Электромагнитный регулятор расхода Советский патент 1983 года по МПК G05D7/06 

to

4s

Ж 00

Изобретение относится к автоматике и может быть применено для регулирования расхода рабочей среды в различных областях техники.

Известен регулятор расхода с электромагнитным управлением, содержащий корпус, регулирующий орган и.электромагнитную катушку управления. Регулирующий орган выполнен в виде свободно установленной винтовой пружины из ферромагнитнЬго материала, размещенной между катушкой и стержнем. Стержень неподвижно установлен коаксиально катушкеи выполнен из немагнитного материала.

Изменение силы тока в катушке вызывает изменение магнитного потока, взаимодействующего с пружиной Это приводит к поджатию или растяжению ее витков и, следовательно, к изменению плрщади проходного сечения между витками пружины. Происходит изменение расхода рабочей среды CQ

Недостатками данного устройства являются сдвиг расходной характеристики по напряжению при изменении температуры эксплуатации и отсутствие герметичности рабочей сред при обесточенной катушке, что требует дополнительной установки запорного устройства, например электромагнитного клапана.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электромагнитный клапан, состоящий из магнитопровода, электромагнитной катушки, седла, герметичного разделительного стакана из немагнитного материала с выпдлненным заодно с якорем (сердечником) затвором, взаимодействующим с седлом. Якорь выполнен с центральной расточкой, подпружинен и расположен в магнитопроводе. В области рабочего зазора магнитопровод снабжен ненасыщенным ферромагнитным шунтом, спсобствующим согласованию тяговой и нагрузочной характеристик. Согласование указанных характеристик создает предпосьшки для использования клапана в режиме регулятора расхода. Применение ненасыщенного шунта не требует ферромагнитных материалов со строго нормированным магнитными свойствами 2j .

Недостаток известного устройства - сдвиг расходной характеристки по напряжению при изменении тепературы эксплуатации.

Цель изобретения - стабилизация расходной характеристики- по напряжению при изменении температуры эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что электромагнитный регулятор расхода, содержащий корпус с входным

и выходным патрубками, электромагнитную катушку, связанную с магнитопроводом, в котором установлен подпружиненный якорь с центральной расточкой, ненасыщенный ферромагнитный шунт, расположенный в области рабочего зазора, и клапан, выполненный на торцовой поверхности подпружиненного якоря, содержит установленный в центральной расточке якоря стакан с фланцем и размещенным на его дне стержнем, заключенным в гильзу с образованием зазора между ее торцовой поверхностью и дном стакана, причем стержень выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого больше коэффициента линейного расширения гильзы, но меньше коэффициента линейного расширения стакана.

На фиг, 1 изображен предлагаемый регулятор в закрытом положении; на фиг. 2 - график изменения тягового усилия электромагнита и

усилия пружины в зависимости от из менения температуры эксплуатации.

Электромагнитный регулятор расхода состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным.3 патрубками и седлом 4, герметичного разделительного стакана 5 из немагнитного материала и выполненного заодно с якорем 6 клапана7. Электромагнитная катушка 8 заключёна в магнитопровод из ферромагнитного материала, состоя

5 щий из кожуха 9,. стопа 10, опирающегося на дно -стакана 5, и воротничка 11. В области рабочего зазора стоп 10 снабжен ненасыщенным ферромагнитным Шунтом 12. Якорь ,6 выл полнен с центральной расточкой 13, в которой расположен стакан 14. Его фланец опирается на торец якоря 6. На дно стакана 14 установлен стержень 15 с одетой на нем гильзой 16. Длина стержня 15 регулируется прокладками 17 для получения зазораД между дном стакана 14 и обращенным к нему торцом гильзы 16. Гильза 16 взаимодействует с пружиной 18 и передает ее усилие через стержень

0 15 и стакан 14 якорю б и соответственно клапану 7. Материалы стакана 14, стержня 15 и гильзы 16 подобраны так, что коэффициент об линейного расширения: стакана 14 больше коэффициента odg линейного расширения стержня 15, который больше коэффициента о линейного расширения гильзы 16, т.е. otст Между шунтом 12 стопа 10 и воротничком 11

(j расположена втулка 19 из немагнитного материала.

4 Регулятор работает следующим образом.

