КЛАПАН ЗАПОРНЫЙ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ГАЗОВЫЙ
SHUT-OFF GAS VALVE WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL

Изобретение относится к запорной арматуре соосного типа с электромагнитным приводом, которая может быть использована в различных пневмо- и газовых  магистралей в нефтехимической, газовой и других отраслях народного хозяйства, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве для управления газовыми потоками.
Известен малогабаритный электромагнитный клапан для систем автоматики (патент на полезную модель РФ №66462, опубл. 10.09.2007). Клапан содержит корпус с расположенными вдоль его оси входным и выходным каналами, между которыми установлен плунжер с запорным элементом и приводом его перемещения, в две электрические катушки, соединенные через блок управления с генератором импульсов тока. Клапан снабжен механизмом фиксации открытого и закрытого положений запорного элемента, по отношению к седлу клапана, включающего постоянный магнит и вставки из магнитопроводящего материала для перемещения плунжера вдоль оси корпуса на величину хода запорного элемента, который выполнен в виде мембраны из эластичного материала, закрепленной на торце плунжера в форме трубки, причем входной канал клапана выполнен с возможностью осевого смещения для регулировки давления срабатывания клапана. Постоянный магнит может быть выполнен в виде кольца, а вставки в форме шайб. При этом постоянный магнит может быть закреплен на плунжере между электрическими катушками, а вставки на торцах катушек. Кроме того, постоянный магнит может быть закреплен на корпусе между электрическими катушками, а вставки на плунжере по обе стороны от постоянного магнита. Кроме того, постоянный магнит может быть закреплен на корпусе между электрическими катушками и снабжен вставками, скрепленными с его торцевыми поверхностями, причем третья вставка может быть закреплена на плунжере между упомянутыми двумя вставками. Корпус клапана может быть выполнен из диэлектрического или проводящего немагнитного материала, а плунжер может содержать радиальные отверстия, соединяющие его внутреннюю полость с полостью корпуса. Недостатком данного решения является необходимость регулировки клапана в начале работы, размещение катушек внутри герметичного корпуса, что требует принятия специальных мер по герметизации соединительных проводов катушек, выводимых наружу, а также невозможность управления клапаном механическим способом без подачи управляющего тока.
Известен также соосный электромагнитный клапан (патент на полезную модель РФ №80907, опубл. 27.02.2009), содержащий корпус с расположенным в нем подпружиненным трубчатым запорным органом, вокруг которого расположен электромагнитный привод, состоящий из катушки и подвижного и неподвижного магнитопроводов, при этом наружная поверхность запорного органа снабжена двумя опорными выступами, между которыми расположен подвижный магнитопровод с дополнительной пружиной. К недостаткам такого устройства можно отнести большое количество деталей, в том числе двух пружин, необходимость постоянной подачи тока в катушку для удержания клапана в открытом состоянии, размещение катушки внутри герметичного корпуса, что требует принятия специальных мер по герметизации соединительных проводов катушки, выводимых наружу, а также невозможность управления клапаном механическим способом без подачи управляющего тока.
Известен отсечной электромагнитный клапан (патент на изобретение РФ №2418220, опубл. 10.05.2011), содержащий прямоточный корпус с входным и выходным отверстиями, нагруженную пружиной тарель и поперечину. Поперечина зафиксирована в корпусе и снабжена отверстием для штока тарели. В корпусе выполнена внутренняя цилиндрическая расточка. Последняя сопряжена с входным и выходным отверстиями по коническим поверхностям. Тарель выполнена в виде цилиндра с одинаковыми коническими скосами по торцам. На внешней поверхности корпуса закреплена катушка электромагнита. Тарель выполнена из двух частей. Между частями тарели расположена магнитотвердая вставка. Со стороны входного отверстия к части тарели прикреплен шток. Шток вместе с пружиной проходит через отверстие во второй части тарели. Недостатком данного устройства является необходимость постоянной подачи тока в катушку для удержания клапана в открытом состоянии, а также невозможность управления клапаном механическим способом без подачи управляющего тока.
Известен клапан электромагнитный (патент на полезную модель РФ №100169, опубл. 10.12.2010), содержащий корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, при этом связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством последовательно связанных между собой клина и одноплечего рычага с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, а узел крепления одноплечего рычага с клином, электромагнитный привод, клин, якорь, возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента. К недостаткам такого устройства можно отнести большое количество деталей, сравнительно большие габариты и необходимость постоянной подачи тока в катушку для удержания клапана в открытом состоянии.
Известен электромагнитный клапан (патент на изобретение РФ №2243441, опубл. 27.12.2004), состоящий из цилиндрического корпуса, входной и выходной втулок, выполненных из ферромагнитного материала, на которых размещены две секции управляющей обмотки, золотника, размещенного между входной и выходной втулками, являющегося запорным органом, и сигнализатора состояния клапана в виде магнитоуправляемого контакта, отличающийся тем, что обе втулки и цилиндрический корпус расположены соосно с управляемой магистралью, размещенные на втулках управляющие обмотки соединены последовательно, образуя две секции единой управляющей обмотки, а на торцах золотника, выполненного из немагнитного материала, жестко укреплены два радиально намагниченных постоянных магнита, причем секции управляющей обмотки соединены между собой таким образом, чтобы при определенной полярности управляющего тока магнитный поток одной секции был направлен согласно магнитному потоку прилежащего к этой секции постоянного магнита, в то время как магнитный поток второй секции направлен против магнитного потока прилежащего к ней постоянного магнита. Недостатком данного устройства является наличие двух магнитов и размещение катушек внутри герметичного корпуса, что требует принятия специальных мер по герметизации соединительных проводов катушек, выводимых наружу, а также невозможность управления клапаном механическим способом без подачи управляющего тока.
Заявляемое изобретение направлено на решение технической проблемы, заключающейся в создании надежного и безопасного в использовании электромагнитного газового клапана простой конструкции с возможностью управления клапаном механическим способом без подачи управляющего тока.
Технический результат настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции, расширении функциональных возможностей, снижении потребляемой мощности, повышении надежности, удобства при монтаже и безопасности при эксплуатации.
Заявляемый технический результат достигается благодаря тому, что клапан запорный с электромагнитным управлением газовый содержит цилиндрический каркас с фиксирующим кольцом, запорный орган, выполненный в виде затвора с прокладкой, входной патрубок и выходной патрубок с седлом, выполненные из немагнитного материала, узел управления, размещенный в кожухе поверх каркаса и включающий, по крайней мере, одну катушку, толкатель, магнит и разъем, причем катушка и магнит расположены по отношению друг к другу таким образом, что при подаче электрического импульса созданный катушкой магнитный поток перемещает магнит и затвор в сторону седла, при этом фиксирующее кольцо, катушка, толкатель и магнит расположены соосно с каркасом на его внешней поверхности и отделены от управляемой рабочей среды, кожух с узлом управления выполнены с возможностью свободного вращения вокруг продольной оси клапана, при этом толкатель выполнен в виде цилиндра с выступающим кольцом для ручного управления. Клапан может содержать фильтр внутри входного патрубка. Клапан может быть оснащен дополнительным фиксирующим кольцом со стороны входного патрубка. Входной патрубок может быть выполнен с наружной или внутренней резьбой. Выходной патрубок может быть выполнен с наружной или внутренней резьбой.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез клапана запорного с электромагнитным управлением газового.
Позициями на чертеже обозначены:
1 – каркас,
2 – входной патрубок,
3 – фильтр,
4 – выходной патрубок,
5 – фиксирующее кольцо,
6 – затвор,
7 – прокладка,
8 – кожух,
9 – катушка,
10 – толкатель,
11 – магнит,
12 – разъем.
Клапан запорный с электромагнитным управлением газовый содержит каркас 1, входной патрубок 2 с фильтром 3 и выходной патрубок 4 с седлом, выполненные из немагнитного материала, фиксирующее кольцо 5, затвор 6 с прокладкой 7, являющийся запорным органом, узел управления, размещенный в кожухе 8 поверх каркаса 1 и включающий, по крайней мере, одну катушку 9, толкатель 10, магнит 11 и разъем 12.
Каркас 1 имеет резьбовое соединение с входным патрубком 2 и выходным патрубком 4, которое дополнительно может быть уплотнено специальным герметиком.
Фиксирующее кольцо 5 и узел управления с катушкой 9, толкателем 10, магнитом 11 и разъемом 12 расположены соосно с направлением управляемого потока рабочей среды на внешней поверхности каркаса 1 и разобщены с управляемой рабочей средой.
Фиксирующее кольцо 5 закреплено на каркасе 1 неподвижно, что исключает необходимость настройки магнитной системы.
На каркасе 1 может быть установлено дополнительное фиксирующее кольцо со стороны входного патрубка 2 для дополнительного удержания клапана в открытом состоянии при установке клапана в вертикальном положении.
Фильтр 3 выполнен в виде сетки с ячейками размером, не допускающим попадание посторонних частиц внутрь клапана, и зафиксирован внутри входного патрубка 2, что позволяет очищать его или заменять при необходимости без разборки клапана.
Затвор 6 имеет продольные каналы, по которым свободно проходит рабочая среда, когда клапан открыт. В закрытом состоянии давление газа дополнительно прижимает прокладку 7 затвора 6 к седлу, обеспечивая повышение герметичности затвора.
Выходной патрубок 4 и входной патрубок 2 могут быть выполнены с наружной или внутренней резьбой, что расширяет эксплуатационные возможности применения клапана.
Магнит 11 выполнен в форме кольца и жестко соединен с толкателем 10, что позволяет управлять клапаном вручную без подачи импульса управляющего тока.
Размещение магнита 11 снаружи каркаса 1 без контакта с рабочей средой позволяет уменьшить налипание магнитной пыли, которая может содержаться в рабочей среде, и повысить надежность работы клапана.
Катушка 9 и магнит 11 расположены по отношению друг к другу таким образом, что при подаче электрического импульса определенной полярности созданный катушкой 9 магнитный поток перемещает магнит 11 и жестко связанный с магнитом 11 толкатель 10.
Толкатель 10 выполнен в виде цилиндра с выступающим кольцом для ручного управления.
Кожух 8 не имеет жесткой связи с каркасом, может свободно вращаться вокруг продольной оси клапана, что повышает удобство монтажа устройства.
Наличие разъема 12 для подключения кабеля позволяет быстро присоединять и отсоединять управляющий кабель при монтаже/демонтаже клапана.
Клапан работает следующим образом.
В нормальном состоянии клапан открыт. Толкатель 10 с магнитом 11 расположены в положении, при котором затвор 6 открыт. Рабочая среда подается со стороны входного патрубка 2 и обтекает затвор 6 по имеющимся каналам.
При подаче управляющего импульса тока магнитное поле катушки 9 выталкивает магнит 11 с толкателем 10 по направлению движения рабочей среды, магнит 11 за счет магнитного сцепления перемещает затвор 6 в положение «закрыто». Затвор 6 прижимается к седлу выходного патрубка 4, перекрывая поток рабочей среды.
В закрытом состоянии затвор 6 удерживается магнитным полем постоянного магнита 11, который, в свою очередь, удерживается в положении «закрыто» за счет магнитной связи с фиксирующим кольцом 5.
Для открытия клапана необходимо переместить вручную толкатель 10 с магнитом 11 в сторону катушки 9 в положение «открыто». При этом затвор 6 также переместится вместе с магнитом 11 за счет магнитного сцепления, обеспечивая свободное протекание рабочей среды.
Клапан можно закрыть вручную, переместив толкатель 10 с магнитом 11 в сторону от катушки 9 в положение «закрыто». При этом затвор 6 также переместится вместе с магнитом 11 за счет магнитного сцепления и прижмется к седлу, перекрывая поток рабочей среды.