RU2343328C2 - Electromagnetic valve (versions) - Google Patents
Electromagnetic valve (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343328C2 RU2343328C2 RU2007103229/06A RU2007103229A RU2343328C2 RU 2343328 C2 RU2343328 C2 RU 2343328C2 RU 2007103229/06 A RU2007103229/06 A RU 2007103229/06A RU 2007103229 A RU2007103229 A RU 2007103229A RU 2343328 C2 RU2343328 C2 RU 2343328C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- washers
- electromagnet
- magnetic
- anchor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к арматуростроению, в частности, к электромагнитным клапанам с импульсным управлением, используемым в системах безопасности теплоэнергетических установок для управления потоком природного газа.The invention relates to valve engineering, in particular, to pulse-controlled electromagnetic valves used in the safety systems of thermal power plants for controlling the flow of natural gas.
Известны электромагнитные клапана с импульсным управлением, например:Known solenoid valves with pulse control, for example:
А.С. СССР №420844, МКИ F16К 31/02, опубл. 25.03.74. Бюл. №11;A.S. USSR No. 420844, MKI F16K 31/02, publ. 03/25/74. Bull. No. 11;
А.С. СССР №568778, МКИ F16К 31/02, опубл. 15.08.77. Бюл. №30;A.S. USSR No. 568778, MKI F16K 31/02, publ. 08/15/77. Bull. No. 30;
А.С. СССР №1687989, МКИ F16К 31/02, опубл. 30.10.91. Бюл. №40.A.S. USSR No. 1687989, MKI F16K 31/02, publ. 10/30/91. Bull. Number 40.
Устройства содержат стоп, якорь, жестко связанный с запорным органом, электромагнит, магнитотвердый элемент, укрепленный в стопе, возвратную пружину. При подаче на катушку электромагнита импульса напряжения постоянного тока в магнитной цепи электромагнита возникает магнитный поток, который перемещает якорь с запорным органом к стопу и сжимает возвратную пружину. После окончания импульса напряжения в магнитной цепи электромагнита имеет место магнитный поток, создаваемый магнитотвердым элементом, который удерживает якорь у стопа, преодолевая усилие сжатой пружины. Для установки клапана в закрытое состояние на электромагнит подают импульс напряжения обратной полярности. При этом магнитный поток, создаваемый электромагнитом, имеет направление, противоположное направлению магнитного потока от магнитотвердого элемента. В результате суммарное магнитное поле, действующее на якорь с запорным органом, уменьшается, и он под действием возвратной пружины перемещается к седлу клапана и перекрывает проход рабочей среды.The devices contain a stop, an anchor rigidly connected with a locking member, an electromagnet, a hard magnetic element fixed in the foot, and a return spring. When a DC voltage pulse is applied to the coil of the electromagnet, a magnetic flux appears in the magnetic circuit of the electromagnet, which moves the armature with the locking member to the stop and compresses the return spring. After the end of the voltage pulse in the magnetic circuit of the electromagnet there is a magnetic flux created by a magnetically solid element that holds the anchor at the foot, overcoming the force of the compressed spring. To install the valve in the closed state, an inverse voltage polarity pulse is applied to the electromagnet. In this case, the magnetic flux generated by the electromagnet has a direction opposite to that of the magnetic flux from the magnetically solid element. As a result, the total magnetic field acting on the anchor with the locking element decreases, and under the action of a return spring it moves to the valve seat and blocks the passage of the working medium.
Недостатками клапанов являются:The disadvantages of the valves are:
1. Сложность конструкции клапана.1. The complexity of the valve design.
2. Большая мощность управляющих импульсов.2. High power control pulses.
3. Отсутствие в составе клапана ручного дублера (т.е. устройства, с помощью которого можно установить клапан в закрытое состояние без использования отключающего импульса управления).3. The absence of a handwheel in the valve (i.e., a device with which the valve can be installed in a closed state without using a trip control pulse).
Большая мощность управляющих импульсов связана с наличием в составе клапана возвратной пружины. С ростом требований по герметичности к запорному органу необходимо использовать возвратную пружину с большим усилием сжатия и соответственно подводить к электромагниту большую мощность управляющих импульсов. Кроме того, жесткая возвратная пружина требует использования магнитотвердого элемента с большим магнитным потоком, способным противостоять усилию сжатой возвратной пружины и удерживать клапан в открытом состоянии. А это ведет к усложнению и удорожанию клапана.The high power of the control pulses is associated with the presence of a return spring in the valve. With the increasing requirements for tightness to the locking element, it is necessary to use a return spring with a large compression force and, accordingly, to supply a large power of control pulses to the electromagnet. In addition, a stiff return spring requires the use of a hard magnetic element with a large magnetic flux that can withstand the force of the compressed return spring and keep the valve open. And this leads to a complication and appreciation of the valve.
