УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ КЛАПАНОМ Российский патент 1999 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, но может быть применено в различных электротехнических устройствах, в которых необходим электромагнит, например, магнитный пускатель и т.д.

Известен электромагнитный клапан, содержащий магнитопровод с катушкой, шток и якорь с затвором, управление которым осуществляется через контакты включения сети (см. Пржиалковский А.Л. и Щучинский С.Х. Электромагнитные клапаны. - Л.: Машиностроение, 1967, стр. 20, рис. 4).

Недостатками такого устройства являются большая масса, габариты и электропотребление, так как требуется 100% подведение электроэнергии в течение всей работы клапана.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный клапан с импульсным включением (см. предварительный патент РУз N 4229 6 F 16 К 30/02 "Расмий ахборотнома N 1 (15) 1997 г., Ташкент, стр. 95). Он также содержит магнитопровод с катушкой, внутри которого размещен шток с возможностью взаимодействия с якорем, затвор, выпрямитель, который соединен с электролитическим конденсатором и контактами включения сети, но магнитопровод его дополнительно снабжен постоянным магнитом. Включение клапана производится кратковременным импульсом постоянного тока, направление которого сфазировано с направлением магнитных линий постоянного магнита, затем удержание якоря осуществляется постоянным магнитом без подвода электроэнергии, отключение клапана производится импульсом постоянного тока обратного направления, полученного за счет энергии, накопленной в электролитическом конденсаторе при его разряде.

Несмотря на ряд достоинств: малые габариты и минимальное энергопотребление, устройство управления электромагнитом сложно из-за необходимости установки постоянного магнита, фазировки направления постоянного тока, а также возможность самопроизвольного включения клапана, например, при тряске, резко снижает область применения устройства.

Целью изобретения является упрощение устройства управления электромагнитным клапаном и повышение его надежности при эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что магнитопровод снабжен контактной группой, которая установлена с возможностью взаимодействия через уплотнительное устройство со штоком, причем катушка выполнена двухобмоточной, с соотношением 5/1, а электролитический конденсатор включен параллельно обмотке с большим числом витков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема электромагнитного клапана, разрез; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема управления клапаном.

Устройство управления электромагнитным клапаном содержит магнитопровод 1 с катушкой 2, внутри которого размещен шток 3 с возможностью взаимодействия с якорем 4, затвор 5, выпрямитель 6, который соединен с электролитическим конденсатором 7 и контактами включения сети 8, контактную группу 9, взаимодействующую через уплотнительное устройство 10 со штоком 3.

Устройство управления электромагнитным клапаном работает следующим образом.

При включении клапана замыкается нормально открытый контакт и размыкается нормально замкнутый контакт контактов включения сети 8, и напряжение через выпрямитель 6 поступает на электролитический конденсатор 7 и далее через нормально замкнутый контакт группы 9 на катушку 2, которая выполнена двухобмоточной с соотношением витков 5/1. Напряжение поступает на обмотку с большим числом витков. Под действием магнитного поля, образуемого в магнитопроводе 1 при включении катушки 2, якорь 4 притягивается к магнитопроводу 1, открывая затвор 5, и одновременно взаимодействует со штоком 3, который в свою очередь через уплотнительное устройство 10, например сильфон, взаимодействует с контактной группой 9, в результате чего нормально замкнутый контакт 9 размыкается и обесточивает катушку 2. Далее удержание якоря 4 в открытом положении происходит за счет гистерезисных магнитных сил, образующихся в монолитном замкнутом объеме магнитопровода 1 и якоря 4 в момент включения катушки 2, импульсом постоянного тока.

При открывании клапана контакты включения сети 8 переходят в исходное положение и электролитический конденсатор 7 подключается к обмотке с меньшим числом витков катушки 2, по которой потечет разрядный ток противоположного направления, протекающего при включении; магнитопровод размагничивается, а якорь 4 под действием пружины опустится и закроет клапан. В случае аварийного отключения, например отсутствия электроэнергии, контакты включения сети 8 должны переходить в исходное положение автоматически. Проведенные эксперименты на опытном образце клапана Д_у = 25 с алюминиевым корпусом показали, что объем магнитопровода 1 вместе с якорем 4 составляет приблизительно 180 см³, при изготовлении его из стали N 3, намагничивающая сила катушки 14000 А.в, что в импульсном режиме соответствует 150 г медного провода. Полученная подъемная сила электромагнита 2,0 кг при ходе якоря 10 мм, удерживающая гистерезисная сила 1,2 - 1,5 кг, потребляемая мощность в импульсе 350 Вт. Для отключения клапана необходимая емкость конденсатора 7 20 - 30 мкФ, при напряжении 250 В постоянного тока и усилии сжатой пружины 250 - 400 г. Время включения 0,7 с, отключения - 0,4 с.

Таким образом, данное изобретение позволяет значительно упростить конструкцию клапана, уменьшить его габариты и вес, исключить возможность самовключения, повысить надежность при эксплуатации, за счет введения контактной группы 9, обеспечивающей обратную связь между включением и выключением обмотки катушки 2, в схеме управления исключены контакты, обеспечивающие реверс постоянного тока на катушке, как на прототипе, расход меди по сравнению с аналогом уменьшается в 5 раз.

Устройство управления электромагнитным клапаном предназначено для применения в различных электротехнических устройствах, в которых необходим электромагнит. Устройство управления электромагнитным клапаном содержит магнитопровод с катушкой, затвор, выпрямитель. Внутри магнитопровода размещен шток с возможностью взаимодействия с якорем. Выпрямитель соединен с электролитическим конденсатором и контактами включения сети. Магнитопровод снабжен контактной группой, которая установлена с возможностью взаимодействия через уплотнительное устройство со штоком. Катушка выполнена двухобмоточной, с соотношением витков 5/1. Электролитический конденсатор включен параллельно обмотке с большим числом витков. Изобретение позволяет упростить конструкцию клапана, уменьшить его габариты и вес, исключить возможность самовключения, повысить надежность при эксплуатации. 2 ил.

Устройство управления электромагнитным клапаном, содержащее магнитопровод с катушкой, внутри которого размещен шток, с возможностью взаимодействия с якорем, затвор, выпрямитель, который соединен с электролитическим конденсатором и контактами включения сети, отличающееся тем, что магнитопровод снабжен контактной группой, которая установлена с возможностью взаимодействия через уплотнительное устройство со штоком, причем катушка выполнена двухобмоточной, с соотношением витков 5/1, а электролитический конденсатор включен параллельно обмотке с большим числом витков.