ПЕРЕПУСКНОЕ КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО

Область техники
Полезная модель относится к гидравлическому и пневматическому оборудованию машин, например к гидравлическим демпферам железнодорожных вагонов, и касается клапанных устройств перепускного типа - обратных клапанов, дросселирующих и т.п.
Уровень техники
Известны клапанные блоки гидравлического амортизатора, включающие предохранительный и обратный клапаны с подпружиненными запорными органами: [1] - SU, патент №2020310, F16F 5/00, 1994 г., и [2] - Инструкция по содержанию и ремонту гасителей колебаний локомотивов и вагонов электровозов. М., Транспорт, 1988, с.8-9, рис.3. В этих устройствах при открытии клапана расстояние между витками пружины изменяется (уменьшается), возрастает сопротивление потоку рабочей жидкости и увеличивается давление в пружинной полости, что влияет на характеристику открытия клапана.
Известен клапан [3] - Патент РФ №2148200, F16K 31/08, 27.04.2000 с использованием постоянного магнита в форме шара (как запирающего органа). Известен магниторегулируемый клапан [4] - Патент DE №10009835, кл. F16К 31/08, F16H 01, 2007 г., где также использован постоянный магнит, но устройство конструктивно сложно.
Известно перепускное клапанное устройство [5] - М.М.Соколов, В.И.Варава, Р.М.Левит. Гасители колебаний подвижного состава. Справочник. М. «Транспорт». 1985., стр.6, табл.1.3, [6] - Т.М.Башта.
Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М. «Машгиз». 1963. стр.337, рис.204, содержащее седло, клапан, прижимное и направляющее устройство, причем седло выполнено с плоской поверхностью для прилегания клапана и сквозными отверстиями для прохода через седло рабочей среды, а клапан выполнен из стали в виде пластины, прикрывающей с одной стороны проходные отверстия седла. Прижимное устройство для клапана в известной конструкции выполнено в виде пружины сжатия, установленной между клапаном и специальным упором. Это устройство выбрано в качестве прототипа.
Недостатком указанного устройства является то, что прижимное устройство требует для своего размещения значительных габаритов по высоте как для самой пружины, так и специального упора для пружины. Кроме того, пружинные прижимные устройства имеют недостаточно высокую надежность вследствие частой поломки пружин. Главным недостатком известного прижимного устройства является то, что входящая в его состав пружина оказывает неблагоприятное влияние на рабочие характеристики перепускного клапана.
В оптимальном варианте перепускной клапан не должен оказывать никакого сопротивления перетоку рабочей среды через седло при открытом клапане. В известном варианте, однако, поток рабочей среды, открывая клапан, преодолевает не только силу предварительного поджатия пружины, но и дополнительную силу дальнейшей деформации пружины, связанную с подъемом клапана, на что бесполезно затрачивается значительная мощность агрегата в целом. Помимо потерь мощности, пружинный прижим клапана при изменении скорости перетока через седло рабочей среды, меняет свое сопротивление, обусловливая нежелательную переменность рабочих характеристик агрегата.
Раскрытие полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача создания клапана, который обеспечивает получение технического результата - уменьшение габаритов клапана, повышение его надежности, оптимизацию рабочих характеристик.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в перепускном клапанном устройстве, содержащем седло, клапан, прижимное и направляющее устройство для клапана, причем седло выполнено с плоской поверхностью для прилегания клапана и сквозными отверстиями для прохода рабочей среды (жидкости), а клапан выполнен из стали в виде пластины, прикрывающей с одной стороны проходные отверстия седла, согласно полезной модели прижимное устройство для клапана выполнено в виде вмонтированных в седло постоянных магнитов.
Предусмотрено также, что постоянные магниты размещены в отверстиях (гнездах, углублениях, цилиндрических или иной формы выемках) седла, а седло дополнительно оборудовано этими отверстиями (гнездами, углублениями).
Предусмотрено также, что постоянные магниты размещены в сквозных отверстиях для прохода через седло рабочей среды (жидкости), при этом магниты установлены только в некоторых из этих отверстий, заполняя отверстие полностью и/или обеспечивая существенные открытые пространства, через которые рабочая среда (жидкость) может, по существу, протекать свободно.
При анализе технического решения на соответствие критерию «новизна», выявлено, что часть признаков заявленной совокупности является новой, следовательно, полезная модель соответствует критерию «новизна».
Введение указанных отличительных признаков позволяет получить требуемый технический результат: перепускное клапанное устройство по
предлагаемой полезной модели является более надежным, обладает меньшими габаритами и улучшенными рабочими характеристиками.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, представленными на фиг.1, 2: на фиг.1 - исходное положение (клапан закрыт), на фиг.2 - открытое положение клапана.
Позициями на фиг.1, 2 обозначены:
1 - седло;
2 - клапан;
3 - направляющее устройство для клапана;
4 - прижимное устройство для клапана;
5 - проходные отверстия седла;
6 и 7 - кольцевые выступы седла.
