электромагнитный клапан (варианты)

Формула изобретения

1. Электромагнитный клапан, содержащий механизм ручного управления для установки клапана в открытое состояние, электромагнит, в состав которого входят внешний, центральный магнитопроводы, верхний фланец и катушка, седло клапана, якорь с запорным органом, выполненные с возможностью перемещения между седлом клапана и электромагнитом, первая и вторая шайбы, по крайней мере, одна из которых выполнена из магнитного материала, причем обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа, а электромагнит - с другой, одна из шайб посредством штока жестко связана с якорем и запорным органом, другая установлена неподвижно, при установке клапана в закрытое состояние обе шайбы находятся в непосредственной близости друг от друга, а одна из шайб выполнена с возможностью регулировки конечного расстояния между ними, отличающийся тем, что в состав клапана введена третья шайба, выполненная из магнитного материала и установленная в магнитопроводе симметрично оси катушки.

2. Электромагнитный клапан, содержащий механизм ручного управления для установки клапана в открытое состояние, электромагнит, в состав которого входят внешний, центральный магнитопроводы, верхний фланец и катушка, седло клапана, якорь с запорным органом, выполненные с возможностью перемещения между седлом клапана и электромагнитом, первая и вторая шайбы, по крайней мере, одна из которых выполнена из магнитного материала, причем обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа, а электромагнит - с другой, одна из шайб посредством штока жестко связана с якорем и запорным органом, другая установлена неподвижно, при установке клапана в закрытое состояние обе шайбы находятся в непосредственной близости друг от друга, а одна из шайб выполнена с возможностью регулировки конечного расстояния между ними, отличающийся тем, что в состав клапана введена третья шайба, выполненная из магнитного материала и установленная в магнитопроводе симметрично оси катушки, а верхний фланец электромагнита выполнен с возможностью перемещения относительно внешнего и (или) центрального магнитопроводов.

3. Электромагнитный клапан, содержащий механизм ручного управления для установки клапана в открытое состояние, электромагнит, в состав которого входят внешний, центральный магнитопроводы, верхний фланец и катушка, седло клапана, якорь с запорным органом, выполненные с возможностью перемещения между седлом клапана и электромагнитом, первая и вторая шайбы, по крайней мере, одна из которых выполнена из магнитного материала, причем обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа, а электромагнит - с другой, одна из шайб посредством штока жестко связана с якорем и запорным органом, другая установлена неподвижно, при установке клапана в закрытое состояние обе шайбы находятся в непосредственной близости друг от друга, а одна из шайб выполнена с возможностью регулировки конечного расстояния между ними, отличающийся тем, что в состав клапана введена третья шайба, выполненная из магнитного материала и установленная в магнитопроводе симметрично оси катушки, а на внешней стороне корпуса клапана установлен корпус ручного дублера с подпружиненным штоком, причем подпружиненный шток выполнен с возможностью механического воздействия на якорь с запорным органом, а корпус ручного дублера - с возможностью герметизации подпружиненного штока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к арматуростроению, в частности, к электромагнитным клапанам с импульсным управлением, используемым в системах безопасности теплоэнергетических установок для управления потоком природного газа.

Известны электромагнитные клапана с импульсным управлением, например:

А.С. СССР №420844, МКИ F16К 31/02, опубл. 25.03.74. Бюл. №11;

А.С. СССР №568778, МКИ F16К 31/02, опубл. 15.08.77. Бюл. №30;

А.С. СССР №1687989, МКИ F16К 31/02, опубл. 30.10.91. Бюл. №40.

Устройства содержат стоп, якорь, жестко связанный с запорным органом, электромагнит, магнитотвердый элемент, укрепленный в стопе, возвратную пружину. При подаче на катушку электромагнита импульса напряжения постоянного тока в магнитной цепи электромагнита возникает магнитный поток, который перемещает якорь с запорным органом к стопу и сжимает возвратную пружину. После окончания импульса напряжения в магнитной цепи электромагнита имеет место магнитный поток, создаваемый магнитотвердым элементом, который удерживает якорь у стопа, преодолевая усилие сжатой пружины. Для установки клапана в закрытое состояние на электромагнит подают импульс напряжения обратной полярности. При этом магнитный поток, создаваемый электромагнитом, имеет направление, противоположное направлению магнитного потока от магнитотвердого элемента. В результате суммарное магнитное поле, действующее на якорь с запорным органом, уменьшается, и он под действием возвратной пружины перемещается к седлу клапана и перекрывает проход рабочей среды.

Недостатками клапанов являются:

1. Сложность конструкции клапана.

2. Большая мощность управляющих импульсов.

3. Отсутствие в составе клапана ручного дублера (т.е. устройства, с помощью которого можно установить клапан в закрытое состояние без использования отключающего импульса управления).

Большая мощность управляющих импульсов связана с наличием в составе клапана возвратной пружины. С ростом требований по герметичности к запорному органу необходимо использовать возвратную пружину с большим усилием сжатия и соответственно подводить к электромагниту большую мощность управляющих импульсов. Кроме того, жесткая возвратная пружина требует использования магнитотвердого элемента с большим магнитным потоком, способным противостоять усилию сжатой возвратной пружины и удерживать клапан в открытом состоянии. А это ведет к усложнению и удорожанию клапана.

Для клапанов с импульсным управлением всегда желательно наличие ручного дублера, с помощью которого клапан можно вернуть в исходное состояние. Связано это с тем, что при выходе из строя источника управляющих импульсов, обрыве линии связи от этого источника до клапана, отсутствие ручного дублера делает невозможным оперативное прекращение протока рабочей среды через клапан.

Известен электромагнитный клапан с импульсным управлением Патент РФ №2016332, МПК F16К 31/02, опубл. 15.07.94. Бюл. №13.

Устройство содержит якорь с запорным органом, электромагнит, пружину, магнитотвердую вставку, установленную между нижним фланцем и стопом. Управление клапаном осуществляется с помощью импульсов напряжения разной полярности. Здесь для удержания клапана в закрытом состоянии не требуется применение пружины. Эту функцию выполняет магнитотвердая вставка, способная обеспечить высокую герметичность запорного органа. Однако такое конструктивное решение приводит к резкому увеличению мощности импульсов управления. Для снижения этой мощности в клапане применена пружина, которая призвана ослабить силу действия магнитотвердой вставки и соответственно несколько снизить мощность управляющих импульсов, а заодно создать усилие необходимое для удержания клапана в открытом состоянии.

Недостатками клапана являются:

1. Сложность конструкции.

2. Большая мощность управляющих импульсов.

3. Отсутствие ручного дублера для установки клапана в закрытое состояние.

Здесь большая мощность управляющих импульсов нужна как при открывании, так и при закрывании клапана. В первом случае управляющий импульс должен преодолеть остаточное усилие магнитотвердой вставки, с помощью которого запорный орган прижат к седлу. Во втором - должен преодолеть усилие пружины, с помощью которой запорный орган удерживается в открытом состоянии. При этом уменьшение жесткости пружины позволяет снизить мощность импульса на закрывание, но при этом возрастет мощность импульса, необходимая для закрывания клапана, и наоборот.

Известен электромагнитный клапан А.С. СССР №379806, МКИ F16К 31/06, F16К 37/00, опубл. 20.04.1973. Бюл. №20.

Устройство содержит якорь, жестко связанный с запорным органом, электромагнит с двумя управляющими обмотками, постоянный магнит. В конструкции клапана нет пружины, удерживающей его в одном из положений.

При подаче импульса напряжения на верхнюю обмотку якорь перемещается вверх, открывая затвор клапана, и при отсутствии напряжения питания удерживается в этом состоянии с помощью поля постоянного магнита. При подаче импульса напряжения на нижнюю обмотку якорь перемещается вниз, запирает затвор клапана и удерживается в этом состоянии с помощью магнитного потока этого же постоянного магнита.

К недостаткам клапана следует отнести:

1. Сложность конструкции.

2. Большую мощность управляющих импульсов, которую необходимо подвести к обмотке в момент переключения клапана из одного состояния в другое.

3. Низкую герметичность затвора клапана. Объясняется это тем, что в этой конструкции сложно создать большое усилие магнитного потока, создаваемое постоянным магнитом и прижимающее запорный орган к седлу клапана из-за больших потерь в магнитопроводе.

4. Отсутствие ручного дублера для установки клапана в исходное (закрытое) состояние.

Наиболее близким к заявляемому, является электромагнитный клапан, патент РФ, №2282090, МПК F16К 31/06, опубл. 20.08.2006. Бюл.№23.

Устройство содержит электромагнит, седло клапана, запорный орган с якорем, механизм ручного управления для установки клапана в открытое состояние, электромагнит. В состав клапана входят две шайбы, по крайней мере, одна из которых выполнена из магнитного материала. Обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа с якорем, а электромагнит - с другой. Одна из шайб жестко связана посредством штока с запорным органом, другая установлена неподвижно. При установке клапана в закрытое состояние обе шайбы находятся в непосредственной близости друг от друга, а одна из шайб выполнена с возможностью регулирования расстояния между ними.

К достоинствам клапана следует отнести: простоту конструкции, высокую герметичность запорного органа, малое потребление электрической мощности, необходимой для удержания клапана в рабочем (открытом) состоянии.

К недостаткам - невозможность работы в импульсном режиме управления. Задачей изобретения является обеспечение возможности работы клапана в импульсном режиме управления и ручной установки его в закрытое состояние при низком уровне мощности управляющих импульсов, а также сохранении простоты конструкции и высокой герметичности запорного органа.

Технический результат в заявляемом изобретении достигается тем, что электромагнитный клапан, содержащий: механизм ручного управления для установки клапана в открытое состояние, электромагнит, в состав которого входят: внешний, центральный магнитопроводы, верхний фланец и катушка, седло клапана, якорь с запорным органом, выполненные с возможностью перемещения между седлом клапана и электромагнитом, первая и вторая шайбы, по крайней мере, одна из которых выполнена из магнитного материала. Обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа, а электромагнит - с другой. Одна из шайб посредством штока жестко связана с якорем и запорным органом, другая установлена неподвижно, при установке клапана в закрытое состояние. Обе шайбы находятся в непосредственной близости друг от друга, а одна из шайб выполнена с возможностью регулировки конечного расстояния между ними.

Согласно изобретению в состав клапана введена третья шайба, выполненная из магнитного материала и установленная в магнитопроводе симметрично оси катушки.

В вариантах исполнения электромагнитного клапана верхний фланец электромагнита выполнен с возможностью перемещения относительно внешнего и (или) центрального магнитопровода, либо на внешней стороне корпуса клапана установлен корпус ручного дублера с подпружиненным штоком. При этом подпружиненный шток выполнен с возможностью механического воздействия на якорь с запорным органом, а корпус ручного дублера - с возможностью герметизации подпружиненного штока.

Достижение технического результата в части обеспечения возможности работы клапана в импульсном режиме в заявляемом устройстве выполняется установкой в магнитопроводе третьей шайбы из магнитного материала симметрично оси катушки.

Для обеспечения низкого уровня управляющих импульсов необходимо выполнить два условия:

1. Использовать третью шайбу из магнитного материала с возможно меньшей величиной магнитного потока.

2. Магнитопровод электромагнита должен исключать неравномерность магнитных потоков, протекающих в магнитопроводе под действием постоянного магнита и электромагнита.

Известно, чем выше магнитный поток от постоянного магнита, тем с большей силой якорь с запорным органом удерживается на рабочей поверхности электромагнита. При этом с ростом магнитного потока, созданного постоянным магнитом, необходимо увеличивать величину магнитного потока электромагнита, с помощью которого компенсируется магнитный поток постоянного магнита, и наоборот. В то же время, чем меньше величина магнитного потока постоянного магнита, тем меньше усилие удержания клапана в открытом состоянии. Для того чтобы обеспечить требуемое усилие удержания клапана в открытом состоянии и одновременно использовать постоянный магнит с малым значением магнитного потока необходимо использовать такую конструкцию магнитопровода, которая позволяла бы минимизировать потери магнитного потока в рабочем состоянии (когда клапан открыт). В известных конструкциях клапанов с импульсным управлением всегда имеет место зазор между якорем и нижним фланцем магнитопровода (в литературе этот зазор часто называют паразитным). Именно здесь теряется большая часть магнитного поля постоянного магнита и электромагнита. На практике величина зазора в этой области составляет 0,1-0,2 мм, а в случаях, когда герметизирующая трубка полностью выполнена из немагнитного материала величина этого зазора возрастает до 1,0 мм и более. В конструкции прототипа рабочая поверхность магнитопровода выполнена плоской, при этом якорь прилегает к неподвижной части магнитопровода без зазоров. Это обстоятельство позволяет при использовании прототипа получать усилие удержания подвижной части магнитной системы большим, чем в других известных конструкциях клапанов с импульсным управлением и, как следствие, - использовать постоянный магнит с малым потоком магнитной индукции.

Наличие зазора между якорем и неподвижной частью магнитопровода в области нижнего фланца является, кроме того, причиной неоднородности магнитного потока в магнитопроводе как от постоянного магнита, так и от электромагнита. Связано это с невозможностью достижения полной симметрии зазора между якорем и нижним фланцем по всей окружности якоря. В прототипе в связи с отсутствием зазоров между якорем и неподвижной частью магнитопровода такой проблемы не возникает. Здесь удается получить полную симметрию магнитных потоков, вызванных действием постоянного магнита и электромагнита. В условиях малых магнитных полей, а именно этот случай представляет интерес для решения задачи минимизации импульса управления, неравномерность магнитного потока по периметру якоря не позволяет полностью и одновременно компенсировать магнитное поле постоянного магнита. По этой причине, в частности, во всех известных конструкциях клапанов с импульсным управлением для возврата якоря с запорным органом в исходное состояние эту задачу решают либо с помощью возвратной пружины, либо используют специальную конструкцию электромагнита, например, с двумя обмотками. В итоге это ведет к усложнению конструкции и необходимости увеличения мощности управляющего импульса.

Импульсный режим работы помимо достоинств несет в себе и серьезный недостаток, который может стать причиной аварии, если, например, при необходимости изменить состояние клапана схема формирования управляющего импульса, либо цепь, по которой этот импульс поступает к клапану, кажется неисправной. В подобных случаях очень важно иметь возможность механическим воздействием перевести клапан из рабочего в исходное (нерабочее) состояние.

Достижение технического результата в части реализации возможности установки клапана в закрытое состояние без использования управляющего электрического импульса в заявляемом устройстве обеспечивается выполнением верхнего фланца с возможностью перемещения относительно центрального и (или) внешнего магнитопроводов.

Технический результат достигается тем, что перемещение верхнего фланца относительно внешнего и центрального магнитопроводов неизбежно приведет к разрыву силовых линий магнитного потока в магнитопроводе. В результате магнитное поле, удерживающее якорь с запорным органом в верхнем положении, будет стремиться к нулю, и клапан закроется. При этом для выключения клапана (для закрытия клапана) разрыв магнитного потока может быть выполнен либо между верхним фланцем и центральным магнитопроводом, либо между верхним фланцем и внешним магнитопроводом, либо между верхним фланцем и одновременно центральным и внешним магнитопроводами.

Кроме того, выполнение верхнего фланца с возможностью перемещения относительно центрального и (или) внешнего магнитопроводов позволяет:

- решить поставленную задачу без нарушения герметичности клапана (без необходимости проникновения во внутреннюю полость клапана, заполненную рабочей средой), что позволяет исключить возможность протечки рабочей среды из внутренних полостей клапана;

- решить поставленную задачу без существенного усложнения конструкции клапана;

- максимально унифицировать конструкторскую документацию клапана на разные его исполнения.

Достижение технического результата в части установки клапана в исходное (закрытое) состояние без использования электрического импульса в заявляемом устройстве может быть выполнено также установкой корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком на внешней стороне корпуса клапана либо под углом, либо параллельно рабочей поверхности магнитопровода. Шток при этом выполнен с возможностью воздействия на якорь с запорным органом, а корпус ручного дублера - с возможностью герметизации от внешней среды направляющего отверстия, в котором перемещается подпружиненный шток.

Необходимость использования корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком для установки клапана в закрытое состояние может появиться в случае, когда требуется обеспечить герметичное исполнение катушки электромагнита.

В заявляемом устройстве усилие, с которым якорь с запорным органом удерживается в верхнем положении, невелико, не превышает 100 г. Для нормальной работы клапана большая величина этого усилия не нужна.

Кроме того, с появлением зазора между рабочей поверхностью и якорем с запорным органом эта сила быстро убывает. Достаточно переместить якорь с запорным органом на небольшое расстояние от рабочей поверхности, чтобы это усилие начало стремиться к нулю.

При этом внешнее механическое воздействие на якорь с запорным органом, в котором присутствует составляющая, направленная в сторону от рабочей поверхности магнитопровода, неизбежно приведет к перемещению якоря с запорным органом в нижнее положение и, соответственно, к закрыванию клапана. Достаточно, чтобы это воздействие привело к появлению небольшого зазора между якорем с запорным органом и рабочей поверхностью магнитопровода. Такое механическое воздействие в заявляемом устройстве достигается, например, с помощью подпружиненного штока, если его установить под углом ˜от 5 до 60° к рабочей поверхности клапана. Установка корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком под углом меньше 5° к рабочей поверхности снижает надежность работы ручного дублера. Установка корпуса ручного дублера со штоком под углом больше 60° затрудняет возможность воздействия подпружиненного штока на якорь с запорным органом.

Подпружиненный шток можно устанавливать и параллельно рабочей поверхности магнитопровода, но при этом конец штока должен быть выполнен в виде острого клина, а периметры рабочих поверхностей магнитопровода и якоря должны иметь фаску для захода конца штока.

В связи с тем что подпружиненный шток, с помощью которого осуществляется воздействие на якорь с запорным органом, контактирует с рабочей средой, корпус ручного дублера должен быть выполнен с возможностью герметичного исполнения подпружиненного штока относительно внешней среды.

Герметизация штока относительно окружающей среды достигается:

а) применением технологии пайки для герметичного исполнения места установки ручного дублера на внешней стороне корпуса клапана;

б) использованием герметизирующего уплотнения, выполненного в виде кольца из резины и поджатая его с помощью возвратной пружины в области направляющего отверстия на корпусе ручного дублера, в котором перемещается подпружиненный шток.

Шток, с помощью которого осуществляется воздействие на якорь с запорным органом, выполняется подпружиненным для того, чтобы обеспечивалась возможность возврата его в исходное состояние после оказания воздействия на якорь с запорным органом.

Таким образом:

1. Введение в состав клапана третьей шайбы, выполненной из магнитного материала, и установка ее в магнитопроводе симметрично оси катушки позволяет обеспечить возможность работы клапана в импульсном режиме управления и изменять состояние клапана импульсами малой мощности.

2. Выполнение верхнего фланца с возможностью перемещения относительно внешнего и (или) центрального магнитопроводов позволяет устанавливать клапан в исходное (закрытое) состояние без применения электрического сигнала управления.

3. Установка корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком на внешней стороне клапана, выполнение этого штока с возможностью воздействия на якорь с запорным органом, а корпуса ручного дублера с возможностью герметизации подпружиненного штока также позволяет устанавливать клапан в исходное (закрытое) состояние без применения электрического сигнала управления.

На фиг.1 приведена конструкция заявляемого клапана с импульсным управлением, в которой для установки его в закрытое состояние используется подвижный верхний фланец. На фиг.2 приведен фрагмент этого клапана, в котором для установки его в закрытое состояние используется ручной дублер, установленный на внешней стороне корпуса клапана.

Электромагнитный клапан (фиг.1) содержит механизм ручного управления 1 для установки клапана в открытое состояние, электромагнит, в состав которого входят внешний 2 и центральный 3 магнитопроводы, верхний фланец 4 и катушка 5, седло 6 клапана, якорь с запорным органом 7, первую 8 и вторую 9 шайбы, шток 10, посредством которого первая шайба 8 связана с якорем и запорным органом 7, третью шайбу 11, выполненную из магнитного материала, винт 12 и пружину 13, рабочую поверхность 14 электромагнита, шток 15, кнопку 16, возвратную пружину 17 и герметизирующие уплотнения 18 и 19 механизма ручного управления для установки клапана в открытое состояние, ручку 20, жестко связанную с верхним фланцем 4.

Фрагмент клапана (фиг.2) содержит корпус 21 клапана, корпус 22 ручного дублера, шток 23, возвратную пружину 24, герметизирующее уплотнение 25, крышку 26 ручного дублера.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии клапан закрыт. При этом якорь с запорным органом 7 прижат к седлу 6 клапана с помощью первой 8 и второй 9 шайб, которые в этом случае располагаются в непосредственной близости друг от друга и находятся под действием сил притяжения благодаря тому, что, по крайней мере, одна из этих шайб выполнена из магнитного материала. Напряжение питания на катушке электромагнита отсутствует.

В связи с тем что между центральным 3 магнитопроводом и верхним фланцем 4 установлена третья 11 шайба из магнитного материала в магнитопроводе электромагнита, под ее действием протекает магнитный поток Ф1. Благодаря этому на рабочей поверхности 14 электромагнита всегда существует магнитное поле, способное удерживать якорь с запорным органом 7 в верхнем положении, если последний ввести в соприкосновение с рабочей поверхностью 14.

При перемещении якоря с запорным органом 7 в верхнее положение с помощью механизма ручного управления 1 (посредством кнопки 16 и штока 15), клапан открывается. При достижении якорем с запорным органом 7 рабочей поверхности 14 между ними возникает сила притяжения, под действием которой якорь с запорным органом 7 удерживаются в верхнем положении (у рабочей поверхности 14) сколь угодно долго.

После подачи напряжения питания постоянного тока на катушку электромагнита в магнитопроводе начинает протекать магнитный поток Ф2. Направление этого потока зависит от полярности питающего напряжения. Изменяя ее, можно установить такое направление магнитного потока Ф2, которое имело бы направление, обратное потоку Ф1. Изменяя амплитуду напряжения питания катушки электромагнита, можно установить величину потока Ф2 равной величине потока Ф1. При равенстве Ф1 и Ф2 суммарная составляющая магнитного потока в области рабочей поверхности 14 будет равна нулю. Соответственно, магнитное поле, удерживающее якорь с запорным органом 7 в верхнем положении, также станет равным нулю. Под действием собственного веса, а также небольшой силы притяжения, которая существует между первой 8 и второй 9 шайбами, якорь с запорным органом 7 перемещается в нижнее (исходное) положение. В результате клапан закрывается. После этого управляющее напряжение может быть отключено. Но это уже не изменит состояния клапана. Магнитное поле на рабочей поверхности 14, возникающее под действием потока Ф1, после отключения напряжения питания катушки в состоянии оказывать воздействие на якорь с затвором 7 только при малых (0,2-0,3 мм) расстояниях между ними.

Установку клапана в исходное состояние можно выполнить и без использования электрического управляющего сигнала.

В заявляемом устройстве эта задача может быть выполнена благодаря возможности перемещения верхнего фланца 4 относительно внешнего 2 и центрального 3 магнитопроводов. Достигается эта возможность креплением верхнего фланца 4 с помощью винтов 12 и пружин 13. Винты 12 выполнены из немагнитного материала, свободно проходят в отверстия верхнего фланца 4 и жестко закручены в корпусе внешнего 2 магнитопровода. С помощью пружин 13 верхний фланец 4 всегда прижат к торцам внешнего 2 и центрального 3 магнитопроводов, обеспечивая тем самым цепь протекания магнитного потока от третьей 11 магнитной шайбы. При этом сохраняется возможность перемещения фланца 4 вверх по оси симметрии электромагнита. Если приподнять верхний фланец 4, например, с помощью ручки 20, то цепь протекания магнитного потока от шайбы 11 разорвется, магнитное поле на рабочей поверхности 14 станет равным нулю, в результате якорь с запорным органом 7 переместится в нижнее (исходное) положение, и клапан закроется.

Установка клапана в исходное состояние в заявляемом устройстве может быть выполнена также с помощью ручного дублера, установленного на внешней стороне корпуса 21 клапана (см. фиг.2).

В состав ручного дублера входят: корпус ручного дублера 22, установленный на внешней стороне корпуса клапана под углом к плоскости рабочей поверхности 14, шток 23 с помощью которого можно воздействовать на якорь с запорным органом 7, возвратная пружина 24, герметизирующее уплотнение 25 и крышка 26 ручного дублера. При нажатии на шток 22 он перемещается к якорю с запорным органом 7 и оказывает на него механическое воздействие. Благодаря тому что корпус ручного дублера установлен под углом к рабочей поверхности 14, это механическое воздействие содержит составляющую, направленную в сторону от рабочей поверхности 14.

При этом достаточно с помощью штока переместить якорь с запорным органом на небольшое расстояние (0,2-0,3 мм) от рабочей поверхности для того, чтобы клапан изменил свое состояние.

После установки клапана в исходное (закрытое) состояние механическое воздействие на шток 23 прекращается и он под действием возвратной пружины 24 приходит в исходное состояние. Для сохранения герметичности внутренней полости клапана по отношению к внешней среде в корпусе 22 ручного дублера в области направляющего отверстия для подпружиненного штока установлено герметизирующее уплотнение в виде резинового кольца 25, которое поджимается к основанию ручного дублера с помощью пружины 24. В свою очередь резиновое кольцо 25, деформируясь под действием возвратной пружины 24, обжимает шток 23, обеспечивая герметичность ручного дублера.

Конструкция заявляемого клапана была испытана на клапанах с проходным сечением 15, 20, 25 мм. В качестве рабочей среды использовался воздух с давлением до 0,1 МПа.

Заявляемый клапан изготавливался с применением следующих материалов и комплектующих:

1. Все элементы магнитопровода в том числе: центральный 3 и внешний 2 магнитопроводы изготавливались из стали 20880 («Армко») с отжигом после механической обработки.

2. Запорный орган и якорь 7 были выполнены как одна деталь из стали 20880. Для герметизации запорного органа на якорь с запорным органом было установлено уплотнение из резины НО-68.

3. Седло 6 клапана, шток 10, шток 15 и кнопка 16 механизма ручного управления 1 для установки клапана в открытое состояние изготавливались из немагнитных материалов.

4. Герметизация механизма ручного управления 1 для установки клапана в открытое состояние в области второй 9 шайбы и штока 15 ручного привода выполнена с помощью шайб 18, 19. Герметизация штока 23 в корпусе 22 ручного дублера выполнена с помощью резиновой шайбы 25. Все герметизирующие шайбы 18, 19, 25 выполнены методом литья из резины НО-68.

5. Шайба 8 и шайба 11 - постоянные магниты выполнены из самарий-кобальта. Шайба 8 - в виде диска диаметром 10 мм и высотой 5 мм. Шайба 11 - в виде диска диаметром 8 мм и высотой 2 мм.

6. Катушка 5 электромагнита выполнена проводом ПЭВ1, диаметр провода без изоляции - 0,1 мм. Сопротивление катушки - 400 Ом.

7. Для управления клапаном (в режиме его выключения) использовался импульс напряжения амплитудой 12 В. Импульсная мощность, достаточная для перевода клапана в закрытое состояние 0,36 Вт.

8. Для перемещения верхнего фланца были использованы два латунных винта 12 с резьбой М3 и высотой 18 мм. Пружины 13 (2 шт.) изготавливались из пружинной проволоки диаметром 0,8 мм. Усилие, с которым каждая пружина 13 прижимала верхний фланец 4 к магнитопроводам 2 и 3, составляла 800 г.

9. Для выключения клапана с помощью верхнего фланца 4 достаточно переместить его вверх от магнитопроводов 2 и 3 на высоту 0,5 мм.

10. Корпус 22 ручного дублера изготавливался из латуни и впаивался в латунный корпус 21 клапана с помощью припоя ПОС-61.

11. Шток 23 ручного дублера изготавливался из ст 3.

Заявляемый клапан обеспечивает:

1. Возможность работы клапана в импульсном режиме управления при снижении мощности управляющего импульса не менее чем в три раза по сравнению с известным и распространенным аналогом - клапаном типа МКГ, КЭМГ (изготовитель ГУНПП «Алмаз» г.Саратов). Заявляемый клапан сохраняет важные достоинства прототипа: высокую герметичность запорного органа, простоту конструкции.

2. Возможность установки клапана в закрытое состояние вручную, без использования внешнего электрического управляющего импульса. При этом возможность эта может быть реализована двумя путями:

а) с помощью подвижного верхнего фланца, позволяющего разрывать магнитный поток в магнитопроводе;

б) с помощью ручного дублера путем механического воздействия на якорь с запорным органом.

Два варианта исполнения клапана, касающиеся возможности установки его в закрытое состояние, расширяет область использования заявляемого устройства.