СОЛЕНОИДНЫЙ ВЕНТИЛЬ ДЛЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ Российский патент 1994 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в камерах, предназначенных для проведения климатических испытаний (повышенные, пониженные температуры и влажности) радиотехнических приборов.

Важнейшим показателем климатической камеры является надежность ее работы. Для подачи пара в климатическую камеру с целью создания требуемого режима влажности внутри камеры используют соленоидные вентили.

Известны климатические камеры, в которые через соленоидные вентили подают водяной пар. Такие вентили имеют металлический корпус с отверстиями для входа пара, для выхода пара и для подачи пара в камеру, установленный в нем металлический поршень в виде основания со штоком, механически связанным с магнитным сердечником, и соленоид, представляющий собой катушку с обмоткой.

Принципиальными недостатками устройства-прототипа являются следующие.

1.Вследствие движения поршня с магнитным сердечником в негерметизированном пространстве пар попадает на катушку с обмоткой, вызывая пробой напряжения на корпус, выход из строя соленоидного вентиля и, как следствие, - климатической камеры.

2.Из-за систематического выхода из строя климатической камеры возрастают расходы на ремонт соленоидного вентиля, срываются длительные непрерывные климатические испытания аппаратуры, что часто требует их повторения в течение многих суток. Все это сопряжено со значительными потерями времени, средств и электроэнергии.

3. При втягивании магнитного сердечника, имеющего достаточно большую массу, в отверстие соленоида происходит удар, из-за которого отверстие в шарнирном соединении увеличивается в размере и изменяет свою конфигурацию. Вследствие этого нарушается работа шарнирного соединения и соленоидного вентиля в целом. При этом магнитный сердечник в отверстие соленоида втягивается, но поршень остается неподвижным, т.е. управление движением пара не осуществляется.

4. Из-за попадания пара в поле соленоида коррозирует магнитный сердечник. Перемещаясь по направляющим, коррозированный сердечник, в силу трения, застревает при выходе из поля соленоида.

Вследствие этого при снятии питания с обмотки соленоида вентиль не перекрывает поступление пара в климатическую камеру и испытуемая аппаратура подвергается влиянию избыточных температур и влажностей в течение неопределенного времени, что приводит к порче испытуемой аппаратуры. Покрытие же цинком или другими антикоррозийными пленками магнитного сердечника неэффективно, так как при движении его с трением по направляющим (в поле соленоида) антикоррозийный слой быстро разрушается, и магнитный сердечник по-прежнему коррозирует.

Изобретение направлено на повышение надежности работы за счет исключения возможности попадания пара из корпуса на соленоид и за счет изменения способа механического соединения магнитного сердечника со штоком поршня.

Для решения поставленной задачи соленоидный вентиль для климатической камеры, содержащий металлический корпус с отверстиями для входа и выхода пара и для подачи пара в камеру, установленный в нем металлический поршень, выполненный в виде основания со штоком, механически связанным с магнитным сердечником, и соленоид в виде катушки с обмоткой, снабжен металлической крышкой, выполненной в виде ступенчатой вилки, при этом ступень меньшего диаметра введена в отверстие соленоида, а ступень большего диаметра герметично соединена с верхней частью металлического корпуса, верхняя часть штока выполнена в виде стакана с диаметром и высотой, соответствующими внутреннему диаметру и высоте ступени большего диаметра крышки, а магнитный сердечник подпружинен, установлен в стакане и закреплен пружинной шайбой, при этом диаметр сердечника и внутренний диаметр ступени меньшего диаметра выбраны из условия свободного перемещения поршня с сердечником внутри корпуса и крышки из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение.

На фиг. 1 изображен соленоидный вентиль, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - корпус; на фиг.4 - поршень; на фиг.5 - магнитный сердечник; на фиг.6 - металлическая крышка.

В корпусе 1 выполнены отверстия 2,3 и 4 для входа, выхода пара и подачи пара в камеру соответственно. Поршень выполнен в виде основания 5 со штоком 6.

Вентиль выполнен с магнитным сердечником 7, корпус снабжен металлической крышкой 8. В расширенной части штока установлена пружина 9 с упором на пружинную шайбу 10. Соленоид 11 выполнен в виде катушки с обмоткой, размещенной внутри рубашки 12, закрытой прижимной шайбой 13 с болтом 14 и гайкой 15. Места соединения герметизированы уплотнительными прокладками 16-18. В качестве крепежных элементов использованы болты 19 и шайбы 20.

Соленоидный вентиль работает следующим образом.

Включение и выключение напряжения на обмотку соленоида 11 осуществляется автоматически.