Осуществление полезной модели
Предлагаемая конструкция перепускного клапанного устройства содержит седло 1 (фиг.1, 2), клапан 2, направляющее 3 и прижимное 4 устройства для клапана 2. Седло 1 выполнено со сквозными отверстиями 5 для перетока рабочей среды (жидкости или сжатого воздуха) черед седло 1. Клапан 2 выполнен из ферромагнитного материала, например из стали, имеет форму плоского диска (пластины), размеры которого выбраны так, чтобы обеспечить перекрытие проходных отверстий 5 седла 1. В диске клапана 2 выполнено центральное отверстие. Верхняя часть седла 1 выполнена с кольцевыми выступами 6 и 7, между которыми расположены зоны выхода отверстий 5, и с отверстиями для установки магнитов прижимного устройства 4. Верхняя поверхность выступов 6 и 7 седла 1 обработана на плоскость для прилегания к ней диска клапана 2. В центре седла 1 смонтировано направляющее устройство 3 для клапана
предв.
к
1
2. Оно представляет из себя штырь с цилиндрической частью и упором. Клапан 2 надет на цилиндрическую часть штыря, своим центральным отверстием, с обеспечением подвижности вдоль штыря. На цилиндрической части штыря внизу нанесена резьба для закрепления его на седле. В другом варианте осуществления полезной модели штырь может быть закреплен иначе, например, вклеен или закреплен любым другим способом. Верхняя часть штыря снабжена плоским упором для ограничения хода клапана 2 в вертикальном направлении. Прижимное устройство клапана 2 выполнено в виде постоянных магнитов 4, вмонтированных, например, с помощью специального клея, в предусмотренные для установки магнитов 4 отверстия седла 1 (фиг.1, 2). Контакт клапана и седла обеспечивается за счет магнитного притяжения магнитов 4 и диска клапана 2. Состав материала, форма, объем и количество магнитов 4 подобраны так, что в смонтированном положении они обеспечивают минимально необходимую силу предварительного поджатия диска клапана 2 к седлу 1 (F) и силу F  возврата максимально смещенного клапана 2 (на величину h) в исходное положение контакта с седлом 1. Выбор соотношения этих сил определяет также и конкретное применение клапана (например, в качестве обратного, предохранительного).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В исходном положении клапан 2 за счет сил притяжения магнитов прижимного устройства 4 занимает нижнее положение и контактирует с седлом 1, с его кольцевыми выступами 6 и 7, перекрывая движение рабочей среды.
предв.
При увеличении избыточного давления рабочей среды, расположенной ниже клапана 2, и создании за счет этого усилия на клапан 2, превышающего силу F, клапан 2, преодолевая силу притяжения магнитов 4, поднимается от седла 1 и открывает отверстия 5 для прохода рабочей среды из подклапанной области в рабочее
пространство над клапаном. Клапан 2 под действием этого усилия разъединяется с седлом (выходит из контакта с седлом) и перемещается вверх по направляющему устройству. При этом для поддержания открытого положения клапана 2 требуется меньшее давление, поскольку притяжение между магнитами 4 и седлом 2, при их разъединении, уменьшается. Ход клапана вверх ограничен упором, при прилегании диска клапана к упору достигается максимальное значение хода клапана h. Поскольку сила притяжения клапана 2 к седлу 1 за счет магнитов 4 по мере увеличения хода клапана 2 вверх уменьшается, то уменьшается и сила сопротивления клапана перетоку рабочей среды.
к
1
При снижении избыточного давления рабочей среды под клапаном 2, за счет силы F  магнитов, клапан возвращается в исходное положение.
В предлагаемой конструкции улучшена рабочая характеристика клапана, кроме того, устранены и другие недостатки прототипа. Магниты по сравнению с пружиной не подвержены поломкам, для своего размещения не используют надклапанное пространство, поскольку они вмонтированы в седло. Это обеспечивает повышение надежности и уменьшение габаритов клапана, тем самым поставленная задача решена.
Реализация предлагаемого устройства не ограничивается приведенным примером его осуществления, возможно и другое его конструктивное исполнение. Так, например, магниты прижимного устройства могут быть установлены не в специально и дополнительно выполненных в седле отверстиях, а в уже имеющихся сквозных отверстиях 5, предназначенных для прохода через седло рабочей среды (жидкости). При этом магниты устанавливаются только в некоторых из этих отверстий, заполняя отверстие полностью и/или обеспечивая существенные открытые пространства, через которые рабочая среда (жидкость) может, по существу, протекать свободно.
Как видно из примера осуществления, предложенное техническое решение может быть осуществлено с помощью доступных средств и методов, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».
Промышленная применимость
Разработаны и изготовлены опытные образцы клапанов по полезной модели. Проведены их успешные испытания.
Источники и информации
1. SU, патент №2020310, F16F 5/00, 1994 г.,
2. Инструкция по содержанию и ремонту гасителей колебаний локомотивов и вагонов электровозов. М., Транспорт, 1988, с.8-9, рис.3
3. [3] - Патент РФ №2148200, F16K 31/08, 27.04.2000
4. [4] - Патент DE №10009835, кл. F16К 31/08, F16H 01, 2007 г.
5. М.М.Соколов, В.И.Варава, Г.М.Левит. Гасители колебаний подвижного состава. Справочник. М. «Транспорт». 1985., стр.6, табл.1.3
6. Т.М.Башта. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М. «Машгиз». 1963. стр.337, рис.204, прототип