RU2442057C2

RU2442057C2 - Solenoid valve

Info

Publication number: RU2442057C2
Application number: RU2010117773/06A
Authority: RU
Inventors: Владислав Сергеевич Черников (RU); Владислав Сергеевич Черников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект"
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2012-02-10
Also published as: RU2010117773A

Abstract

FIELD: pipeline armature.

SUBSTANCE: valve comprises a case with a flow tube, inlet and outlet fittings, a moving control element in the form of a pipe with a seat, a sealing element, a solenoid drive and an armature moving back and forth positioned on the same axis, and a return string. The armature is connected to the control element via a gear unit, with the possibility to move the control element to the sealing element and back. The gear unit is formed by teeth of the rack, connected with the armature, gear wheel or its part, and by teeth on the surface of the control element. The solenoid drive and the return string, apart from the control element, are also separated from the flow tube by a disconnecting element. The device can be used to control the flow of fluids or gases in the pipes.

EFFECT: increased reliability of the solenoid valve while controlling the flow with considerable amount of foreign inclusions (magnetic inclusions among them); increased repair capability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к арматуростроению. Оно может быть использовано для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.The invention relates to mechanical engineering, in particular to valve manufacturing. It can be used to control the flow of liquid and gaseous media in pipelines.

Известны клапаны электромагнитные, содержащие корпус с седлом, входным и выходным патрубками, запорный орган, расположенный концентрично седлу корпуса, электромагнит с расположенным внутри якорем.Known electromagnetic valves containing a housing with a saddle, inlet and outlet nozzles, a locking element located concentrically to the saddle of the housing, an electromagnet located inside the armature.

В патенте РФ №2160405, МПК F16K 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, расположенными на общей оси и с обтекателем внутри, образующим с корпусом кольцевой зазор для рабочей среды, а также перекрывной орган (управляющий элемент), имеющий внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу (электромагнитному приводу).In the patent of the Russian Federation No. 2160405, IPC F16K 31/02, an electromagnetic valve is described comprising a housing with inlet and outlet nozzles located on a common axis and with a cowl inside, forming an annular gap for the working medium with the housing, as well as a shutoff element (control element), having an internal cavity connected to a governing body (electromagnetic drive).

В патенте РФ №2073155, МПК F16K 31/02 описан электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом, перекрываемым запорным органом (управляющим элементом), имеющим неметаллическое уплотнение, электромагнитный привод с магнитопроводом, имеющим нижний и верхний фланцы, с герметизирующей разделительной трубкой и с сердечником (якорем), имеющим полость для рабочей среды, а также возвратную пружину, причем герметизирующая разделительная трубка состоит из звена, выполненного из ферромагнитного материала и расположенного под ним звена, выполненного из маломагнитного материала.In the patent of the Russian Federation No. 2073155, IPC F16K 31/02, an electromagnetic valve is described that comprises a housing with a seat closed by a locking element (control element) having a non-metallic seal, an electromagnetic drive with a magnetic circuit having lower and upper flanges, with a sealing separation tube and with a core (anchor) having a cavity for the working medium, as well as a return spring, moreover, the sealing separation tube consists of a link made of ferromagnetic material and a link below it made of low magnetic material.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является клапан электромагнитный, описанный в патенте US 6116571 А, F16K 1/12, F16K 31/06, 12.09.2000. Он содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижную герметизирующую трубу (управляющий элемент) с седлом, уплотнительный элемент, электромагнитный привод, якорь, связанный с управляющим элементом посредством системы рычагов, один из которых оснащен зацепляющими зубьями, возвратную пружину.Of all devices of a similar purpose, the closest in technical essence to the proposed invention is an electromagnetic valve, described in US patent 6116571 A, F16K 1/12, F16K 31/06, 09/12/2000. It contains a housing with a flowing part, inlet and outlet pipes, a movable sealing pipe (control element) with a seat, a sealing element, an electromagnetic drive, an armature connected to the control element through a system of levers, one of which is equipped with engaging teeth, a return spring.

Данный клапан достаточно надежен, однако связь якоря с управляющим элементом имеет относительно сложную конструкцию, состоящую из большого количества элементов и пар трения, что затрудняет его техническое обслуживание и ремонт, а также может привести к преждевременному выходу из строя связи якоря с управляющим элементом и, следовательно, всего клапана в целом. В результате этого клапан перестает выполнять свою функцию, восстановление которой может потребовать демонтирование клапана с трубопровода, т.е. в устройстве не достигается технический результат, выраженный в повышении ремонтопригодности клапана.This valve is reliable enough, however, the connection of the armature with the control element has a relatively complex structure consisting of a large number of elements and friction pairs, which complicates its maintenance and repair, and can also lead to premature failure of the connection between the armature and the control element and, therefore , the entire valve as a whole. As a result of this, the valve ceases to fulfill its function, the restoration of which may require the dismantling of the valve from the pipeline, i.e. the device does not achieve a technical result, expressed in increasing the maintainability of the valve.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предполагаемого изобретения, - обеспечение надежного функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество инородных включений, в том числе магнитных, имеющих особенность примагничиваться к якорю и электромагнитному приводу в процессе работы, что приводит к периодическому выходу из строя клапана, а также повышение ремонтопригодности клапана.The technical result achieved by the implementation of the proposed invention is to ensure reliable operation of the valve when controlling the flow of working media containing a significant amount of foreign inclusions, including magnetic ones, which have the ability to magnetize to the armature and electromagnetic drive during operation, which leads to periodic failure valve, as well as improving the maintainability of the valve.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане электромагнитном, содержащем корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством зубчатого механизма образованного зубьями рейки, соединенной с якорем, зубчатым колесом или его частью и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, электромагнитный привод и возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента. Необходимо отметить, что возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.The specified technical result is achieved by the fact that in the known electromagnetic valve comprising a housing with a flowing part, inlet and outlet nozzles, a movable control element in the form of a pipe with a saddle, a sealing element located on the same axis, an electromagnetic actuator, an armature, reciprocating , a return spring, the connection of the anchor with the control element is made by means of a gear mechanism formed by the teeth of the rack connected to the anchor, the gear wheel or its part and the teeth, shapes Aligned on the surface of the control element, with the possibility of moving the control element to the sealing element and vice versa, the electromagnetic drive and the return spring, in addition to the control element, are separated from the flow part of the valve body by means of a disconnecting element. It should be noted that there is a possible embodiment of the valve with additional nozzle and sealing element.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемому изобретению и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана электромагнитного реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемое изобретение представляет собой решение технической задачи, является новым, обеспечивает промышленную применимость и обладает изобретательским уровнем.As a result of a search on the sources of scientific, technical and patent information, no design solutions were found, the set of essential features of which is similar to the invention and ensures the achievement of the same technical result. The implementation of the claimed electromagnetic valve is feasible in a conventional machine-building enterprise. Thus, it can be noted that the present invention is a solution to the technical problem, is new, provides industrial applicability and has an inventive step.

Суть предлагаемого изобретения поясняется на чертежах.The essence of the invention is illustrated in the drawings.

На фиг.1 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе.Figure 1 shows the device of the electromagnetic valve in the context.

Электромагнитный клапан (фиг.1) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 12 и выходной 13 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительный элемент 4, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 9, соединенной с якорем 7, зубчатым колесом 10 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Разобщительный элемент 6 служит для дополнительного герметичного разделения электромагнитного привода 2 и возвратной пружины 8 от проточной части корпуса 1 клапана. Уплотнительное кольцо 11 обеспечивает герметичность соединения якорь 7 - корпус 1 клапана относительно окружающей среды.The electromagnetic valve (Fig. 1) contains a housing 1 with a flowing part, an inlet 12 and an outlet 13 nozzles, an electromagnetic actuator 2. Inside the housing 1, a control element 3 is installed with a seat made on it, a sealing element 4, o-rings 5. Inside the electromagnetic actuator 2 An anchor 7 and a return spring are installed 8. An anchor 7, by means of a gear mechanism formed by the teeth of the rack 9 connected to the armature 7, the gear wheel 10 and the teeth formed on the surface of the control element 3, presses the control element 3 to the sealing element 4. The uncoupling element 6 serves for additional tight separation of the electromagnetic actuator 2 and the return spring 8 from the flow part of the valve body 1. O-ring 11 ensures the tightness of the connection of the armature 7 - valve body 1 with respect to the environment.

Клапан работает следующим образом. В полость 12 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 9, соединенной с якорем 7, зубчатым колесом 10 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает полости 12 и 13. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, а разобщительный элемент 6 отделяет электромагнитный привод 2 и возвратную пружину 8 от проточной части корпуса 1 клапана. Уплотнительное кольцо 11 обеспечивает герметичность соединения якорь 7 - корпус 1 клапана относительно окружающей среды.The valve operates as follows. A working medium is supplied into the cavity 12 of the inlet pipe of the valve body 1. Due to the elasticity, the return spring 8 presses the anchor 7 from the stop of the electromagnetic drive 2, which, by means of a gear mechanism formed by the teeth of the rack 9 connected to the armature 7, the gear wheel 10 and the teeth formed on the surface of the control element 3, presses the control element 3 to the sealing element 4, what separates the cavities 12 and 13. O-rings 5 provide sealing in the connection of the housing 1 - the control element 3, and the isolation element 6 separates the electromagnetic actuator 2 and the return spring 8 about t of the flow part of the valve body 1. O-ring 11 ensures the tightness of the connection of the armature 7 - valve body 1 with respect to the environment.

