Изобретение относится к трубопроводной арматуре прямого действия и предназначено для проектирования электромагнитных клапанов с проходным сечением от 3 мм до 75 мм, работающих при давлении рабочей среды до 2,5 МПа. Известен клапан электромагнитный магистральный по патенту RU 2277664 С1, F16K 31/02, 10.06.2006, содержащий корпус с подводящим патрубком, крышку корпуса с отводящим патрубком и электромагнитный привод в составе обмотки с защитным элементом, дисковый якорь и ярмо с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними и возвратную пружину якоря, причем дисковый якорь содержит уплотнительный элемент и снабжен дренажными отверстиями. Недостаток прототипа в наличии сервопривода, размещенного соосно с патрубками, который существенно усложняет и удорожает конструкцию, а также существенно увеличивает время переключения клапана.The invention relates to direct-acting pipe fittings and is intended for the design of electromagnetic valves with a bore from 3 mm to 75 mm, operating at a working medium pressure of up to 2.5 MPa. Known solenoid valve main according to patent RU 2277664 C1, F16K 31/02, 06/10/2006, comprising a housing with a supply pipe, a housing cover with a discharge pipe and an electromagnetic drive comprising a winding with a protective element, a disk armature and a yoke with conical surfaces of the magnetic gap between them and the return spring of the anchor, and the disk anchor contains a sealing element and is equipped with drainage holes. The disadvantage of the prototype in the presence of a servo drive, placed coaxially with the nozzles, which significantly complicates and increases the cost of the design, and also significantly increases the valve switching time.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и снижение времени переключения клапана при сохранении преимуществ ярма и дискового якоря с конусообразными поверхностями магнитного зазора между ними. Для достижения технического результата электромагнитный привод расположен в корпусе клапана, снабжен внутренним и наружным коаксиально размещенными полыми цилиндрами и жестко соединенными кольцевой перемычкой с дренажными отверстиями, а уплотнительный элемент якоря перекрывает седло отводящего патрубка, размещенного на торцевой стенке крышки корпуса клапана. Кроме этого дисковый якорь снабжен центральным стержнем из ферромагнитного материала, свободно скользящим в отверстии внутреннего цилиндра электромагнитного привода, а дренажные отверстия дискового якоря размещены равномерно по окружности, диаметр которой равен среднему диаметру коаксиального зазора между наружным и внутренним полыми цилиндрами электромагнитного привода.The technical result of the invention is to simplify the design and reduce the switching time of the valve while maintaining the advantages of the yoke and disk armature with conical surfaces of the magnetic gap between them. To achieve a technical result, the electromagnetic actuator is located in the valve body, equipped with an internal and external coaxially placed hollow cylinders and rigidly connected by a ring jumper with drainage holes, and the sealing element of the armature overlaps the seat of the outlet pipe located on the end wall of the valve body cover. In addition, the disk anchor is equipped with a central rod of ferromagnetic material that slides freely in the hole of the inner cylinder of the electromagnetic drive, and the drain holes of the disk anchor are evenly spaced around a circle whose diameter is equal to the average diameter of the coaxial gap between the outer and inner hollow cylinders of the electromagnetic drive.
Структура клапана электромагнитного прямоточного приведена на фиг.1 (разрез по оси симметрии), на фиг.2 изображен дисковый якорь (вид сверху), фиг.3 - дисковый якорь (вид снизу), на фиг.4 показан разрез электромагнитного привода клапана по плоскости А-А.The structure of the electromagnetic direct-flow valve is shown in figure 1 (section along the axis of symmetry), figure 2 shows a disk anchor (top view), figure 3 - disk armature (bottom view), figure 4 shows a section of the electromagnetic valve actuator in a plane AA.
Устройство содержит корпус 1 с подводящим патрубком 2 и электромагнитным приводом в составе внутреннего 3 и наружного 4 цилиндров центрального стержня, жестко соединенных кольцевой перемычкой 5 с дренажными отверстиями 6, размещенной на каркасе 7 обмотки 8. Дисковый якорь 9 снабжен центральным стержнем 10 и дренажными отверстиями 11. Магнитная цепь электромагнитного привода образована корпусом 1, ярмом 12, дисковым якорем 9, ферромагнитным стержнем 10 и элементами 3, 4 и 5. Дисковый якорь 9 закрыт крышкой 13 корпуса клапана с отводящим патрубком 14 и снабженной седлом 15, перекрываемым уплотнительным элементом (кольцом) 16, размещенным на торце дискового якоря 9. В открытом состоянии клапана рабочая среда проходит через отверстие 17 подводящего патрубка 2, дренажные отверстия 6, зазор 18 между элементами 3 и 4, дренажные отверстия 11 в дисковом якоре 9 и отверстие 19 в отводящем патрубке 14 на выход из клапана. При показанном на фиг.1 закрытом состоянии клапана седло 15 перекрыто уплотнительным элементом 16 дискового якоря 9, поджатого пружиной 20, - рабочая среда не проходит на выход клапана и создает дополнительную силу поджатия уплотнительного элемента 16 дискового якоря 9, пропорциональную разности давлений на входе и выходе клапана. Воздействие рабочей среды на обмотку 8 практически исключено, поскольку каркас 7 обмотки загерметизирован защитным элементом 21. Для открывания клапана достаточно подать в обмотку 8 импульс тока, достаточный для отрыва дискового якоря 9 от седла 15, после чего усилие удержания дискового якоря 9 у седла 15 резко снизится до уровня усилия возвратной пружины 20. Практически целесообразно для удержания дискового якоря 9 притянутым к ярму 12 поддерживать в обмотке 8 незначительный ток, в десятки и сотни раз меньший тока в импульсе для отрыва дискового якоря от седла 15.The device comprises a housing 1 with a supply pipe 2 and an electromagnetic drive as part of the inner 3 and outer 4 cylinders of the central rod, rigidly connected by an annular jumper 5 with drainage holes 6, located on the frame 7 of the winding 8. The disk anchor 9 is equipped with a central rod 10 and drainage holes 11 The magnetic circuit of the electromagnetic actuator is formed by a housing 1, a yoke 12, a disk armature 9, a ferromagnetic rod 10 and elements 3, 4 and 5. The disk armature 9 is closed by a cover 13 of the valve body with a branch pipe 14 and with abgee saddle 15, overlapped by a sealing element (ring) 16, placed on the end of the disk armature 9. In the open state of the valve, the working medium passes through the hole 17 of the inlet pipe 2, the drainage holes 6, the gap 18 between the elements 3 and 4, the drainage holes 11 in the disk the anchor 9 and the hole 19 in the outlet pipe 14 to the outlet of the valve. With the valve closed state shown in FIG. 1, the seat 15 is closed by the sealing element 16 of the disk armature 9, preloaded by the spring 20, the working medium does not pass to the valve outlet and creates additional compression force of the sealing element 16 of the disk armature 9, proportional to the pressure difference at the inlet and outlet valve. The influence of the working medium on the winding 8 is practically eliminated, since the winding frame 7 is sealed with a protective element 21. To open the valve, it is sufficient to supply a sufficient current pulse to the winding 8 to detach the disk armature 9 from the seat 15, after which the holding force of the disk armature 9 at the seat 15 is abrupt will decrease to the level of the return spring force 20. It is practically advisable to keep the disk armature 9 drawn to the yoke 12 to maintain an insignificant current in the winding 8, tens and hundreds of times less current in the pulse to separate the disk anchors from the saddle 15.
Наличие ферромагнитного стержня 10 увеличивает площадь взаимодействия подвижной части магнитопровода с ярмом 12 и внутренним полым цилиндром 3 центрального стержня, как следствие обеспечено повышенное усилие притяжения элементов 9 и 10 при прочих равных условиях. Выполнение полого центрального стержня клапана в виде внутреннего и наружного коаксиально размещенных полых цилиндров и жестко соединенных кольцевой перемычкой 5 с дренажными отверстиями 6 обеспечивает их двухфункциональное использование - в качестве части магнитопровода и в качестве канала для протока рабочей среды. Размещение дренажных отверстий равномерно по окружности, диаметр которой равен среднему диаметру коаксиального зазора между наружным и внутренним и наружным цилиндрами полого центрального стержня электромагнитного привода, распределяет силу поджатия якоря 9 к ярму 12 за счет перепада давления рабочей среды из-за гидравлического сопротивления протеканию рабочей среды через клапан.The presence of a ferromagnetic rod 10 increases the area of interaction of the moving part of the magnetic circuit with the yoke 12 and the inner hollow cylinder 3 of the central rod, as a result of which an increased attractive force of the elements 9 and 10 is provided, all other things being equal. The execution of the hollow central valve stem in the form of internal and external coaxially placed hollow cylinders and rigidly connected by an annular jumper 5 with drainage holes 6 ensures their two-functional use - as part of the magnetic circuit and as a channel for the flow of the working medium. The placement of the drainage holes evenly around a circle whose diameter is equal to the average diameter of the coaxial gap between the outer and inner and outer cylinders of the hollow central rod of the electromagnetic drive distributes the force of the armature 9 to the yoke 12 due to the pressure difference of the working medium due to hydraulic resistance to the flow of the working medium through valve.
По сравнению с прототипом предложенная конструкция клапана более проста, имеет меньшие габариты и массу и значительно меньшее время срабатывания - от 0,5·10-2 до 0,5 секунды в зависимости от величины проходного сечения клапана.Compared with the prototype, the proposed valve design is simpler, has smaller dimensions and weight and significantly shorter response time - from 0.5 · 10 -2 to 0.5 seconds, depending on the size of the valve cross-section.
При проходном сечении 3 мм габаритные размеры предложенного клапана могут быть обеспечены около 15×25 мм, а время срабатывания не превысит 0,5·10-2 с. Импульсное питание электрического привода клапана позволяет создать достаточное для быстрого переключения усилие притяжения якоря, а в режиме удержания мощность подпитки обмотки электромагнитного привода может быть незначительной.With a cross section of 3 mm, the overall dimensions of the proposed valve can be provided about 15 × 25 mm, and the response time does not exceed 0.5 · 10 -2 s. The pulse power supply of the electric actuator of the valve allows creating an armature attractive force sufficient for quick switching, and in the holding mode the recharge power of the winding of the electromagnetic actuator can be insignificant.
