Уважаемые читатели! Предлагаем вашему вниманию следующую разработку из рубрики «Обзор патентов» – электропневматический клапан. Авторами числятся Костромин Сергей Витальевич, Линьков Павел Павлович, Букин Сергей Викторович, Колесников Александр Георгиевич, патентообладатель – открытое акционерное общество «Объединенные электротехнические заводы».
Полезная модель относится к запорной арматуре и может быть использована для дистанционного управления подачей сжатого воздуха. Сущность полезной модели заключается в электропневматическом клапане, содержащем корпус с выполненными в нем отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха и внутренней полостью, разделенной на рабочую и прижимную камеры эластичной мембраной, с закрепленным на ней перепускным механизмом, электромагнитный клапан, вход которого сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, и фильтр-влагоотделитель, установленный в канал сообщения входа электромагнитного клапана с отверстием для повода сжатого воздуха. Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в снижении риска выхода из строя элементов электропневматического клапана.
Формула изобретения
1. Электропневматический клапан, содержащий корпус, с выполненными в нем отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха и внутренней полостью, разделенной на рабочую и прижимную камеры эластичной мембраной, с закрепленным на ней перепускным механизмом, и электромагнитный клапан, вход которого сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, а выход сообщен с полостью прижимной камеры, при этом в полости рабочей камеры расположен впускной патрубок, сообщенный с отверстием для подвода сжатого воздуха, а перепускной механизм состоит из металлической пружины, расположенной в полости прижимной камеры, поршня, проходящего через эластичную мембрану, и обоймы, расположенной в полости рабочей камеры и соприкасающейся с торцевыми поверхностями впускного патрубка, отличающийся тем, что электропневматический клапан дополнительно содержит фильтр-влагоотделитель, установленный в канал сообщения входа электромагнитного клапана с отверстием для подвода сжатого воздуха таким образом, что вход фильтра-влагоотделителя сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, а выход фильтра-влагоотделителя сообщен со входом электромагнитного клапана.
2. Электропневматический клапан по п. 1, отличающийся тем, что мембрана выполнена из силикона.
Описание
Полезная модель относится к запорной арматуре и может быть использована для дистанционного управления подачей сжатого воздуха.
В качестве прототипа выбран электропневматический клапан, содержащий корпус, с выполненными в нем отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха и внутренней полостью, разделенной на рабочую и прижимную камеры мембраной, с закрепленным на ней перепускным механизмом, и электромагнитный клапан, сообщенный с полостью прижимной камеры, при этом в полости рабочей камеры расположен выпускной патрубок, сама полость сообщена с отверстием для подвода сжатого воздуха, перепускной механизм состоит из металлической пружины, расположенной в полости прижимной камеры, поршня проходящего через мембрану, и обоймы расположенной в полости рабочей камеры и соприкасающейся с торцевыми поверхностями выпускного патрубка, а корпус имеет канал, обеспечивающий сообщение между собой, рабочей и прижимной камер [CN209414679U, дата публикации: 20.09.2019, МПК: F16K 31/06, F16K 7/17].
Недостатком прототипа является высокий риск выхода из строя элементов электропневматического клапана, обусловленный тем, что в качестве рабочего тела клапана используется воздух из магистрали, который при недостаточной его подготовке, может обладать избыточным количеством влаги. Влага, попадая в канал, обеспечивающий сообщение между собой, рабочей и прижимной камер, а также в полость прижимной камеры и полость электромагнитного клапана, оседает на их внутренних поверхностях и поверхностях функциональных элементов клапана, находящихся в этих полостях, например таких, как пружина перепускного механизма или катушка, сердечник и пружина электромагнитного клапана, что может привести к появлению коррозии и разрушению этих элементов, а в холодное время года приводит к образованию на них наледи и, как следствие, заклиниванию механизмов электропневматического клапана, что существенным образом снижает его надежность.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в необходимости повышения надежности электропневматического клапана.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в снижении риска выхода из строя элементов электропневматического клапана.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Электропневматический клапан содержит корпус с выполненными в нем отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха и внутренней полостью, разделенной на рабочую и прижимную камеры эластичной мембраной, с закрепленным на ней перепускным механизмом, и электромагнитный клапан, вход которого сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, а выход сообщен с полостью прижимной камеры, при этом в полости рабочей камеры расположен впускной патрубок, сообщенный с отверстием для подвода сжатого воздуха, а перепускной механизм состоит из металлической пружины, расположенной в полости прижимной камеры, поршня, проходящего через эластичную мембрану, и обоймы, расположенной в полости рабочей камеры и соприкасающейся с торцевыми поверхностями впускного патрубка. В отличие от прототипа электропневматический клапан дополнительно содержит фильтр-влагоотделитель, установленный в канал сообщения входа электромагнитного клапана с отверстием для повода сжатого воздуха таким образом, что вход фильтра-влагоотделителя сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, а выход фильтра-влагоотделителя сообщен со входом электромагнитного клапана.
Корпус электропневматического клапана имеет отверстия для подвода и отвода сжатого воздуха из его внутренней полости, при этом внутренняя полость корпуса разделена мембраной на рабочую и прижимную камеры. Полость рабочей камеры сообщена с отверстием для отвода сжатого воздуха, а внутри полости расположен впускной патрубок, сообщенный с отверстием для подвода сжатого воздуха. При этом в корпусе может быть выполнено отверстие или канал для сообщения полости прижимной камеры с атмосферой или с элементами электропневматического клапана, закрепленными на наружной поверхности корпуса. Также в корпусе может быть выполнено отверстие или канал для сообщения закрепленных на наружной поверхности корпуса элементов электропневматического клапана с отверстием для подвода сжатого воздуха. В частности, электромагнитный клапан и фильтр-влагоотделитель могут быть закреплены на наружной поверхности корпуса. Закрепление этих элементов на поверхности корпуса может обеспечиваться разъемным или неразъемным способом. Корпус может дополнительно содержать кожух, обеспечивающий защиту закрепленных на его поверхности элементов электропневматического клапана от атмосферных осадков и иных внешних воздействий.
Мембрана обеспечивает разделение внутренней полости корпуса на рабочую и прижимную камеры и изоляцию их друг от друга, а также обеспечивает подвижное закрепление на ней перепускного механизма. В отличие от элементов иной конструкции, обеспечивающих подвижность перепускного механизма, мембрана за счет своей эластичности обладает высоким ресурсом и низким риском выхода из строя. Для этого мембрана может быть выполнена из любого эластомерного материала, например, резины или каучука, при этом в наиболее предпочтительном варианте мембрана выполнена из силикона, что дополнительно снижает риск выхода ее из строя.
Мембрана может иметь толщину, позволяющую ей выдерживать многократные циклы растяжения-сжатия, без нарушения ее целостности, снижая риск ее выхода из строя, и как следствие без нарушения изоляции прижимной и рабочей камер друг от друга. Для закрепления мембраны в корпусе он может быть разделен на две части, в соответствии с прижимной и рабочей полостями, а мембрана может быть закреплена в корпусе посредством прижатия ее прижимной частью корпуса к рабочей части корпуса или иным образом.
Перепускной механизм, закрепленный на мембране, обеспечивает регулировку подачи сжатого воздуха из впускного патрубка, сообщенного с отверстием для подвода сжатого воздуха, в полость рабочей камеры. Для этого перепускной механизм состоит из металлической пружины, расположенной в полости прижимной камеры, поршня, проходящего через мембрану, и обоймы, расположенной в полости рабочей камеры и соприкасающейся с торцевыми поверхностями впускного патрубка. Перепускной механизм может дополнительно содержать прокладку из эластичного материала, через которую обойма может соприкасаться с торцевыми поверхностями впускного патрубка. Пружина, поршень, обойма и прокладка могут быть соединены между собой при помощи любых способов разъемного и неразъемного соединения.
Электромагнитный клапан обеспечивает управление подачей сжатого воздуха из магистрали в полость прижимной камеры, а также обеспечивает регулировку процесса стравливания воздуха из прижимной камеры в атмосферу. Электромагнитный клапан имеет вход, выход и корпус, внутри которого расположены катушка и подвижный шток или заслонка. Вход и выход электромагнитного клапана могут быть представлены в виде резьбовых патрубков, предназначенных для подсоединения к ним трубопроводов. Выход электромагнитного клапана сообщен с полостью прижимной камеры, при этом сообщение может обеспечиваться за счет трубопровода, герметично подсоединенного к выполненному для этих целей в корпусе электропневматического клапана отверстию или каналу. Вход воздуха электромагнитного клапана сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, при этом сообщение может обеспечиваться за счет трубопровода, герметично подсоединенного к выполненному для этих целей в корпусе электропневматического клапана отверстию или каналу.
Фильтр-влагоотделитель, установленный в канал сообщения входа электромагнитного клапана с отверстием для повода сжатого воздуха, обеспечивает осушку магистрального воздуха перед его подачей в электромагнитный клапан и в полость прижимной камеры, а также обеспечивает тонкую очистку воздуха от механических примесей и частиц ржавчины, поступающих из металлических магистральных труб, снижая риск выхода из строя элементов электропневматического клапана.
Фильтр-влагоотделитель имеет вход и выход, между которыми в корпусе фильтра может быть установлен осушающий фильтр-кассета. Вход и выход фильтра-влагоотделителя могут быть представлены в виде резьбовых патрубков, предназначенных для подсоединения к ним трубопроводов и/или предназначенных для врезки их в ответные элементы канала сообщения входа электромагнитного клапана с отверстием для повода сжатого воздуха. Вход фильтра-влагоотделителя сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, при этом сообщение может обеспечиваться за счет трубопровода, герметично подсоединенного к выполненному для этих целей в корпусе электропневматического клапана отверстию или каналу или за счет врезки патрубка в это отверстие или канал. Выход фильтра-влагоотделителя сообщен со входом электромагнитного клапана, при этом сообщение может обеспечиваться за счет трубопровода, герметично подсоединенного к патрубку, которым представлен вход электромагнитного клапана.
Трубопроводы, за счет которых может обеспечиваться соединение между собой частей клапана, могут быть представлены как гибкими, так и твердотельными соединительными трубопроводами.
Корпус электропневматического клапана может иметь две симметричных друг другу внутренних полости, каждая из которых разделена мембраной на прижимную и рабочую камеры. В таком случае электропневматический клапан может содержать два электромагнитных клапана, каждый из которых может обеспечивать управление подачей сжатого воздуха из магистрали в полость соответствующей прижимной камеры и обеспечивать регулировку процесса стравливания воздуха из соответствующей прижимной камеры в атмосферу. При этом электропневматический клапан может иметь один фильтр-влагоотделитель, выход которого может быть сообщен со входами обеих электромагнитных клапанов и обеспечивать подачу осушенного и очищенного воздуха к каждому из них.
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что электропневматический клапан дополнительно содержит фильтр-влагоотделитель, установленный в канал сообщения входа электромагнитного клапана с отверстием для повода сжатого воздуха таким образом, что вход фильтра-влагоотделителя сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха, а выход фильтра-влагоотделителя сообщен со входом электромагнитного клапана, что обеспечивает возможность удаления влаги и очистки от механических примесей магистрального воздуха, поступающего в полость электромагнитного клапана, и далее в полость прижимной камеры, и совокупно с фиксацией перепускного механизма эластичной мембраной позволяет снизить риск возникновения коррозии и разрушения внутренней поверхности корпуса и функциональных элементов, расположенных в полости электромагнитного клапана и прижимной камеры, а также снизить риск появления на их поверхностях наледи в холодное время года и как следствие предотвратить их заклинивание.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска выхода из строя элементов электропневматического клапана, тем самым повышается его надежность.
Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель поясняется фигурой 1.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути полезной модели ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая полезная модель ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Электропневматический клапан содержит корпус 1 с выполненными в нем отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха и закрепленные на наружной поверхности корпуса 1 фильтр-влагоотделитель 2 и пару электромагнитных клапанов 3. Корпус 1 электропневматического клапана имеет две симметричных друг другу внутренних полости, каждая из которых разделена и изолирована друг от друга эластичной мембраной 4 на рабочую и прижимную камеры. Полость каждой рабочей камеры сообщена с отверстием для отвода сжатого воздуха. Также в полости каждой рабочей камеры расположен впускной патрубок 5, сообщенный с отверстием для подвода сжатого воздуха. На каждой эластичной мембране 4 закреплен перепускной механизм, состоящий из металлической пружины 6, расположенной в полости прижимной камеры, поршня 7, проходящего через мембрану 4, и обоймы 8, расположенной в полости рабочей камеры и соприкасающейся с торцевыми поверхностями впускного патрубка 5 через прокладку 9.
Фильтр-влагоотделитель 2 имеет вход и выход, между которыми установлена осушающая фильтр-кассета. Вход фильтра-влагоотделителя 2 сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха посредством его врезки в выполненный в корпусе 1 канал, который в свою очередь сообщен с отверстием для подвода сжатого воздуха. Выход фильтра-влагоотделителя 2 при помощи пары гибких соединительных трубопроводов сообщен со входами электромагнитных клапанов 3.
Каждый электромагнитный клапан 3 также имеет выход, сообщенный гибким соединительным трубопроводом с выполненным в корпусе 1 каналом, ведущим к полости прижимной камеры.
Для защиты закрепленных на наружной поверхности корпуса 1 элементов электропневматического клапана от внешних воздействий корпус 1 дополнительно содержит кожух 10.
Полезная модель работает следующим образом.
При вводе электропневматического клапана в эксплуатацию сжатый воздух из магистрального трубопровода через отверстие для подвода сжатого воздуха поступает во впускные патрубки 5 и на вход фильтра-влагоотделителя 2. Проходя через фильтр-влагоотделитель 2 сжатый воздух осушается от излишней влаги и по соединительным трубопроводам поступает на входы электромагнитных клапанов 3, находящихся в нормально открытом положении. Далее сжатый воздух, проходя через электромагнитные клапаны 3, по соединительным трубопроводам и каналам, выполненным в корпусе 1, поступает в полости прижимных камер. В результате этого давление в полостях прижимных камер и в полостях впускных патрубков 5 – имеет одинаковую величину, а мембраны 4 находятся в их нейтральных положениях, при которых пружина 6, через поршень 7, оказывает давление на обоймы 8 и через прокладки 9 прижимает их к торцевым поверхностям впускных патрубков 5.
При поступлении на электромагнитные клапаны 3 командного сигнала на закрытие, они переводятся в закрытое положение. В это же время воздух из полостей прижимных камер стравливается в атмосферу, в результате чего в полостях прижимных камер создается разрежение, по отношению к которому давление в полостях впускных патрубков 5 становится избыточным. Под действием избыточного давления мембраны 4 изгибаются внутрь прижимных камер и прокладки 9 отходят от торцевых поверхностей впускных патрубков 5, обеспечивая тем самым подачу сжатого воздуха внутрь полостей рабочих камер, из которых он поступает к отверстиям для отвода сжатого воздуха.
При поступлении на электромагнитные клапаны 3 командного сигнала на открытие, они переводятся в открытое положение, сжатый воздух из магистрали поступает в полости прижимных камер, давление в полостях прижимных камер и в полостях впускных патрубков 5 выравнивается и мембраны 4 возвращаются в свое исходное положение.
Использование в составе электропневматического клапана фильтра-влагоотделителя 2, установленного на пути подачи сжатого воздуха в электромагнитные клапаны 3 и далее в полости прижимных камер, совокупно с тем, что полости прижимной и рабочей камер изолированы друг от друга мембраной 4, позволяет снизить риск выхода из строя подвижных элементов электромагнитного клапана 3 и перепускного механизма, за счет снижения риска конденсации и замерзания влаги на них влаги.
Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска выхода из строя элементов электропневматического клапана, тем самым повышается его надежность.
