Електроклапан

Реферат: Електроклапан містить корпус, у якому встановлені вхідний, вихідний та дренажний штуцери, нейтральний електромагніт, рухлива втулку магнітопроводу з основною пружиною, рухливий якір з допоміжним клапаном, поршень, на якому закріплені основний та дренажний клапани. Поршень ущільнений по зовнішньому діаметру. На основному та дренажному клапанах встановлені золотники. Відношення суми значень ширини золотників до ходу основного клапана становить 1,3-1,8. Кільцеві проміжки між сідлами основного і дренажного клапанів та відповідними їм золотниками за площею не більше 10 % від площі прохідного перерізу магістралі на вході. Забезпечується збільшенні надійності спрацювання електроклапана при підвищеному гідравлічному опорі магістралі на вході. UA 97841 C2 (12) UA 97841 C2 UA 97841 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належиться до малогабаритної пневмогідроавтоматики ракетних двигунів, ракет і космічних апаратів і може використовуватися для дистанційного відкриття і закриття магістралей в інших галузях техніки. Відомий електромагнітний клапан прямої дії (патент Росії № 2190142, МПК7 F16K31/02, 27.09.2002 p.) який містить вхід, вихід, корпус, у якому розміщені з'єднані штоком з навантаженим пружиною запірним органом циліндричний якір електромагніту, котушка електромагніту в кожусі, при цьому один кінець корпусу виконаний у вигляді труби з внутрішньою різьбою із встановленим у ній сідлом, торцева поверхня сідла встановлена на рівні входу, інший кінець корпусу має кришку, в осьовій частині корпусу встановлений гвинтовий обмежувач ходу якоря, запірний орган, що взаємодіє з конічним обмежувачем ходу штока з боку якоря та виконаний у вигляді кулі. У процесі спрацьовування якір під дією електромагнітних сил переміщає навантажений пружиною основний запірний орган і надійно закриває сідло, тим самим припиняючи подачу робочого тіла. Недоліком цього електромагнітного клапана є те, що він не здатний забезпечити високі витрати робочого тіла. Підвищення діаметра прохідного перерізу для забезпечення підвищеної витрати або збільшення тиску на вході приводить до різкого підвищення його маси, габаритів і енергоспоживання. Відомий електрогідроклапан (патент України № 48272, МПК7 F16K31/02, 15.08.2002 p.), який містить корпус з вхідною і вихідною порожнинами, електромагніт з підпружиненим рухливим стопом, сідло, основний запірний орган, виготовлений у вигляді поршня з встановленим у ньому підпружиненим якорем і керуючим клапаном, при цьому сідло виконане у вигляді трубки Вентурі, а основний запірний орган має насадок, що входить у критичну частину трубки. Недоліком цього електрогідроклапана є те, що тиск у керуючій порожнині залежить від тиску в критичному перерізі сідла, а це при деяких сполученнях значень вхідних тисків і витрат може привести до зростання тиску в керуючій порожнині і викликати нестабільність роботи основного запірного органу. Найбільш близьким технічним рішенням є триходовий електроклапан з підсиленням (найближчий аналог: О. И. Ратманский, И. Р. Кричкер. Арматура реактивных систем управления космических летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 76, рис. 3.5), який містить нейтральний електромагніт, корпус із вхідним, вихідним і дренажним штуцерами та порожнинами, рухливу втулку магнітопроводу, рухливий якір з допоміжним клапаном, поршеньзолотник, основний клапан, а також робочу пружину, пружину рухливої втулки магнітопроводу і пружину рухливого якоря. Недоліком цього електроклапана є залежність часу відкриття від параметрів трубопроводу на вході, тобто його довжини, діаметра і гідравлічного опору, що приводить до значного впливу цих параметрів на час відкриття електроклапана. Також недоліком електроклапана є підвищення втрат робочого тіла в дренаж під час його спрацювання при підвищеному гідравлічному опорі магістралі на вході. Технічною задачею є вдосконалення конструкції електроклапана, яка забезпечує підвищену надійність його спрацювання при підвищеному гідравлічному опорі магістралі на вході. Поставлена технічна задача вирішується за рахунок використання наступних відомих суттєвих ознак: корпус, у якому встановлені вхідний, вихідний та дренажний штуцери, нейтральний електромагніт, рухлива втулка магнітопроводу з основною пружиною, рухливий якір з допоміжним клапаном, поршень, на якому закріплені основний та дренажний клапани, при цьому поршень ущільнений по зовнішньому діаметру, а також наступних відмінних суттєвих ознак: на основному та дренажному клапанах встановлені золотники, при цьому відношення суми значень ширини золотників до ходу основного клапана становить 1,3-1,8, а кільцеві проміжки між сідлами основного і дренажного клапанів та відповідними їм золотниками за площею не більше 10 % від площі прохідного перерізу магістралі на вході. Досягнутий технічний результат проявляється в зменшенні часу відкриття електроклапана в 1,5... 1,9 разу та зменшені втрат робочого тіла під час спрацювання в 2...2,5 рази. Для пояснення принципу роботи електроклапана наводяться ілюстрації на Фіг. 1, Фіг. 2 та Фіг. 3. Електроклапан складається з основної пружини 1, нейтрального електромагніта 2, рухливої втулки магнітопроводу 3, керуючої порожнини 4, пружини рухливого якоря 5, рухливого якоря 6, герметизуючого елемента 7, поршня 8, впускного каналу 9, пропускного каналу 10, впускного сідла 11, допоміжного клапана 12, дренажного сідла 13, основного клапана 14, вхідної порожнини 15, вхідного штуцера 16, сідла основного клапана 17, золотника основного клапана 18, вихідного штуцера 19, вихідної порожнини 20, дренажного каналу 21, сідла дренажного 1 UA 97841 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 клапана 22, корпусу 23, а також золотника дренажного клапана 24, дренажного клапана 25, дренажної порожнини 26 і дренажного штуцера 27. У поршні 8 виконані впускний 9 і пропускний 10 канали, а також впускне 11 і дренажне 13 сідло. До основного клапана 14 з золотником 18 шириною А прикріплений дренажний клапан 25 з золотником 24 шириною Б. Корпус електроклапана 23 оснащений вхідним 16, вихідним 19 та дренажним 27 штуцерами. Також корпус електроклапана 23 містить сідло основного клапана 17, сідло дренажного клапана 22, вхідну 15, вихідну 20 і дренажну 26 порожнини. Керуюча порожнина 4 електроклапана відділена від вхідної порожнини 15 герметизуючим елементом 7. Працює електроклапан у такий спосіб. У знеструмленому стані допоміжний клапан 12 зусиллям пружини рухливого якоря 5 і тиском робочого тіла притиснутий до дренажного сідла 13. Керуюча порожнина 4 з'єднана з вхідною порожниною 15 через впускний канал 9 і пропускний канал 10, тиск у ній дорівнює вхідному. Основний клапан 14 зусиллям робочої пружини 1 і тиском у вхідній 15 і керуючій 4 порожнинах притиснутий до сідла 17, вхідна порожнина 15 і вихідна порожнина 20 роз'єднані. У той же час вихідна порожнина 20 з'єднана з дренажною порожниною 26. При подачі напруги на обмотку нейтрального електромагніта 2 рухливий якір 6 притягається до рухливої втулки магнітопроводу 3, при цьому, зв'язаний з рухливим якорем 6 допоміжний клапан 12 відходить від дренажного сідла 13 і сідає на впускне сідло 11, надходження робочого тіла з вхідної порожнини 15 у керуючу порожнину 4 припиняється. Керуюча порожнина 4 через пропускний канал 10 і дренажний канал 21 з'єднується з дренажною порожниною 26 і тиск у ній падає до величини, рівної тиску в дренажній порожнині 26. Під дією перепаду тиску, що з'явився, між вхідною порожниною 15 і керуючою порожниною 4 поршень 8 з основним клапаном 14, золотником 18, допоміжним клапаном 12 і рухливою втулкою магнітопроводу 3 переміщаються до посадки дренажного клапана 25 з золотником 24 на сідло 22. В момент спрацювання відкривається прохідний переріз, утворений кільцевим проміжком 1 між золотником 18 основного клапана 14 та сідлом 17, який за площею не більше 10 % від величини площі прохідного перерізу магістралі на вході. Завдяки цьому не відбувається значного падіння тиску на вході, за рахунок чого забезпечується надійне та більш швидке переміщення основного клапана 14. До моменту переміщення основного клапана 14 на відстань А, що дорівнює ширині золотника 18, золотник 24 дренажного клапана 25 входить в сідло 22, утворюючи кільцевий проміжок 2 за площею не більше 10 % площі прохідного перерізу магістралі на дренажі, за рахунок чого зменшуються втрати робочого тіла в дренаж. В подальшому відбувається відкриття основного клапана до посадки дренажного клапана 25 на своє сідло 22 на відстань X, яка за величиною менше суми ширини золотників А і Б в 1,3...1,8 разу. Вхідна порожнина 15 з'єднується з вихідною 20, а вихідна 20 і дренажна 26 порожнини роз'єднуються. При знятті напруги з обмотки нейтрального електромагніта 2 рухливий якір 6 під дією зусилля пружини 5 відходить від рухливої втулки магнітопроводу 3. Зв'язаний з рухливим якорем 6 допоміжний клапан 12 відходить від впускного сідла 11 і сідає на дренажне сідло 13 перекриваючи дренажний канал 21. Тиск у керуючій порожнині 4 стає рівним тиску у вхідній порожнині 15. Перепад тисків, що утримує основний клапан 14 у відкритому стані, зникає і під дією зусилля від робочої пружини 1 і зусилля від перепаду тисків на дренажному 25 і основному клапані 14 останній сідає на сідло 17, а дренажний клапан 25 відходить від сідла 22. Вхідна 15 і вихідна 20 порожнини роз'єднуються, а вихідна порожнина 20 з'єднується з дренажною порожниною 26. Таким чином, завдяки тому, що на основному і дренажному клапанах встановлені золотники, відношення суми ширини А і Б котрих до ходу основного клапана Х дорівнює 1,3...1,8, а радіальні проміжки 1 і 2 між золотниками та сідлами клапанів за площею не більше 10 % від площі прохідного перерізу магістралі на вході та дренажі, збільшується надійність спрацювання електроклапана, зменшується час його відкриття в 1,5...1,9 разу, а також зменшуються втрати робочого тіла в 2...2,5 рази при спрацюванні в системі з магістраллю на вході, яка має підвищений гідравлічний опір. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 Електроклапан, що містить корпус, у якому встановлені вхідний, вихідний та дренажний штуцери, нейтральний електромагніт, рухлива втулка магнітопроводу з основною пружиною, рухливий якір з допоміжним клапаном, поршень, на якому закріплені основний та дренажний клапани, при цьому поршень ущільнений по зовнішньому діаметру, який відрізняється тим, що на основному та дренажному клапанах встановлені золотники, при цьому відношення суми значень ширини золотників до ходу основного клапана становить 1,3-1,8, а кільцеві проміжки 2 UA 97841 C2 між сідлами основного і дренажного клапанів та відповідними їм золотниками за площею не більше 10 % від площі прохідного перерізу магістралі на вході. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3