КЛАПАН ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ

Полезная модель относится к машиностроению, и в частности к арматуростроению. Она может быть использована для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.
Известны клапаны электромагнитные, содержащие корпус с седлом, входным и выходным патрубками, запорный орган, расположенный концентрично седлу корпуса, электромагнит с расположенным внутри якорем.
В патенте РФ №2160405, МПК F16К 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, расположенными на общей оси и с обтекателем внутри, образующим с корпусом кольцевой зазор для рабочей среды, а также перекрывной орган (управляющий элемент), имеющий внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу (электромагнитному приводу).
В патенте РФ №2073155, МПК F16К 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом, перекрываемым запорным органом (управляющим элементом), имеющим неметаллическое уплотнение, электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющим нижний и верхний фланцы, с герметизирующей разделительной трубкой и с сердечником (якорем), имеющим полость для рабочей среды, а также возвратную пружину, причем герметизирующая разделительная трубка состоит из звена, выполненного из ферромагнитного материала и расположенного под ним звена, выполненного из маломагнитного материала.
Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является клапан электромагнитный, описанный в патенте US 6116571 A F16К 1/12, F16К 31/06, 12.09.2000. Он содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижную герметизирующую трубу (управляющий элемент) с седлом, уплотнительный элемент, электромагнитный привод, якорь, связанный с управляющим элементом посредством системы рычагов, один из которых оснащен зацепляющими зубьями, возвратную пружину.
Данный клапан достаточно надежен, однако связь якоря с управляющим элементом имеет относительно сложную конструкцию, состоящую из большого количества элементов и пар трения, что затрудняет его техническое обслуживание и ремонт, а также может привести к преждевременному выходу из строя связи якоря с управляющим элементом и, следовательно, всего клапан в целом. В результате этого клапан перестает выполнять свою функцию, восстановление которой может потребовать демонтирование клапана с трубопровода, т.е. в устройстве не достигается технический результат, выраженный в повышении ремонтопригодности клапана.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемой полезной модели - обеспечение надежного функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество инородных включений, в том числе магнитных, имеющих особенность примагничиваться к якорю и электромагнитному приводу в процессе работы, что приводит к периодическому выходу из строя клапана, а также повышение ремонтопригодности клапана.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане электромагнитном, содержащем 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, связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством механизма образованного ползуном, связанного с якорем с одной стороны и с шатуном с другой стороны, который связан с кривошипом, представляющим собой зубчатое колесо или его часть, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента зубчатое зацепление, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, а электромагнитный привод, якорь и возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента. Необходимо отметить, что возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.
В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемой полезной модели и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана электромагнитного реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемая полезная модель представляет собой решение технической задачи, является новой, обеспечивает и промышленную применимость.
Суть предлагаемой полезной модели поясняется на нижеследующей фигуре.
На фиг.1 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе.
Электромагнитный клапан (фиг.1) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 12 и выходной 13 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительный элемент 4, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 посредством механизма образованного ползуном 11, связанного с якорем 7 с одной стороны и с шатуном 9 с другой стороны, который связан с кривошипом 6, представляющим собой зубчатое колесо, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Разобщительный элемент 10 служит для дополнительного герметичного разделения электромагнитного привода 2, якоря 7 и возвратной пружины 8 от проточной части корпуса 1 клапана.
Клапан работает следующим образом. В полость 12 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который посредством механизма образованного ползуном 11, связанного с якорем 7 с одной стороны и с шатуном 9 с другой стороны, который связан с кривошипом 6, представляющим собой зубчатое колесо, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает полости 12 и 13. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, а разобщительный элемент 10 отделяет электромагнитный привод 2, якорь 7 и возвратную пружину 8 от проточной части корпуса 1 клапана.
При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2, якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2 сжимая возвратную пружину 8 и посредством механизма образованного ползуном 11, связанного с якорем 7 с одной стороны и с шатуном 9 с другой стороны, который связан с кривошипом 6, представляющим собой зубчатое колесо, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из полости 12 входного патрубка перетекает в полость 13 выходного патрубка. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, ползун 11, шатун 9, кривошип 6 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 12 и 13 разобщаются.
Именно такая конструкция клапана электромагнитного, содержащего 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, а связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством механизма образованного ползуном, связанного с якорем с одной стороны и с шатуном с другой стороны, который связан с кривошипом, представляющим собой зубчатое колесо или его часть, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента зубчатое зацепление, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, а электромагнитный привод, якорь и возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента, обеспечивает технический результат, направленный на обеспечение надежного функционирования клапана при управлении потоком рабочей среды, содержащей значительное количество инородных включений, в том числе магнитных, а также повышение ремонтопригодности клапана.
Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.2 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе с третьим дополнительными патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом.
Электромагнитный клапан с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом (фиг.2) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 13 и выходные 14, 15 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 12, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 посредством механизма образованного ползуном 11, связанного с якорем 7 с одной стороны и с шатуном 9 с другой стороны, который связан с кривошипом 6, представляющим собой зубчатое колесо, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4 и отжимает от уплотнительного элемента 12, чем разобщает полость 13 от полостей 14, 15 и соединяет между собой полости 14 и 15. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, а разобщительный элемент 10 отделяет электромагнитный привод 2, якорь 7 и возвратную пружину 8 от проточной части корпуса 1 клапана.
Клапан работает следующим образом. В полость 13 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который посредством механизма образованного ползуном 11, связанного с якорем 7 с одной стороны и с шатуном 9 с другой стороны, который связан с кривошипом 6, представляющим собой зубчатое колесо, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4 и отжимает от уплотнительного элемента 12, чем разобщает полость 13 от полостей 14, 15 и соединяет между собой полости 14 и 15. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, а разобщительный элемент 10 отделяет электромагнитный привод 2, якорь 7 и возвратную пружину 8 от проточной части корпуса 1 клапана.
При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2, якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2 сжимая возвратную пружину 8 и посредством механизма образованного ползуном 11, связанного с якорем 7 с одной стороны и с шатуном 9 с другой стороны, который связан с кривошипом 6, представляющим собой зубчатое колесо, образующий с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 12. Рабочая среда из полости 13 входного патрубка перетекает в полость 14 выходного патрубка, при этом полость 15 отделяется от полостей 13 и 14. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, ползун 11, шатун 9, кривошип 6 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 14 и 15 соединяются, отсоединяясь при этом от полости 13.
Для проверки работоспособности клапан электромагнитный был установлен в систему очистки воды установки для мойки автомобилей. До этого в систему был установлен клапан марки КЭО. Замена его была обусловлена частыми жалобами обслуживающего персонала на недостаточную надежность клапана при работе с водой со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и ограниченную ремонтопригодность. В результате опытной эксплуатации не было выявлено ни одного случая отказа клапана электромагнитного описанной конструкции, что подтверждает правильность предложенного технического решения.
В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпусные части клапана могут быть изготовлены из стали 40X13, 08Х18Н10Т. Реализация клапана электромагнитного возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.
Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемой полезной модели способствуют повышению надежности функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и повышению его ремонтопригодности.