трехходовой электромагнитный распределительный клапан прямого действия

Формула изобретения

ТРЕХХОДОВОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий корпус с каналами подвода среды, подачи среды к приводу и сброса среды, два седла, два затвора со штоком между ними, возвратную пружину и электромагнит с якорем, отличающийся тем, что шток закреплен в одном из затворов жестко, а другой затвор выполнен полым с центральным отверстием в стенке, обращенной к первому затвору, через которое пропущен свободный конец штока, при этом в полости затвора размещена шайба, поджатая пружиной к свободному концу штока, а со стороны, противоположной штоку, выполнен упор, расположенный от шайбы на расстоянии, меньшем полного хода якоря электромагнита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть применено в качестве перекрывающих клапанов во всех областях промышленности и в машиностроении.

Известен электромагнитный клапан, содержащий электромагнит, якорь которого соединен с размещенным в корпусе затвором. Принцип действия такого электромагнитного клапана основан на перемещении затвора якорем электромагнита, который, в свою очередь, перемещается к стопу под действием сил притяжения, возбуждаемых магнитным потоком, возникающим в обмотке электромагнита [1].

Наиболее близким по технической сущности является трехходовой электромагнитный распределительный клапан прямого действия, содержащий корпус с тремя каналами: один - для подвода среды, второй - для подачи рабочей среды в управляемый пневмо- или гидропривод и третий - для сбора отработанной рабочей среды во время обратного хода управляемого привода, два седла, два затвора, шток между затворами, электромагнит с якорем и возвратную пружину [2].

Недостатками такого трехходового электромагнитного распределительного клапана прямого действия являются большая масса, габариты и энергопотребление из-за недостаточно эффективного использования энергии электромагнитного привода.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение габаритов и массы клапана, уменьшение энергопотребления, повышение надежности и долговечности, расширение функциональных возможностей.

Отличием предлагаемого клапана является то, что шток закреплен в одном из затворов жестко, а во втором затворе выполнена полость с центральным отверстием со стороны первого затвора, через которое пропущен свободный конец штока, в полости размещены шайба и пружина, поднимающая шайбу к свободному концу штока, причем в полости затвора со стороны, противоположной штоку выполнен упор, расстояние между которым и шайбой меньше полного хода якоря электромагнита.

Сущность изобретения является то, что затворы, подпружиненные относительно друг друга, более долговечны, а также то, что в начальный момент движения якоря на открытие ему необходимо преодолевать лишь усилие пружины в затворе, что позволяет уменьшить требуемое начальное усилие на якоре электромагнита и накопить большую кинетическую энергию для "срыва" затвора с седла. Перечисленные отличия позволяют уменьшить массу, габариты и энергопотребление клапана, повысить его надежность и долговечность, расширить функциональные возможности.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображены конструктивные схемы электромагнитного клапана.

Клапан содержит корпус 1 с каналами 2,3,4 и седлами 5, 6, затворы 7, 8 и шток 9, один конец которого жестко закреплен в затворе 8. Нижний затвор поджимается к седлу возвратной пружиной 10 и разностью входного и выходного давлений среды. На корпусе установлен электромагнит 11 с якорем 12. В затворе 7 выполнена полость 13 с центральным отверстием через которое пропущен свободный конец штока 9. В полости размещены шайба 14 и пружина 15. Пружина поджимает шайбу к свободному концу штока. В полости 13 выполнен упор 16.

На фиг.1 показан клапан в котором затвор, снабженный пружиной находится в подводящем канале (внизу); на фиг.2 - клапан, в котором аналогичный затвор находится в канале сброса среды (вверху).

Работает клапан следующим образом.

При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь 12 перемещается к стопу, перемещает верхний затвор и сжимает пружину 15. Воздушный зазор между якорем и стопом при этом уменьшается и усилие электромагнита возрастает. Разность между усилием на якоре и усилием пружины используется для накопления кинетической энергии якоря. Когда якорь проходит расстояние h_пр зазор между шайбой 14 и упором 16 становится равным нулю, происходит удар и кинетическая энергия якоря передается через шток второму нижнему затвору. Кинетическая энергия якоря расходуется затем на необходимую для перемещения нижнего затвора работу, а дальнейшее перемещение нижнего затвора вплоть до полного открытия производится пружиной 15.

Обратный ход происходит после снятия напряжения с катушки электромагнита. При этом затвор и якорь возвращаются в исходное положение под воздействием возвратной пружины и пружины 15.

Проведенные эксперименты показали, что предлагаемое решение при неизменных мощности электромагнита, диаметре седла и рабочем давлении позволяет уменьшить в 2...4 раза массу электромагнита или, если это необходимо, сохранить массу неизменной, но зато улучшить энергетические характеристики привода.

Таким образом, данное изобретение позволяет значительно уменьшить потребляемую мощность, массу и габариты электромагнита, расширить функциональные возможности, диапазон рабочих давлений, диаметров трубопpоводов и температур рабочей и окружающей сред, повысить коэффициент запаса по усилиям, тем самым повысив надежность электромагнитного клапана.