ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к средствам управления процессом налива жидкостей, преимущественно нефтепродуктов, в частности электромагнитным клапаном, и может быть использована в автоматизированных системах управления для отсечения потока жидкости по команде с пульта оператора при достижении необходимой высоты налива в резервуаре (емкости).
Известен электромагнитный клапан прямого действия, содержащий корпус, электромагнит с якорем, запорный орган, основную и дополнительную пружины, нагружающие запорный орган к седлу и от седла соответственно, и пропущенный через сквозное отверстие в якоре шток, воздействующий одним концом на запорный орган и имеющий на другом конце буртик, охватываемый закрепленным на торце якоря стаканом, внутри которого размещена дополнительная пружина, выполненная переменной жесткости (а.с. №1341436, F16K 31/02, 1986 г. - прототип)
При подводе напряжения якорь электромагнита выдвигается из его катушки, вследствие чего шток воздействует на запорный орган, отжимая его вниз и открывая напорный патрубок. При снятии напряжения основная пружина, нагружающая запорный орган к седлу и находящаяся при открытом положении запорного органа в сжатом состоянии, распрямляется и возвращает запорный орган в исходное положение, таким образом отсекая поток жидкости.
Недостатком известного электромагнитного клапана является необходимость постоянной подачи напряжения к электромагниту в период, когда клапан открыт, что ведет к повышенному и неэкономному расходу электроэнергии.
Технический результат полезной модели - снижение энергозатрат за счет создания возможности надежной фиксации запорного органа в положении открыт-закрыт.
Указанный технический результат достигается тем, что известный электромагнитный клапан прямого действия, содержащий корпус, электромагнит с подпружиненным якорем, на верхней поверхности которого жестко закреплен стакан, внутри которого размещена переменной жесткости первая пружина, соединенная с верхним торцом штока, пропущенным через сквозной осевой канал в якоре, запорный орган, на нижней стороне тарели которого закреплена вторая пружина, на верхней, обращенной к седлу клапана, по центральной оси жестко закреплен шток, согласно полезной модели дополнительно содержит размещенный в корпусе ниже электромагнита узел фиксации запорного органа в положении «открыт» при отключении электропитания, выполненный в виде двух Т-образных пластин, верхние концы которых закреплены на расположенных симметрично относительно штока индивидуальных осях с возможностью поворота в вертикальной плоскости на заданный угол, внешние торцы горизонтальной части Т-образных пластин жестко связаны с пружинами, закрепленными на боковых стенках корпуса электромагнитного клапана, а над внутренними торцами горизонтальной части выполнены сферические наплавки на сторонах, обращенных к штоку, который состоит из двух соосных ступеней, удаленных друг от друга по вертикали на минимально допустимое расстояние, на верхнем торце нижней ступени жестко закреплена горизонтальная опора, ширина которой превышает расстояние между внутренними торцами горизонтальной части Т-образных пластин, верхняя ступень штока ниже линии, проходящей по нижнему срезу электромагнита, выполнена прямоугольного сечения и на обращенных к вертикальным Т-образным пластинам гранях имеет встречные сферические наплавки, размещенные выше сферических наплавок на Т-образных пластинах, при этом в корпусе электромагнитного клапана под горизонтальной опорой выполнена выемка глубина которой не менее расстояния от верхней поверхности тарели до нижнего среза седла запорного органа в положении «открыт».
На фиг.1 представлен электромагнитный клапан прямого действия (в разрезе), фиг.2 - тоже (положение «открыт»).
Электромагнитный клапан прямого действия состоит из полого корпуса 1 с входным и выходным патрубками (без позиций), диаметры которых стандартизированы под подключения в любые магистрали, используемые для перекачки жидкостей. Входной и выходной патрубки расположены в разных полостях, границей раздела которых является седло 2 запорного органа. С нижней стороны (в момент отсутствия перекачки) к седлу 2 прижата тарель 3, подпираемая жестко связанной с ней пружиной 4. Шток электромагнитного клапана состоит из двух соосных ступеней, верней 5а и нижней 5б. В центре тарели 3 жестко закреплен торец нижней ступени 5б штока. Якорь 6 внутри электромагнита 7 имеет пружину 8. На верхнем торце якоря 6 закреплен стакан 9, внутри которого размещена жестко связанная с торцом верхней ступени 5а штока пружина 10, нагружающая запорный орган в момент перекачки (тарель 3 от седла 2). В корпусе 1 ниже электромагнита 7 размещен узел фиксации запорного органа (тарели 3) в положении «открыт» (фиг.2) при отключении электропитания.
Узел фиксации выполнен в виде двух Т- образных пластин 11, которые верхними концами вертикальной части закреплены на осях 12 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости на заданный угол (не более 30°). Оси 12 закреплены на стенке корпуса 1 симметрично относительно ступени 5а штока. Одна сторона (внешний торец) горизонтального участка каждой пластины 11 жестко связаны с пружиной 13, закрепленной на боковой стенке корпуса. Торцы ступеней 5а и 5б штока удалены по вертикали на минимальное расстояние (≈0,1 мм).
На обращенных к ступеням 5а и 5б штока вертикальных сторонах каждая Т-образная пластина имеет сферические наплавки 14. Каждая наплавка 14 удалена от внутреннего горизонтального участка пластины 11 на расстояние, которое превышает толщину горизонтальной опоры 15, закрепленной на верхнем торце нижней ступени 5б штока. Верхняя ступень 5а штока на участке ниже линии, проходящей по нижнему срезу электромагнита 7 выполнен прямоугольного сечения и имеет на гранях, обращенных к вертикальным пластинам 11, встречные сферические наплавки 16. В положении «закрыто» центр наплавок 16 находится выше центра наплавок 14. Ширина горизонтальной опоры 15 (может быть шайба) превышает расстояние между внутренними торцами горизонтальных участков Т-образных пластин 11 в положении «закрыто». Между корпусом и нижней плоскостью горизонтального участка пластин 11 имеется зазор, высота которого не менее толщины горизонтальной опоры 15.
В корпусе электромагнитного клапана под горизонтальной опорой 15 выполнена выемка 17 (гнездо для опоры 15). Глубину этой выемки 17 выполняют равной расстоянию от верхней поверхности тарели 3 до нижнего среза седла 2 запорного органа в положении «открыт». Эта глубина выемки 17 может несколько превышать указанное расстояние.
Электромагнитный клапан прямого действия работает следующим образом.
При кратковременной подаче электрического тока на электромагнитный клапан (из положения «закрыто»), якорь 6 опускается вниз под действием магнитного поля наводимого в электромагните 7, при этом увлекая за собой подпружиненную верхнюю ступень штока 5а. В свою очередь, сферические наплавки 16 воздействуют на сферические наплавки 14 Т-образных пластин 11, заставляя их повернуться на осях 12 и освобождая движение вниз для горизонтальной опоры 15 и нижней ступени штока 5б с тарелью 3 под действием нижней части верхней ступени штока 5а. Так как подача электрического тока произведена кратковременно, то якорь 6 возвращается в исходное положение под действием пружины 8. Учитывая то, что линейная скорость возвращения в исходное положение Т-образных пластин 11 выше чем линейная скорость нижней ступени штока 5б, то горизонтальная опора 15 оказывается под горизонтальными частями Т-образных пластин 11. (Фиг.2) Электромагнитный клапан фиксируется в положении «открыт».
Для закрытия электромагнитного клапана необходимо повторно подать кратковременный импульс электрического тока. Якорь 6 опускается вниз под действием магнитного поля, наводимого в электромагните 7, при этом увлекая за собой подпружиненную верхнюю ступень штока 5а. В свою очередь, сферические наплавки 16 воздействуют на сферические наплавки 14. Т-образных пластин 11, заставляя их повернуться на осях 12 и освобождая движение вверх для горизонтальной опоры 15 и нижней ступени штока 5б с тарелью 3 под действием пружины 4. Так как подача электрического тока произведена кратковременно, то якорь 6 возвращается в исходное положение под действием пружины 8, вместе с нижней ступенью штока 5б, горизонтальной опорой 15 и тарелью 3. Электромагнитный клапан фиксируется в положении «закрыто»(фиг.1).
Таким образом, применение предложенного устройства позволяет значительно уменьшить затраты электроэнергии и увеличить ее экономию.