Для клапанов с импульсным управлением всегда желательно наличие ручного дублера, с помощью которого клапан можно вернуть в исходное состояние. Связано это с тем, что при выходе из строя источника управляющих импульсов, обрыве линии связи от этого источника до клапана, отсутствие ручного дублера делает невозможным оперативное прекращение протока рабочей среды через клапан.For valves with pulse control, it is always advisable to have a manual backup, with which the valve can be returned to its original state. This is due to the fact that in the event of a failure of the source of control pulses, a break in the communication line from this source to the valve, the absence of a manual backup makes it impossible to quickly stop the flow of the working medium through the valve.
Известен электромагнитный клапан с импульсным управлением Патент РФ №2016332, МПК F16К 31/02, опубл. 15.07.94. Бюл. №13.Known electromagnetic valve with pulse control, RF Patent No. 2016332, IPC F16K 31/02, publ. 07/15/94. Bull. No. 13.
Устройство содержит якорь с запорным органом, электромагнит, пружину, магнитотвердую вставку, установленную между нижним фланцем и стопом. Управление клапаном осуществляется с помощью импульсов напряжения разной полярности. Здесь для удержания клапана в закрытом состоянии не требуется применение пружины. Эту функцию выполняет магнитотвердая вставка, способная обеспечить высокую герметичность запорного органа. Однако такое конструктивное решение приводит к резкому увеличению мощности импульсов управления. Для снижения этой мощности в клапане применена пружина, которая призвана ослабить силу действия магнитотвердой вставки и соответственно несколько снизить мощность управляющих импульсов, а заодно создать усилие необходимое для удержания клапана в открытом состоянии.The device contains an anchor with a locking member, an electromagnet, a spring, a magnetically hard insert installed between the lower flange and the stop. The valve is controlled by voltage pulses of different polarity. Here, to keep the valve closed, the use of a spring is not required. This function is performed by a magnetically hard insert capable of providing high tightness of the locking element. However, such a constructive solution leads to a sharp increase in the power of control pulses. To reduce this power, a spring is used in the valve, which is designed to weaken the force of action of the magnetically solid insert and, accordingly, somewhat reduce the power of the control pulses, and at the same time create the force necessary to keep the valve open.
Недостатками клапана являются:The disadvantages of the valve are:
1. Сложность конструкции.1. The complexity of the design.
2. Большая мощность управляющих импульсов.2. High power control pulses.
3. Отсутствие ручного дублера для установки клапана в закрытое состояние.3. The lack of a manual backup for installing the valve in a closed state.
Здесь большая мощность управляющих импульсов нужна как при открывании, так и при закрывании клапана. В первом случае управляющий импульс должен преодолеть остаточное усилие магнитотвердой вставки, с помощью которого запорный орган прижат к седлу. Во втором - должен преодолеть усилие пружины, с помощью которой запорный орган удерживается в открытом состоянии. При этом уменьшение жесткости пружины позволяет снизить мощность импульса на закрывание, но при этом возрастет мощность импульса, необходимая для закрывания клапана, и наоборот.Here, a large power of control pulses is needed both when opening and when closing the valve. In the first case, the control pulse must overcome the residual force of the magnetic insert, with which the locking member is pressed against the saddle. In the second, it must overcome the force of the spring, with the help of which the locking element is kept open. At the same time, a decrease in the spring stiffness makes it possible to reduce the closing pulse power, but at the same time, the pulse power required to close the valve will increase, and vice versa.
Известен электромагнитный клапан А.С. СССР №379806, МКИ F16К 31/06, F16К 37/00, опубл. 20.04.1973. Бюл. №20.Known solenoid valve A.S. USSR No. 379806, MKI F16K 31/06, F16K 37/00, publ. 04/20/1973. Bull. No. 20.
Устройство содержит якорь, жестко связанный с запорным органом, электромагнит с двумя управляющими обмотками, постоянный магнит. В конструкции клапана нет пружины, удерживающей его в одном из положений.The device contains an anchor rigidly connected to the locking element, an electromagnet with two control windings, a permanent magnet. The valve design does not have a spring holding it in one of the positions.
При подаче импульса напряжения на верхнюю обмотку якорь перемещается вверх, открывая затвор клапана, и при отсутствии напряжения питания удерживается в этом состоянии с помощью поля постоянного магнита. При подаче импульса напряжения на нижнюю обмотку якорь перемещается вниз, запирает затвор клапана и удерживается в этом состоянии с помощью магнитного потока этого же постоянного магнита.When a voltage pulse is applied to the upper winding, the armature moves upward, opening the valve shutter, and in the absence of a supply voltage it is held in this state by means of a permanent magnet field. When a voltage pulse is applied to the lower winding, the armature moves down, locks the valve shutter and is held in this state by the magnetic flux of the same permanent magnet.
К недостаткам клапана следует отнести:The disadvantages of the valve include:
1. Сложность конструкции.1. The complexity of the design.
