ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F02M51/06 F16K31/02 

Изобретение относится к дистанционному управлению подачей и прерыванием жидкого топлива в бензопроводе автомобилей при их оснащении противоугонным устройством.

Известны электромагнитные клапаны для подачи и прерывания жидкого топлива в бензопроводе автомобиля. Так, например, миниэлектроклапан (МЭК) разработан объединением "ЭВТОН" с учетом мирового опыта и собственных оригинальных технических решений, изготавливается Режевским механическим заводом в качестве противоугонного устройства для автомобилей.

МЭК представлен двумя основными вариантами: в нормально открытом и нормально закрытом состоянии. Электромагнитные клапаны в нормально открытом состоянии легко выводятся из строя как противоугонное устройство путем обрыва цепи питания и это является существенным недостатком.

Недостатком электромагнитного клапана в нормально закрытом исполнении можно отметить тот факт, что для подачи топлива требуется непрерывная подача электропитания, это усугубляет тепловой режим и расход электроэнергии.

В качестве прототипа рассматривается электромагнитный клапан, содержащий корпус с каналами подачи и сброса и седлом, перекрываемым запорным органом, размещенным в сердечнике электромагнита.

Функционирование электромагнитного клапана осуществляется путем подачи напряжения на электромагнитную обмотку и его снятия. Возврат в исходное состояние происходит под воздействием пружины, и, таким образом, прототипу присущи те же недостатки, отмеченные при рассмотрении МЭК в нормально открытом исполнении.

Цель изобретения - устранение недостатков.

Для этого электромагнитный клапан, содержащий корпус с каналами подачи и сброса и седлом, электромагнитную катушку с сердечником и запорным органом, имеет дополнительную электромагнитную обмотку, встречно включенную с основной соосно, а в качестве сердечника используется постоянный магнит, который фиксируется в двух крайних положениях за счет своих магнитных свойств в пределах установленных фиксаторов магнитной цепи.

Функционирование электромагнитного клапана осуществляется путем кратковременной подачи на встречно включенные обмотки полярного напряжения. При положительном импульсе электромагнитный клапан закрывается и остается в этом противоугонном режиме в обесточенном состоянии сколь угодно долго.

При подаче импульсной противоположной полярности электромагнитный клапан открывается и остается в обесточенном состоянии также без ограничения времени, т.е. электромагнитный клапан обладает "магнитной памятью".

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого электромагнитного клапана; на фиг.2 - принцип действия электромагнитной системы клапана.

Электромагнитный клапан состоит из корпуса, содержащего канал 1 подачи, регулируемое по положению седло 2, запорный орган 3 (шарик), канал 4 сброса, шток 5, магнитную цепь 6, основную обмотку 7, вспомогательную обмотку 8, корпус секционированной катушки 9, электроконтакты катушки 10, регулируемый фиксатор 11 магнитной цепи, постоянный магнит 12 - сердечник, нерегулируемый фиксатор 13 магнитной системы.

Принцип действия электромагнитного клапана следующий.

В исходном состоянии - открытом положении бензин поступает в канал 1 подачи, проходит через внутреннее отверстие седла 2, оттесняет запорный орган 3 и проходит в канал 4 сброса. Шток 5 при этом находится также в сжатом состоянии, т.к. сердечник 12, выполненный из постоянного магнита, находится в магнитном контакте с фиксатором 11.

Динамический процесс переключения электромагнитного клапана показан на фиг. 2. В момент подачи импульса напряжения на встречно включенные обмотки 7 и 8 (фиг. 2) на фиксаторах 11 и 13 магнитной цепи 6 возникают одноименные полюса S-S, которые воздействуют на магнит 12 с двух противоположных сторон.

Как видно из фиг. 2, южный полюс магнита 12 будет отталкиваться от фиксатора 11, а северный притягиваться к фиксатору 13.

Перемещение магнита 12 и его фиксация передаются через шток 5 (фиг.1) на запорный орган 3, который прижимается к седлу 2, разъединяя каналы подачи и сброса. С момента фиксации магнита 12 у фиксатора 13 электромагнитный клапан остается в закрытом состоянии на длительное время.

Для открывания электромагнитного клапана подается импульс напряжения противоположной полярности, под воздействием которого на фиксаторах 11 и 13 будут созданы одноименные полюcа N-N.

Теперь отталкивающая сила будет воздействовать на северный полюс магнита 12, а на его южный полюс будет воздействовать притягивающая сила. Под воздействием этих противоположных сил магнит 12 переместиться к магнитному фиксатору 11 и зафиксируется на нем. Шток 5 освободится от упора магнита 12 и снимет усилие с запорного органа 3 и тем обеспечится сообщение между каналом подачи и каналом сброса. Бензин под давлением будет поступать по бензопроводу.

Следует отметить, что заявленный электромагнитный клапан обладает и другими положительными эффектами. Во-первых, благодаря наличию двух электрообмоток на магнит всегда при подаче импульса напряжения действуют две силы: отталкивающая, более интенсивная в начальный момент, и притягивающая, более интенсивная в конечный момент переключения, как при открывании, так и при закрывании электромагнитного клапана. Неравномерность каждого воздействия в отдельности обусловливается изменением величины зазоров между магнитным сердечником и его фиксаторами. Благодаря сложению усилий воздействие на магнитный сердечник 12 становится квазипостоянным и тем обеспечивается надежность переключения электромагнитного клапана.

Во-вторых, благодаря квазипостоянному усилию на магнитный сердечник можно до предела минимизировать число ампервитков и тем обеспечить минимальные габариты электромагнитного клапана.

В третьих, благодаря импульсу управлению переключением электромагнитного клапана возможна минимизация числа витков электрообмоток за счет увеличения тока. При этом уменьшается постоянная времени электрообмоток, что увеличивает интенсивность начального процесса переключения.

В-четвертых, применение импульсного управления процессом переключения электромагнитного клапана позволяет использовать специально организованное повышенное напряжение импульсов и тем исключить возможность переключения электромагнитного клапана от аккумулятора автомобиля непосредственно с целью угона автомобиля.

Наконец, в-пятых, благодаря импульсному управлению переключением становится возможным применение слабомощного автономного источника питания для электромагнитного клапана, например от батарейки типа "Крона", с использованием преобразователя уровня напряжения и накопительного конденсатора большой емкости.

Использование: двигателестроение, в частности ддистанционное управление подачей жидкого топлива в бензопроводе автомобиля при оснащении его противоугонным устройством. Сущность изобретения: электромагнитный клапан содержит дополнительную электрообмотку, встречно включенную с основной электрообмоткой и расположенную так, что обе обмотки охватывают концы сердечника, в качестве которого применен постоянный магнит, фиксируемый фиксаторами магнитной цепи в двух крайних положениях. Фиксация осуществляется на длительное время до переключения электромагнитного клапана, которое осуществляется путем кратковременной подачи полярного напряжения на встречно включенные электрообмотки, благодаря чему на магнитных фиксаторах возникают одноименные полюса S-S или N-N. Эти полюса воздействуют одновременно на сердечник из постоянного магнита, при этом один торец отталкивается, а другой притягивается. В процессе переключения сначала преобладает воздействие отталкивающей силы, а в конце процесса - притягивающей. 2 ил.

Электромагнитный клапан, содержащий корпус с каналами подачи и сброса, электромагнитную катушку с сердечником и запорным органом, магнитную цепь, отличающийся тем, что в него дополнительно введена вторая электромагнитная катушка, встречно включенная с первой и пространственно расположенная так, что обе катушки охватывают концы сердечника, выполненного из постоянного магнита и фиксирующего в крайних положениях фиксаторами магнитной цепи.