка. Последний размещен на торцевой стенке крышки корпуса клапана.
Известен клапан электромагнитный (авторское свидетельство SU на изобретение №1687988), содержащий корпус, в котором размещены: седло, запорный орган, якорь электромагнита, постоянный магнит, установленный по оси якоря электромагнита, а в корпусе выполнены конические расточки, направленные вершинами навстречу друг другу, при этом высота расточки по оси клапана равна ходу запорного органа.
К недостаткам указанных выше технических решений следует отнести:
- сложность конструкции;
- низкая износоустойчивость подвижных элементов конструкции клапана;
- низкая надежность, обусловленная наличием пружинных элементов, подверженных эффекту старения;
- непродолжительный срок службы.
Наиболее близким аналогом является устройство того же назначения что и заявляемая полезная модель: «Электромагнитный клапан» (патент RU на изобретение №2243441), состоящий из цилиндрического корпуса, входной и выходной втулок, выполненных из ферромагнитного материала, на которых размещены две секции управляющей обмотки, золотника, размещенного между входной и выходной втулками, являющегося запорным органом, и сигнализатора состояния клапана в виде магнитоуправляемого контакта, отличающийся тем, что обе втулки и цилиндрический корпус расположены соосно с управляемой магистралью, размещенные на втулках управляющие обмотки соединены последовательно, образуя две секции единой управляющей обмотки, а на торцах золотника, выполненного из немагнитного материала, жестко укреплены два радиально намагниченных постоянных магнита, причем секции управляющей обмотки соединены между собой таким образом, чтобы при определенной полярности управляющего тока магнитный поток одной секции был направлен согласно магнитному потоку прилежащего к этой секции постоянного магнита, в то время как магнитный поток второй секции направлен против магнитного потока прилежащего к ней постоянного магнита.
К недостаткам наиболее близкого аналога следует отнести:
- сложность конструкции;
- низкая износоустойчивость и надежность работы подвижных элементов конструкции клапана и непродолжительный срок их службы.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение срока службы запорной арматуры и повышение эффективности ее эксплуатации.
Технический результат, отвечающий сформулированной выше задаче, выражается в повышении износоустойчивости и надежности работы подвижных частей клапана.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в клапане газовом электромагнитном, в состав которого входит: корпус в виде полого цилиндра, расположенного соосно с управляемой магистралью; гайка в виде втулки, закрепленной по резьбе на одном из концов корпуса соосно его продольной оси, штуцер в виде втулки, закрепленной по резьбе на другом конце корпуса соосно его продольной оси; золотник, расположенный внутри корпуса соосно его продольной оси; уплотняющая прокладка, закрепленная на торце золотника соосно продольной оси корпуса; магнитный элемент и управляющая обмотка, размещенные соосно продольной оси корпуса между гайкой и штуцером, согласно полезной модели, корпус выполнен из немагнитного металла, гайка и штуцер выполнены из магнитного металла, магнитный элемент выполнен в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса, управляющая обмотка намотана на шпульку из немагнитного электроизоляционного материала со съемной торцевой стенкой, а шпулька концентрично закреплена на корпусе вокруг магнитного элемента без возможности как перемещения вдоль корпуса, так и вращения вокруг него, золотник, выполнен в виде стакана из полимерного материала с внешними направляющими ребрами, обращенного дном в сторону штуцера, а в клапан введен якорь, выполненный в виде тонкостенного стакана из магнитного металла, обращенного дном в сторону штуцера и размещенного внутри золотника соосно продольной оси клапана до упора внешней стенкой своего дна во внутреннюю стенку дна золотника, при этом материал, из которого выполнен стакан золотника, обладает низким коэффициентом трения и высокой устойчивостью к механическим, тепловым и химическим воздействиям.
Причинно-следственная связь между техническим результатом и введенными в клапан газовый электромагнитный существенными признаками состоит в том, что форма и взаимное расположение составных частей клапана, в том числе: магнитного элемента; шпульки с размещенной на ней управляющей обмоткой; золотника; уплотняющей прокладки; якоря; а также материалы, из которых выполнены элементы конструкции клапана, существенно повышают его износоустойчивость, а также устойчивость к воздействию вредных факторов транспортируемой среды. Кроме того, изготовление золотника из полимерного материала, обладающего низким коэффициентом трения, а также изготовление его в виде стакана с внешними направляющими ребрами, обращенного дном в сторону штуцера, внутри которого размещен якорь в виде тонкостенного стакана из магнитного материала, требует меньше энергии магнитного поля управляющей катушки для его перемещения и резко снижает возможность заклинивания золотника во время работы клапана, что повышает надежность работы клапана. Из этого следует, что введение указанных в формуле заявляемой полезной модели существенных признаков имеет прямое отношение к техническому результату, который выражается в повышении износоустойчивости подвижных элементов конструкции клапана и повышении надежности работы клапана.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, не позволил обнаружить на дату подачи заявки средства того же назначения, совокупность существенных признаков которого полностью идентична совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели. Из этого сделан вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию НОВИЗНА.
Перечень фигур заявляемой полезной модели.
На фиг. 1 приведен чертеж клапана, находящегося в состоянии «Открыто», что соответствует исходному состоянию, на фиг. 2 приведен чертеж клапана, находящегося в состоянии «Закрыто», на фиг. 3 приведен чертеж золотника, с установленными на нем якорем и уплотняющей шайбой.
Позициями на чертеже обозначены:
1 - корпус;
2 - гайка;
3 - штуцер;
4 - золотник;
5 - уплотняющая шайба;
6 - якорь;
7 - магнитный элемент;
8 - шпулька;
9 - съемная торцевая стенка;
10 - управляющая обмотка.
В состав клапана газового электромагнитного входит: корпус (1) из немагнитного металла, выполненный в виде полого цилиндра, расположенного соосно с управляемой магистралью; гайка (2) в виде втулки из магнитного металла, закрепленной по резьбе на одном из концов корпуса (1) соосно его продольной оси; штуцер (3) в виде втулки из магнитного металла, закрепленной по резьбе на другом конце корпуса (1) соосно его продольной оси; золотник (4), выполненный в виде стакана из полимерного материала с внешними направляющими ребрами, обращенного дном в сторону штуцера (3), уплотняющая прокладка (5), закрепленная соосно продольной оси корпуса (1) на торце золотника (4), обращенном в сторону штуцера (3); якорь (6), выполненный в виде тонкостенного стакана из магнитного металла, обращенного дном в сторону штуцера (3) и размещенного внутри золотника (4) соосно продольной оси клапана до упора внешней стенкой своего дна во внутреннюю стенку дна золотника (4); магнитный элемент (7), выполненный в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса (1); шпулька (8) из немагнитного электроизоляционного материала со съемной торцевой стенкой (9), закрепленная на корпусе (1) концентрично вокруг магнитного элемента (7) без возможности как перемещения вдоль корпуса (1), так и вращения вокруг него; управляющая обмотка (10), намотанная на шпульку (8). Элементы конструкции, обязательные для любого клапана, но не отражающие существа предлагаемого технического решения (например, крепежные элементы, прокладки, защитные сетки и др.), на чертежах не показаны.
Описание работы клапана.
Исходным положением является открытое состояние клапана, отображенное на фиг. 1. При этом золотник (4) находится в крайнем правом положении. Зазор между магнитным элементом (7) и гайкой (2) минимален и определяется толщиной съемной торцевой стенки (9), что обеспечивает при отсутствии тока в управляющей обмотке (10) фиксацию магнитного элемента (7), якоря (6) и золотника (4) в крайнем правом положении. В этом положении золотника (4) внутренняя полость гайки (2) имеет сообщение с внутренней полостью штуцера (3) и газ (или другая среда) свободно проходит вдоль рабочей полости клапана справа налево. Для переключения клапана в закрытое состояние на управляющую обмотку (10) подается импульс положительной полярности, который вызывает появление вокруг управляющей обмотки (10) магнитного поля, выталкивающего магнитный элемент (7) в направлении штуцера (3). Перемещение магнитного элемента (7) в крайнее левое положение вызывает перемещение в том же направлении якоря (6) и золотника (4), перекрывающего выходное отверстие штуцера (3). В крайнем левом положении магнитного элемента (7) его магнитное поле замыкается через материал штуцера (3) и материал якоря (6), что и обеспечивает фиксацию магнитного элемента (7), фиксацию якоря (6), и фиксацию золотника (4) в этом положении после прекращения действия управляющего импульса. Данное положение золотника (4) отображено на фиг. 2. Для возвращения клапана в исходное открытое положение на управляющую обмотку (10) подается импульс отрицательной полярности, который вызывает вокруг управляющей обмотки (10) магнитное поле, перемещающее магнитный элемент (7) в направлении гайки (2), а вслед за ним и перемещение в этом же направлении якоря (6) и золотника (4). После того, как магнитный элемент (7) занял крайнее правое положение, сила притяжения, создаваемая его магнитным полем, обеспечивает его удержание после прекращения управляющего импульса, а также удержание якоря (6) и золотника (4) в крайнем правом положении.
Введение в заявляемый клапан изменений его конструкции, отраженных в формуле полезной модели, позволило существенно повысить износоустойчивость подвижных элементов конструкции клапана и снизить риск заклинивания золотника (4) во время его перемещения внутри корпуса (1), что повышает надежность его работы и срок службы клапана. В результате использования технического решения, изложенного в заявляемой полезной модели, существенно повышается долговечность и надежность работы клапана.
Вышеизложенные сведения показывают, что при использовании заявляемой полезной модели выполнена следующая совокупность условий:
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в устройствах автоматической трубопроводной арматуры с дистанционным управлением.
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата, а именно повышение износоустойчивости и надежности работы подвижных частей клапана.
Для заявляемого устройства, в том виде, в котором оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, описанных в заявке, следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ.