Клапан электромагнитный

Заявляемая полезная модель относится к области трубопроводного арматуростроения и может быть использована в секционных дренчерах для предотвращения возникновения аварийных ситуаций в трубопроводах систем пожаротушения, преимущественно, с использованием высокого давления.
Известен электромагнитный клапан [патент на изобретение RU №2200266, МПК F16K 31/02, опубл. 10.03.2003], содержащий электромагнит, корпус, управляющую полость, часть которой выполнена переменного сечения, основной запорный орган с разгрузочным каналом, перекрываемым подпружиненным якорем, размещенным над разгрузочным каналом, загрузочный канал, площадь проходного сечения которого меньше площади разгрузочного канала, отличающийся тем, что основной запорный орган выполнен в виде втулки с упругим разрезным кольцом, образующим щелевой загрузочный канал, причем упругое разрезное кольцо может быть выполнено с щелевым загрузочным каналом различной площади проходного сечения.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение функциональности клапана, за счет возможности работы с любым диаметром проходного сечения при малом ходе электромагнита.
Поставленная задача решена за счет того, что клапан электромагнитный включает электромагнит, корпус, в котором образованы входной и выходной каналы и управляющая полость, запорный орган, взаимодействующий с подпружиненным якорем электромагнита, согласно настоящей полезной модели, внутри управляющей полости с возможностью осевого перемещения установлен подпружиненный запорный колпак с осевым и боковыми отверстиями, внутри которого через его осевое отверстие с возможностью осевого перемещения проходит запорный орган, установленный с возможностью при своем перемещении открывать и закрывать проход рабочего тела через осевое и боковые отверстия запорного колпака, при этом диаметр запорного колпака выполнен не менее диаметра выходного канала.
Таким образом, за счет использования совокупности запорного колпака и запорного органа удается создать универсальный затвор с системой проходных каналов, образованных отверстиями в запорном колпаке, который позволяет открывать большое проходное сечение даже при малом ходе электромагнита, т.е. без увеличения габаритов самого клапана. Запорному органу достаточно открыть только проходные каналы (отверстия в запорном колпаке) в конструкции клапана, само проходное сечение для рабочего тела откроет запорный колпак. Поэтому появляется возможность использования запорного органа, размер и ход (связанного с ним электромагнита) которого значительно меньше проходного сечения клапана.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется нижеследующими чертежами и описанием.
На Фиг. 1 представлен клапан электромагнитный в закрытом состоянии.
На Фиг. 2 представлен клапан электромагнитный при уже открытом запорном органе, но еще закрытом запорном колпаке.
На Фиг. 3 представлен клапан электромагнитный в открытом состоянии.
1 - электромагнит;
2 - корпус;
3 - запорный орган;
4 - якорь;
5 - пружина;
6 - входной канал;
7 - выходной канал;
8 - управляющая полость;
9 - уплотнитель;
10 - уплотнитель;
11 - упорная втулка;
12 - отверстия в упорной втулке 11;
13 - пружина запорного колпака;
14 - запорный колпак;
15 - осевое отверстие запорного колпака;
16 - боковые отверстия запорного колпака;
17 - первая полость запорного колпака;
18 - вторая полость запорного колпака;
19 - уплотнитель;
20 - уплотнитель;
21 - упорная втулка;
22 - отверстия в упорной втулке 21;
23 - удерживающий элемент;
24 - осевое отверстие удерживающего элемента;
25 - гайка;
26 - ручка механического привода;
27 - контрольный датчик;
28 - ограничитель.
Клапан электромагнитный (Фиг. 1-3) включает электромагнит 1 с обмоткой и сердечником, корпус 2 клапана, внутри которого установлен запорный орган 3, взаимодействующий с якорем 4 электромагнита 1, снабженным пружиной 5.
В корпусе 2 под прямым углом друг к другу образованы входной канал 6 и выходной канал 7, между которыми образована управляющая полость 8.
В управляющей полости 8 расположены уплотнители 9 и 10, между которыми соосно выходному каналу 7 установлена упорная втулка 11 с отверстиями 12.
В управляющей полости 8 внутри упорной втулки 11 с возможностью осевого перемещения относительно нее установлен подпружиненный (с помощью пружины 13) запорный колпак 14 с осевым отверстием 15 и боковыми отверстиями 16. При этом наружный диаметр запорного колпака 14 выполнен не менее диаметра выходного канала 7.
Уплотнители 9 и 10 расположены с торцов упорной втулки 11 и предназначены для уплотнения запорного колпака 14 при работе клапана. Уплотнители 9 и 10 представляют собой гидравлические манжеты, позволяющие дополнительно повысить степень уплотнения запорного колпака 14.
Отверстия 12 в упорной втулке 11 могут быть расположены перпендикулярно к ее оси или под другим углом и предназначены для пропуска рабочего потока от входного канала 6 к выходному каналу 7. Площадь сечения отверстий 12 выбрана не менее площади сечения входного канала 6.
Внутри запорного колпака 14 образовано две сообщающиеся полости 17 и 18, в первую полость 17 имеют выходы осевое отверстие 15 и боковые отверстия 16 и в ней расположены уплотнители 19 и 20, между которыми соосно осевому отверстию 15 установлена упорная втулка 21 с отверстиями 22, во второй полости 18 соосно осевому отверстию 15 установлен удерживающий элемент 23 с осевым отверстием 24.
Через осевое отверстие 15 запорного колпака 14, уплотнители 19 и 20, упорную втулку 21, осевое отверстие 24 удерживающего элемента 23 с возможностью осевого перемещения проходит запорный орган 3, установленный с возможностью при своем перемещении открывать и закрывать проход рабочего тела через осевое отверстие 16 и боковые отверстия 16 запорного колпака 14.
Уплотнители 19 и 20 расположены с торцов упорной втулки 21 и предназначены для уплотнения запорного органа 3 при работе клапана. Уплотнители 19 и 20 представляют собой гидравлические манжеты, позволяющие дополнительно повысить степень уплотнения запорного органа 3.
Отверстия 22 в упорной втулке 21 могут быть расположены перпендикулярно к ее оси или под другим углом и предназначены для пропуска рабочего потока от входного канала 6 через отверстия 12 и 16 к выходному каналу 7. Площадь сечения отверстий 21 выбрана не менее площади сечения отверстий 16.
Удерживающий элемент 23 выполнен в виде резьбовой втулки, закручивающейся внутрь запорного колпака 14 (в полость 18) и предназначен для предотвращения перекоса запорного колпака 14 на запорном органе 3. Пружина 13 с одной стороны упирается в удерживающий элемент 23, а с другой в стенку управляющей полости 8.
Совокупность упорной втулки 11, уплотнителей 9 и 10 образует седло, перекрывающее с помощью запорного колпака 14 рабочий поток от входного канала 6 в выходной калан 7.
Внешний диаметр уплотнителей 9 и 10 и упорной втулки 11 выбран в зависимости от внутреннего диаметра выходного канала 7, а длина упорной втулки 11 выбрана не меньше внутреннего диаметра входного канала 6.
При этом удается повысить надежность клапана за счет снижения возможного просачивания рабочей среды, поскольку упорные втулки 11 и 21 предотвращают выдавливание уплотнителей 9, 10, 19, 20 при движении запорного колпака 14 и запорного органа 3 относительно них при работе клапана.
Запорный колпак 14 выполнен в виде стакана, дно которого установлено так, чтобы вместе с запорным органом 3, перекрывающим осевое отверстие 15, перекрывать выходной канал 7.
Запорный орган 3 выполнен в виде сплошного цилиндра с закругленным, заостренным, плоским или обтекаемым торцом, взаимодействующий другим своим торцом с якорем 4, например, посредством гайки 25. Гайка 25 выполнена такой формы, чтобы обеспечить взаимодействие между запорным органом 3 и якорем 4 с образованием технологического зазора. Например, осевое отверстие гайки 25 может быть выполнено переменного сечения, а соответствующий торец запорного органа 3 увеличенного диаметра. При этом запорный орган 3 вставляется в гайку 25, а потом гайка 25 закручивается на якорь 4.
Клапан электромагнитный может быть снабжен механическим приводом, который включает ручку 26, соединенный с ней шток (на чертеже не показано) с прижимными шайбами (на чертеже не показано) и кулачок (на чертеже не показано). Механический привод предназначен для ручного открывания клапана при отсутствии питания на электромагните 1 (аварийный режим).
В конструкцию клапана может быть введен по меньшей мере один контрольный датчик 27 положения запорного колпака 14, расположенный в корпусе 2 с возможностью контроля положения запорного колпака 14 и установленный вертикально, горизонтально или под углом в любом месте на протяжении части запорного колпака 14, свободной от пружины 13 и от упорной втулки 11 с уплотнителями 9 и 10. На теле запорного органа 3 в месте, соответствующем расположению упомянутого датчика 27, может быть образован по меньшей мере один ответный элемент, например, углубление (на чертеже не показано), для взаимодействия с датчиком 27, поскольку бесконтактные датчики чувствительны к изменению проводимости среды, а для контактных датчиков необходимо взаимодействие их чувствительного элемента и запорного колпака 14. Однако датчики 27 могут срабатывать и по поверхности запорного колпака 14, когда он перемещается под них. Датчик 27 может быть построен как по принципу бесконтактных измерений, так и контактных. Поэтому в качестве датчиков 27 могут быть применены индукционный, оптоэлектронный и другой бесконтактный датчик или механический контактор с электрическим, гидравлическим или пневматическим внешним приводом. Наиболее предпочтительным с точки зрения надежности, уменьшения габаритов конструкции и простоты использования является индукционный датчик.
Входной канал 6 и выходной канал 7 могут быть оборудованы сменными штуцерами разных пропускных диаметров. При этом перед штуцером выходного канала 7 может быть установлен резьбовой ограничитель 28 хода запорного колпака 15 и уплотнителя 9.
Клапан электромагнитный работает следующим образом.
Нормальное положение клапана - закрытое (Фиг. 1). В этом положении во входном канале 6 и управляющей полости 8 находится рабочее тело под давлением. При подаче напряжения на обмотку электромагнита 1 под действием возникающих магнитных сил якорь 4, преодолевая усилие пружины 5, перемещается, открывая проход рабочего тела через отверстия 12 в упорной втулке 11, отверстия 16 в запорном колпаке 14 и отверстия 22 в упорной втулке 21 (Фиг. 2).
Запорный колпак 14 приводится в открытое положение за счет давления на его торец рабочего тела (Фиг. 3).
При отсутствии напряжения на электромагните 1, но при необходимости подачи рабочего тела от входного канала 6 к выходному каналу 7, клапан приводят в открытое положение посредством ручки 26 механического привода.
При отсутствии давления рабочего тела запорный орган 3 и запорный колпак 14 закрываются под действием соответствующих пружин 5 и 13.
Время срабатывания (открывания и закрывания) клапана можно регулировать вручную или программными средствами.
Заявляемая конструкция может быть изготовлена на обычном технологическом оборудовании посредством обычных инструментов.