При подаче этого напряжения магнитный сердечник 7 втягивается под действием магнитного поля соленоида 11. Поршень при этом перемещается вверх, открывая путь пару через отверстие 4 в камеру испытаний, где размещена испытуемая аппаратура. Одновременно перекрывается путь через отверстие 3 в уравнительный бак с конденсатором. По достижении требуемого режима влажности внутри камеры подача напряжения на соленоид 11 прекращается, благодаря чему магнитный сердечник 7 выходит из магнитного поля соленоида 11, а поршень падает, перекрывая подачу пара через отверстие 4 в камеру испытаний. При этом пар поступает от парогенератора через отверстия 2 и 3 в уравнительный бак. При такой конструкции соленоидного вентиля пар не попадает в магнитное поле соленоида. Это достигается благодаря герметизации объема "корпус-крышка", внутри которого перемещается поршень с магнитным сердечником 7 (между нижней частью специальной металлической крышки 8 и верхней частью корпуса 1 помещена уплотнительная прокладка 17). Замена шарнирного соединения между магнитным сердечником 7 и верхней частью поршня на жесткое подпружиненное (пружина 9 и пружинная шайба 10) обеспечивает надежное срабатывание этой пары узлов. Соленоид 11 помещен в металлическую рубашку 12, покрываемую сверху через уплотнительную прокладку 18 прижимной шайбой 13 в виде крышки.

В верхней части металлической крышки 8 приварен нестандартный болт 14, благодаря чему при помощи гайки 15 объем, внутри которого помещен соленоид, герметизирован. Благодаря этому катушку с обмоткой соленоида 11 защищена от механических повреждений, от попадания грязи и пара. С другой стороны, такая защита соленоида, использующая рубашку 12, прижимную шайбу 13 и нестандартный болт 14, позволяет снизить на 25% ток через катушку соленоида 11 по сравнению с током через ту же катушку при открытом способе крепления соленоида 11, что объясняется увеличением магнитной проницаемости. В верхней части штока 6 и в основании 5 поршня сделаны проточки, а в магнитном сердечнике 7 фрезерованы две плоскости. Тем самым несколько снижена металлоемкость и масса этих узлов. Ход поршня составляет 20-22 мм. Магнитный сердечник 7 и нестандартный болт 14 выполнены из коррозионно-стойкой стали, рубашка 12 и болты 19 выполнены из стали, а шайбы 13,20, пружина 9 и пружинная шайба 10 изготовлены из латуни. Остальные металлические узлы, работающие в тяжелых климатических условиях, выполнены из нержавеющей стали. Прокладка 16 изготовлена из теплостойкой резины, а прокладки 17,18 - из паранита.

Данная конструкция соленоидного вентиля позволяет устранить попадание водяного пара на соленоид и исключить выход из строя по этой причине соленоидного вентиля и климатической камеры в целом, исключить расходы на ремонт соленоидного вентиля и повторение длительных непрерывных климатических испытаний аппаратуры. Кроме того, исключена возможность нарушения движения поршня из-за удара при втягивании магнитного сердечника, а также - коррозирования сердечника и его застревания при выходе из поля соленоида и связанной с этим порчи испытуемой аппаратуры.

Использование: для проведения испытаний радиотехнических приборов. Сущность изобретения: в металлическом корпусе с отверстиями для входа и выхода пара и для подачи пара в камеру установлен металлический поршень, выполненный в виде основания со штоком. Шток механически связан с магнитным сердечником. Металлическая крышка выполнена в виде ступенчатой втулки. Ступень меньшего диаметра введена в отверстие соленоида. Ступень большего диаметра герметично соединена с верхней частью корпуса. Верхняя часть штока выполнена в виде стакана с диаметром и высотой, соответствующими внутреннему диаметру и высоте ступени большего диаметра крышки. Сердечник подпружинен, установлен в стакане и закреплен пружинной шайбой. Диаметр сердечника и внутренний диаметр ступени меньшего диаметра выбраны из условия свободного перемещения поршня с сердечником внутри корпуса и крышки из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение. 6 ил.

СОЛЕНОИДНЫЙ ВЕНТИЛЬ ДЛЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ, содержащий металлический корпус с отверстиями для входа и выхода пара и для подачи пара в камеру, установленный в нем металлический поршень, выполненный в виде основания со штоком, механически связанным с магнитным сердечником, и соленоид в виде катушки с обмоткой, отличающийся тем, что он снабжен металлической крышкой, выполненной в виде ступенчатой втулки, при этом ступень меньшего диаметра введена в отверстие соленоида, а ступень большего диаметра герметично соединена с верхней частью металлического корпуса, верхняя часть штока выполнена в виде стакана с диаметром и высотой, соответствующими внутреннему диаметру и высоте ступени большего диаметра крышки, а магнитный сердечник подпружинен, установлен в стакане и закреплен пружинной шайбой, при этом диаметр сердечника и внутренний диаметр ступени меньшего диаметра выбраны из условия свободного перемещения поршня с сердечником внутри корпуса и крышки из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение.