электромагнитный клапан

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус по крайней мере с одним входным радиальным отверстием, выполненным в непосредственной близости от выходного, подпружиненный и подвижный в осевом направлении запорный орган, установленный с возможностью взаимодействия с седлом клапана, пружину сжатия и механизм фиксации, содержащий фиксатор и толкатель, жестко соединенный с подпружиненным якорем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства и уменьшения габаритов, в корпусе выполнены внутренние фиксирующие симметрично расположенные выступы, содержащие впадину, скос и центральный паз, подпружиненный запорный орган соосно закреплен в фиксаторе, а пружина сжатия размещена между седлом и фиксатором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пневмогидротехнике, в частности к противоугонному устройству автомобиля, предотвращающему несанкционированное использование автомобиля путем перекрытия топливопровода электромагнитным клапаном.

Известен электромагнитный клапан с подпружиненным и подвижным в осевом направлении запорным органом, фиксируемым в крайних положениях посредством упругого взаимодействия уступов цилиндрического толкателя и фиксирующей втулки, а толкатель жестко соединен с якорем, и между якорем и фиксирующей втулкой расположена пружина сжатия, подпружиненный запорный орган опирается на фиксатор посредством штока, который проходит через отверстие в седле клапана, а механизм фиксации и клапан расположены на одной оси между входным и выходным штуцерами внутри обмотки и внутри магнитопровода электромагнита, кроме того, толкатель и шток выполнены пустотелыми со сквозными осевыми отверстиями и отверстиями в стенках [1].

Сходными существенными признаками с предлагаемым клапаном являются наличие корпуса, содержащего подпружиненный и подвижный в осевом направлении запорный орган, установленный с возможностью взаимодействия с седлом клапана, и механизм фиксации, содержащий фиксатор и толкатель, жестко связанный с подпружиненным якорем.

Недостатки клапана следующие: пропускная способность клапана (сечение штуцеров) находится в прямой зависимости от габаритных размеров деталей механизма фиксации, якоря, штока, электрокатушки и других, а следовательно, и габаритных размеров всего клапана в целом, так как увеличение проходного сечения штуцеров приводит к увеличению размеров осевых отверстий деталей механизма фиксации, штока, якоря и т.д.; увеличение габаритных размеров деталей клапана, в том числе и электрокатушки, приводит к увеличению энергопотребления; конструкция клапана не рациональна, так как электрокатушка и, следовательно, корпус охватывают все элементы клапан,а в том числе и запорный орган, что приводит к применению немагнитных материалов (цветных металлов, высоколегированных сталей и др.) для изготовления запорного органа, деталей механизма фиксации и других деталей клапана, ибо при подаче элекроимпульса на электрокатушку втягивающийся одновременно с якорем запорный орган, связанный через механизм фиксации с якорем, препятствует его движению и, следовательно, для обеспечения работоспособности клапана необходимо применение мощных электрокатушек, приводящих к увеличению энергопотребления и габаритных размеров клапана; при данной компоновке узлов клапана при его включении якорь и связанные с ним детали и узлы должны перемещаться навстречу движущему потоку пропускаемой среды, что требует дополнительных энергозатрат, ведущих к увеличению габаритных размеров клапана.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому клапану является электромагнитный клапан, содержащий корпус, подпружиненный и подвижный в осевом направлении запорный орган, установленный с возможностью взаимодействия с седлом клапана, и механизм фиксации, содержащий фиксирующую втулку, фиксатор и толкатель, жестко соединенный с якорем, подпружиненным пружиной сжатия, расположенной между якорем и фиксирующей втулкой, а корпус имеет радиальные входные отверстия, расположенные вблизи выходного, внутри корпуса установлена втулка с возможностью взаимодействия с механизмом фиксации и подпружинена относительно седла клапана, а подвижный запорный орган закреплен и подпружинен во втулке.

Общими существенными пpизнаками с предлагаемым клапаном является наличие корпуса с входным радиальным отверстием, расположенным вблизи выходного, подпружиненного и подвижного в осевом направлении запорного органа, установленного с возможностью взаимодействия с седлом клапана, и механизма фиксации, содержащего фиксатор и толкатель и жестко соединенного с подпружиненным якорем.

Недостатки клапана следующие: наличие большого количества деталей соосно расположенных внутри корпуса снижает надежность изделия, требует их изготовления с повышенной степенью точности; из-за большого количества соосно расположенных деталей, вносящих значительную суммарную несоосность запорного органа относительно седла, затруднена притирка запорного органа к седлу клапана, влияющая на надежность перекрытия выходного отверстия; наличие втулки между запорным органом и фиксатором, а также фиксирующей втулки с поджимной гайкой увеличивают габаритные размеры электромагнитного клапана.

