Электромагнитный клапан Советский патент 1993 года по МПК F16K37/00 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к дистанционно уп- равляемымпневмоагрегатам, предназначенным для управления потоками рабочей среды, и может найти широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.

Одной из важнейших задач, решаемых при конструировании клапанов, является их снабжение информационно-диагностическими устройствами состояния запорного ор- гана, т.к. во. многих случаях местом эксплуатации клапанов являются закрытые технологические линии, автоматизированные системы и т.д.

Известны ряд конструкций, у которых поставленная задача реализуется на базе элементов, обладающих физическими свойствами, в конечном итоге преобразованными в информационный сигнал.

В электромагнитном клапане сигнализация запорного органа осуществляется с помощью пьезоэлемента, установленного между корпусом электромагнита и корпусом клапана. Под воздействием магнитных сил, сжимающих пьезоэлемент, возникает сигнал.

Недостатком данной конструкции является то, что сигнал пьезоэффекта носит импульсный характер, кроме того, возможно наличие пьезоэффекта даже в том случае, когда отсутствует клапанный узел. Недостатком является низкий уровень выходного сигнала и для его преобразования и усиления требуются дополнительные устройства.

Известен также электромагнитный клапане сигнализатором положения, в котором перемещающийся ползун взаимодействует с контактами микропереключателя.

Недостатком данной конструкции является наличие паразитного воздушного зазора между верхним обушком и кожухом электромагнита, .приводящего к увеличению массы,габаритов клапана,энергоемкости, а также его низкая надежность.

Наиболее близким к заявляемому является электромагнитный клапан, у которого сигнализатор положения запорного органа представляет магнитоуправляемый контакт (геркон), установленный на кольцевой проточке кожуха электромагнита. Срабатывание его контактов происходит при замыкании магнитной системы, а источником магнитного потока является постоянный магнит.

Недостатком данной конструкции, как и выше рассмотренных, является контроль положения якоря, но не клапанной части.

т.е. информация положения запорного орга- на-косвенная.

Известны гальвано-магнитные элементы, в основе которых использован эффект

Холла, заключающийся в том, что если через пластину, обладающую гальвано-магнитным эффектом, протекает ток и на нее в перпендикулярном направлении воздействует магнитное поле между электродами

0 возникает ЭДС Холла. На этом принципе выполнены ряд элементов: магниторезисто- ры, магнитодиоды, интегральные схемы и т.д.

В настоящее время промышленностью

5 освоен серийный выпуск гальвано-магнитных микросхем типа К1116КП1-10, у которых преобразователем магнитного поля служит интегральный 4-электродный элемент Холла.

0 Недостатком микросхем данного типа является большие размеры датчика (2,5x2,5 мм), а также коэффициент возврата (отношение индукции срабатывания к индукции от- пускания - 3-4), что приводит к введению

5 дополнительных конструктивных мер, обеспечивающих его использование в устройствах, у которых ход запорного органа меньше 2,5 мм, а также у тех устройствах, у которых качество отображения информации о состо0 яни и запорного органа является приоритетным.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, упрощения конструкции, повышения качества отобрз5 жения информации, расширения области применяемости.

Поставленная цель достигается тем, что сигнализатор положения запорного органа выполнен в виде последовательно располо0 женных постоянного магнита, концентраторамагнитного потока. гальвано-магниточувствительного элемента, закрепленных на корпусе, второго концентратора, размещенного в корпусе и

5 ферромагнитного кольца закрепленного на запорном органе, причем корпус выполнен из немагнитного материала.

На чертеже изображен электромагнитный клапан, продольный разрез с изобра0 жением двух рабочих положений запорного органа.

Левая часть чертежа-клапан в положении Закрыто, правая - Открыто.

Электромагнитный клапан содержит

5 электромагнитный привод, состоящий из кожуха 1, внутри которого расположёна катушка 2, заключенная между верхним 3 и нижним 4 обушками. К нижнему обушку 4 крепится корпус 5 клапана с входным и выходным штуцерами. Запорный орган состоит из золотника 6 с уплотнителем 7. На верхней части золотника, выполненного из немагнитного материала, расположено ферромагнитное кольцо 8. Якорь 9 жестко связан с золотником 6 посредством штока, по образующей которого между электромагнитом и золотником установлена пружина 10.

Сигнализатор запорного органа состоит из генератора магнитного потока, выполненного в виде постоянного магнита 11, концентратора 12, второго концентратора 13, выполненного в виде штифта, герметически установленного в немагнитном корпусе клапана 5. Между концентраторами 12,

13 расположен гальвано-магниточувстви- тельный датчик 14, причем элементы 1214 закрыты кожухом 15с разъемом 16.

Электромагнитный клапана работает следующим образом.

В обесточенном состоянии электромагнита клапан закрыт, при этом золотник 6 поджат пружиной 10 к седлу. Ферромагнитное кольцо 8, расположенное на верхней части золотника 6 находится на величину рабочего хода клапана ниже оси дифференциального магнитопровода состоящего из концентраторов 12, 13,

Уровень магнитного поля (потока), генерируемого постоянным магнитом 11, вследствие разрыва магнитной цепи, недостаточен для срабатывания гальвано- магниточувствительного датчика 14, выполненного , например, на базе микросхемы интегральной типа КП1116 КП1-10. Для открытия клапана на катушку 2 электромагнита, датчик 14 через разъем 16 подается напряжение питания. Якорь 9 втягивается и поднимает золотник 6 на величину рабочего хода. Ферромагнитное кольцо 8 совмещается с осью дифференциального магнитопровода, состоящего из концентраторов 12, 13 и постоянного магнита 11. Магнитный поток фокусируется по нормали к датчику гальвано-магниточувствительного элемента 14 и вызывает срабатывание последнего. На выходе микросхемы появляется токовый сигнал, достаточный для визуальной регистрации светодиодами типа АЛ307, управления полупроводниковыми ключами.

Для закрытия клапана электромагнит необходимо отключить от источника питания, Под воздействием пружины 10 золотник 6 возвращается на седло, а

ферромагнитное кольцо 8 смещается от оси на величину хода и разрывает магнитный поток через датчик, приводя его в положение Закрыто.

Выполнение сигнализатора положения

запорного органа в соответствии с прилагаемой заявкой позволяет упростить конструкцию клапана, получать достоверную информацию о состоянии положения запорного органа.

Формула изобретения

Электромагнитный клапан, содержащий корпус с седлом и запорный орган над ним, связанный с якорем электромагнитного привода и сигнализатор положения за порного органа, отличающийся тем, что сигнализатор положения запорного органа выполнен в виде последовательно рас- положенных постоянного магнита, концентратора магнитного потока, гальвансмагниточузствительного элемента, закрепленных на корпусе, второго концентратора, размещенного в корпусе, и ферромагнитного кольца,закрепленного на запорном органе, причем корпус выполнен

из немагнитного материала.

Изобретение предназначено для дистанционного управления потоками газа и жидкости в химической, газовой, энергетической, а также в других отраслях техники. Цель изобретения - упрощение конструкции. Электромагнитный клапан состоит из электромагнита, корпуса клапана с сигнализатором положения. Сигнализатор положения запорного органа выполнен в виде последовательно расположенных постоянного магнита 11, концентратора магнитного потока 12, гальвано-магниточувствительно- го элемента 14, закрепленных на корпусе, второго концентратора, размещенного в корпусе и ферромагнитного кольца 8, закрепленного на запорном органе, причем корпус выполнен из немагнитного материала. 1 ил.