Електромагнітний клапан

1. Електромагнітний клапан, що містить корпус з патрубками і сідло з запірним органом, електромагніт з якорем, пристрій ручного керування для установки клапана у відкритий стан, виконаний у вигляді підпружиненого штока з рукояткою ручного управління на одному кінці і запірним ор 3 органом-ущільнювачем переміщається до стопу, намагнічується постійний магніт, який своїм полем допомагає утримувати якір. Герконний сигналізатор під впливом магнітного потоку розсіювання замикається і сигналізує про те, що клапан відкритий. Для закриття клапана необхідно подати на котушку електромагніта керуючий імпульс протилежної полярності і менший за амплітудою. (Авторське свідоцтво СРСР на винахід № 1657820, F16K 31/02, 1991). Недоліками даного клапана є наявність постійного магніту і герконного сигналізатора, а також засобів зміни полярності і амплітуди керуючого імпульсу, що ускладнює пристрій в цілому і знижує його надійність. Найбільш близьким по технічній суті та досягнутому ефекту і прийнятим за прототип є електромагнітний клапан, що містить корпус з патрубками, з розташованим в корпусі сідлом і запірним органом, електромагніт з сердечником (якорем), пристрій ручного керування для установки клапана у відкритий стан. При цьому сердечник (якір) електромагніта виконаний з магнітом’якого матеріалу у вигляді підпружиненого штока з рукояткою ручного управління на одному кінці і запірним органом на іншому кінці. Між електромагнітом і пристроєм ручного керування встановлена шайба з центральним отвором для розміщення штока (сердечника) і замикання магнітного потоку. У закритому стані клапана запірний орган притиснутий поворотною пружиною на штоку до сідла корпусу. Прохід робочого тіла закритий (рідини, газу). При подачі напруги на обмотку електромагніта створюється магнітний потік, що проходить через кожух, шайбу і сердечник. Проте, дія магніту на запірний орган мінімальна і значно менше зусилля зворотної пружини з-за великої відстані між торцем запірного органу і торцем електромагніта. У відкритий стан електроклапан наводиться за допомогою пристрою ручного управління шляхом підняття штока і стиснення поворотної пружини. При цьому запірний орган відривається від сідла і притискається до торця електромагніта, скорочуючи повітряний зазор між ними. Завдяки цьому магнітний потік замикається і створює зусилля, достатнє для утримання запірного органа у відкритому стані. Прохід робочого тіла відкритий. При відключенні напруги на обмотці електромагніта магнітний потік слабшає і запірний орган, під впливом поворотній пружини, притискається до сідла, перекриваючи прохід робочого тіла (патент Росії на корисну модель № 71399, F16K 31/08, 2008). Недоліком відомого клапана є те, що обмотка електромагніта при відкритому стані клапана весь час знаходиться під напругою, що призводить до великої витрати електроенергії і прискореного зносу обмотки електромагніта за рахунок перегріву. Враховуючи, що більшу частину робочого часу електромагнітний клапан відкритий, то йому потрібно стаціонарна електромережа і при відключенні її (наприклад, при аварії електромережі) не можна відкрити клапан. 60800 4 Задачею цієї корисної моделі є розробка автономного електромагнітного клапана з малим споживанням електроенергії при досить простій конструкції і високої надійності. Технічний результат досягається за рахунок надійного утримання клапана у відкритому і закритому стані без споживання електроенергії тільки за рахунок вдосконалення конструктивного рішення клапана. При цьому підвищується надійність, досягається автономність і економія електроенергії. Більш того, конструкція клапана досить проста і легко реалізується. Поставлена задача вирішується тим, що в електромагнітному клапані, що містить корпус з патрубками і сідлом із запірним органом, електромагніт з якорем, пристрій ручного керування для установки клапана у відкритий стан, виконане у вигляді підпружиненого штока з рукояткою ручного управління на одному кінці і запірним органом на другому, згідно корисної моделі клапан містить фіксуючі кульки, а шток проходить крізь якір, який підпружинений і всередині нього, а також у тілі штока виконані кільцеві проточки для зачеплення з фіксуючими кульками, при цьому кільцева проточка якоря плавно переходить в порожнину більшого діаметра, в яку встановлена втулка, верхнею торцевою поверхнею підпираюча фіксуючі кульки, а нижньою - спирається на фланець, закріплений в корпусі клапана. Крім того, фланець містить ущільнювальне кільце з шайбою, що охоплюють шток. Завдяки кулькам, які при переміщенні якоря і штока виходять або входять до кільцевих проточек, відбувається фіксація штока з запірним органом у закритому чи відкритому стані клапана без споживання електроенергії. Таким чином, електромагнітний клапан споживає електроенергію тільки в момент закриття клапана, тобто відбувається економія електроенергії в порівнянні з прототипом, зменшується знос обмотки електромагніта і підвищується надійність клапана. Пропонований електромагнітний клапан пояснюється кресленнями. На фіг. 1 наведено поздовжній розріз клапана, на фіг. 2 - вузол блокування штока при відкритому стані клапана, на фіг. 3 вузол блокування штока при закритому стані клапана. Електромагнітний клапан містить корпус 1 з патрубками 2 і 3 та сідлом 4, яке перекривається запірним органом 5, електромагніт 6 з якорем 7. Обмотка електромагніта 6 охоплена кожухом 8, який зверху закритий заглушкою 9. Усередині кожуха 8 обмотка електромагніта 6, знизу підпирається шайбою 10, яка служить провідником електромагнітного поля для замикання контуру. Через заглушку 9 проходять дроти 11 електроживлення обмотки електромагніта 6. Через осьовий отвір заглушки 9 і якоря 7 проходить шток 12, на одному кінці якого закріплений запірний орган 5, а на іншому кінці штока, виступаючому з заглушки 9, закріплена рукоятка 13 ручного керування для установки клапана у відкритий стан. Між якорем 7 і заглушкою 9, встановлена пружина 14. Усередині якоря 7 виконана кільцева проточка 15, яка плавно переходить в порожнину 16 більшого 5 діаметра. У тілі штока 12 також виконана кільцева проточка 17. Проточки 15 і 17, а також порожнина 16, передбачені для зачеплення з фіксуючими кульками 18, що підпираються торцевою поверхнею втулки 19, що входить в порожнину 16 якоря 7. Запірний орган 5, зі штоком 12 підпружинений пружиною 20, яка обмежена фланцем 21, закріпленим у корпусі 1 клапана. Для запобігання попадання рідини (газу) всередину електромагніта 6 у фланці 21 закріплене ущільнювальне кільце 22 з шайбою 23, які охоплюють шток 12. Пропонований електромагнітний клапан працює наступним чином. Робочий стан клапана - відкритий. У цьому стані кільцева проточка 15 якоря 7 знаходиться навпроти кільцевої проточки 17 штока 12 і в них розташовані кульки 18, підперті торцевою поверхнею втулки 19 (див. фіг. 2). У цьому положенні підпружинений шток 12 заблокований кульками 18 і запірний орган 5 піднятий над сідлом 4. При цьому рідина (газ) вільно проходить через патрубки 2 і 3. При подачі напруги на обмотку електромагніта 6 (наприклад, при аварії на трубопроводі) по проводах 11, якір 7, долаючи зусилля пружини 14, притягається вгору до заглушки 9 і звільняє кульки 18, які виходять з проточок 15 і 17 і розходяться по сторонах, перекочуються і потрапляють в порожнину 16 якоря 7. Кульки 18 більше не утримують шток 12, який під дією пружини 20 вистрілює вниз (див. фіг. 3) і запірний орган 5 перекриває сідло 4. Клапан закритий і припиняється протікання рідини (газу) через патрубки 2 і 3. При цьому обмотку електромагніта 6 відключають від джерела живлення. Якір 7 залишається у верхньому положенні і не може опуститися вниз, тому що кульки 18, перебуваючи в порожнині 16, впираються в тіло штока 12 вище проточки 17 (див. фіг. 3). Шток 12 з запірним органом 5 залишаються в нижньому положенні, утримуючи клапан у закритому стані. 60800 6 Для повернення клапана у відкритий стан (наприклад, після ліквідації аварії на трубопроводі) необхідно за рукоятку 13 ручного управління підняти шток 12 з запірним органом 5 вгору, долаючи зусилля пружини 20. Як тільки проточка 17 штока 12 опиниться на одному рівні з кульками 18, останні входять всередину проточки 17, при цьому зменшується зовнішній діаметр кругового масиву кульок 18 і якір опускається вниз до збігу проточки 15 з розташуванням кульок 18. При цьому кульки 18 встановлюються в проточках 15 і 17 і фіксують шток 12 з запірним органом 5 у верхньому положенні (див. фіг. 2). Клапан перебуває в робочому відкритому стані і рідина (газ) вільно проходить через патрубки 2 і 3. Пропонований електромагнітний клапан пройшов випробування в комунальному господарстві у пристрої для запобігання протікання води в системі водопостачання та опалення. Пристрій за допомогою пропонованого клапана блокує подачу води до усунення причин протікання при отриманні імпульсу від датчиків, які фіксують наявність протікань. У пристрої використовували електромагнітний клапан з внутрішнім діаметром патрубків % дюйма з внутрішніми приєднувальними різьбами. У зв'язку з малим споживанням електроенергії як джерела живлення використовували одну лужну батарею типу 23 АЕ на напругу 12 вольт, яка давала короткочасний імпульс на закриття клапана. Клапан ні у відкритому, ні в закритому стані не вимагає споживання електроенергії. Випробування пройшли успішно, що підтвердило працездатність клапана, його надійність, автономність при невеликому споживанні електроенергії. Виготовлення клапана не викликає труднощів, тому що використовуються в основному стандартні і прості у виготовленні комплектуючі. 7 60800 8 9 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 60800 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601