Электромагнитный клапан Советский патент 1992 года по МПК F16K31/06 

Изобретение относится к арматурост- роению и может быть использовано в качестве регулирующего расход устройства в пневматических и гидравлических системах.

Цель изобретения - снижение потребляемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном клапане, содержащем корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды и седлом, запорный орган, шток, крышку и электромагнитный привод с сердечником и регулируемым упором, причем сердечник закреплен на штоке, регулируемый упор выполнен в виде упругой прокладки из магнитопроводящего материала, установленной под крышкой с возможностью контакта с верхним торцом сердечника, запорный орган выполнен в виде

выпуклой от седла упругой мембраны, закрепленной между приводом и корпусом и прижимающей сердечник к прокладке через шток, причем крышка относительно привода установлена с возможностью осевого перемещения до упора в сердечник.

На фиг 1 изображен предлагаемый клапан в продольном сечении- на фиг 2 - разрез А-А на фиг 1, на фиг 3 и 4 - упрощенное изображение хода магнитных силовых линий в электромагните в известных конструкциях клапана; на фиг 5 - то же в предлагаемом клапане.

Электромагнитный клапан состоит из корпуса 1 с каналами подвода 2 и отвода 3 рабочей среды (газа или жидкости), на котором при помощи винтов 4 установлен электромагнит 5 с крышкой 6.

XI

о XI

1ЧЭ CS

ел

Электромагнит 5 состоит из основания 7, обечайки 8, кольца 9, упругой прокладки 10 из магнитопроводящего материала, сердечника 11, конического штока 12, втулки 13 и катушки 14, причем детали 7,8,9,11 и 12 выполнены из магнитопроводящего, а деталь 13 из немагнитного металлов. Упругая прокладка 10 размещена в пространстве электромагнитом 5 и крышкой 6 с образованием перемычки 15 между упор- поверхностью 16 крышки 6 и верхним торцом 17 сердечника 11, Крышка 6 установлена на обечайке 8 электромагнита 5 с возможностью осевого перемещения по резьбе 18, при этом при навинчивании крышки 6 на обечайку 8 упругая прокладка 10 раздается в стороны и заполняет весь свободный объем между ними.

бердечник 11 скреплен со штоком 19, который своей нижней пятой 20 контактиру- ет с запорным органом, выполненным в виде упругой резиновой мембраны 21, периферийной частью герметично закрепленной между корпусом 1 и основанием 7, а центральной взаимодействующей с пятой 20 штока 19 и каналами подвода 2 и отвода 3 среды.

Магнитная проводимость упругой прокладки 10, выполненной, например, из поролона или губчатой резины обеспечивается осаждением в их порах мелкодисперсных частиц из магнитного металла, Осаждение может обеспечиваться за счет фильтрации через прокладку 10 водной суспензии мелкодисперсных частиц метал- ла с последующим высушиванием материала. Если крышка 6 выполнена из немагнитного материала, то при включенном электромагните 5 магнитный поток в его верхней части перераспределится меж- ду кольцом 9 и упругой прокладкой 10 {фиг.5),

Электромагнитный клапан работает следующим образом.

В исходном положении крышка 6 на- винчивается на обечайку 8 так, чтобы упругая прокладка 10 раздалась в стороны, заполнив весь объем между крышкой 6 и электромагнитом 5 и в осевом направлении сжалась на величину, равную максимально- му ходу сердечника 11, но в то же время, чтобы сила сжатия не вызывала заметных упругих перемещений при растяжении мембраны 21, связанной силовой цепочкой с крышкой 6 через перемычку 15, сердечник 11, шток 19 и пяту 20,

Далее клапан может работать в двух режимах.

Первый режим полностью автоматический, т е. с дистанционным управлением, и

обеспечивает закрытие и открытие клапана при неизменной первоначальной геометрии его проточной части и, следовательно, при максимальном установившемся расходе рабочей среды через клапан. Для закрытия клапана необходимо подать напряжение на обмотку катушки 14. При включении электромагнита 5 сердечник 11 движется к коническому штоку 12, через пяту 20 штока 19 растягивая мембрану 21 до перекрытия ею канала 2 подвода рабочей среды. В этом случае максимальный ход сердечника 11 равен осевому зазору между мембраной 21 в исходном положении и обращенной к ней плоскостью корпуса 1. При движении сердечника 11 упругая прокладка 10 в месте перемычки 15 расправляется, выбирая первоначальную упругую деформацию, находясь все время в контакте с верхним торцом 17 сердечника 11 до остановки его в конце рабочего хода. В этом случае не происходит образования воздушного зазора между упругой прокладкой 10 и сердечником 11 при его перемещении, а следовательно, и потерь магнитного потока в этом зазоре (фиг.5) в отличие от случаев образования воздушного зазора над сердечником 11 в конструк- циях клапанов без упругой магнитопроводящей прокладки 10 (фиг.З и 4).

Второй режим работы электромагнитного клапана характеризуется осуществлением ручного регулирования геометрии его проточной части, а значит и установившегося расхода рабочей среды с последующим автоматическим (дистанционным) закрытием и открытием клапана.

Для осуществления ручного регулирования крышку навинчивают на обечайку 8, при этом вначале выбирается упругая деформация прокладки 10 в месте перемычки 15 до тех пор, пока сила сжатия не превысит величину упругого сопротивления растяжению мембраны 21 и начнется движение сердечника 11 со штоком 19 к корпусу 1. При этом мембрана 21 своей центральной частью в месте пяты 20 частично перекрывает проходное сечение канала 2 подвода рабочей среды, тем самым изменяя ее расход через клапан. После установки вручную требуемого расхода рабочей среды переходят на автоматическое (дистанционное) включение и выключение клапана, подробно описанное выше, с той только разницей, что начало хода сердечника 11 при включении электромагнита 5 начинается с некоторого промежуточного между крайними верхним и нижним положениями сердечника 11.

В обоих вышеописанных режимах работы клапана при отключении электромагнита

5 возврат сердечника 11 в исходное положение под действием упругой силы растянутой мембраны 21 и давления на нее рабочей среды происходит без соударения верхнего торца 17 сердечника 11 с упорной поверхностью 16 крышки 6

Таким образом выполнение электромагнитного клапана описанным выше образом по сравнению с прототипом обеспечивает возрастание тяговых усилий электромагнита путем увеличения эффективной площади магнитопровода в верхней части электромагнита и исключения воздушного зазора между магнитопроводом и сердечником при его перемещении за счет введения в конструкцию клапана в пространство между электромагнитом и крышкой упругой прокладки из магнитопрово- дящего материала, которая одновременно с этим, исключая деформации сердечника при возврате к упору, повышает надежность работы клапана

Тем самым достигается снижение потребляемой мощности, т к для достижения

1115

т

0

5

0

заданного тягового усилия требуется меньшее значение напряжения питания

Формула изобретения

Электромагнитный клапан, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды и седлом, запорный орган, шток, крышку и электромагнитный привод с сердечником и регулируемым упором, причем сердечник закреплен на штоке, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, регулируемый упор выполнен в виде упругой прокладки из магнитопроводящего материала, установленного под крышкой с возможностью контакта с верхним торцом сердечника, запорный орган выполнен в виде выпуклой от седла упругой мембраны, закрепленной между приводом и корпусом и прижимающей сердечник к прокладке через шток, причем крышка относительно привода установлена с возможностью осевого перемещения до упора в сердечник

Использование: в качестве регулирующего расход устр-ва в пневматических и гид- равлических системах Сущность изобретения: сердечник злектромагнитного привода закреплен на штоке. Регулируемый упор привода выполнен в виде упругой прокладки из магнитопрово дящёг о материала, установленной под крышкой с возможностью контакта с верхним торцом сердечника. Запорный орган выполнен в виде выпуклой от седла упругой мембраны, закрепленной между приводом и корпусом и прижимающей сердечник к прокладке через шток Крышка относительно привода установлена с возможностью осевого перемещения до упора в сердечник. 5 ил.

7

8 /sl

15 1..

5

Л-Л

1

1

Гиг

/

I

i )

i, , //т -/Л

1 &&

г Т1 И

К

112

1

Г, г.

2

.гЛ