RU149170U1

RU149170U1 - SOLENOID VALVE

Info

Publication number: RU149170U1
Application number: RU2014133780/06U
Authority: RU
Inventors: Петр Геннадьевич Шишов
Original assignee: Петр Геннадьевич Шишов
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2014-12-20

Abstract

Электромагнитный клапан, включающий корпус с крышкой, установленный на фланце трубопровода, отличающийся тем, что в рабочей камере корпуса расположена электромагнитная катушка, в отверстии корпуса соосно вертикальной оси рабочей камеры свободно перемещается полый шток, на одном конце которого закреплена тарелка, а другой конец закреплен в магнитопроводе с постоянным магнитом, расположенным под крышкой, рабочая камера снабжена заглушками для контроля утечек водонефтяной смеси, под фланцем трубопровода закреплено седло тарелки, а магнитопровод с постоянным магнитом и электромагнитная катушка соединены через переключатель с возможностью смены полярности магнитных потоков в них в противоположных направлениях.A solenoid valve comprising a housing with a lid mounted on a pipeline flange, characterized in that an electromagnetic coil is located in the working chamber of the housing, a hollow stem moves freely in the housing bore coaxially with the vertical axis of the working chamber, at one end of which a plate is fixed, and the other end is fixed in magnetic circuit with a permanent magnet located under the cover, the working chamber is equipped with plugs for monitoring leakage of the water-oil mixture, a plate saddle is fixed under the pipeline flange, and the magnetic circuit with a permanent magnet and the electromagnetic coil are connected through a switch with the possibility of changing the polarity of magnetic fluxes in them in opposite directions.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к клапанным распределительным механизмам с электромагнитным приводом и может быть использована для регулирования и управления потоком жидкости в системах добычи и транспорта нефтегазовой смеси.The proposed utility model relates to valve control gears with an electromagnetic drive and can be used to control and control fluid flow in oil and gas mixture production and transportation systems.

Известно пробоотборное устройство (Халимов Р.Р., Набиуллин Р.Ф. и др. Пробоотборное устройство. Патент RU 56956. Опуб. 2006), содержащее основной трубопровод, в котором отборный кран выполнен в виде подпружиненного относительно пробоотборной секции шибера-сердечника, корпуса со сливным отверстием и катушкой, причем шибер-сердечник герметично установлен внутри корпуса, выполненного из диэлектрического материала, а катушка расположена на корпусе, причем в исходном положении шибер-сердечник перекрывает сливное отверстие корпуса, а в рабочем - под действием электромагнитного поля, создаваемого катушкой при подаче на нее электрического тока, имеет возможность осевого перемещения внутри корпуса, сжимая пружину и открывая сливное отверстие корпуса. Недостатком устройства [1] является необходимость произведения технического обслуживания во время эксплуатации, связанное с выходом из строя возвратной пружины.A sampling device is known (Halimov R.R., Nabiullin R.F. et al. Sampling device. Patent RU 56956. Publ. 2006), containing the main pipeline, in which the select tap is spring-loaded relative to the sampling section of the gate-core, the housing with a drain hole and a coil, moreover, the gate valve is hermetically installed inside the housing made of dielectric material, and the coil is located on the housing, and in the initial position, the gate valve overlaps the drain hole of the housing, and in the working the action of the electromagnetic field created by the coil when applying electric current to it, has the possibility of axial movement inside the housing, compressing the spring and opening the drain hole of the housing. The disadvantage of the device [1] is the need for maintenance during operation, associated with the failure of the return spring.

Известен кран с электроприводом КШЭ1.00.00.000-01 (Паспорт на изделие «Кран с электроприводом Ду80 Ру40 (КШЭ1.00.00.000-01)». Завод-изготовитель ОАО «АК ОЗНА», 2007), используемый в групповых замерных установках на объектах нефтяной и газовой промышленности. Он предназначен для применения в качестве запорного, запорно-переключающего или переключающего устройства на технологических трубопроводах и включает в себя шаровой кран, электродвигатель, редуктор. Недостатком крана с электроприводом КШЭ1.00.00.000-01 является необходимость его постоянного технического обслуживания: периодических проверок уровня масла в редукторе, контроля за отсутствием утечек на шаровом кране.Known crane with electric drive KShE1.00.00.000-01 (passport for the product "Crane with electric drive Du80 Ru40 (KShE1.00.00.000-01). Manufacturing plant of OJSC" AK OZNA ", 2007) used in group metering installations on oil and gas industry facilities. It is intended for use as a locking, locking-switching or switching device on process pipelines and includes a ball valve, electric motor, gearbox. The disadvantage of the KShE1.00.00.000-01 electric valve is the need for its constant maintenance: periodic checks of the oil level in the gearbox, and monitoring for the absence of leaks on the ball valve.

Известно устройство для регулирования и управления потоком жидкости (Францев В.Ф. Шаровой кран. Заявка на изобретение RU 94015096. Опубл. 1996), выбранное за прототип, в котором клапан состоит из корпуса, шарового затвора, выполненного в виде твердого недеформируемого ядра и эластичной оболочки, седел клапана и детали поддержки шарового затвора, причем связь ядра шарового затвора с седлами клапанов и деталью поддержки осуществляется за счет магнитных сил. При работе шаровой затвор перемешается по направляющей канавке детали поддержки за счет магнитных сил взаимодействия и набегающего потока жидкости. Эластичная износостойкая оболочка позволяет создать надежное уплотнение, а в определенных случаях, работая на срез, выполняет функцию предохранительного элемента. При установке верхнего седла клапан может выполнять функцию предохранительного элемента гидравлической системы от превышения допустимого расхода жидкости. В этом случае рабочая полость клапана имеет различные площади поперечных сечений, определяемые расчетом для заданных параметров расхода.A device for regulating and controlling the flow of liquid (Frantsev VF Ball valve. Application for invention RU 94015096. Publ. 1996), selected for the prototype, in which the valve consists of a housing, ball valve, made in the form of a solid non-deformable core and elastic shells, valve seats and ball valve support parts, the ball valve core being connected with valve seats and the support part due to magnetic forces. During operation, the ball valve is mixed along the guide groove of the support part due to the magnetic forces of interaction and the incoming liquid flow. The elastic wear-resistant shell allows you to create a reliable seal, and in certain cases, working on a cut, performs the function of a safety element. When installing the upper seat, the valve can serve as a safety element of the hydraulic system against exceeding the allowable flow rate. In this case, the working cavity of the valve has different cross-sectional areas determined by calculation for the given flow parameters.

Недостатком прототипа является необходимость произведения технического обслуживания во время эксплуатации, связанное с выходом из строя уплотняющих шаровой затвор резинотехнических изделий.The disadvantage of the prototype is the need for maintenance during operation, associated with the failure of the sealing ball valve rubber products.

Задачей предполагаемой полезной модели является увеличение ее межремонтного периода за счет упрощения конструкции электромагнитного клапана и повышения его надежности.The objective of the proposed utility model is to increase its overhaul period by simplifying the design of the electromagnetic valve and increasing its reliability.

Указанная задача решена благодаря тому, что в электромагнитном клапане, включающем корпус с крышкой, установленном на фланце трубопровода, в рабочей камере корпуса расположена электромагнитная катушка, в отверстии корпуса соосно вертикальной оси рабочей камеры свободно перемещается полый шток, на одном конце которого закреплена тарелка, а другой конец закреплен в магнитопроводе с постоянным магнитом, расположенным под крышкой, рабочая камера снабжена заглушками для контроля утечек водонефтяной смеси, под фланцем трубопровода закреплено седло тарелки, а магнитопровод с постоянным магнитом и электромагнитная катушка соединены через переключатель с возможностью смены полярности магнитных потоков в них в противоположных направлениях.This problem is solved due to the fact that an electromagnetic coil is located in the working chamber of the casing in the solenoid valve, which includes a cover mounted on the pipeline flange, and a hollow rod freely displaced in the hole of the casing, coaxially to the vertical axis of the working chamber, has a plate fixed at one end, and the other end is fixed in the magnetic circuit with a permanent magnet located under the cover, the working chamber is equipped with plugs for monitoring leakages of the oil-water mixture, fixed under the pipeline flange A plate saddle is inserted, and a permanent magnet magnetic circuit and an electromagnetic coil are connected through a switch with the possibility of reversing the polarity of the magnetic fluxes in them in opposite directions.

На фиг. 1 изображен электромагнитный клапан в разрезе, где 1 - корпус, 2 - рабочая камера, 3 - заглушка рабочей камеры, 4 - заглушка катушки, 5 - крышка корпуса, 6 - электромагнитная катушка, 7 - полый шток, 8 - тарелка, 9 - магнитопровод с постоянным магнитом, 10 - седло.In FIG. 1 shows a solenoid valve in a section, where 1 is a body, 2 is a working chamber, 3 is a working chamber cap, 4 is a coil cap, 5 is a body cap, 6 is an electromagnetic coil, 7 is a hollow stem, 8 is a plate, 9 is a magnetic circuit with a permanent magnet, 10 - a saddle.

Электромагнитный клапан состоит из корпуса 1 с рабочей камерой 2, имеющей заглушки 3, 4 для контроля утечек водонефтяной смеси, крышкой 5. Внутри рабочей камеры 2 размещена электромагнитная катушка 6. В отверстии корпуса 1 соосно вертикальной оси рабочей камеры 2 свободно перемещается полый шток 7, на одном конце которого закреплена тарелка 8, а другой конец закреплен в магнитопроводе с постоянным магнитом 9, расположенным под крышкой 5. Корпус 1 установлен на фланец трубопровода, под которым закреплено седло 10 тарелки. В нерабочем положении (закрытом) электромагнитного клапана тарелка 8 находится в соединении с седлом 10. В электрической цепи электромагнитного клапана имеется переключатель, осуществляющий смену полярности магнитных потоков в противоположных направлениях через магнитопровод с постоянным магнитом 9 и электромагнитную катушку 6.The electromagnetic valve consists of a housing 1 with a working chamber 2, with plugs 3, 4 for monitoring leakages of the oil-water mixture, a cover 5. An electromagnetic coil 6 is placed inside the working chamber 2. The hollow rod 7 freely moves in the bore of the housing 1 coaxially to the vertical axis of the working chamber 2, on one end of which a plate 8 is fixed, and the other end is fixed in a magnetic circuit with a permanent magnet 9 located under the cover 5. The housing 1 is mounted on a pipe flange, under which the plate seat 10 is fixed. In the inoperative position (closed) of the electromagnetic valve, the plate 8 is connected to the seat 10. In the electrical circuit of the electromagnetic valve there is a switch that reverses the polarity of the magnetic flux in opposite directions through a permanent magnet core 9 and an electromagnetic coil 6.

Пример конкретного осуществления.An example of a specific implementation.

Корпус 1 электромагнитного клапана выполнен в виде стального стакана диаметром 90 мм и высотой 100 мм, внутри которого соосно установлен стальной цилиндр, диаметром 40 мм и высотой 88 мм с отверстием в центре соосно вертикальной оси корпуса 1 для размещения полого штока 7 0 10 мм из латуни. На шток 7 с помощью резьбового соединения крепится магнитопровод диаметром 90 мм и высотой 17 мм с постоянным магнитом 9. Тарелка 8 выполнена из стали 20 толщиной 6 мм, заглушки 3, 4 рабочей камеры - из нержавеющей стали. В стенках камеры имеются сливные отверстия ⌀ 5 мм. Сверху корпус 1 и магнитопровод с постоянным магнитом 9 закрыты крышкой 5, которая навинчивается на гайку, закрепленную на корпусе 1.The solenoid valve body 1 is made in the form of a steel cup with a diameter of 90 mm and a height of 100 mm, inside of which a steel cylinder is coaxially mounted, with a diameter of 40 mm and a height of 88 mm with a hole in the center of the coaxially vertical axis of the body 1 to accommodate a hollow rod 7 0 10 mm of brass . A magnetic circuit with a diameter of 90 mm and a height of 17 mm with a permanent magnet 9 is attached to the rod 7 using a threaded connection. The plate 8 is made of steel 20 with a thickness of 6 mm, and the plugs 3, 4 of the working chamber are made of stainless steel. There are drain holes ⌀ 5 mm in the walls of the chamber. On top of the housing 1 and the magnetic core with a permanent magnet 9 are closed by a cover 5, which is screwed onto a nut attached to the housing 1.

В нерабочем положении (закрытом) электромагнитного клапана магнитопровод с постоянным магнитом 9 притянуты к корпусу 1 с силой, равной около 800 Н, магнитный поток проходит по магнитопроводу с постоянным магнитом 9 и по корпусу 1 электромагнитного клапана (без протекания электрического тока). При подаче электрического тока 0,5 A с напряжением 220 B через электромагнитную катушку 6 в ней возникает магнитный поток (~90000 Вебер), противоположный магнитному потоку, проходящему через магнитопровод с постоянным магнитом 9. Сила притяжения постоянного магнита 9 к корпусу 1 уменьшается, и он отсоединяется без усилия (отталкивается) от корпуса 1, при этом тарелка 8 отсоединяется от седла 10 и электромагнитный клапан открывается. При смене полярности в электрической цепи клапана магнитопровод с постоянным магнитом 9 притягивается к корпусу 1 и клапан закрывается. Период срабатывания (открытия и закрытия) электромагнитного клапана составляет 1 сек. Заглушки 3, 4 надежно предохраняют рабочую камеру 2 и катушку 6 от утечек водонефтяной смеси. Проходное сечение электромагнитного клапана составляет 70 мм.In the inoperative position (closed) of the electromagnetic valve, the permanent magnetic circuit 9 is drawn to the body 1 with a force of about 800 N, the magnetic flux passes through the permanent magnetic circuit 9 and the body 1 of the electromagnetic valve (without electric current flowing). When an electric current of 0.5 A with a voltage of 220 V is applied through an electromagnetic coil 6, a magnetic flux appears in it (~ 90000 Weber), which is opposite to the magnetic flux passing through a magnetic circuit with a permanent magnet 9. The attraction force of the permanent magnet 9 to the housing 1 decreases, and it is disconnected without effort (pushed away) from the housing 1, while the plate 8 is disconnected from the seat 10 and the electromagnetic valve opens. When you change the polarity in the electrical circuit of the valve, the magnetic circuit with a permanent magnet 9 is attracted to the housing 1 and the valve closes. The actuation period (opening and closing) of the electromagnetic valve is 1 second. The plugs 3, 4 reliably protect the working chamber 2 and the coil 6 from leakages of the oil-water mixture. The bore of the solenoid valve is 70 mm.

Электромагнитный клапан настраивается при изготовлении и дальнейшем не требует дополнительной регулировки.The electromagnetic valve is adjusted during manufacture and does not require further adjustment.

Ввод предполагаемого клапана в эксплуатацию осуществляли следующим образом. В групповой замерной установке «Массомер-Е» (далее АГЗУ) перевели скважины, работающие на данную установку в работу через байпасную линию и отключили питание контроллера, стравили давление сепаратора АГЗУ до атмосферного, слили в дренажную емкость оставшиеся нефтепродукты.Putting the proposed valve into operation was carried out as follows. In the Massomer-E group metering unit (hereinafter referred to as AGZU), wells were transferred working for this unit through the bypass line and the controller was powered off, the pressure of the AGZU separator was vented to atmospheric pressure, and the remaining oil products were drained into the drainage tank.

После демонтажа прежнего крана с электроприводом КШЭ1.00.00.000-01 установили в освободившиеся фланцевое соединение электромагнитный клапан и стянули хомутами. Далее опрессовали сепаратор АГЗУ рабочим давлением 40,0 атм. Гарантируемый перепад давления на клапане 2 атм. Произвели монтаж электрических проводов.After dismantling the old crane with electric drive КШЭ1.00.00.000-01, the solenoid valve was installed in the released flange connection and tightened with clamps. Next, the separator AGZU was tested with a working pressure of 40.0 atm. Guaranteed pressure drop across the valve 2 atm. Made the installation of electrical wires.

Осуществили пробное открывание и закрывание клапана. Если клапан срабатывает, то устанавливаем управление им в автоматический режим.Carried out a test opening and closing of the valve. If the valve is activated, then we set its control in automatic mode.

Таким образом, предложенный электромагнитный клапан имеет простую и надежную конструкцию, ремонт которой может потребоваться только в результате выработки запаса прочности металлических элементов, что приводит к повышению его надежности в 2 раза.Thus, the proposed electromagnetic valve has a simple and reliable design, the repair of which may be required only as a result of developing a safety margin of metal elements, which leads to a 2-fold increase in its reliability.

Claims

An electromagnetic valve including a housing with a cover mounted on the pipeline flange, characterized in that an electromagnetic coil is located in the housing’s working chamber, a hollow rod freely moves at the hole of the housing coaxially to the vertical axis of the working chamber, the plate is fixed at one end and the other end is fixed to a magnetic circuit with a permanent magnet located under the cover, the working chamber is equipped with plugs for monitoring leakages of the oil-water mixture, a plate seat is fixed under the pipe flange, and toprovod permanent magnet and the electromagnetic coil is connected via a switch with the ability to change the polarity of the magnetic flux in them in opposite directions.