2. Большую мощность управляющих импульсов, которую необходимо подвести к обмотке в момент переключения клапана из одного состояния в другое.2. Large power control pulses, which must be brought to the winding at the time of switching the valve from one state to another.
3. Низкую герметичность затвора клапана. Объясняется это тем, что в этой конструкции сложно создать большое усилие магнитного потока, создаваемое постоянным магнитом и прижимающее запорный орган к седлу клапана из-за больших потерь в магнитопроводе.3. Low valve shutoff tightness. This is explained by the fact that in this design it is difficult to create a large magnetic flux force created by a permanent magnet and pressing the locking element to the valve seat due to large losses in the magnetic circuit.
4. Отсутствие ручного дублера для установки клапана в исходное (закрытое) состояние.4. The lack of a manual backup to install the valve in its original (closed) state.
Наиболее близким к заявляемому, является электромагнитный клапан, патент РФ, №2282090, МПК F16К 31/06, опубл. 20.08.2006. Бюл.№23.Closest to the claimed is a solenoid valve, patent of the Russian Federation, No. 2282090, IPC F16K 31/06, publ. 08/20/2006. Bull.№23.
Устройство содержит электромагнит, седло клапана, запорный орган с якорем, механизм ручного управления для установки клапана в открытое состояние, электромагнит. В состав клапана входят две шайбы, по крайней мере, одна из которых выполнена из магнитного материала. Обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа с якорем, а электромагнит - с другой. Одна из шайб жестко связана посредством штока с запорным органом, другая установлена неподвижно. При установке клапана в закрытое состояние обе шайбы находятся в непосредственной близости друг от друга, а одна из шайб выполнена с возможностью регулирования расстояния между ними.The device contains an electromagnet, a valve seat, a locking element with an anchor, a manual control mechanism for setting the valve in the open state, an electromagnet. The valve consists of two washers, at least one of which is made of magnetic material. Both washers are installed on one side relative to the locking element with an anchor, and an electromagnet on the other. One of the washers is rigidly connected by means of a rod with a locking body, the other is fixedly mounted. When the valve is installed in a closed state, both washers are in close proximity to each other, and one of the washers is configured to control the distance between them.
К достоинствам клапана следует отнести: простоту конструкции, высокую герметичность запорного органа, малое потребление электрической мощности, необходимой для удержания клапана в рабочем (открытом) состоянии.The advantages of the valve include: simplicity of design, high tightness of the shut-off element, low consumption of electric power necessary to keep the valve in working (open) state.
К недостаткам - невозможность работы в импульсном режиме управления. Задачей изобретения является обеспечение возможности работы клапана в импульсном режиме управления и ручной установки его в закрытое состояние при низком уровне мощности управляющих импульсов, а также сохранении простоты конструкции и высокой герметичности запорного органа.The disadvantages are the inability to work in a pulsed control mode. The objective of the invention is to enable the valve to operate in a pulsed control mode and manually set it to a closed state at a low power level of the control pulses, as well as maintaining the simplicity of design and high tightness of the shut-off element.
Технический результат в заявляемом изобретении достигается тем, что электромагнитный клапан, содержащий: механизм ручного управления для установки клапана в открытое состояние, электромагнит, в состав которого входят: внешний, центральный магнитопроводы, верхний фланец и катушка, седло клапана, якорь с запорным органом, выполненные с возможностью перемещения между седлом клапана и электромагнитом, первая и вторая шайбы, по крайней мере, одна из которых выполнена из магнитного материала. Обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа, а электромагнит - с другой. Одна из шайб посредством штока жестко связана с якорем и запорным органом, другая установлена неподвижно, при установке клапана в закрытое состояние. Обе шайбы находятся в непосредственной близости друг от друга, а одна из шайб выполнена с возможностью регулировки конечного расстояния между ними.The technical result in the claimed invention is achieved by the fact that the solenoid valve, comprising: a manual control mechanism for setting the valve in the open state, an electromagnet, which includes: external, central magnetic circuits, upper flange and coil, valve seat, anchor with a locking member, made with the possibility of movement between the valve seat and the electromagnet, the first and second washers, at least one of which is made of magnetic material. Both washers are installed on one side relative to the locking element, and the electromagnet on the other. One of the washers by means of a rod is rigidly connected with the anchor and the locking element, the other is fixed, when the valve is in the closed state. Both washers are in close proximity to each other, and one of the washers is configured to adjust the final distance between them.
Согласно изобретению в состав клапана введена третья шайба, выполненная из магнитного материала и установленная в магнитопроводе симметрично оси катушки.According to the invention, a third washer is introduced into the valve composition, made of magnetic material and installed in the magnetic circuit symmetrically to the axis of the coil.
В вариантах исполнения электромагнитного клапана верхний фланец электромагнита выполнен с возможностью перемещения относительно внешнего и (или) центрального магнитопровода, либо на внешней стороне корпуса клапана установлен корпус ручного дублера с подпружиненным штоком. При этом подпружиненный шток выполнен с возможностью механического воздействия на якорь с запорным органом, а корпус ручного дублера - с возможностью герметизации подпружиненного штока.In the versions of the electromagnetic valve, the upper flange of the electromagnet is made with the possibility of movement relative to the external and (or) central magnetic circuit, or on the external side of the valve body there is a case of a handwheel with a spring rod. In this case, the spring-loaded rod is made with the possibility of mechanical impact on the anchor with a locking body, and the body of the manual backup - with the possibility of sealing the spring-loaded rod.
Достижение технического результата в части обеспечения возможности работы клапана в импульсном режиме в заявляемом устройстве выполняется установкой в магнитопроводе третьей шайбы из магнитного материала симметрично оси катушки.The achievement of the technical result in terms of enabling the valve to operate in pulsed mode in the inventive device is carried out by installing in the magnetic circuit a third washer of magnetic material symmetrically to the axis of the coil.
Для обеспечения низкого уровня управляющих импульсов необходимо выполнить два условия:To ensure a low level of control pulses, two conditions must be met:
1. Использовать третью шайбу из магнитного материала с возможно меньшей величиной магнитного потока.1. Use a third washer of magnetic material with the lowest possible magnetic flux.
2. Магнитопровод электромагнита должен исключать неравномерность магнитных потоков, протекающих в магнитопроводе под действием постоянного магнита и электромагнита.2. The magnetic circuit of the electromagnet should eliminate the unevenness of the magnetic fluxes flowing in the magnetic circuit under the action of a permanent magnet and an electromagnet.
Известно, чем выше магнитный поток от постоянного магнита, тем с большей силой якорь с запорным органом удерживается на рабочей поверхности электромагнита. При этом с ростом магнитного потока, созданного постоянным магнитом, необходимо увеличивать величину магнитного потока электромагнита, с помощью которого компенсируется магнитный поток постоянного магнита, и наоборот. В то же время, чем меньше величина магнитного потока постоянного магнита, тем меньше усилие удержания клапана в открытом состоянии. Для того чтобы обеспечить требуемое усилие удержания клапана в открытом состоянии и одновременно использовать постоянный магнит с малым значением магнитного потока необходимо использовать такую конструкцию магнитопровода, которая позволяла бы минимизировать потери магнитного потока в рабочем состоянии (когда клапан открыт). В известных конструкциях клапанов с импульсным управлением всегда имеет место зазор между якорем и нижним фланцем магнитопровода (в литературе этот зазор часто называют паразитным). Именно здесь теряется большая часть магнитного поля постоянного магнита и электромагнита. На практике величина зазора в этой области составляет 0,1-0,2 мм, а в случаях, когда герметизирующая трубка полностью выполнена из немагнитного материала величина этого зазора возрастает до 1,0 мм и более. В конструкции прототипа рабочая поверхность магнитопровода выполнена плоской, при этом якорь прилегает к неподвижной части магнитопровода без зазоров. Это обстоятельство позволяет при использовании прототипа получать усилие удержания подвижной части магнитной системы большим, чем в других известных конструкциях клапанов с импульсным управлением и, как следствие, - использовать постоянный магнит с малым потоком магнитной индукции.It is known that the higher the magnetic flux from a permanent magnet, the more force the anchor with the locking member is held on the working surface of the electromagnet. In this case, with an increase in the magnetic flux created by the permanent magnet, it is necessary to increase the magnitude of the magnetic flux of the electromagnet, with which the magnetic flux of the permanent magnet is compensated, and vice versa. At the same time, the smaller the magnitude of the magnetic flux of the permanent magnet, the less is the force to keep the valve open. In order to ensure the required holding force of the valve in the open state and at the same time use a permanent magnet with a low magnetic flux value, it is necessary to use a magnetic circuit design that would minimize the loss of magnetic flux in the operating state (when the valve is open). In known pulse valve designs, there is always a gap between the armature and the bottom flange of the magnetic circuit (in the literature this gap is often called spurious). It is here that most of the magnetic field of the permanent magnet and electromagnet is lost. In practice, the gap in this area is 0.1-0.2 mm, and in cases where the sealing tube is completely made of non-magnetic material, the gap increases to 1.0 mm or more. In the design of the prototype, the working surface of the magnetic circuit is made flat, while the anchor is adjacent to the fixed part of the magnetic circuit without gaps. This circumstance allows using the prototype to obtain a holding force of the moving part of the magnetic system greater than other known designs of valves with pulse control and, as a consequence, to use a permanent magnet with a small flux of magnetic induction.
Наличие зазора между якорем и неподвижной частью магнитопровода в области нижнего фланца является, кроме того, причиной неоднородности магнитного потока в магнитопроводе как от постоянного магнита, так и от электромагнита. Связано это с невозможностью достижения полной симметрии зазора между якорем и нижним фланцем по всей окружности якоря. В прототипе в связи с отсутствием зазоров между якорем и неподвижной частью магнитопровода такой проблемы не возникает. Здесь удается получить полную симметрию магнитных потоков, вызванных действием постоянного магнита и электромагнита. В условиях малых магнитных полей, а именно этот случай представляет интерес для решения задачи минимизации импульса управления, неравномерность магнитного потока по периметру якоря не позволяет полностью и одновременно компенсировать магнитное поле постоянного магнита. По этой причине, в частности, во всех известных конструкциях клапанов с импульсным управлением для возврата якоря с запорным органом в исходное состояние эту задачу решают либо с помощью возвратной пружины, либо используют специальную конструкцию электромагнита, например, с двумя обмотками. В итоге это ведет к усложнению конструкции и необходимости увеличения мощности управляющего импульса.The presence of a gap between the armature and the fixed part of the magnetic circuit in the region of the lower flange is, in addition, the reason for the inhomogeneity of the magnetic flux in the magnetic circuit both from the permanent magnet and from the electromagnet. This is due to the inability to achieve complete symmetry of the gap between the anchor and the lower flange around the entire circumference of the armature. In the prototype, due to the lack of gaps between the anchor and the fixed part of the magnetic circuit, this problem does not arise. Here, it is possible to obtain the complete symmetry of magnetic fluxes caused by the action of a permanent magnet and an electromagnet. In conditions of small magnetic fields, namely this case is of interest for solving the problem of minimizing the control pulse, the unevenness of the magnetic flux along the perimeter of the armature does not fully and simultaneously compensate for the magnetic field of the permanent magnet. For this reason, in particular, in all known designs of valves with pulse control for returning the armature with a locking element to its original state, this problem is solved either by means of a return spring, or a special design of an electromagnet, for example, with two windings, is used. In the end, this leads to a complication of the design and the need to increase the power of the control pulse.
Импульсный режим работы помимо достоинств несет в себе и серьезный недостаток, который может стать причиной аварии, если, например, при необходимости изменить состояние клапана схема формирования управляющего импульса, либо цепь, по которой этот импульс поступает к клапану, кажется неисправной. В подобных случаях очень важно иметь возможность механическим воздействием перевести клапан из рабочего в исходное (нерабочее) состояние.The pulse operating mode, in addition to advantages, also carries a serious drawback, which can cause an accident if, for example, if necessary, the valve condition is changed if the control pulse formation circuit, or the circuit through which this pulse is supplied to the valve, seems to be faulty. In such cases, it is very important to be able to transfer the valve from the working state to the initial (inoperative) state by mechanical action.
Достижение технического результата в части реализации возможности установки клапана в закрытое состояние без использования управляющего электрического импульса в заявляемом устройстве обеспечивается выполнением верхнего фланца с возможностью перемещения относительно центрального и (или) внешнего магнитопроводов.The achievement of the technical result in terms of the implementation of the possibility of installing the valve in a closed state without using a control electric pulse in the inventive device is provided by the implementation of the upper flange with the possibility of movement relative to the central and (or) external magnetic circuits.
Технический результат достигается тем, что перемещение верхнего фланца относительно внешнего и центрального магнитопроводов неизбежно приведет к разрыву силовых линий магнитного потока в магнитопроводе. В результате магнитное поле, удерживающее якорь с запорным органом в верхнем положении, будет стремиться к нулю, и клапан закроется. При этом для выключения клапана (для закрытия клапана) разрыв магнитного потока может быть выполнен либо между верхним фланцем и центральным магнитопроводом, либо между верхним фланцем и внешним магнитопроводом, либо между верхним фланцем и одновременно центральным и внешним магнитопроводами.The technical result is achieved in that the movement of the upper flange relative to the external and central magnetic cores will inevitably lead to a break in the magnetic field lines of magnetic flux. As a result, the magnetic field holding the anchor with the locking element in the upper position will tend to zero, and the valve will close. In this case, to turn off the valve (to close the valve), the magnetic flux can be broken either between the upper flange and the central magnetic circuit, or between the upper flange and the external magnetic circuit, or between the upper flange and simultaneously the central and external magnetic circuits.
Кроме того, выполнение верхнего фланца с возможностью перемещения относительно центрального и (или) внешнего магнитопроводов позволяет:In addition, the implementation of the upper flange with the ability to move relative to the Central and (or) external magnetic circuits allows you to:
- решить поставленную задачу без нарушения герметичности клапана (без необходимости проникновения во внутреннюю полость клапана, заполненную рабочей средой), что позволяет исключить возможность протечки рабочей среды из внутренних полостей клапана;- to solve the problem without violating the tightness of the valve (without the need to penetrate the internal cavity of the valve filled with the working medium), which eliminates the possibility of leakage of the working medium from the internal cavities of the valve;
- решить поставленную задачу без существенного усложнения конструкции клапана;- to solve the problem without significantly complicating the design of the valve;
- максимально унифицировать конструкторскую документацию клапана на разные его исполнения.- to unify as much as possible the design documentation of the valve for its different designs.
