Клапан с электромагнитным приводом и электромагнитный привод для этого клапана

 

Изобретение предназначено для дистанционного управления потоками жидкости или газа в гидро- и пневмосистемах соответственно. Клапан с электромагнитным приводом содержит корпус с подводящими и отводящими каналами для прохода рабочего тела и седлом с уплотнительными поверхностями, контактирующими с ответными уплотнительными поверхностями запорного органа, поджатого к седлу давлением рабочего тела и упругим элементом, например пружиной. Пружина расположена коаксиально хвостовику запорного органа и опирается одним торцом на торец запорного органа, а другим - на внутреннюю поверхность крышки. Последняя представляет собой камеру, закрывающую затвор, подводящую рабочее тело под торец запорного органа, установленную своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса. Электромагнитный привод клапана установлен своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса аксиально затвору, соединенный посредством штока с запорным органом. Затвор представляет собой две пары одновременно контактирующих металлических поверхностей с микрорельефом в виде последовательно чередующихся кольцевых выступов и впадин на уплотнительных поверхностях, по крайней мере, одной пары. Электромагнитный привод для этого клапана содержит электромагнит в виде магнитопровода, представляющий собой магнитопроводящую втулку с фланцами, между которыми на втулке магнитопровода размещена электромагнитная обмотка, закрытая магнитопроводящим кожухом, сопряженным с поверхностями фланцев. Втулка магнитопровода разделена диамагнитной кольцевой проставкой, перекрывающей магнитный поток втулки и расположенной напротив зоны замыкания магнитного потока втулки магнитопровода и якоря. Якорь установлен в сквозном отверстии втулки с возможностью осевого перемещения, взаимодействующего с одной стороны посредством жестко соединенного с ним штока, проходящего через отверстие в одном из фланцев, с запорным органом, а с другой стороны ограниченного стопом, закрепленным в другом фланце. Привод снабжен механизмом относительного взаимного поворота на некоторый угол при нагружении, расположенным между торцом якоря, обращенным к стопу, и стопом. Шток и запорный орган соединены между собой без возможности относительного взаимного поворота с возможностью относительного продольного перемещения, и между ними установлен упругий элемент, например пружина. Такое выполнение клапана и его электромагнитного привода обеспечивает высокую внешнюю и внутреннюю герметичность уплотнений, повышенный ресурс и высокую надежность при эксплуатации изобретений. 2 с. и 24 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано для дистанционного управления потоками жидкости или газа в гидро- и пневмосистемах соответственно.

Известен электромагнитный клапан, электромагнитный привод которого соединен с корпусом, снабженным каналами подвода и отвода рабочего тела и седлом, выполненным со стороны электромагнитного привода и контактирующего с торцом якоря, расположенного в отверстии магнитопровода электромагнитного привода, подпираемого к седлу пружиной, опирающейся на стоп, установленный в магнитопроводе электромагнитного привода.

Причем седло размещено вне электромагнитного привода в отдельной корпусной детали [1].

Известное устройство характеризуется недостаточной надежностью и не обеспечивает необходимого уровня герметичности вследствие технологических погрешностей, возникающих при изготовлении клапана. Технологические погрешности взаимного расположения якоря - запорного органа и седла обусловлены размещением направляющей для якоря - запорного органа в одной детали, а седла - в другой.

Известен клапан с электромагнитным приводом, содержащий корпус с подводящими и отводящими каналами для прохода рабочего тела и седлом с уплотнительной поверхностью, контактирующей с ответной уплотнительной поверхностью запорного органа, отформованной в зоне контакта с седлом уплотняющим материалом, имеющим плоскую или сферическую форму, поджатого к седлу давлением рабочего тела и упругим элементом, например пружиной, расположенной коаксиально хвостовику, установленному в направляющем отверстии крышки запорного органа, опирающейся одним торцом на торец запорного органа, а другим - на внутреннюю поверхность крышки, представляющей собой камеру, закрывающую затвор и подводящую рабочее тело под торец запорного органа, установленную своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса.

Электромагнитный привод клапана, установленный своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса аксиально затвору, содержащий магнитопровод, представляющий собой магнитопроводящую втулку с фланцами, между которыми на втулке размещена электромагнитная обмотка, закрытая магнитопроводящим кожухом, сопряженным с поверхностями фланцев, причем втулка магнитопровода разделена диамагнитной проставкой, перекрывающей магнитный поток втулки магнитопровода, расположенной напротив зоны замыкания магнитного потока втулки магнитопровода и якоря, установленного в сквозном отверстии втулки с возможностью осевого перемещения, взаимодействующего с одной стороны, посредством жестко соединенного с ним штока, проходящего через отверстие в одном из фланцев, с запорным органом, а с другой стороны ограниченного стопом, закрепленным в другом фланце (прототип) [2].

Известное техническое решение, предусматривающее применение эластичных материалов в качестве уплотняющих элементов, позволяет хорошо компенсировать погрешности геометрических параметров затворов, однако применение таких материалов ограничено давлением рабочего тела, его температурой, химической активностью.

Указанные материалы характеризуются также низкими предельно допустимыми давлениями герметизации.

Ресурс работы уплотнительных поверхностей из эластичных материалов уступает ресурсу работы затворов из металлических материалов.

Однако применение металлических уплотнительных поверхностей требует либо больших усилий герметизации, что ограничено в клапанах с электромагнитным приводом небольшими тяговыми усилиями электромагнитов, либо повышения требований к точности изготовления уплотнительных поверхностей затворов с применением дорогостоящих доводочных операций, что существенно удорожает производство.

Кроме того, недостатком известного технического решения является то, что вследствие технологических погрешностей взаимного расположения уплотнительных поверхностей седла и запорного органа, обусловленных размещением седла в одной детали, а направляющей запорного органа в другой, не может быть обеспечен достаточный уровень основных параметров качества клапана - надежность, долговечность и герметичность.

Конструкция контактирующих уплотнительных поверхностей седла и запорного органа в виде сочетаний сфера-нож, плоскость-нож, предусматривающая контакт по линии, не обеспечивает устойчивого и однозначного положения запорного органа после каждого цикла срабатывания, что также приводит к потере герметичности и снижению надежности.

Присоединение крышки, закрывающей затвор, к корпусу, а также присоединение стопа к магнитопроводу осуществляется посредством резьбы, что создает проблемы в обеспечении внешней герметичности, заключающиеся в необходимости применять дополнительные уплотняющие материалы типа "герметик".

Технический результат изобретения в виде высокого уровня надежности, долговечности и герметичности достигается тем, что в клапане с электромагнитным приводом, содержащем корпус с подводящими и отводящими каналами для прохода рабочего тела и седлом с уплотнительными поверхностями, контактирующими с ответными уплотнительными поверхностями запорного органа, поджатого к седлу давлением рабочего тела и упругим элементом, например пружиной, расположенной коаксиально хвостовику запорного органа, опирающейся одним торцом на торец запорного органа, а другим - на внутреннюю поверхность крышки, представляющую собой камеру, закрывающую затвор, подводящую рабочее тело под торец запорного органа, установленную своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса, электромагнитный привод клапана, установленный своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса аксиально затвору, соединенный посредством штока с запорным органом, затвор представляет собой две пары одновременно контактирующих металлических поверхностей с микрорельефом в виде последовательно чередующихся кольцевых выступов и впадин на уплотнительных поверхностях хотя бы одной пары.

Как вариант исполнения, возможно, что затвор представляет собой две пары одновременно контактирующих уплотнительных конических поверхностей, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга с микрорельефом на обеих парах.

Возможно также, что из двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей затвора, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга, одна пара - плоские поверхности, а вторая - конические поверхности с микрорельефом на обеих парах.

Как вариант, возможно, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей, смещенных относительно друг друга в осевом направлении, одна пара - сочетание сферической и конической поверхностей, а вторая пара - конические поверхности с микрорельефом на конических поверхностях.

Возможны варианты, когда одна пара из двух пар уплотнительных поверхностей затвора - сочетание сферической и конической поверхностей, а вторая, расположенная со смещением относительно первой в осевом направлении - сочетание плоских поверхностей с микрорельефом на плоских поверхностях.

Возможно, когда из двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей затвора, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга, одна пара - сочетание сферической и тороидальной поверхностей, а вторая - конических поверхностей с микрорельефом на конических поверхностях, или из двух пар одновременно контактирующих поверхностей затвора, смещенных относительно друг друга в осевом направлении, одна пара - сочетание сферической и тороидальной поверхностей, а вторая - плоские поверхности с микрорельефом на плоских поверхностях.

Как вариант исполнения, возможно, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей одна пара - плоские уплотнительные поверхности, а вторая пара - цилиндрические поверхности с микрорельефом на плоских поверхностях, или в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей, одна пара - конические уплотнительные поверхности, а вторая пара - цилиндрические поверхности с микрорельефом на конических поверхностях.

Кроме того, возможно, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей вторая пара образована технологическим элементом, поверхность которого сопряжена с уплотнительной поверхностью первой пары и корпусом с микрорельефом на уплотнительных поверхностях первой пары.

Как вариант исполнения, возможно, что технологический элемент выполнен в виде конуса с размерами у основания больше или равными размеру проходного отверстия корпуса.

Как вариант исполнения, возможно, что технологический элемент выполнен в виде сферы с размерами у основания больше или равными размеру проходного отверстия корпуса.

Возможно, что из двух пар одновременно контактирующих поверхностей вторая пара образована запорным органом и штоком с микрорельефом на уплотнительных поверхностях первой пары.

Как вариант исполнения, возможно, что контактирующие поверхности запорного органа и штока выполнены в виде сферической и конической поверхностей.

Как вариант исполнения, возможно, что контактирующие поверхности запорного органа и штока выполнены коническими.

Как вариант исполнения, возможно, что контактирующие поверхности запорного органа и штока выполнены цилиндрическими.

Технический результат в виде высокого уровня герметичности, надежности и долговечности достигается также тем, что микрорельеф, имеющийся на уплотнительных поверхностях затвора, может поддерживаться и воспроизводиться тем, что электромагнитный привод клапана, содержащий магнитопровод, представляющего собой магнитопроводящую втулку с фланцами, между которыми на втулке размещена электромагнитная обмотка, закрытая магнитопроводящим кожухом, сопряженным с поверхностями фланцев, причем втулка магнитопровода разделена диамагнитной кольцевой проставкой, перекрывающей поток втулки и расположенной напротив зоны замыкания магнитного потока втулки магнитопровода и якоря, установленного в сквозном отверстии втулки с возможностью осевого перемещения, взаимодействующего с одной стороны, посредством жестко соединенного с ним штока, проходящего через отверстие в одном из фланцев, с запорным органом, а с другой стороны ограниченного стопом, закрепленным в другом фланце, электромагнитный привод снабжен механизмом относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей на некоторый угол при нагружении, расположенным между торцом якоря, обращенным к стопу и стопом, при этом шток и запорный орган соединены между собой без возможности относительного взаимного поворота с возможностью относительного продольного перемещения, и между ними установлен упругий элемент, например, пружина.

Механизм относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей может быть выполнен в виде электромагнитной муфты, одна полумуфта которой представляет собой торцовую поверхность якоря электромагнита, а вторая полумуфта - подпружиненный цилиндр с косым пазом из магнитопроводящего материала, связанный со втулкой магнитопровода посредством фиксатора, при этом напротив зоны контакта полумуфт во втулке магнитопровода установлена дополнительная диамагнитная кольцевая проставка, перекрывающая магнитный поток втулки с возможностью его замыкания через полумуфты.

Как вариант исполнения, механизм относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей может быть выполнен в виде двух поочередно контактирующих с роликом полумуфт с торцовыми зубьями из диамагнитного материала, причем полумуфты жестко связаны с корпусом, а ролик с якорем.

Механизм относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей может быть выполнен также в виде двух полумуфт, одна из которых - торцевая поверхность ступеньки втулки магнитопровода, а другая выполнена в виде подпружиненной шайбы из диамагнитного материала с усом, входящим в косой паз якоря.

Соединение штока и запорного органа может быть в виде прямоугольного паза, выполненного на штоке, в который входит наконечник запорного органа.

Как вариант, втулка магнитопровода может быть выполнена составной, по меньшей мере, из трех частей, в виде последовательно установленных и сцентрированных втулок и фланцев, зафиксированных в осевом направлении, при этом она представляет собой магнитопроводящий фланец, соединенный с кожухом из магнитопроводящего материала посредством, например, стопорного кольца или кольцевого выступа на внутренней поверхности кожуха, на поверхность фланца установлена нижним торцом по центрирующему пояску магнитопроводящая ступенчатая втулка, на ступень втулки установлена нижним торцом диамагнитная проставка в виде кольца, с которым по центрирующему пояску сопряжена магнитопроводящая втулка, с торцевой уплотнительной поверхностью которой контактирует стоп своей уплотнительной поверхностью, расположенный в отверстии второго магнитопроводящего фланца, соединенного с магнитопроводящим кожухом посредством, например, стопорного кольца, при этом фиксация магнитопровода в осевом направлении осуществляется посредством винтов, проходящих через стоп и ввернутых во фланец.

Для обеспечения герметичности магнитопровода уплотнительные поверхности стопа и торца втулки магнитопровода выполнены с микрорельефом в виде последовательно чередующихся кольцевых выступов и впадин.

Затвор клапана с электромагнитным приводом, выполненный согласно изобретению в виде двух пар одновременно контактирующих поверхностей, одна из которых -сочетание конических или плоских поверхностей, а вторая - сочетание конических поверхностей, сферической и конической, сферической и тороидальной поверхностей, цилиндрических поверхностей, обеспечивает стабильное положение запорного органа на уплотнительных поверхностях седла корпуса, компенсирует погрешности взаимного расположения элементов затвора, обладает высокой герметичностью и надежностью.

Высокая герметичность обусловлена также наличием кольцевых микронеровностей на уплотнительных конических или плоских поверхностях затвора, которые увеличивают фактическую площадь и постоянство контакта указанных поверхностей.

Присоединение крышки и электромагнитного привода к корпусу клапана посредством уплотнительных металлических поверхностей с кольцевым микрорельефом обеспечивает высокую внешнюю герметичность клапану.

Согласно изобретению механизм относительного взаимного поворота, установленный в электромагнитном приводе, позволяет формировать, поддерживать и воспроизводить кольцевой микрорельеф на уплотнительных поверхностях затвора клапана, который может нарушиться в результате многократного срабатывания затвора.

Кроме того, втулка магнитопровода электромагнитного привода может быть выполнена в виде последовательно установленных, сцентрированных и зафиксированных в осевом направлении втулок с фланцами, что существенно повышает технологичность магнитопровода, а также снижает погрешности, возникающие от внутренних напряжений, связанных с технологическими процессами изготовления магнитопровода, такие как сварка, пайка, завальцовка.

В процессе проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не обнаружено устройства, обладающего такой же совокупностью существенных конструктивных признаков, которая бы обеспечивала указанный технический результат.

Таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, обладает новизной. Оно имеет промышленную применимость и изобретательский уровень, выраженный в заявленной совокупности признаков, и, в отличие от прототипа, обеспечивает достижение технического результата.

Технические решения согласно изобретению позволяют существенно повысить герметичность, надежность и долговечность клапана до 10000000 и более циклов срабатывания без отказов, под которыми понимается нарушение герметичности или несрабатывание затвора.

На фиг. 1 изображен клапан с электромагнитным приводом; на фиг.2-15 изображены варианты исполнения двух пар одновременно контактирующих поверхностей клапана; на фиг. 16 изображен фрагмент увеличенного кольцевого микрорельефа, формируемого на контактирующих конических поверхностях клапана; на фиг. 17 изображен фрагмент увеличенного кольцевого микрорельефа, формируемого на контактирующих плоских поверхностях; на фиг. 18 изображен электромагнитный привод клапана; на фиг. 19 изображен вариант исполнения соединения штока и запорного органа; на фиг.20 изображен вариант исполнения конструкции магнитопровода. На фиг. 21, 22, 23, 24 - варианты исполнения механизма относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей затвора.

Клапан (фиг. 1) содержит корпус 1, имеющий входной канал А и выходной канал Б для прохода рабочего тела, седло затвора 2 с металлическими уплотнительными поверхностями, расположенное на одной из наружных поверхностей корпуса, что обеспечивает доступность при обработке и ремонте уплотнительных поверхностей седла.

С седлом взаимодействует запорный орган 3 с металлическими уплотнительными поверхностями, разобщающий каналы подвода А и отвода Б рабочего тела.

Уплотнительные поверхности затвора 2 представляют собой две пары одновременно контактирующих поверхностей с кольцевым микрорельефом, как показано на фиг. 16, 17.

Запорный орган 3 поджат к седлу давлением рабочего тела и упругим элементом, например, пружиной 4, расположенной коаксиально хвостовику 5 запорного органа 3. Пружина 4 опирается одним торцом на торец запорного органа 3, другим - на внутреннюю поверхность крышки 6, представляющей собой камеру, закрывающую затвор и подводящую рабочее тело от входного канала А под торец запорного органа 3. Крышка 6, закрепленная на корпусе 1 винтами 7, контактирует с ним по металлическим уплотнительным поверхностям 8 с кольцевым микрорельефом в виде последовательно чередующихся выступов и впадин (фиг. 17).

Уплотнительные поверхности затвора 2 клапана могут быть выполнены в виде сочетания двух пар одновременно контактирующих уплотнительных конических поверхностей (фиг. 2 или 3) с кольцевым микрорельефом на обеих парах, как показано на фиг. 16, или, как вариант исполнения, в виде двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей, одна из которых - плоские поверхности, а другая - конические поверхности (фиг.4) с кольцевым микрорельефом на обеих парах (фиг. 16, 17), или в виде двух пар одновременно контактирующих поверхностей, одна из них - сфера- конус а, вторая - конус-конус б (фиг. 5) с микрорельефом на конических поверхностях (фиг. 16), или одна из двух пар - сочетание поверхностей сфера-конуса, а вторая пара -сочетание плоских поверхностей б (фиг. 6) с микрорельефом на плоских поверхностях (фиг. 17), или одна - сфера-тор а, вторая конус-конус б (фиг. 7) с кольцевым микрорельефом на конических уплотнительных поверхностях (фиг. 16), или одна - сфера-тор а, вторая - плоскость-плоскость б (фиг. 8) с кольцевым микрорельефом на плоских уплотнительных поверхностях (фиг. 17), или одна - цилиндр-цилиндр а, вторая - плоскость-плоскость б (фиг.9) с кольцевым микрорельефом на плоских уплотнительных поверхностях (фиг. 17), или одна - цилиндр-цилиндр а, вторая - конус-конус б (фиг. 10) с кольцевым микрорельефом на конических уплотнительных поверхностях (фиг. 16).

Возможны также исполнения с сочетанием двух пар одновременно контактирующих поверхностей, одна из которых образована запорным органом и седлом, а вторая - запорным органом и штоком, причем на уплотнительных поверхностях седла и запорного органа сформирован кольцевой микрорельеф, а варианты сочетаний контактирующих поверхностей штока и запорного органа могут быть, как показано на фиг. 11-13, следующие: сфера - конус (фиг. 11), конус - конус (фиг. 12), цилиндр - цилиндр (фиг. 13). Возможны исполнения, как показано на фиг. 14, 15, с сочетанием двух пар одновременно контактирующих поверхностей, одна из которых образована уплотнительными поверхностями запорного органа и седла, а вторая - технологическими элементами, например конусом (фиг. 14) или сферой (фиг. 15) и корпусом, причем диаметр конуса или сферы у основания больше диаметра проходного отверстия корпуса. На уплотнениях запорного органа сформирован кольцевой микрорельеф.

С противоположной стороны корпуса 1 (фиг. 1) аксиально затвору установлен электромагнитный привод клапана 9, контактирующий с металлической уплотнительной поверхностью корпуса 1 своими металлическими уплотнительными поверхностями 10 с кольцевым микрорельефом (фиг. 17).

Электромагнитный привод 9 клапана (фиг. 18) содержит магнитопровод, представляющий собой магнитопроводящую втулку 11 с фланцами 12, 13, между которыми на втулке магнитопровода 11 размещена электромагнитная обмотка 14, закрытая магнитопроводящим кожухом 15, сопряженным с поверхностями фланцев 12, 13. Втулка магнитопровода 11 разделена диамагнитной кольцевой проставкой 16, перекрывающей магнитный поток втулки 11.

В сквозном отверстии втулки 11 установлен якорь 17 с возможностью осевого перемещения, соединенный со штоком 18 без возможности относительного взаимного поворота. Шток 18 и якорь 17 могут быть выполнены как одно целое. Шток 18, проходящий через отверстие фланца 12, соединен с запорным органом 3 через пружину 19, установленную в отверстии его нижнего конца, снабженного пазом 20 (фиг. 19), в который входит плоский наконечник 21 запорного органа 3, фиксируя шток 18 и запорный орган 3 от взаимного относительного поворота, давая возможность относительного продольного перемещения.

В отверстии фланца 13 установлен стоп 22, контактирующий своими металлическими уплотнительными поверхностями с металлическими уплотнительными поверхностями 23 втулки магнитопровода 11 и закрепленный на фланце 13 посредством винтов 24.

Для формирования, поддержания и воспроизводства микрорельефа на уплотнительных поверхностях затвора клапан снабжен механизмом самоприработки 25, осуществляющим периодический относительный поворот уплотнительных поверхностей на некоторый угол при закрытом, нагруженном усилием пружины и давлением рабочего тела затворе.

Механизм относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей седла и запорного органа может быть выполнен, как показано на фиг. 21, в виде электромагнитной муфты. Одна полумуфта представляет собой торцевую поверхность якоря 17, вторая полумуфта - подпружиненный пружиной 26 относительно якоря цилиндр 27 из магнитопроводящего материала, на поверхности которого выполнен косой паз, в который входит фиксатор 28, закрепленный во втулке 11 магнитопровода. При этом в магнитопроводе установлена дополнительная диамагнитная проставка 29.

Как вариант исполнения, механизм относительного взаимного поворота может быть выполнен (фиг. 22) в виде двух поочередно контактирующих с роликом 30 зубчатых полумуфт 31 и 32 с торцевыми зубьями, как показано на фиг. 24, из диамагнитного материала, разделенными проставкой 33, причем полумуфты 31 и 32 жестко связаны со втулкой магнитопровода 11, а ролик 30, находящийся между полумуфтами 31 и 32, жестко связан с якорем 17. Ролик 30 прижат к зубьям пружиной 34, установленной в отверстии выступа якоря 17 и зафиксированной штырем 35.

Возможно исполнение механизма относительного поворота уплотнительных поверхностей, как показано на фиг. 23.

Механизм представляет собой две полумуфты, одна из которых - торцевая поверхность втулки 11, а другая выполнена в виде шайбы 36 с усом, входящим в косой паз якоря 17. Шайба 36 выполнена из диамагнитного материала и поджимается к торцу втулки 11 пружиной 37.

Магнитопровод электромагнитного привода клапана 9 может быть выполнен составным, как показано на фиг. 20, состоящим из магнитопроводящего фланца 38, соединенного с кожухом 15 посредством, например, стопорного кольца 43 или с помощью кольцевого выступа на внутренней поверхности кожуха 15.

На поверхность фланца 38 установлена нижним торцом, по центрирующему пояску ступенчатая втулка 39 из магнитопроводящего материала. На ступень втулки 39 установлена торцом диамагнитная проставка 40 в виде кольца, с которым по центрирующему пояску сопряжена втулка 41 из магнитопроводящего материала, с торцевой уплотнительной поверхностью которой контактирует стоп 22 своей ответной уплотнительной поверхностью с микрорельефом в виде кольцевых выступов и впадин, установленный в отверстии фланца 42 из магнитопроводящего материала, соединенного с кожухом 15 посредством, например, стопорного кольца 43.

Фиксация элементов магнитопровода осуществляется посредством винтов 44, проходящих через стоп 22 и ввернутых во фланец 42.

Работает клапан электромагнитный следующим образом. Рабочее тело поступает из питающей магистрали на вход клапана А и проходит в полость крышки 6 (фиг. 20) в подклапанную зону, поджимая запорный орган к седлу. При подаче на обмотку 14 электромагнита напряжения питания в магнитопроводе возникает магнитный поток. При этом, поскольку в магнитопроводе имеется диамагнитная проставка 16, то замыкание линий магнитного потока происходит не по диамагнитной проставке 16, а по телу якоря 17, и он, притягиваясь своей торцевой поверхностью к поверхности втулки магнитопровода 11, перемещается вниз, стремясь штоком 18 открыть запорный орган 3.

Если в электромагнитном приводе установлена электромагнитная муфта (фиг. 21), то при перемещении якоря 17 вниз, в первый момент срабатывания электромагнита, поскольку во втулке магнитопровода 11 имеется диамагнитная проставка 29, магнитный поток замыкается не по диамагнитной проставке, а по телу цилиндрической полумуфты 27, и она, преодолевая сопротивление пружины 26. притягивается к якорю 17, проходя зазор S3, который меньше зазора SI и S2 (фиг. 18, 19).

Встречное движение якоря ограничено стопорным кольцом 45. Перемещаясь по косому пазу относительно неподвижного фиксатора 28, полумуфта 27 заставляет поворачиваться якорь и связанный с ним запорный орган 3 на некоторый угол.

В то же время якорь, перемещаясь вниз, под действием магнитного потока вместе с полумуфтой 27 и штоком 18 деформирует пружину 19 (фиг. 19) до тех пор, пока не будет полностью выбран зазор S1, который меньше, чем зазор S2 (фиг. 18) и шток 18, воздействуя на запорный орган 3 как жесткий стержень, открывает последний, пропуская рабочее тело через выход Б в магистраль.

При отключении напряжения питания полумуфта 27 выходит из контакта с якорем 17 под действием пружины 26 и возвращается в исходное положение. Под действием пружины 4 и давления рабочего тела якорь 17 перемещается вверх, запорный орган поджимается к седлу и разобщает входной канал А от выходного Б. Пружина 19 досылает вверх якорь 17 на величину зазора SI, размыкая контакт штока 18 с запорным органом 3.

Если клапан снабжен зубчатой муфтой (фиг. 22, 24), то механизм поворота работает следующим образом. При перемещении якоря 17 вниз ролик 30 под действием пружины 34 входит во впадину между зубьями полумуфты 31, заставляя поворачиваться якорь 17 на половину шага зубьев. Открытие запорного органа 3 штоком 18 осуществляется аналогично случаю с электромагнитной муфтой.

При отключении напряжения питания под действием пружины 4 и давления рабочего тела якорь 17 перемещается вверх, запорный орган 3 поджимается к седлу и разобщает входной А и выходной Б каналы.

Пружина 34 освобождает ролик 30, и он входит во впадину между зубьями полумуфты 32, заставляя поворачиваться якорь 17 в ту же сторону на половину шага зубьев.

Далее возврат якоря 17 со штоком 18 в исходное положение осуществляется аналогично случаю с электромагнитной муфтой.

Если клапан снабжен механизмом относительного поворота, как показано на фиг. 23, то он работает следующим образом.

При перемещении якоря 17 вниз шайба 36, находящаяся в зацеплении с косым пазом якоря 17 посредством уса, благодаря фрикционной связи на поверхности контакта 46 шайбы 36 со втулкой 11, заставляет поворачиваться якорь на некоторый угол.

При перемещении якоря вверх фрикционная связь на поверхности 46 разрывается и шайба, свободно вращаясь по пазу якоря 17, проскальзывает по поверхности контакта 46. Пружина 37 удерживает шайбу от перемещения вверх вслед за якорем.

Открытие и закрытие запорного органа 3, а также возврат якоря 17 со штоком 18 в исходное положение осуществляется аналогично вышеописанному. При последующих подачах напряжения питания на обмотку электромагнита процесс повторяется.

Клапан с электромагнитным приводом может быть изготовлен до Ду 6 на давление до 0,8 МПа с различными конструктивными исполнениями затвора в условиях машиностроительных предприятий.

Таким образом, совокупность конструктивных признаков по заявленному изобретению обеспечивает технический результат, выраженный в повышении основных показателей качества клапана, т.е. герметичности, надежности, долговечности, и снижении затрат при производстве.

Литература 1. Патент ФРГ N 2257211, кл. F 16 K 31/06, 1975.

2. Патент РФ N 2046238, кл. F 16 K 31/02, 1975.

Формула изобретения

1. Клапан с электромагнитным приводом, содержащий корпус с подводящими и отводящими каналами для прохода рабочего тела и седлом с уплотнительными поверхностями, контактирующими с ответными уплотнительными поверхностями запорного органа, поджатого к седлу давлением рабочего тела и упругим элементом, например, пружиной, расположенной коаксиально хвостовику запорного органа, опирающейся одним концом на торец запорного органа, а другим - на внутреннюю поверхность крышки, представляющей собой камеру, закрывающую затвор, подводящую рабочее тело под торец запорного органа, установленную своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса, электромагнитный привод клапана, установленный своими уплотнительными поверхностями на уплотнительных поверхностях корпуса аксиально затвору, соединенный посредством штока с запорным органом, отличающийся тем, что затвор представляет собой две пары одновременно контактирующих металлических поверхностей с микрорельефом в виде последовательно чередующихся кольцевых выступов и впадин на уплотнительных поверхностях, по крайней мере, одной пары.

2. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что затвор представляет собой две пары одновременно контактирующих конических уплотнительных поверхностей, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга с микрорельефом на обеих парах.

3. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей, одна пара - плоские поверхности, а вторая пара - конические поверхности, расположенные со смещением в осевом направлении относительно друг друга с микрорельефом на обеих парах.

4. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга, одна пара - сочетание конической и сферической поверхностей, а вторая пара - конические поверхности с микрорельефом на конических поверхностях.

5. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга, одна пара - сочетание конической и сферической поверхностей, а вторая пара - плоские поверхности с микрорельефом на плоских поверхностях.

6. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга, одна пара - сочетание сферической и тороидальной поверхностей, а вторая пара - конические поверхности с микрорельефом на конических поверхностях.

7. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих уплотнительных поверхностей, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга, одна пара - сочетание сферической и тороидальной поверхностей, а вторая пара - плоские поверхности с микрорельефом на плоских поверхностях.

8. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей одна пара - плоские уплотнительные поверхности, а вторая пара - цилиндрические поверхности с микрорельефом на плоских поверхностях.

9. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей, расположенных со смещением в осевом направлении относительно друг друга, одна пара - конические уплотнительные поверхности, а вторая пара - цилиндрические поверхности с микрорельефом на конических поверхностях.

10. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей вторая пара образована технологическим элементом, поверхность которого сопряжена с уплотнительной поверхностью первой пары, и корпусом с микрорельефом на уплотнительных поверхностях первой пары.

11. Клапан с электромагнитным приводом по п.1 или 10, отличающийся тем, что технологический элемент выполнен в виде конуса с размерами у основания больше или равными размеру проходного отверстия корпуса.

12. Клапан с электромагнитным приводом по п.1 или 10, отличающийся тем, что технологический элемент выполнен в виде сферы с размерами у основания больше или равными размеру проходного отверстия корпуса.

13. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что в затворе из двух пар одновременно контактирующих поверхностей вторая пара образована запорным органом и штоком с микрорельефом на уплотнительных поверхностях первой пары.

14. Клапан с электромагнитным приводом по п.1 или 13, отличающийся тем, что контактирующие поверхности запорного органа и штока выполнены в виде сферической и конической поверхностей.

15. Клапан с электромагнитным приводом по п.1 или 13, отличающийся тем, что контактирующие поверхности запорного органа и штока выполнены в виде конических поверхностей.

16. Клапан с электромагнитным приводом по п.1 или 13, отличающийся тем, что контактирующие поверхности запорного органа и штока выполнены в виде цилиндрических поверхностей.

17. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные поверхности крышки и корпуса представляют собой металлические поверхности с микрорельефом в виде последовательно чередующихся кольцевых выступов и впадин.

18. Клапан с электромагнитным приводом по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные поверхности привода и корпуса представляют собой металлические поверхности с микрорельефом в виде последовательно чередующихся кольцевых выступов и впадин.

19. Электромагнитный привод для клапана, содержащий магнитопровод, представляющий собой магнитопроводящую втулку с фланцами, между которыми на втулке магнитопровода размещена электромагнитная обмотка, закрытая магнитопроводящим кожухом, сопряженным с поверхностями фланцев, причем втулка магнитопровода разделена диамагнитной кольцевой проставкой, перекрывающей магнитный поток втулки и расположенной напротив зоны замыкания магнитного потока втулки магнитопровода и якоря, установленного в сквозном отверстии втулки с возможностью осевого перемещения, взаимодействующего с одной стороны посредством жестко соединенного с ним штока, проходящего через отверстие в одном из фланцев, с запорным органом, а с другой стороны ограниченного стопом, закрепленном в другом фланце, отличающийся тем, что электромагнитный привод клапана снабжен механизмом относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей на некоторый угол при нагружении, расположенным между торцом якоря, обращенным к стопу и стопом, при этом шток и запорный орган соединены между собой без возможности взаимного относительного поворота с возможностью относительного продольного перемещения, и между ними установлен упругий элемент, например пружина.

20. Электромагнитный привод по п.19, отличающийся тем, что механизм относительного взаимного поворота уплотнительных поверхностей может быть выполнен в виде электромагнитной муфты, одна полумуфта которой представляет собой торцовую поверхность якоря электромагнита, а вторая полумуфта - подпружиненный цилиндр с косым пазом из магнитопроводящего материала, связанный с втулкой магнитопровода посредством фиксатора, при этом напротив зоны контакта полумуфт во втулке магнитопровода установлена дополнительная диамагнитная кольцевая проставка, перекрывающая магнитный поток втулки с возможностью его замыкания через полумуфты.

21. Электромагнитный привод по п.19, отличающийся тем, что механизм относительного взаимного поворота представляет собой поочередно контактирующие с роликом полумуфты с торцовыми зубьями из диамагнитного материала, причем полумуфты жестко связаны с корпусом, а ролик - с якорем.

22. Электромагнитный привод по п.19, отличающийся тем, что механизм относительного взаимного поворота представляет собой две полумуфты, одна из которых - торцевая поверхность ступеньки втулки магнитопровода, а другая выполнена в виде подпружиненной шайбы из диамагнитного материала с усом, входящим в косой паз якоря.

23. Электромагнитный привод по п.19, отличающийся тем, что на конце штока выполнен прямоугольный паз, в который входит наконечник запорного органа.

24. Электромагнитный привод по п.19, отличающийся тем, что втулка магнитопровода выполнена составной, по меньшей мере из трех частей, в виде последовательно установленных и сцентрированных втулок и фланцев, зафиксированных в осевом направлении.

25. Электромагнитный привод по п.19 или 24, отличающийся тем, что магнитопровод представляет собой магнитопроводящий фланец, соединенный с кожухом из магнитопроводящего материала посредством, например, стопорного кольца или кольцевого выступа на внутренней поверхности кожуха, на поверхность фланца установлена нижним торцом по центрирующему пояску магнитопроводящая ступенчатая втулка, на ступень втулки установлена нижним торцом диамагнитная проставка в виде кольца, с которым по центрирующему пояску сопряжена магнитопроводящая втулка с торцовой уплотнительной поверхностью, с которой контактирует стоп своей уплотнительной поверхностью, расположенный в отверстии второго магнитопроводящего фланца, соединенного с магнитопроводящим кожухом посредством, например, стопорного кольца, при этом фиксация магнитопровода в осевом направлении осуществляется посредством винтов, проходящих через стоп и ввернутых во фланец.

26. Электромагнитный привод клапана по п.19, или 24, или 25, отличающийся тем, что уплотнительные поверхности втулки и стопа представляют собой металлические поверхности с микрорельефом в виде последовательно чередующихся кольцевых выступов и впадин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.09.2004        БИ: 25/2004

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.09.2007

Извещение опубликовано: 10.09.2007        БИ: 25/2007

---