ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН (Варианты)
ELECTROMAGNETIC VALVE (OPTIONS)

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к нормально закрытым электромагнитным пневматическим клапанам и может быть использовано для дистанционного управления воздушными магистралями.
Из уровня техники известен клапан электромагнитный (см. патент на ПМ №156381, кл. F16K 31/02, опубл. 10.11.2015).
Клапан электромагнитный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, цилиндр, поршень с уплотнительным элементом, электромагнит, якорь с уплотнительным элементом и пружину. Поршень и якорь механически связаны между собой захватом, внутри поршня выполнены канал натекания, соединяющий входной патрубок и надпоршневую полость, и канал сброса, при этом внутри канала натекания установлен отсечной клапан, который управляется посредством толкателя якорем электромагнита.
Известен патент на полезную модель №33991, кл. F16K 31/02, опубл. 20.11.2003.
Электромагнитный клапан, содержащий корпус из магнитомягкого материала, катушку, крышку с отверстием для прохода рабочей среды, подпружиненный якорь, связанную с якорем заслонку. В крышке выполнен кольцевой выступ, в котором расположены несколько отверстий для прохода рабочей среды.
Известен патент на полезную модель №140248, кл. F16K 31/02, опубл. 10.05.2014.
Электромагнитный клапан, содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, в котором выполнено седло, мембрану, соединенную с сердечником и пружиной сжатия, а также катушку с магнитопроводом, имеющим кольцевой зазор, расположенным в центральной части, при этом катушка с магнитопроводом дополнительно содержит, по крайней мере, два постоянных магнита, расположенных в разрыве магнитопровода симметрично относительно оси сердечника.
Известен патент на полезную модель №101137, кл. F16K 31/02, опубл. 10.01.2011.
Электромагнитный клапан, содержащий запорный узел, состоящий из якоря и запорного элемента, установленного во внутренней гильзе, входной и выходной патрубки, нагревательный элемент, втягивающую обмотку. Внутренняя гильза разделена вновь введенной диамагнитной вставкой, герметизированной с сопрягаемыми фланцем и втулкой при помощи уплотнительных колец или герметизирующего материала, фиксируемая по зонам сопряжения электрозаклепками в нескольких местах, а фиксация внутренней гильзы с входным патрубком осуществляется посредством прессовой посадки и стопорящего элемента, запорный узел представляет собой якорь с боковыми продольными лысками или пазами, или каналами, на торце которого установлен запорный элемент, выполненный в виде цилиндрической металлической втулки с внутренними поднутрениями, армированной резинотехнической смесью, имеющей две рабочие поверхности, причем фиксация его на якоре осуществляется вновь введенной гайкой.
Известен патент на изобретение №258236, кл. F16K 31/02, опубл. 10.04.2016.
Электропневмоклапан, содержащий корпус, в котором расположены соединенные между собой затвор и поршень, управляющая полость которого сообщена с входной полостью через разгрузочный клапан, управляемый электромагнитом. В соединение затвора и поршня установлен соосно расположенный и подпружиненный фиксатор с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения, который одним торцом с выступами со стороны пружины, помещенными в пазы бурта, выполненного на штоке затвора, фиксирует его от проворота вокруг оси, а другим торцом - с выступами, одна сторона которых имеет уклон, а другая расположена параллельно оси, находится в зацеплении с ответными аналогичными выступами, расположенными на торце поршня, фиксирует от проворота затвор относительно поршня.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению можно отнести электромагнитный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и отводом в атмосферу, установленные внутри корпуса управляющую катушку и якорь с подпружиненной трубкой, расположенной внутри продольного канала с осевым зазором (см. патент RU 87236, кл. F16K 31/02, опубл. 27.09.2009). Недостатками известного устройства являются высокая энергоемкость переключения и относительная недолговечность, обусловленные наличием значительных осевых усилий от давления рабочей среды.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности работы электромагнитного клапана. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в электромагнитном клапане по варианту 1, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и отводом в атмосферу, установленные внутри корпуса управляющую катушку и подпружиненный якорь с трубкой, расположенной внутри продольного канала с осевым зазором, торцы продольного канала закрыты нижним и верхним клапанами, а на трубке установлены нижнее и верхнее кольцевые уплотнения, образующие вместе со стенками канала кольцевую полость, напротив которой в стенке трубки выполнены радиальные отверстия, причем входной патрубок подведен к каналу между нижним клапаном и нижним уплотнением, выходной - к полости между нижним и верхним уплотнениями, а отвод в атмосферу - к каналу между верхним клапаном и верхним уплотнением. В свободном положении трубка предпочтительно поджата к нижнему клапану. Электромагнитный клапан может быть снабжен подпружиненным рычагом, обеспечивающим возможность подъема трубки до упора в верхний клапан вручную.