При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2, сжимая возвратную пружину 8, и посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 9, соединенной с якорем 7, зубчатым колесом 10 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из полости 12 входного патрубка перетекает в полость 13 выходного патрубка. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, зубчатую рейку 9, зубчатое колесо 10 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 12 и 13 разобщаются.When applying electric current to the winding of the electromagnetic drive 2, the armature 7 makes a translational movement to the foot of the electromagnetic drive 2, compressing the return spring 8, and by means of a gear mechanism formed by the teeth of the rack 9 connected to the armature 7, the gear wheel 10 and the teeth formed on the surface of the control element 3, moves the control element 3 from the sealing element 4. The working medium from the cavity 12 of the inlet pipe flows into the cavity 13 of the outlet pipe. After the termination of the supply of electric current to the winding of the electromagnetic drive 2, the spring 8 returns the armature 7, the gear rack 9, the gear wheel 10 and the control element 3 to its original position. Cavities 12 and 13 are separated.

Именно такая конструкция клапана электромагнитного, содержащего корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, а связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки, соединенной с якорем, зубчатым колесом или его частью и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, электромагнитный привод и возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента, обеспечивает технический результат, направленный на обеспечение надежного функционирования клапана при управлении потоком рабочей среды, содержащей значительное количество инородных включений, в том числе магнитных, а также повышение ремонтопригодности клапана.It is this design of an electromagnetic valve containing a housing with a flowing part, an inlet and an outlet pipe, a movable control element in the form of a pipe with a seat, a sealing element located on the same axis, an electromagnetic drive, an armature reciprocating, a return spring, and communication the anchors with the control element is made by means of a gear mechanism formed by the teeth of the rack connected to the anchor, the gear wheel or its part and the teeth formed on the surface its element, with the possibility of moving the control element to the sealing element and vice versa, the electromagnetic drive and the return spring apart from the control element are separated from the flowing part of the valve body by means of an uncoupling element, provides a technical result aimed at ensuring reliable functioning of the valve when controlling the flow of a working medium containing the number of foreign inclusions, including magnetic ones, as well as increasing the maintainability of the valve.

Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.2 изображено устройство клапана электромагнитного в разрезе с третьим дополнительными патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом.A possible embodiment of the valve with a third additional nozzle and a second additional sealing element. Figure 2 shows the device of the electromagnetic valve in the context of the third additional pipe and the second additional sealing element.

Электромагнитный клапан с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом (фиг.2) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 13 и выходные 14, 15 патрубки, электромагнитный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 12, уплотнительные кольца 5. Внутри электромагнитного привода 2 установлены якорь 7 и возвратная пружина 8. Якорь 7 посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 9, соединенной с якорем 7, зубчатым колесом 10 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Разобщительный элемент 6 служит для дополнительного герметичного разделения электромагнитного привода 2 и возвратной пружины 8 от проточной части корпуса 1 клапана. Уплотнительное кольцо 11 обеспечивает герметичность соединения якорь 7 - корпус 1 клапана относительно окружающей среды.An electromagnetic valve with a third additional nozzle and a second additional sealing element (Fig. 2) contains a housing 1 with a flow part, an inlet 13 and an outlet 14, 15 nozzles, an electromagnetic actuator 2. Inside the housing 1, a control element 3 with a seat made on it is installed, sealing elements 4 and 12, O-rings 5. Inside the electromagnetic actuator 2, an anchor 7 and a return spring are installed 8. Anchor 7 is provided with a gear mechanism formed by the teeth of a rack 9 connected to the armature 7, a gear wheel 10 and a tooth s formed on the surface of the control element 3 presses the control member 3 to the seal member 4. Razobschitelny element 6 serves for additional hermetic separation of the solenoid actuator 2 and the return spring portion 8 from the flow valve body 1. O-ring 11 ensures the tightness of the connection of the armature 7 - valve body 1 with respect to the environment.

Клапан работает следующим образом. В полость 13 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. За счет упругости возвратная пружина 8 отжимает якорь 7 от стопа электромагнитного привода 2, который посредством зубчатого механизма образованного зубьями рейки 9, соединенной с якорем 7, зубчатым колесом 10 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4 и отжимает от уплотнительного элемента 12, чем разобщает полость 13 от полостей 14, 15 и соединяет между собой полости 14 и 15. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3, а разобщительный элемент 6 отделяет электромагнитный привод 2 и возвратную пружину 8 от проточной части корпуса 1 клапана. Уплотнительное кольцо 11 обеспечивает герметичность соединения якорь 7 - корпус 1 клапана относительно окружающей среды.The valve operates as follows. A working medium is supplied into the cavity 13 of the inlet pipe of the valve body 1. Due to the elasticity, the return spring 8 presses the anchor 7 from the stop of the electromagnetic drive 2, which, by means of the gear mechanism formed by the teeth of the rack 9, connected to the armature 7, the gear wheel 10 and the teeth formed on the surface of the control element 3, presses the control element 3 to the sealing element 4 and squeezes from the sealing element 12, which divides the cavity 13 from the cavities 14, 15 and connects the cavities 14 and 15. O-rings 5 provide sealing in the connection of the housing 1 - control element nt 3 and razobschitelny member 6 separates the solenoid actuator 2 and a return spring 8 of the flow part of the valve housing 1. O-ring 11 ensures the tightness of the connection of the armature 7 - valve body 1 with respect to the environment.

При подаче электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 якорь 7 совершает поступательное движение к стопу электромагнитного привода 2, сжимая возвратную пружину 8, и посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 9, соединенной с якорем 7, зубчатым колесом 10 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 12. Рабочая среда из полости 13 входного патрубка перетекает в полость 14 выходного патрубка, при этом полость 15 отделяется от полостей 13 и 14. После прекращения подачи электрического тока на обмотку электромагнитного привода 2 пружина 8 возвращает якорь 7, зубчатую рейку 9, зубчатое колесо 10 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 14 и 15 соединяются, отсоединяясь при этом от полости 13.When applying electric current to the winding of the electromagnetic drive 2, the armature 7 makes a translational movement to the foot of the electromagnetic drive 2, compressing the return spring 8, and by means of a gear mechanism formed by the teeth of the rack 9 connected to the armature 7, the gear wheel 10 and the teeth formed on the surface of the control element 3, moves the control element 3 from the sealing element 4 to the sealing element 12. The working medium from the cavity 13 of the inlet pipe flows into the cavity 14 of the outlet pipe, while lethargy 15 separated from the cavities 13 and 14. After termination of the electric current supply to the electromagnetic actuator coil 2 the spring 8 returns the armature 7, the toothed rack 9, toothed wheel 10 and the control element 3 to the original position. Cavities 14 and 15 are connected, disconnecting from the cavity 13.

Для проверки работоспособности клапан электромагнитный был установлен в систему очистки воды установки для мойки автомобилей. До этого в систему был установлен клапан марки КЭО. Замена его была обусловлена частыми жалобами обслуживающего персонала на недостаточную надежность клапана при работе с водой со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и ограниченную ремонтопригодность. В результате опытной эксплуатации не было выявлено ни одного случая отказа клапана электромагнитного описанной конструкции, что подтверждает правильность предложенного технического решения.To check the operability, an electromagnetic valve was installed in the water treatment system of the car wash installation. Prior to this, a KEO valve was installed in the system. Its replacement was due to frequent complaints by maintenance personnel about the insufficient reliability of the valve when working with water with a significant content of foreign inclusions, including magnetic ones, and limited maintainability. As a result of trial operation, not a single case of a valve failure of the electromagnetic design described was revealed, which confirms the correctness of the proposed technical solution.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпусные части клапана могут быть изготовлены из стали 40Х13, 08Х18Н10Т. Реализация клапана электромагнитного возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.As examples of specific performance, the following can be reported: valve body parts can be made of steel 40X13, 08X18H10T. Implementation of an electromagnetic valve is possible in a conventional machine-building enterprise using universal equipment.

Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемого изобретения способствуют повышению надежности функционирования клапана при управлении потоками рабочих сред со значительным содержанием инородных включений, в том числе магнитных, и повышению его ремонтопригодности.As can be seen from the above, it is the design features of the present invention that improve the reliability of the valve when controlling the flow of working media with a significant content of foreign inclusions, including magnetic ones, and increase its maintainability.

Claims

1. Клапан электромагнитный, содержащий корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, электромагнитный привод, якорь, совершающий возвратно-поступательное движение, возвратную пружину, отличающийся тем, что связь якоря с управляющим элементом выполнена посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки, соединенной с якорем, зубчатым колесом или его частью, и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, электромагнитный привод и возвратная пружина помимо управляющего элемента отделены от проточной части корпуса клапана посредством разобщительного элемента.1. The electromagnetic valve, comprising a housing with a flowing part, inlet and outlet nozzles, a movable control element in the form of a pipe with a seat, a sealing element located on the same axis, an electromagnetic actuator, an armature reciprocating movement, a return spring, characterized in that the connection of the anchor with the control element is made by means of a gear mechanism formed by the teeth of the rack connected to the anchor, the gear wheel or part thereof, and teeth formed on the surface of the control electric In this case, with the possibility of moving the control element to the sealing element and vice versa, the electromagnetic drive and the return spring, in addition to the control element, are separated from the flowing part of the valve body by means of a disconnecting element.

2. Клапан электромагнитный по п.1, отличающийся тем, что он оснащен дополнительными патрубком и уплотнительным элементом. 2. The electromagnetic valve according to claim 1, characterized in that it is equipped with additional nozzle and a sealing element.