БЕССАЛЬНИКОВЫЙ КЛАПАН С МЕХАНИЧЕСКИМ ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
PACKLESS VALVE WITH MECHANICAL REMOTE CONTROL

Бессальниковый клапан с механическим дистанционным управлением предназначен для осуществления перекрытия горячего и холодного водоснабжения в жилых и производственных помещениях, а также воздушных и газовых магистралей.
Изобретение относится к области пневмогидротехники, в частности к конструкции бессальниковых запорных клапанов с механическим дистанционным управлением. Они могут быть использованы в качестве основных или дополнительных устройств к существующим запорным системам, где требуется повышенная безопасность и надежность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому клапану является электромагнитный клапан, управляемый электромагнитным приводом (SU 1798577 A1, F16K 31/02, 28.02.1993). Анализ работы существующих распространенных бессальниковых герметичных клапанов показывает на ряд недостатков, одними из которых являются необходимость использования электропитания, что снижает электробезопасность и надежность при эксплуатации, необходимость применения дополнительных мер защиты электромагнитного клапана в помещениях с повышенной влажностью, отсутствие возможности ручного управления клапаном в случае аварийного выключения электропитания, выхода из строя катушки соленоида, цепей управления, а также возможность возникновения гидравлического удара в системе водоснабжения, в случае использования большого количества электромагнитных клапанов на одной магистрали, в результате одновременного их закрытия при аварийном отключения электропитания.
Задачей изобретения является повышение надежности и безопасности трубопроводных систем с применением клапанов, а также управление их без использования электричества, где применение электричества опасно, невозможно или нецелесообразно.
Поставленная задача достигается тем, что вместо электромагнитной катушки клапана установлено устройство, в котором расположен постоянный магнит с определенным расположением его по отношению к неподвижному сердечнику и оказывающий воздействие на положение подвижного сердечника за счет изменения расположения магнитного поля. Управление поворотом магнита в устройстве осуществляется механически с пульта дистанционного управления.
Техническим результатом является разработка бессальникового клапана с механическим дистанционным управлением без применения электричества, для установки его в систему водоснабжения, позволяющего перекрывать подачу воды на время длительного отсутствия людей в помещениях, а также в ночное время, когда затопление помещений может привести к большим материальным потерям.
Указанный технический результат достигается созданием бессальникового клапана с механическим дистанционным управлением, состоящего из корпуса запорного устройства и магнитного устройства управления, включающего в себя постоянный магнит и выполненные из немагнитного материала корпус, ось, пружину, каретку, которая приводится в движение тросом, соединенным с пультом дистанционного управления и перемещающимся в антифрикционной оболочке, путем поворота ручки управления клапаном при воздействии незначительной физической силы человека. Особенностью изобретения является то, что постоянный магнит закреплен на каретке и расположен по отношению к стопору неподвижного сердечника максимально намагничивая его так, что при его перемещении изменяется влияние магнитного поля на стопор неподвижного сердечника, в результате чего изменяются силы взаимодействия между постоянным магнитом и стопором.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен клапан без электромагнитной катушки в нормально закрытом положении, на фиг.2 - бессальниковый клапан с механическим дистанционным управлением, положение клапана - открыт, на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2, на фиг.4 - бессальниковый клапан с механическим дистанционным управлением, положение клапана - закрыт, на фиг.5 - разрез по А-А на фиг.4.
На фиг.1 представлен чертеж отсечного бессальникового клапана состоящий из неподвижного сердечника (1), подвижного сердечника (2), стопора (3), возвратной пружины (4), приводного механизма (5), гайки (6).
Магнитное устройство управлением клапана, расположенное на неподвижном сердечнике клапана (1) фиг.2, управляется дистанционно с пульта управления (14) и включает в себя постоянный магнит (7) и, выполненные из немагнитного материала, корпус (10), ось (8), пружину (9), каретку (11), которая приводится в движение тросом (12), соединенным с пультом дистанционного управления (14) и перемещающимся в антифрикционной оболочке (13), путем поворота ручки управления клапаном (15) при воздействии незначительной физической силы человека. Постоянный магнит (7) закреплен на каретке (11) и расположен к стопору (3) фиг.2 неподвижного сердечника (1) клапана, так что магнитное поле максимально намагничивает стопор (3) и перемещается по траектории с эффективным изменением магнитного поля на стопоре (3), в результате чего изменяются силы взаимодействия между постоянным магнитом (7) и стопором (3).