Цель изобретения - повышение надежности устройства и уменьшение его габаритных размеров.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном клапане, содержащем корпус и имеющий по крайней мере одно входное радиальное отверстие, расположенное вблизи выходного, подпружиненный с возможностью взаимодействия с седлом клапана, пружину сжатия и механизм фиксации, содержащий фиксатор и толкатель, жестко соединенный с подпружиненным якорем, корпус имеет внутренние фиксирующие симметрично расположенные выступы, содержащие впадину, скос и центральный паз, подпружиненный запорный орган соосно закреплен в фиксаторе, а пружина сжатия расположена между селом и фиксатором.

Анализ известных технических решений показал, что совокупность признаков, отличающих предлагаемый клапан от прототипа, является новой и обуславливает клапану свойства, несовпадающие со свойствами известных технических решений, а именно: выполнение в корпусе внутренних фиксирующих симметрично расположенных выступов, содержащих впадину, скос и центральный паз, обеспечивающих взаимодействие с фиксатором и толкателем, закрепление и подпружинивание в фиксаторе запорного органа, а также расположение между седлом и фиксатором пружины сжатия, позволяют повысить надежность устройства за счет уменьшения числа передаточных звеньев от якоря до запорного органа, а закрепление подпружиненного запорного органа во вращающемся в процессе работы фиксаторе обеспечивает его самопритирание к седлу, увеличивая тем самым надежность перекрытия выходного отверстия клапана, кроме того, отсутствие в клапане втулки для крепления запорного органа, фиксирующей втулки и поджимной гайки уменьшают габаритные размеры всего клапана в целом.

На фиг. 1 изображен электромагнитный клапан в открытом состоянии; на фиг. 2 и 3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - взаимное расположение деталей механизма фиксации относительно внутренних фиксирующих выступов корпуса в открытом состоянии электромагнитного клапана; на фиг.5 - то же, в момент переключения электромагнитного клапана из открытого состояния в закрытое; на фиг.6 - то же, в закрытом состоянии электромагнитного клапана; на фиг.7 - то же, в момент переключения электромагнитного клапана из закрытого состояния в открытое.

Электромагнитный клапан состоит из корпуса 1 с четырьмя внутренними фиксирующими симметрично расположенными выступами Б (фиг.1 и 2) и радиальным входным отверстием В, расположенным вблизи выходного отверстия штуцера 2 и седла 3, корпуса со стопом 4, якоря 5, электрокатушки 6 с выводами, кожуха 7, пружины 8 якоря, расположенной между якорем 5 и корпусом со стопом 4, толкателя 9 с восьмью продольными ребрами Г (фиг.1 и 2), охватывающими внутренние фиксирующие симметрично расположенные выступы Б корпуса 1, фиксатора 10 с четырьмя продольными ребрами Д (фиг.2), установленного в центральном отверстии толкателя 9 (фиг.1), запорного органа 11, опирающегося на пружину 12 и закрепленного подвижно в осевом направлении через пазообразное отверстие в центральном отверстии фиксатора 10 штифтом 13, шайбы 14, фиксирующей штифт 13 от выпадания, пружины 15 сжатия, расположенной между фиксатором 10 и седлом 3. Внутренние фиксирующие выступы Б корпуса 1 (фиг. 1 и 2) имеют впадину Ж, скос Е и центральный паз К (фиг.3). Впадина Ж выполнена в виде винтовой плоскости и имеет форму, которая обеспечивает соскальзывание и фиксацию конца продольного ребра Д фиксатора 10. Четыре из восьми продольных ребер Г толкателя 9 расположены в центральных пазах К четырех внутренних фиксирующих выступов Б корпуса 1, как в направляющих. Концы продольных ребер Г толкателя 9 в верхней части заострены, а ребра Д фиксатора 10 имеют скосы (фиг.4). Хвостовик толкателя 9 соединен через центральное отверстие корпуса со стопом 4 с якорем 5 (фиг.1).

Число внутренних фиксирующих симметрично расположенных выступов Б в корпусе 1 - четыре, число продольных ребер Д фиксатора 10 - четыре, число продольных ребер Г толкателя 9 - восемь. Эти числа выбраны исходя из достаточной прочности и надежности работы устройства. Возможны и другие сочетания элементов деталей, например 2, 4, 8 или 3, 6, 12 соответственно. Количество радиальных входных отверстий корпуса, расположенных вблизи выходного, может быть любым. Количество отверстий более одного целесообразно при наличии входного фильтра.

Электромагнитный клапан работает следующим образом.

Переключение клапана из одного состояния в другое производится кратковременной подачей импульса тока на выводы электрокатушки 6. В открытом или закрытом состоянии клапан обесточен.

В открытом состоянии якорь 5 (фиг.1), толкатель 9, фиксатор 10 с запорным органом 11 отжаты пружинами 8 и 15 в крайнее положение. Пропускаемый поток среды проходит беспрепятственно через входное отверстие В и выходное отверстие в седле 3 и штуцере 2 в направлении, указанном стрелками. Продольные ребра фиксатора 10 (фиг.2) охватывают внутренние фиксирующие симметрично расположенные выступы Б корпуса 1. Взаимное расположение деталей механизма фиксации толкателя 9 и фиксатора 10 относительно выступов Б схематично изображено на фиг.4.

При подаче электрического импульса на выводы электрокатушки 6 якорь 5 втягивается, преодолевая усилие пружин 8 и 15 и в конце хода усилие пружины 12. При этом толкатель 9, жестко связанный с якорем 5, перемещает фиксатор 10 с запорным органом 11 в седло 3 клапана, перекрывая при этом выходное отверстие седла 3, расположенного в штуцере 2. В конце хода якоря 5 и толкателя 9 продольные ребра Д фиксатора 10 выходят из зацепления с выступами Б корпуса 1 и под действием пружины 15 сжатия и пружины 12, скользя своими скосами по скосам продольных ребер Г толкателя 9, соскальзывают во впадины Ж выступов Б, поворачивая при этом фиксатор 10 вокруг своей оси. Взаимное расположение деталей механизма фиксации относительно выступа Б в момент выхода ребер Д фиксатора 10 из зацепления с выступами Б схематично изображено на фиг.5. При обесточивании электрокатушки 6 якорь 5 и толкатель 9 под действием пружины 8 возвращаются в исходное положение, освобождая при этом впадины Ж, которые полностью занимаются продольными ребрами Д фиксатора 10, фиксируя при этом фиксатор и расположенный в нем запорным орган 11 в седле 3 клапана. Пружина 12 компенсирует осадку фиксатора 10 во впадине Ж, обеспечивая постоянное перекрытие выходного отверстия седла 3 выходного штуцера 2. Клапан закрыт (фиг.3). Взаимное расположение деталей механизма фиксации относительно выступов Б в закрытом состоянии схематично изображено на фиг.6.

При подаче на электрокатушку 6 второго электроимпульса якорь 5, втягиваясь, перемещает толкатель 9, который выталкивает своими продольными ребрами Г продольные ребра Д фиксатора 10 из впадин Ж выступов Б корпуса 1. В момент выхода из зацепления с впадинами Ж (фиг.7) ребра Д фиксатора под действием пружин 12 и 15 скользят по скосам Е выступов Б, поворачивая при этом фиксатор 10. При обесточивании электрокатушки 6 якорь 5, толкатель 9, фиксатор 10 с запорным органом 11 отжимаются пружинами 8 и 15 соответственно в крайнее положение, открывая при этом выходное отверстие седла 3 штуцера 2. Клапан открыт (фиг.1 и 2).

Последующий третий импульс закрывает клапан, а четвертый импульс открывает и т.д.

Описанный клапан будучи установленным в разрез топливопровода автомобиля обеспечивает перекрытие топлива при сигнале "Тревога", поступающего с датчиков контроля состояния дверей, стекол автомобиля при попытке несанкционированного воздействия или угона. При использовании электромагнитного клапана без устройств сигнализации несанкционированного воздействия на автомобиль его включение осуществляется потайным тумблером или другим устройством при постановке автомобиля на стоянку.

Технико-экономические преимущества изобретения следующие.

Выполнение в корпусе внутренних фиксирующих симметрично расположенных выступов, имеющих впадину, скос и центральный паз, а также соосного закрепления подпружиненного запорного органа в фиксаторе, между которым и седлом расположена пружина сжатия, позволило повысить надежность клапана за счет уменьшения числа передаточных звеньев от якоря к запорному органу, а закрепление подпружиненного запорного органа во вращающемся фиксаторе в процессе работы клапана обеспечивает его самопритирание к седлу, увеличивая при этом надежность перекрытия выходного отверстия клапана, кроме того, отсутствие клапана втулки для крепления запорного органа, фиксирующей втулки и поджимной гайки уменьшают габаритные размеры клапана, снижают степень точности изготовления деталей для обеспечения соосности запорного органа относительно оси седла и облегчают притирку запорного органа.