Технический результат достигается также по варианту 2.
В электромагнитном клапане по варианту 2, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, установленные внутри корпуса управляющую катушку и подпружиненный якорь с трубкой, расположенной внутри продольного канала, верхний торец продольного канала закрыт клапаном, а на трубке установлены верхнее и нижнее кольцевое уплотнение, верхнее кольцевое уплотнение расположено в верхней части клапана для уплотнения верхней части трубки, причем входной патрубок подведен к каналу между клапаном и верхним уплотнением, а нижняя часть трубки уплотнена нижним кольцевым уплотнением и выходит в выходной патрубок. В свободном положении трубка предпочтительно поджата к клапану. Электромагнитный клапан может быть снабжен нагревателем, обеспечивающим стабильную работу клапана при низких температурах.
На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого электромагнитного клапана; на фиг. 2 - его вид сбоку.
На фиг. 3 представлен продольный разрез предлагаемого электромагнитного клапана по варианту 2.
Предлагаемый электромагнитный клапан содержит корпус 1 с входным патрубком 2, связанным с питающей магистралью, выходным патрубком 3, связанным с потребителем, отводом 4 в виде щели, связанным с атмосферой, и электроразъем 5. Внутри корпуса 1 установлены управляющая катушка 6 и якорь 7 с трубкой 8. Трубка 8 с осевым зазором и возможностью осевого перемещения расположена внутри продольного канала 9, торцы которого закрыты неподвижными нижним 10 и верхним 11 клапанами. В свободном положении трубка 8 посредством пружины 12, установленной на дистанционном кольце 13 и упирающейся в буртик цилиндрической втулки 14, поджата к нижнему клапану 10.
На трубке 8 установлены нижнее 15 и верхнее 16 кольцевые уплотнения, разделенные дистанционной втулкой 17 и образующие вместе со стенками канала 9 кольцевую полость 18. Напротив полости 18 в стенке трубки 8 выполнены радиальные отверстия 19. Входной патрубок 2 подведен к каналу 9 между нижним клапаном 10 и нижним уплотнением 15. Выходной патрубок 3 подведен к кольцевой полости 18. Отвод 4 в атмосферу подведен к каналу 9 между верхним клапаном 11 и верхним уплотнением 16.
Для обеспечения возможности ручного срабатывания предлагаемый электромагнитный клапан снабжен рычагом 20, установленным на оси 21 и снабженным возвратной пружиной 22. Рычаг 20 установлен таким образом, что, при нажатии на его свободный конец, вторым концом трубка 8, сжимая пружину 12, принудительно переводится в поднятое положение до упора в верхний клапан 11.
Элементы конструкции закреплены с помощью штифтов 23, центрирующих втулок 24 и уплотнительных колец 25.
Предлагаемый электромагнитный клапан работает следующим образом.
В нормальном свободном положении (катушка 6 обесточена) трубка 8 с якорем 7 под действие пружины 12 прижата нижним торцом к нижнему клапану 10. По наружному диаметру трубка 8 уплотнена относительно корпуса 1 уплотнениями 15, 16. Нижний клапан 10 закрыт.
В то же время между верхним торцом трубки 8 и верхним клапаном 11 остается зазор, который через отвод 4 сообщается с атмосферой. Воздух от потребителя через выходной патрубок 3 и радиальные отверстия 19 заходит в полость трубки 8 и выходит в атмосферу. Верхний клапан 11 открыт.
При включении электромагнитного клапана (подачи напряжения на катушку 6 через электроразъем 5) якорь 7 с трубкой 8 под действием электромагнитных сил перемещается вверх, сжимая пружину 12. Верхним торцом трубка 8 упирается в верхний клапан 11. Верхний клапан закрыт.
В то же время нижний торец трубки 8 отходит от нижнего клапана 10 и воздух из питающей магистрали через входной патрубок 2 попадает в полость трубки 8, а оттуда через радиальные отверстия 19 и выходной патрубок 3 - к потребителю. Нижний клапан открыт.
После снятия напряжения с катушки 6 пружина 12 возвращает якорь 7 с трубкой 8 в исходное положение.
Электромагнитный клапан можно включить вручную, удерживая в нажатом положении рычаг 20. После освобождения рычага 20 электромагнитный клапан переходит в нормально закрытое положение, а рычаг возвращается в исходное положение под действием пружины 22.
Таким образом, благодаря описанной конструкции предлагаемый клапан не воспринимает осевых усилий от давления рабочей среды: давление воздействует на трубку 8 радиально, а уплотнения 15, 16 и клапана 10, 11 передают усилие на корпус 1. При этом движители (катушка 6 и пружина 12) для перемещения и удержания элементов электромагнитного клапана не тратят энергию на преодоление сил, возникающих от давления сжатого воздуха, что значительно повышает эффективность работы электромагнитного клапана в целом.
На фиг. 3 представлен продольный разрез предлагаемого электромагнитного клапана по варианту 2.
Предлагаемый электромагнитный клапан содержит корпус 1 с входным патрубком 2, связанным с питающей магистралью, и выходным патрубком 3, связанным с потребителем, и электроразъем 5. Внутри корпуса 1 установлены управляющая катушка 6 и якорь 7 с трубкой 8, не имеющей радиальных сквозных отверстий. Трубка 8 с возможностью осевого перемещения расположена внутри продольного канала 9, верхний торец которого закрыт неподвижным клапаном 11. В свободном положении трубка 8 посредством пружины 12, установленной на дистанционном кольце 13 и упирающееся в нижнее кольцевое уплотнение 15, поджата к клапану 11.
На трубке 8 установлены нижнее 15 и верхнее 16 кольцевые уплотнения, верхнее кольцевое уплотнение опирается на шайбу 26, а нижнее кольцевое уплотнение на выступ выходного патрубка 3. Входной патрубок соединен с полостью, образуемой клапаном 11, патрубком 2 и верхним уплотнением 16. Нижняя часть трубки 8 соединена с выходным патрубком 3.
На внешней цилиндрической поверхности патрубка 2, в районе клапана 11 и верхнего кольцевого уплотнения, установлен нагреватель 27 который, в свою очередь, закрыт крышкой 28.
Элементы конструкции закреплены с помощью стопорного кольца и винта 29.
При включении электромагнитного клапана (подачи напряжения на катушку 6 через электроразъем 5) якорь 7 с трубкой 8 под действием электромагнитных сил перемещается вверх, сжимая пружину 12. Верхним торцом трубка 8 упирается в верхний клапан 11. Верхний клапан закрыт.
Воздух из питающей магистрали через входной патрубок 2 попадает в полость трубки 8, а оттуда в выходной патрубок 3 - к потребителю.
После снятия напряжения с катушки 6 пружина 12 возвращает якорь 7 с трубкой 8 в исходное положение.