КЛАПАН ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
ELECTROMAGNETIC VALVE

Предлагаемое изобретение относится к трубопроводной арматуре и используется для управления газообразными и жидкими рабочими средами.
В патенте RU 2194900, МПК F16K 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом, крышку, мембрану, установленную между корпусом и крышкой, запорный орган, состоящий из верхнего диска и нижней мягкой прокладки, сервопривод (электромагнит).
В патенте SU 1218229, МПК F16K 31/02 описан блок питания газовый (клапан), содержащий корпус с входным и двумя выходными каналами (патрубками), в котором установлен электромагнит с разомкнутым с двух сторон магнитопроводом, и три соосных якоря - запорных органа, нагруженных пружинами в виде плоских тарелей разных диаметров, расположенных с двух сторон электромагнита.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электромагнитный клапан, описанный в патенте RU 2078273, МПК F16K 31/02, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, основной затвор, импульсный (управляющий) затвор, седло которого выполнено в основном затворе, общий механизм перемещения обоих затворов и электромагнитный привод с сердечником (якорем).
Данный клапан позволяет достаточно эффективно управлять газообразными и жидкими рабочими средами. Однако с увеличением номинального диаметра клапана существенно снижается скорость срабатывания электромагнитного клапана. Это обусловлено тем, что увеличение номинального диаметра клапана приводит к увеличению диаметра поршня, что в свою очередь приводит к увеличению объема надпоршневой полости, при этом диаметр отверстия, через которое осуществляется наполнение надпоршневой полости, остается неизменным. Увеличивать диаметр отверстия, через которое осуществляется наполнение надпоршневой полости, зачастую нерационально, поскольку это приводит к увеличению диаметра сбросного отверстия, что в свою очередь требует увеличения мощности и габаритов электромагнита и соответственно всего клапана в целом.
Предлагаемое изобретение позволяет существенно увеличить скорость срабатывания клапана электромагнитного. Это особенно важно в случае применения электромагнитного клапана в системах безопасности.
В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемому изобретению и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана электромагнитного реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемое изобретение представляет собой решение технической задачи, является новым, обеспечивает промышленную применимость и обладает изобретательским уровнем.
Суть предлагаемого изобретения поясняется на нижеследующем чертеже.
Клапан электромагнитный состоит из корпуса 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, цилиндра 4, поршня 5, электромагнита 6, якоря 7 с захватом 17, уплотнительного элемента 8 поршня 5, уплотнительного элемента 9 якоря 7, пружины 10. Внутри поршня 5 располагаются отсечной клапан 11 с пружиной 12, толкатель 13. В теле поршня 5 выполнены канал натекания 15 и канал сброса 16.
В исходном состоянии электромагнит 6 обесточен. Пружина 10 прижимает якорь 7 к седлу 19 поршня 5, а поршень 5 к седлу 18 корпуса 1. Уплотнительный элемент 9 обеспечивает герметичность управляющего затвора, образованного уплотнительным элементом 9 и седлом 19 поршня 5. Уплотнительный элемент 8 обеспечивает герметичность основного затвора, образованного уплотнительным элементом 8 и седлом 18 корпуса 1. Также пружина 10 через толкатель 13 удерживает отсечной клапан 11 в открытом состоянии. Входной патрубок 2 через канал натекания 15 и открытый отсечной клапан 11 связан с надпоршневой полостью 14. Рабочая среда, подаваемая во входной патрубок 2 корпуса 1, не попадает в выходной патрубок 3.
При подаче напряжения на электромагнит 6 якорь 7 перемещается, сжимает пружину 10, открывает управляющий затвор. В процессе движения якорь 7 освобождает толкатель 13. Пружина 12 закрывает отсечной клапан 11, тем самым перекрывает поток рабочей среды из входного патрубка 2 в надпоршневую полость 14. В процессе перемещения якорь 7 открывает управляющий затвор. Рабочая среда через канал сброса 16 из надпоршневой полости 14 быстро сбрасывается в выходной патрубок 3. Благодаря этому поршень 5 разгружается и якорь 7 без значительных усилий посредством захвата 17 перемещает поршень 5 из исходного положения в рабочее. Рабочая среда, подаваемая во входной патрубок 2 корпуса 1, попадает в выходной патрубок 3.
При снятии напряжения с электромагнита 6 пружина 10 перемещает якорь 7 и поршень 5 в исходное положение. В процессе этого закрывается управляющий затвор и посредством толкателя 13 открывается отсечной клапан 11. Рабочая среда из входного патрубка 2 через канал натекания 15 быстро наполняет надпоршневую полость 14. В результате действия давления в надпоршневой полости 14 движение 5 поршня к седлу значительно ускоряется. Возвращаясь в исходное положение, закрываются управляющий и основной затворы. Рабочая среда, подаваемая во входной патрубок 2 корпуса 1, не попадает в выходной патрубок 3.
Именно благодаря тому, что в известном клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, цилиндр, поршень с уплотнительным элементом, электромагнит, якорь с уплотнительным элементом, пружину, в котором 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, достигается технический результат, выраженный в существенном увеличении скорости срабатывания клапана электромагнитного.
Детали клапана изготавливаются в условиях обычного машиностроительного предприятия из сталей марки 12X17, 40X14, 12Х18Н10Т, уплотнительные элементы изготавливаются из резины марки В-14.
Реализация клапана номинальным диаметром DN 80 номинальным давлением PN 10 с применением описанного решения позволила увеличить скорость открытия в семь раз, а закрытия - в восемь раз.