Клапан газовый электромагнитный

Полезная модель относится к устройствам автоматической трубопроводной арматуры с дистанционным управлением. Предложенный клапан является быстродействующим электромагнитным коаксиальным запорным нормально открытым клапаном и предназначен для автоматического перекрытия потоков газообразных рабочих сред на газопроводах систем газораспределения, газоснабжения и газопотребления.
Известен клапан электромагнитный с ручным дублером (патент RU на изобретение №2319055), который содержит корпус 1 с подводящим патрубком 3, сервопривод поршневого типа в составе поршня 6, гидроцилиндра 7, пружины 13, загрузочного отверстия 14 и разгрузочного отверстия 15, выполненного в направляющей трубке 16. Торец трубки 16 перекрывается уплотнительным диском 28, размещенным на дне втулки 17. Эта втулка 17 выполнена в торцевой стенке 18 полого конусообразного электромагнитного якоря. Корпус 19 якоря находится в зоне действия магнитного зазора 26. Зазор образован ярмом 23 и центральным кольцевым элементом 25. Последний вместе с корпусом 24 образуют электромагнитный привод клапана. Выходной патрубок 30 клапана размещен на торце корпуса 24 электромагнита. В состав клапана введен ручной дублер. Ручной дублер содержит ось 31 с уплотнительными элементами 32 и элементом 33 воздействия на якорь, а также ручку 34 с пружиной 35. Элемент 33 размещен между торцевыми поверхностями якоря и сервопривода.
К недостаткам данного технического решения следует отнести:
- большое потребление электроэнергии при открывании клапана, поскольку для поддержания открытого состояния клапана катушка электромагнита должна находиться во включенном состоянии;
- сложность конструкции, наличие пружинных элементов, подверженных эффекту старения;
- опасность возгорания при транспортировке взрывоопасной среды.
Известен клапан электромагнитный прямоточный (патент RU на изобретение №2371625), который содержит корпус с подводящим патрубком, крышку корпуса с отводящим патрубком, электромагнитный привод с обмоткой и защитным элементом, дисковый якорь и ярмо с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними и возвратную пружину якоря. Дисковый якорь содержит уплотнительный элемент. Якорь снабжен дренажными отверстиями. Привод расположен в корпусе клапана. Внутренний и наружный коаксиально размещенные полые цилиндры жестко соединены кольцевой перемычкой с дренажными отверстиями. Уплотнительный элемент якоря перекрывает седло отводящего патрубка. Последний размещен на торцевой стенке крышки корпуса клапана.
К недостаткам данного технического решения следует отнести:
- большое потребление электроэнергии при открывании клапана, поскольку для поддержания открытого состояния клапана катушка электромагнита должна находиться во включенном состоянии;
- сложность конструкции, наличие пружинных элементов, подверженных эффекту старения;
- опасность возгорания при транспортировке взрывоопасной среды.
Наиболее близким аналогом является устройство того же назначения что и заявляемая полезная модель: «Электромагнитный клапан» (патент RU на изобретение №2243441), 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.
К недостаткам наиболее близкого аналога следует отнести опасность возгорания при транспортировке взрывоопасной среды.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение безопасности эксплуатации запорной арматуры при работе с горючими и взрывоопасными средами.
Технический результат, отвечающий сформулированной выше задаче, выражается в значительном снижении опасности возгорания транспортируемой среды.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в клапане газовом электромагнитном, в состав которого входит корпус в виде полого цилиндра, расположенного соосно с управляемой магистралью; гайка в виде втулки, закрепленной по резьбе на одном из концов корпуса соосно его продольной оси, штуцер в виде втулки, закрепленной по резьбе на другом конце корпуса соосно его продольной оси; золотник, расположенный внутри корпуса соосно его продольной оси; уплотняющая шайба, закрепленная на торце золотника соосно продольной оси корпуса; магнитный элемент; каркас, расположенный соосно продольной оси корпуса, управляющая обмотка, размещенная на каркасе соосно продольной оси корпуса, согласно полезной модели, корпус выполнен из немагнитного материала, гайка выполнена из металла, штуцер выполнен из магнитного металла, золотник выполнен из магнитного материала, магнитный элемент выполнен в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса, каркас, выполненный из немагнитного электроизоляционного материала, и размещенная на нем управляющая обмотка расположены концентрично вокруг магнитного элемента, а в клапан введены: гильза из немагнитного материала в виде втулки, расположенной концентрично вокруг магнитного элемента, заглушка из немагнитного материала в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса, фиксатор из магнитного материала в виде плоской кольцевой шайбы расположенной концентрично вокруг корпуса, при этом торец гильзы, обращенный в сторону гайки, имеет отбортовку вовнутрь, разделяющую магнитный элемент и фиксатор, торец заглушки, обращенный в сторону штуцера, имеет отбортовку наружу, разделяющую гильзу и штуцер, а цилиндрическая часть заглушки расположена в пространстве между торцом магнитного элемента, внешней поверхностью стенки корпуса и внутренней поверхностью стенки гильзы.
Причинно-следственная связь между техническим результатом и введенными в клапан газовый электромагнитный существенными признаками состоит в том, что форма магнитного элемента и его расположение вокруг корпуса, форма каркаса с размещенной на нем управляющей обмоткой, и их расположение вокруг магнитного элемента, позволили вынести эти ответственные узлы клапана за пределы рабочей полости. С учетом того, что управляющая обмотка, по которой проходит электрический ток, является потенциальным источником пожарной опасности, удаление ее за пределы рабочей полости повышает безопасность применения клапана в системе транспортировки горючих и взрывоопасных сред. Остальные признаки, приведенные в формуле полезной модели, в том числе, материал и форма изготовления корпуса и золотника, особенности формы гильзы, заглушки, и размещение в пространстве всех узлов клапана, обеспечивают его работоспособность, в связи с чем, также имеют отношение к техническому результату, так как исключение любого их них не позволяет этого результата достичь.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, не позволил обнаружить на дату подачи заявки средства того же назначения, совокупность существенных признаков которого полностью идентична совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели. Из этого сделан вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию НОВИЗНА.
Перечень фигур заявляемой полезной модели.
На фиг. 1 приведен чертеж клапана, находящегося в состоянии «Открыто», что соответствует исходному состоянию, на фиг. 2 приведен чертеж клапана, находящегося в состоянии «Закрыто», на фиг. 3 приведен чертеж золотника, вид со стороны гайки. Позициями на чертеже обозначены:
1 - корпус;
2 - гайка;
3 - штуцер;
4 - золотник;
5 - уплотняющая шайба;
6 - магнитный элемент;
7 - каркас;
8 - управляющая обмотка;
9 - гильза;
10 - заглушка;
11 - фиксатор.
В состав клапана газового электромагнитного входит: корпус (1) из немагнитного материала, выполненный в виде полого цилиндра, расположенного соосно с управляемой магистралью; гайка (2) в виде втулки из металла, закрепленной по резьбе на одном из концов корпуса (1) соосно его продольной оси; штуцер (3) в виде втулки из магнитного металла, закрепленной по резьбе на другом конце корпуса (1) соосно его продольной оси; золотник (4), выполненный из магнитного материала и расположенный внутри корпуса (1) соосно его продольной оси; уплотняющая шайба (5), закрепленная на торце золотника (4) соосно продольной оси корпуса (1); магнитный элемент (6), выполнен в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса (1); каркас (7) из немагнитного электроизоляционного материала и размещенная на нем управляющая обмотка (8), расположенные концентрично вокруг магнитного элемента (6); гильза (9) из немагнитного материала в виде втулки, расположенной концентрично вокруг магнитного элемента (6); заглушка (10) из немагнитного материала в виде втулки, расположенной концентрично вокруг корпуса (1), фиксатор (11) из магнитного металла в виде плоской кольцевой шайбы расположенной концентрично вокруг корпуса. При этом, торец гильзы (9), обращенный в сторону гайки (2), имеет отбортовку вовнутрь, разделяющую магнитный элемент (6) и фиксатор (11), торец заглушки (10), обращенный в сторону штуцера (3), имеет отбортовку наружу, разделяющую гильзу (9) и штуцер (3), а цилиндрическая часть заглушки (10) расположена в пространстве между торцом магнитного элемента (6), внешней поверхностью стенки корпуса (1) и внутренней поверхностью стенки гильзы (9). Элементы конструкции, обязательные для любого клапана, но не отражающие существо предлагаемого технического решения (например, крепежные элементы, прокладки, защитные сетки и др.) на чертежах не показаны.
Описание работы клапана.
Исходным положением является открытое состояние клапана, отображенное на фиг. 1. При этом золотник (4) находится в крайнем правом положении. Зазор между магнитным элементом (6) и фиксатором (11) минимален и определяется толщиной отбортовки гильзы (9), что обеспечивает фиксацию магнитного элемента (6) и золотника (4) в крайнем правом положении при отсутствии тока в управляющей обмотке (8). Внутренняя полость гайки (2) имеет сообщение с внутренней полостью штуцера (3) и газ (или другая среда) свободно проходит вдоль рабочей полости клапана справа налево.
Для переключения клапана в закрытое состояние на управляющую обмотку (8) подается импульс положительной полярности, который вызывает появление вокруг управляющей обмотки (8) магнитного поля, выталкивающего магнитный элемент (6) в направлении штуцера (3). Перемещение магнитного элемента (6) в крайнее левое положение вызывает перемещение в том же направлении золотника (4), перекрывающего отверстие штуцера (3). В крайнем левом положении магнитного элемента (6) его магнитное поле замыкается через материал штуцера (3), что и обеспечивает фиксацию в этом положении, а также магнитного элемента (6) и золотника (4) после прекращения действия управляющего импульса. Данное положение золотника (4) отображено на фиг. 2.
Для возвращения клапана в исходное открытое положение на управляющую обмотку (8) подается импульс отрицательной полярности, который вызывает вокруг управляющей обмотки (8) магнитное поле, перемещающее магнитный элемент (6) в направлении гайки (2), а вслед за ним и перемещение в этом же направлении золотника (4). После того, как магнитный элемент (6) занял крайнее правое положение, силы притяжения, создаваемой его магнитным полем, достаточно для его удержания, а также удержания золотника (4), в крайнем правом положении после прекращения управляющего импульса. Отбортовка заглушки (10) позволяет при необходимости вручную переместить золотник (4) из одного крайнего положения в другое, то есть выполнить переключение клапана.
Введение в заявляемый клапан изменений его конструкции, отраженных в формуле полезной модели, позволило вынести за пределы рабочей полости клапана потенциальный источника опасности возгорания транспортируемой среды в виде каркаса (7) с размещенной на нем обмоткой управления (8).
Вышеизложенные сведения показывают, что при использовании заявляемой полезной модели выполнена следующая совокупность условий:
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в устройствах автоматической трубопроводной арматуры с дистанционным управлением.
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата, а именно значительное снижение опасности возгорания транспортируемой среды.
Для заявляемого устройства, в том виде, в котором оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, описанных в заявке, следовательно заявляемая полезная модель соответствует критерию ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ.