бессальниковый клапан с механическим дистанционным управлением

Формула изобретения

Бессальниковый клапан с дистанционным механическим управлением, состоящий из корпуса запорного устройства и магнитного устройства управления, включающего в себя постоянные магниты и выполненные из немагнитного материала корпус, каретку, ось, пружину, поворотный привод, который приводится в движение тросом, перемещающимся в антифрикционной оболочке с пульта дистанционного управления при помощи незначительной физической силы, отличающийся тем, что один постоянный магнит закреплен неподвижно на корпусе, а другой постоянный магнит закреплен на каретке, поворачивающейся на оси, и определенно расположен к стопору неподвижного сердечника клапана так, что, вращаясь, он изменяет намагниченность стопора от минимальной величины до максимальной без увеличения сил трения в паре скольжения подвижного и неподвижного сердечников.

Описание изобретения к патенту

Бессальниковый клапан с механическим дистанционным управлением предназначен для осуществления перекрытия горячего и холодного водоснабжения в жилых и производственных помещениях. Изобретение относится к области пневмогидротехники, в частности к конструкции бессальниковых запорных клапанов с механическим дистанционным управлением. Они могут быть использованы в качестве основных или дополнительных устройств к существующим запорным системам, где требуется повышенная безопасность и надежность. Техническим результатом является разработка бессальникового клапана с механическим дистанционным управлением без применения электричества, для установки его в систему водоснабжения, позволяющего перекрывать подачу воды на время длительного отсутствия людей в помещениях, а также в ночное время, когда затопление помещений может привести к большим материальным потерям.

Указанный технический результат достигается созданием устройства путем замены электромагнитной катушки клапана на средство управления клапаном при помощи постоянного магнита.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому клапану является бессальниковый клапан, управляемый электромагнитным приводом (SU 1798577 A1, F16K 31/02, 28.02.1993). Анализ работы существующих распространенных бессальниковых герметичных клапанов показывает на ряд недостатков, одним из которых является необходимость использования электропитания, что снижает электробезопасность и надежность при эксплуатации, необходимость применения дополнительных мер защиты электромагнитного клапана в помещениях с повышенной влажностью, отсутствие возможности ручного управления клапаном в случае аварийного выключения электропитания, выхода из строя катушки соленоида, цепей управления, а также возможность возникновения гидравлического удара в системе водоснабжения, в случае использования большого количества управления, а также возможность возникновения гидравлического удара в системе водоснабжения, в случае использования большого количества электромагнитных клапанов на одной магистрали, в результате одновременного их закрытия при аварийном отключения электропитания.

Задачей изобретения является повышение надежности и безопасности трубопроводных систем с применением клапанов, а также управление их без использования электричества, где применение электричества опасно, невозможно или нецелесообразно.

Поставленная задача достигается тем, что вместо электромагнитной катушки бессальникового герметичного отсечного клапана установлено магнитное устройство, в котором определенным образом расположены постоянные магниты по отношению к стопору неподвижного сердечника клапана. Намагниченность стопора неподвижного сердечника меняется в зависимости от изменения полярности одного из магнитов путем поворота его на 180 градусов. Управление поворотом магнита в устройстве осуществляется механически с пульта дистанционного управления. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен клапан без электромагнитной катушки в нормально закрытом положении, на фиг.2 - бессальниковый клапан с механическим дистанционным управлением, положение клапана - открыт, на фиг 3 - разрез по А-А на фиг.2, на фиг.4 - бессальниковый клапан с механическим дистанционным управлением, положение клапана - закрыт, на фиг.5 - разрез по А-А на фиг.4.

На фиг.1 представлен чертеж отсечного бессальникового клапана без электромагнитной катушки, состоящий из: неподвижного сердечника (1), подвижного сердечника (2), стопора (3), возвратной пружины (4), приводного механизма (диафрагмы) (5), гайки (6), фиксирующей электромагнитную катушку.

Магнитное устройство управлением клапана расположено на неподвижном сердечнике (1) фиг.2 клапана, фиксируется гайкой (6) и управляется дистанционно с пульта (16), включает в себя постоянный магнит (7) и (8) и выполненные из немагнитного материала корпус (9), каретку (10), ось (11), пружину (12), поворотный привод (13), который приводится в движение тросом (14), перемещающимся в антифрикционной оболочке (15) и соединенным с пультом дистанционного управления (16), поворотом ручки управления клапаном (17) при помощи незначительной физической силы человека. Постоянный магнит (7) закреплен неподвижно на корпусе (9), а постоянный магнит (8) расположен на каретке (10), которая поворачивается на оси (11) и определенно расположен к стопору (3) неподвижного сердечника (1) клапана, изменяя намагниченность стопора (3) от минимальной величины до максимальной без увеличения сил трения в паре скольжения подвижного (2) и неподвижного (1) сердечников.

На фиг.4 представлено положение постоянного магнита, при котором стопор размагничен, клапан закрыт. Устройство работает следующим образом. Постоянный магнит (7) фиг.4 определенно закреплен по отношению к стопору (3) на корпусе (9) так, что максимально намагничивает его, а постоянный магнит (8) расположен на каретке (10) с противоположной стороны стопора (3) противоположным полюсом к магниту (7), полностью размагничивая стопор (3) и поворачивается на оси (11), закрепленной в корпусе (9). Вращающийся магнит (8) поворачивается поворотным приводом (13), который приводится в движение тросом (14), перемещающимся в антифрикционной оболочке (15) и соединенным с пультом дистанционного управления (16), при помощи незначительной физической силы человека путем поворота ручки режима управления клапана и возвращается в исходное состояние пружиной (12) и силой магнитного поля постоянного магнита (8) к стопору (3) неподвижного сердечника (1). Постоянный магнит (8), разворачиваясь на 180 градусов, изменяет направление магнитного поля на противоположное, совпадающее по направлению с полем закрепленного магнита (7), стопор (3) намагничивается силами полей двух магнитов (7) и (8). Данное устройство дает возможность эффективно изменять намагниченность стопора (3) от максимальной величины, создаваемой двумя постоянными магнитами (7) и (8), при котором подвижный сердечник (2) примагничен к стопору (3), состояние клапана - открыто фиг.2, до минимального значения, при котором сила возвратной пружиной (4) фиг.1 на приводной механизм (5) становится расчетной, состояние клапана - закрыто фиг.4.

Испытания опытного образца проводились в системе водоснабжения с рабочим давлением 6 атм на серийных двухходовых отсечных бессальниковых мембранных клапанах с условным проходом Ду-15 и Ду-20 непрямого действия с принудительным поднятием диафрагмы. При рабочем ходе подвижного сердечника клапана 3,5 мм и усилии возвратной пружины на диафрагму 450 г в устройстве управления применялись постоянные магниты сплава Nd-Fe-B (неодим-железо-бор), размерами 22×22×22 мм, силой 230 мТл. Удерживаемая сила подвижного сердечника в режиме «клапан открыт» фиг.2 составляет до 10-11 кг. Остаточная намагниченность стопора в режиме «клапан закрыт» фиг.4 практически равна 0. Также проверялась работа узлов клапана при испытании устройства с постоянными магнитами больших размеров и повышенной намагниченности, а именно 25×27×20 мм, намагниченность - 260 мТл, 42×32×20 мм, намагниченность - 270 мТл, и 40×40×23 мм, намагниченность - 320 мТл. Результаты показали, что тяговые усилия подвижного сердечника увеличивались без увеличения сил трения в паре скольжения подвижного и неподвижного сердечников, а остаточная намагниченность стопора в положении каретки с магнитом, показанной на фиг.4, оставалась на том же уровне и зависела от точности расположения каретки к стопору.

Опытный образец бессальникового клапана с механическим дистанционным управлением был установлен в санузле жилого помещения после главного вентиля центральной магистрали подачи воды, который обычно располагается в неудобном месте. Многократное использование вентиля быстро изнашивают сальниковые уплотнения, а в случае длительного неиспользования вентиля закрыть его не всегда удается. Управление бессальниковым клапаном осуществляется с пульта дистанционного управления, который устанавливается в удобном месте. Использование клапана может производиться многократно каждый день, так как технический ресурс серийных диафрагменных клапанов очень велик и составляет более миллиона циклов. Как показывают испытания магнитов, выполненных из сплава Nd-Fe-B (неодим-железо-бор), то гарантированный срок службы их составляет не менее 10 лет.

Экономический и моральный выигрыш от изобретения определяется количеством и стоимостью материальных ценностей в жилых, производственных и других объектах, спасенных от затопления путем применения предлагаемого технического решения.

Таким образом, данное изобретение позволяет исключить необходимость применения электроэнергии в управлении клапаном, тем самым повысить надежность и безопасность при эксплуатации. Внедрение предлагаемого способа предупреждения затоплений в результате неисправности водопроводной сети и возникающих в них гидравлических ударов обеспечивает эффективную защиту людей, жилых, производственных и других объектов от негативного воздействия воды, а также обеспечит существенную экономию материальных и финансовых средств каждого гражданина и государства в целом.