Рабочая среда поступает во входной патрубок 2 и перекрывается кла-.

пано|4 7, взаинюдействующим с седлом 4, под действием герметизирующего усилия, представляющего собой разность усилия/ пружины 18 и усилия от давления рабочей среды на не компенсированную площадь клапана 7. При подаче напряжения на катушку 8 возникает магнитный поток, взаимодействующий с якорем 6. Сила взаимодействия растет с увеличением силы тока и при определенном напряжении достигает значения герметизирующего им усилия на клапане 7. Контактные напряжения в паре клапанседло исчезают, и рабочая среда начинает перетекать в выходной патрубок 3. Размеры ненасыщенного ферромагнитного шунта 12 и воротничка 11 подобраны таким образом, что при, рабочем зазоре, соизмеримом с высотой шунта, электромагнит имеет пологую тяговую характеристику н относительно большом участке по ходу якоря б.,Поэтому каждому следующему напряжению соответствует определенное положение якоря 6, а следовательно, определенный зазор между клапаном 7 и седлом 4, и расход рабочей среды. При увеличении на- пряжения расход увеличивается,-при уменьшении - .падает. Колебания температуры эксплуатации, например от -60 до изменяют напряжение, при котором теговое усилие электромагнита равняется герметизирующему усилию клапана 7, что приводит к сдвигу расходной характеристики по напряжению. Стабилизация данного параметра достигается изменением усилия пружины на величину изменения тягового усилия электромагнита. С повышением температуры от исходной, например20°С, длины стакана 14, стержня 15 и гильзы 16 увеличиваются. Увеличение длин стержня 15 и гил|5эы 16 С17особствует росту зазора А (etc об г)- Следовательно,

уменьшение усилия пружины 18 при нагреве достигается увеличением расстояния между ее опорными поверхностями на величину разности приращения длин стакана 14 и стержня 15 ( ) описывается прямой 2 на фиг. 2. Тяговое усилие электромагнита в зависимости от температуры эксплуатации изменяется обратно пропорционально квадрату коэффици10ента, учитывающего изменение сопротивления обмотки катушки, и его изменение в одинаковом температурном интервале при охлаждении выше, чем при нагреве (кривая 1 на фиг.2). 5 Длины стакана 14, стержня 15 и гильзы 16 при охлаждении уменьшаются, а так 1 то при определенной температуре в , соответс1;вующей точке Б (фиг. 2), зазор А (фиг. 1) равен нулю. Поэтому первоначально

0 увеличение усилия пружины происходит за счет шеньшения расстояния между ее опорными поверхностями на величину разности изменения длин г стакана 14 и стержня 15 (от исходной температуры до т.Б по прямой 2) а затем стакана 14 и .гильзы 16, начиная с т. Б по прямой, 3 (фиг. 2) . При температуре б (фиг. 2),.соответствующей нулевому зазору А , 0 происходит изменение крутизны линейной характеристики компенсирующего усилия, что способствует согласованностц усилия пружины с тяговой характеристикой электромагнита. 5 Введение ступенчатого дилатометрического компенсатора усилия пружины, состоящего из стакана 14, стержня 15 и гильзы 16 с определенШ0Ш коэффициентами линейного расши0 .рения, позволяет стабилизирова ь расходную характеристику регулятора по напрйжению до 0,6 В при эксплуатации в интервале температур от -60 да вместо 5-6 В без компенсатора.

J-V///7////////////.

/18 17 60 50 40 30 20 10 -о 10 20 30 0 SO 60 70 80 tfC

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, содержащий кррпух: с входным и выходным патрубками, электромагнитную катушку,.связанную с магнитопро водом, в котором установлен подпружи|ненный якорь с центральной расточкой, ненасыщенный ферромагнитный шунт, расположенный в области рабочего зазора, и клапан, выполненный на торцовой поверхности подпружиненного якоря, отличающийся тем, что, с целью стабилизации расходной характеристики по напряжению при изменении температуры эксплуатации, он содержит установленный в центральной расточке якоря стакан с фланцем и размещенным на его дНе стержнем, заключенным в гильзу с образованием зазора между ее торцовой поверхностью и дном стакана, причем стержень выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого боль§ ше коэффициента линейного расширения гильзы, но меньше коэффициента линейного расширения стакана.

фаг.2