Електроклапан

1 Електроклапан, що має корпус із вхідним та вихідним штуцерами і сідлом, електромагніт з котушкою на металевому каркасі, установлену у корпусі гільзу, підтиснутудо нього гайкою, розміщені у ГІЛЬЗІ і притиснуті до сідел пружиною основний запірний орган з сідлом регулюючого клапана і якір з регулюючим клапаном, який відрізняється тим, що на якорі та на основному запірному органі виконані по дві канавки, в яких розташовані суцільні ТОНКОСТІННІ антифрикційні кільця з пласт маси, наприклад з фторопласту, зовнішня поверхня яких за рахунок їх товщини виступає над поверхнею деталі, де вони встановлені, на величину, не меншу за 0,05 мм і не більшу за половину радіального зазору між якорем чи запірним органом та поверхнями деталей, що їх направляють, при цьому цей радіальний зазор виконаний рівним від 0,15 до 0,3 мм 2 Електроклапан по п 1, який відрізняється тим, що ТОНКОСТІННІ антифрикційні кільця розташовані на якорі біля його торців, при цьому кільце, що розташоване з боку запірного органа, винесене за межі каркаса котушки електромагніта, а кільце з боку пружини розташоване на відстані 2-3 мм від його торця 3 Електроклапан по п 1, який відрізняється тим, що ТОНКОСТІННІ антифрикційні кільця виконані розрізними і виготовлені з пластмасового листового матеріалу, а надійне закріплення їх забезпечується глибиною канавки, яка повинна бути не менше 0,4 мм, при цьому радіус кромки канавки - не більше 0,1 мм О 1 Винахід належить до клапанів пневмопдравлічних систем ракет та космічних апаратів, що працюють на агресивних рідинних компонентах та газах в умовах інтенсивних вібраційних та ударних навантажень і управляються електромагнітом, і може бути застосований для включення і відключення подачі робочого тіла в пневмопдравлічних системах устроїв у інших галузях техніки 1 Відомий електроклапан з поршневим підсилювачем, приведений на стор, 69, фіг 2 14, у книзі "А И Едельман Топливные клапаны жидкостных ракетных двигателей Москва "Машиностроение", 1970 г ", мае корпус з основним сідлом, же перекривається розміщеним у корпусі підпружиненим основним запірним органом, підпружинений тою ж пружиною управляючий клапан, розміщений у запірному органі і перекриваючий вихід з управляючої порожнини, електромагніт з якорем і шток, що зв'язує якір електромагніта з управляючим клапаном Недоліком описаного електроклапана є те, що як основний запірний орган, що направляється у корпусі і ущільнюється завдяки малому зазору, так і управляючий клапан, що направляється у розточці запірного органу, контактують безпосередньо по металевим поверхням, це викликає появу значного зусилля тертя при русі основного запірного органу і управляючого клапанаб потребує значне додаткове зусилля тяги електромагніта, що збільшує вагу електроклапана та час його спрацювання, зменшує його ресурс і в умовах інтенсивних вібраційних та ударних навантажень може привести до відмови, що неприпустимо 2 ВІДОМІ електроклапан И прямої дії та електроклапани з мембранним підсилювачем, що приведені у збірнику "Обзорная информация Промышленная трубопроводная арматура Серия ХМ10 Современные конструкции электромагнитных клапанов ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва 1985г " на фіг 1, 3, 8 - 14 і у книзі "С X Щучинский Кпа (О 00 48267 паны с электромагнитным приводом Справочное пособие Москва "Энергоатомиздат" 1988г" на фіг 1 1, 2 1 - 24, 2 9 - 212, 2,19 - 2 30, мають у своему складі рухомі деталі, що направляються по ВІДПОВІДНИМ поверхням якорі, запірні органи Як вказано на стор, 44 збірника , для виключення можливості заклинювання їх при багаторазовому переміщенню у зв'язку з попаданням продуктів зносу у кільцевий зазор між ними передбачаються наступні конструктивні заходи застосування твердих покриттів взаємодіючих поверхонь, завдання ВІДПОВІДНИХ допусків на розміри, що забезпечують кільцевий зазор між деталями, що взаємно переміщуються, від 0,15 до 0,5мм За рекомендаціями книги С Х Щучинського (на стор 131) між поршнем і спрямовуючим циліндром може бути встановлений ущільнювач, але його устрій не приводиться Основний недолік названих електроклапани той же, що приведений вище для першого аналога, тобто наявність пар, що контактують безпосередньо по металевим поверхням, що викликає появу значного зусилля тертя при русі основного запірного органу і управляючого клапана 3 ВІДОМІ електроклапани прямої дії та електроклапани з поршневим та мембранним підсилювачем, що приведені у книзі "Б В Кармугин, В Л Кисель, А Г Лазебник, Современные конструкции малогабаритной пневмоарматуры Киев "Техніка" 1980" на стор 158, 163, 171, 173, також не мають ніяких конструктивних рішень, направлених на зменшення сил тертя і їм властивий приведений вище недолік 4 Відомий клапан з електромагнітним приводом з поршневим підсиленням по авторському свідотцтву СРСР № 892096 від 11 лютого 1980р Відомий також вентиль запірний з електромагнітним приводом з поршневим підсилювачем, аналогічний приведеному у авторському СВІДОЦТВІ № 892096, що виготовлявся у СРСР на экспорт і приведений у паспорті "Вентиль запорный бессальниковый с электромагнитным приводом Valvula de derre sin premaestopas con accionamiento electromagnetico Паспорт на русском и испанском языках Pasaporte tecmco ЛА 26336 С URSS MOSCU Внешнеторгаздат, Изд №3310У/84" Кожний з цих електроклапанів містить корпус із вхідним та вихідним патрубками У корпусі закріплена накидною гайкою гільза з ярмом, у якій розташовані підпружинений якір з регулюючим запірним органом та основний запірний орган з сідлом для регулюючого запірного органу На ЗОВНІШНІЙ поверхні гільзи закріплений електромагніт Ці електроклапани відрізняються один від одного лише наявністю гвинтової канавки на ГОЛІВЦІ ОСНОВНОГО запірного органу, яка призначена для стабілізації закриття основного запірного органу при малому перепаді тиску робочого тіла Конструкція цих електроклапанів взята за прототип При спрацюванні такого електроклапана якір з управляючим запірним органом переміщується у ГІЛЬЗІ по поверхні, що йога направляє, при цьому одна металева поверхня треться по другій, що породжує небажану силу тертя При подальшому переміщенні якоря рухається і основний запірний орган-поршень у ГІЛЬЗІ, при цьому ущільнюючі пружні фторопластов і кільця не перешкоджають безпосередньо контрактувати ЗОВНІШНІЙ поверхні основного запірного органу і поверхні гільзи, яка його направляє, тому що між внутрішньою поверхнею ущільнюючих кінець і зовнішньою поверхнею канавок під кільця існує зазор, що потрібен для компенсації допусків на розміри вказаних деталей Це також приводить до збільшення сили терп Таким чином, і цим електроклапанам властивий приведений вище для аналогів недолік існування небажаної значної сили тертя при спрацюванні під впливом у радіальному напрямі ваги деталей, що переміщуються, на поверхнях, що їх спрямовують, особливо при дії інтенсивних вібрації та ударів Електроклапан-прототип був применений у одній з розробок ДКБ "Південне", але після невдалих результатів випробувань був замінений на інший 5 Суть винаходу та суттєві ознаки Задачею винаходу є підвищення надійності роботи пневмопдравлічної системи ракетного двигуна, де використовується електроклапан, та збільшення ресурсу без ускладнення конструкції, без зростання його ваги та трудомісткості Це забезпечується зменшенням сили тертя при спрацюванні електроклапана, і вирішується тим, що в електроклапані деталі, що переміщуються, (якір, основний запірний орган) наділені двома кільцями з пластичної маси, розташованими з його торців, Зовнішня поверхня кілець виступає над зовнішнею боковою поверхнею деталей, на яких вони встановлені, і контакт матеріалів цих деталей з матеріалом деталей, в яких вони направляються, по поверхні переміщення відсутній Радіальний зазор між ЗОВНІШНІМ діаметром кілець, притиснутих до деталей, на яких вони встановлені, та поверхнями, що їх направляють, вибраний мінімальним, наприклад, 0,05 - 0,1мм, Радіальний зазор між ЗОВНІШНІМ діаметром якоря, та поверхнею корпусу (гільзи), що направляє якір, дещо більший і становить, наприклад, 0,15 - 0,3мм При цьому між кільцями утворюється порожнина, в який можуть збиратись сторонні частки, які пройшли перший (менший) зазор, що зменшує можливість заклинювання якоря Електроклапан, що пропонується, має наступні, ВІДМІННІ від властивих для аналогів та прототипу, ознаки 1) наявність двох кілець з пластмаси між деталями, що взаємно переміщуються (між якорем і гільзою, між запірним органом і гільзою), і які мають таку товщину, що забезпечують відсутність безпосереднього контакту цих деталей по поверхням руху, 2) установлення кілець з торців якоря у місцях, де канавка під кільце або не впливає на магнітний потік, для чого вона винесена за каркас електромагніта - це стосується канавки з боку запірного органу, або впливає не суттєво, для чого вона розташована на відстані 2 - Змм від торця - це стосується канавки з боку пружини, 3) виконання радіального зазора між якорем і поверхнею гільзи, що спрямовує його, від 0,15 до 0,3мм, що не суттєво зменшує магнітний потік, тому що в МІСТІ переходу потоку з котушки в якір 48267 6 площа перерізу його збільшена за рахунок довжиповерхні гільзи (корпусу), що спрямовує Збільни цього міста шення ширини кільця зменшує питоме навантаження, але веде до збільшення поверхні терта і 6 Для пояснення конструкції електроклапана сили тертя, особливо при засміченні сторонніми та його роботи додається креслення, на фіг 1 якочастками з робочого тіла та магістралі, де встаного показаний поздовжній переріз електроклапана, влено електроклапан, В конструкції, що пропонуа на фіг 2 - виносний елемент А фіг 1 ється, ширина кільця становить 3 5мм, у залежЕлектроклапан має корпус 1 із вхідним та виності від розмірів якоря хідним штуцерами та сідлом і електромагніт 8 з котушкою на металевому каркасі У корпусі 1 устаТеж саме відноситься і до основного запірного новлена гільза 10, яка підтиснута до нього гайкою органу 5 і ущільнюється кільцем 4 У ГІЛЬЗІ 10 розміщені Товщина кільця на якорі вибирається конструосновний запірний орган 3 з сідлом регулюючого ктивно з урахуванням засобу його кріплення на клапана, якір з регулюючим клапаном 7 Якір з якорі, проте, поглиблення в якір повинно бути мірегулюючим клапаном 7 та основний запірний орнімальним, щоб не привести до істотного зменган 3 притиснуті до ВІДПОВІДНИХ сідел пружиною 9 шення площі перетину якоря (магнітопроводу) і У кільцевих канавках М (див фіг 1, 2) на якорі 7 та падіння зусилля электромагниту за рахунок зменна основному запірному органі 3 встановлено по шення електромагнітного потоку через збільшення два антифрикційних кільця 6, при цьому виконані магнітного опору вимоги, означені вище Товщина антифрикційного кільця на запірному Порожнина Ж завантажувальним каналом 1 і органі вибирається з технологічних міркувань та каналом К з'єднується з порожниною вхідного вартості виготовлення його, штуцера, а розвантажувальним каналом Л - з поРобота електроклапана здійснюється слідуюрожниною вихідного штуцера чим чином Кільця 6 виготовлені з фторопласту, що обуУ початковому положенні при поданні до вхідмовлено потребою забезпечення СТІЙКОСТІ ДО агного штуцера тиску робочого тіла, останнє крізь ресивних компонентів, які застосовуються у пневканали І та К потрапляє у порожнину Ж і притискує мопдросистемах ракет, і радіаційної СТІЙКОСТІ, а запірний орган 3 та якір з управляючим клапаном також добрими антифрикційними властивостями і 7 спільно з пружиною 9 до сідел При поданні нависокою ударною в'язкістю (див книгу "И Я Альпруги на електромагніт 8 якір з управляючим клашиц, Б Н Благов Проектирование деталей из плапаном 7 притягується електромагнітом, переміщустмасс Справочник "Машиностроение" Москва, ється на кільцях 6 по поверхні Д гільзи 10 і 1977 г ", стор 8) відкриває розвантажуючий канал Л, тиск у порожнині Ж суттєво зменшується і електроклапан відВиконання радіального зазора Д (див фіг 2) чиняється і залишається відкритим до знята наміж якорем та поверхнею гільзи, що його спрямопруги з котушки електромагніта 8 вує, не менш певної величини, а саме 0,1мм, обумовлене максимальною амплітудою переміщення При знятті напруги з котушки електромагніта 8 якоря при вібрації на мінімальних резонансних якір з управляючим клапаном 7 повертається у частотах при максимальних перевантаженнях, а початкове становище під дією пружини 9, зачиняє не більше певної величини, наприклад 0,3мм, канал Л Тиск у порожнині Ж вирівнюється з тистим, що при збільшенні цього зазору зростає марком у вхідному штуцері і під дією пружини електрона трата магнітного потоку, що приводить до змеклапан зачиняється ншення сили тати магніту, а також умовами вилу7 Запропоноване виконання електроклапана чення видавлювання фторопласта у зазор між дозволяє підвищити надійність і збільшити ресурс і якорем і поверхнею гільзи, що направляє якір при зменшити час спрацювання та розкид цього часу в значному тиску робочого тіла, наприклад 50Мпа умовах інтенсивної вібрації та ударів при збереженні його габаритів та вал« за рахунок зменшенТак у існуючих конструкціях резонанс елемення сил терта за допомогою відвернення взаємодії, тів електроклапана настає у діапазоні частот особливо ударної, поверхонь металевих деталей, 400 2500Гц при перевантаженнях до ЗО одиниць що переміщуються, і поверхонь металевих дета(див книгу "В Ф Бугаенко Пневмоавтоматика лей, що їх направляють, і вилучення пошкодження ракетно-космических систем "Машиностроение" цих поверхонь Трудомісткість практично не збіМосква, 1979 г ", стор, 81 - 96), що при дворазольшується, особливо при використанні кілець з вому запасі по амплітуді визначає зазор 0,1 мм листового матеріалу Ширина кілець визначається, з одного боку, умовами допустимого питомого навантаження на Запропонований винахід перевірено у електкільце при впливі сил від віброперевантаження, а, роклапанах на нашому підприємстві і показав з іншого боку, величиною сиди тертя кільця по свою високу надійність 3 4 5 6 7 8 Фіг. 1 Фіг, ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71