На фиг.2 представлено положение постоянного магнита, при котором стопор намагничен, клапан открыт. Устройство работает следующим образом. Постоянный магнит (7) закреплен на каретке (11) и поворачивается на оси (8), закрепленной в корпусе (10). Магнит приводится в движение тросом (12), соединенным с пультом дистанционного управления (14) и перемещающимся в антифрикционной оболочке при помощи незначительной физической силы человека, путем поворота ручки (15) режима управления клапана, и возвращается в исходное состояние пружиной (9) и силой магнитного поля постоянного магнита (7) к стопору (3) неподвижного сердечника (1). Данное устройство дает возможность определенно располагать и перемещать постоянный магнит (7) по траектории с эффективным изменением влияния магнитного поля на стопор (3) неподвижного сердечника (1), при котором подвижный сердечник (2), под действием намагниченного стопора (3) магнитным полем постоянного магнита (7), создает усилие, сжимая возвратную пружину (4) подвижного сердечника (2), защелкиваясь к стопору (3), при этом усилие, создаваемое возвратной пружиной (4) на приводной механизм (5), равно нулю.
Испытания образцов, подготовленных к производству, проводились на стенде с давлением 12 атм на серийных двухходовых отсечных бессальниковых мембранных клапанах с условным проходом Ду-15 и Ду-20 непрямого действия с принудительным поднятием диафрагмы. При рабочем ходе подвижного сердечника клапана 3,5 мм и усилии возвратной пружины на диафрагму 650 г применялся постоянный магнит сплава Nd - Fe - В (неодим - железо - бор), размерами 34×28×10 мм, силой 190 мТл. Удерживающая сила подвижного сердечника в режиме «клапан открыт» фиг.2 составляет 8-9 кг. Остаточная намагниченность стопора в режиме «клапан закрыт» фиг.4 практически равна 0. Также проверялась работа узлов клапана при испытании устройства с постоянными магнитами больших размеров и повышенной намагниченности, а именно 22×22×22 мм, намагниченность 230 мТл, 25×27×20 мм, намагниченность 260 мТл, 42×32×20 мм, намагниченность 270 мТл, и 40×40×23 мм, намагниченность 320 мТл. Результаты показали, что тяговые усилия подвижного сердечника увеличивались без увеличения сил трения в паре скольжения подвижного и неподвижного сердечников, а остаточная намагниченность стопора в положении каретки фиг.4 оставалась на том же уровне и зависела от точности расположения каретки к стопору.
Образцы подвергались 640000 циклам включений (открыть-закрыть), износ в паре скольжения подвижного и неподвижного сердечников клапана не наблюдался.
Опытный образец бессальникового клапана с механическим дистанционным управлением был установлен в санузле жилого помещения после главного вентиля центральной магистрали подачи воды, который обычно располагается в неудобном месте. Многократное использование вентиля быстро изнашивают сальниковые уплотнения, а в случае длительного неиспользования вентиля закрыть его не всегда удается.
Управление бессальниковым клапаном осуществляется с пульта дистанционного управления, который устанавливается в удобном месте. Использование клапана может производиться многократно каждый день, так как технический ресурс серийных диафрагменных клапанов очень велик и составляет более миллиона циклов. Как показывают испытания магнитов, выполненных из сплава Nd - Fe - В (неодим-железо-бор), то гарантированный срок службы их составляет не менее 10 лет.
Экономический и моральный выигрыш от изобретения определяется количеством и стоимостью материальных ценностей в жилых, производственных и других объектах спасенных от затопления путем применения предлагаемого технического решения.
Таким образом, данное изобретение позволяет исключить необходимость применения электроэнергии в управлении клапаном, тем самым повысить надежность и безопасность при эксплуатации. Внедрение предлагаемого способа предупреждения затоплений в результате неисправности водопроводной сети и возникающих в них гидравлических ударов обеспечивает эффективную защиту людей, жилых, производственных и других объектов от негативного воздействия воды, а также обеспечит существенную экономию материальных и финансовых средств каждого гражданина и государства в целом.