Достижение технического результата в части установки клапана в исходное (закрытое) состояние без использования электрического импульса в заявляемом устройстве может быть выполнено также установкой корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком на внешней стороне корпуса клапана либо под углом, либо параллельно рабочей поверхности магнитопровода. Шток при этом выполнен с возможностью воздействия на якорь с запорным органом, а корпус ручного дублера - с возможностью герметизации от внешней среды направляющего отверстия, в котором перемещается подпружиненный шток.The achievement of the technical result in terms of installing the valve in its original (closed) state without using an electric pulse in the inventive device can also be accomplished by installing a handwheel body with a spring-loaded stem on the outside of the valve body either at an angle or parallel to the working surface of the magnetic circuit. In this case, the rod is made with the possibility of acting on the anchor with a locking member, and the case of the manual backup is with the possibility of sealing from the external environment of the guide hole in which the spring-loaded rod moves.
Необходимость использования корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком для установки клапана в закрытое состояние может появиться в случае, когда требуется обеспечить герметичное исполнение катушки электромагнита.The need to use a handwheel housing with a spring-loaded stem to set the valve in the closed state may arise in the case when it is necessary to ensure a tight design of the electromagnet coil.
В заявляемом устройстве усилие, с которым якорь с запорным органом удерживается в верхнем положении, невелико, не превышает 100 г. Для нормальной работы клапана большая величина этого усилия не нужна.In the inventive device, the force with which the anchor with the locking element is held in the upper position is small, does not exceed 100 g. For normal operation of the valve, a large amount of this force is not needed.
Кроме того, с появлением зазора между рабочей поверхностью и якорем с запорным органом эта сила быстро убывает. Достаточно переместить якорь с запорным органом на небольшое расстояние от рабочей поверхности, чтобы это усилие начало стремиться к нулю.In addition, with the appearance of a gap between the working surface and the anchor with a locking body, this force rapidly decreases. It is enough to move the anchor with the locking body a small distance from the working surface, so that this force begins to tend to zero.
При этом внешнее механическое воздействие на якорь с запорным органом, в котором присутствует составляющая, направленная в сторону от рабочей поверхности магнитопровода, неизбежно приведет к перемещению якоря с запорным органом в нижнее положение и, соответственно, к закрыванию клапана. Достаточно, чтобы это воздействие привело к появлению небольшого зазора между якорем с запорным органом и рабочей поверхностью магнитопровода. Такое механическое воздействие в заявляемом устройстве достигается, например, с помощью подпружиненного штока, если его установить под углом ~от 5 до 60° к рабочей поверхности клапана. Установка корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком под углом меньше 5° к рабочей поверхности снижает надежность работы ручного дублера. Установка корпуса ручного дублера со штоком под углом больше 60° затрудняет возможность воздействия подпружиненного штока на якорь с запорным органом.In this case, an external mechanical effect on the anchor with the locking member, in which there is a component directed away from the working surface of the magnetic circuit, will inevitably lead to the movement of the armature with the locking member to the lower position and, accordingly, to closing the valve. It is enough that this effect leads to the appearance of a small gap between the anchor with the locking member and the working surface of the magnetic circuit. Such a mechanical effect in the inventive device is achieved, for example, using a spring-loaded rod, if it is installed at an angle of ~ from 5 to 60 ° to the working surface of the valve. Installing the manual backup case with a spring-loaded stem at an angle of less than 5 ° to the working surface reduces the reliability of the manual backup. The installation of a handwheel body with a rod at an angle of more than 60 ° makes it difficult for a spring-loaded rod to act on an anchor with a locking element.
Подпружиненный шток можно устанавливать и параллельно рабочей поверхности магнитопровода, но при этом конец штока должен быть выполнен в виде острого клина, а периметры рабочих поверхностей магнитопровода и якоря должны иметь фаску для захода конца штока.A spring-loaded rod can be installed parallel to the working surface of the magnetic circuit, but the end of the rod must be made in the form of a sharp wedge, and the perimeters of the working surfaces of the magnetic circuit and the armature must have a chamfer for the end of the rod to enter.
В связи с тем что подпружиненный шток, с помощью которого осуществляется воздействие на якорь с запорным органом, контактирует с рабочей средой, корпус ручного дублера должен быть выполнен с возможностью герметичного исполнения подпружиненного штока относительно внешней среды.Due to the fact that the spring-loaded rod, by means of which the anchor is acted upon with the locking element, is in contact with the working medium, the case of the manual backup must be made with the possibility of tight execution of the spring-loaded rod relative to the external environment.
Герметизация штока относительно окружающей среды достигается:Sealing the stem with respect to the environment is achieved:
а) применением технологии пайки для герметичного исполнения места установки ручного дублера на внешней стороне корпуса клапана;a) the use of soldering technology for the sealed execution of the installation location of the handwheel on the outside of the valve body;
б) использованием герметизирующего уплотнения, выполненного в виде кольца из резины и поджатая его с помощью возвратной пружины в области направляющего отверстия на корпусе ручного дублера, в котором перемещается подпружиненный шток.b) using a sealing seal made in the form of a ring of rubber and preloaded by a return spring in the region of the guide hole on the body of the handwheel in which the spring-loaded rod moves.
Шток, с помощью которого осуществляется воздействие на якорь с запорным органом, выполняется подпружиненным для того, чтобы обеспечивалась возможность возврата его в исходное состояние после оказания воздействия на якорь с запорным органом.The rod, with the help of which the effect on the anchor with the locking body is carried out, is spring-loaded in order to ensure the possibility of returning it to its original state after the impact on the anchor with the locking body.
Таким образом:In this way:
1. Введение в состав клапана третьей шайбы, выполненной из магнитного материала, и установка ее в магнитопроводе симметрично оси катушки позволяет обеспечить возможность работы клапана в импульсном режиме управления и изменять состояние клапана импульсами малой мощности.1. Introduction to the valve composition of the third washer made of magnetic material, and its installation in the magnetic circuit symmetrically to the axis of the coil, allows the valve to operate in pulsed control mode and to change the state of the valve with low power pulses.
2. Выполнение верхнего фланца с возможностью перемещения относительно внешнего и (или) центрального магнитопроводов позволяет устанавливать клапан в исходное (закрытое) состояние без применения электрического сигнала управления.2. The implementation of the upper flange with the ability to move relative to the external and (or) central magnetic circuits allows you to set the valve in its original (closed) state without the use of an electrical control signal.
3. Установка корпуса ручного дублера с подпружиненным штоком на внешней стороне клапана, выполнение этого штока с возможностью воздействия на якорь с запорным органом, а корпуса ручного дублера с возможностью герметизации подпружиненного штока также позволяет устанавливать клапан в исходное (закрытое) состояние без применения электрического сигнала управления.3. Installing the body of the handwheel with a spring-loaded stem on the outside of the valve, the execution of this stem with the possibility of acting on the anchor with a locking body, and the body of the handwheel with the ability to seal the spring-loaded stem also allows you to set the valve in its original (closed) state without using an electrical control signal .
На фиг.1 приведена конструкция заявляемого клапана с импульсным управлением, в которой для установки его в закрытое состояние используется подвижный верхний фланец. На фиг.2 приведен фрагмент этого клапана, в котором для установки его в закрытое состояние используется ручной дублер, установленный на внешней стороне корпуса клапана.Figure 1 shows the design of the inventive valve with pulse control, in which to install it in a closed state using a movable upper flange. Figure 2 shows a fragment of this valve, in which a handwheel installed on the outside of the valve body is used to set it to the closed state.
Электромагнитный клапан (фиг.1) содержит механизм ручного управления 1 для установки клапана в открытое состояние, электромагнит, в состав которого входят внешний 2 и центральный 3 магнитопроводы, верхний фланец 4 и катушка 5, седло 6 клапана, якорь с запорным органом 7, первую 8 и вторую 9 шайбы, шток 10, посредством которого первая шайба 8 связана с якорем и запорным органом 7, третью шайбу 11, выполненную из магнитного материала, винт 12 и пружину 13, рабочую поверхность 14 электромагнита, шток 15, кнопку 16, возвратную пружину 17 и герметизирующие уплотнения 18 и 19 механизма ручного управления для установки клапана в открытое состояние, ручку 20, жестко связанную с верхним фланцем 4.The electromagnetic valve (Fig. 1) contains a manual control mechanism 1 for setting the valve in the open state, an electromagnet, which includes an external 2 and central 3 magnetic circuits, an upper flange 4 and a
Фрагмент клапана (фиг.2) содержит корпус 21 клапана, корпус 22 ручного дублера, шток 23, возвратную пружину 24, герметизирующее уплотнение 25, крышку 26 ручного дублера.A fragment of the valve (Fig. 2) comprises a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В исходном состоянии клапан закрыт. При этом якорь с запорным органом 7 прижат к седлу 6 клапана с помощью первой 8 и второй 9 шайб, которые в этом случае располагаются в непосредственной близости друг от друга и находятся под действием сил притяжения благодаря тому, что, по крайней мере, одна из этих шайб выполнена из магнитного материала. Напряжение питания на катушке электромагнита отсутствует.In the initial state, the valve is closed. In this case, the anchor with the locking
В связи с тем что между центральным 3 магнитопроводом и верхним фланцем 4 установлена третья 11 шайба из магнитного материала в магнитопроводе электромагнита, под ее действием протекает магнитный поток Ф1. Благодаря этому на рабочей поверхности 14 электромагнита всегда существует магнитное поле, способное удерживать якорь с запорным органом 7 в верхнем положении, если последний ввести в соприкосновение с рабочей поверхностью 14.Due to the fact that between the central 3 magnetic circuit and the upper flange 4, a third 11 washer of magnetic material is installed in the magnetic circuit of the electromagnet, under its action, magnetic flux F1 flows. Due to this, on the working
При перемещении якоря с запорным органом 7 в верхнее положение с помощью механизма ручного управления 1 (посредством кнопки 16 и штока 15), клапан открывается. При достижении якорем с запорным органом 7 рабочей поверхности 14 между ними возникает сила притяжения, под действием которой якорь с запорным органом 7 удерживаются в верхнем положении (у рабочей поверхности 14) сколь угодно долго.When moving the anchor with the locking
После подачи напряжения питания постоянного тока на катушку электромагнита в магнитопроводе начинает протекать магнитный поток Ф2. Направление этого потока зависит от полярности питающего напряжения. Изменяя ее, можно установить такое направление магнитного потока Ф2, которое имело бы направление, обратное потоку Ф1. Изменяя амплитуду напряжения питания катушки электромагнита, можно установить величину потока Ф2 равной величине потока Ф1. При равенстве Ф1 и Ф2 суммарная составляющая магнитного потока в области рабочей поверхности 14 будет равна нулю. Соответственно, магнитное поле, удерживающее якорь с запорным органом 7 в верхнем положении, также станет равным нулю. Под действием собственного веса, а также небольшой силы притяжения, которая существует между первой 8 и второй 9 шайбами, якорь с запорным органом 7 перемещается в нижнее (исходное) положение. В результате клапан закрывается. После этого управляющее напряжение может быть отключено. Но это уже не изменит состояния клапана. Магнитное поле на рабочей поверхности 14, возникающее под действием потока Ф1, после отключения напряжения питания катушки в состоянии оказывать воздействие на якорь с затвором 7 только при малых (0,2-0,3 мм) расстояниях между ними.After applying a DC supply voltage to the electromagnet coil, magnetic flux F2 begins to flow in the magnetic circuit. The direction of this flow depends on the polarity of the supply voltage. By changing it, one can establish a direction of the magnetic flux Ф2, which would have a direction opposite to the flux Ф1. By changing the amplitude of the supply voltage of the electromagnet coil, it is possible to set the flux Φ2 equal to the flux Φ1. With the equality of F1 and F2, the total component of the magnetic flux in the region of the working
Установку клапана в исходное состояние можно выполнить и без использования электрического управляющего сигнала.The resetting of the valve can be performed without the use of an electrical control signal.
В заявляемом устройстве эта задача может быть выполнена благодаря возможности перемещения верхнего фланца 4 относительно внешнего 2 и центрального 3 магнитопроводов. Достигается эта возможность креплением верхнего фланца 4 с помощью винтов 12 и пружин 13. Винты 12 выполнены из немагнитного материала, свободно проходят в отверстия верхнего фланца 4 и жестко закручены в корпусе внешнего 2 магнитопровода. С помощью пружин 13 верхний фланец 4 всегда прижат к торцам внешнего 2 и центрального 3 магнитопроводов, обеспечивая тем самым цепь протекания магнитного потока от третьей 11 магнитной шайбы. При этом сохраняется возможность перемещения фланца 4 вверх по оси симметрии электромагнита. Если приподнять верхний фланец 4, например, с помощью ручки 20, то цепь протекания магнитного потока от шайбы 11 разорвется, магнитное поле на рабочей поверхности 14 станет равным нулю, в результате якорь с запорным органом 7 переместится в нижнее (исходное) положение, и клапан закроется.In the inventive device, this task can be performed due to the possibility of moving the upper flange 4 relative to the outer 2 and central 3 magnetic circuits. This is achieved by attaching the upper flange 4 with screws 12 and springs 13. The screws 12 are made of non-magnetic material, pass freely into the holes of the upper flange 4 and are tightly screwed into the casing of the outer 2 magnetic circuit. Using springs 13, the upper flange 4 is always pressed against the ends of the outer 2 and central 3 magnetic circuits, thereby providing a chain for the flow of magnetic flux from the third 11 magnetic washers. In this case, it remains possible to move the flange 4 up along the axis of symmetry of the electromagnet. If you lift the upper flange 4, for example, using the handle 20, then the chain of the magnetic flux from the
Установка клапана в исходное состояние в заявляемом устройстве может быть выполнена также с помощью ручного дублера, установленного на внешней стороне корпуса 21 клапана (см. фиг.2).The installation of the valve in its original state in the inventive device can also be performed using a manual backup mounted on the outside of the valve body 21 (see figure 2).
В состав ручного дублера входят: корпус ручного дублера 22, установленный на внешней стороне корпуса клапана под углом к плоскости рабочей поверхности 14, шток 23 с помощью которого можно воздействовать на якорь с запорным органом 7, возвратная пружина 24, герметизирующее уплотнение 25 и крышка 26 ручного дублера. При нажатии на шток 22 он перемещается к якорю с запорным органом 7 и оказывает на него механическое воздействие. Благодаря тому что корпус ручного дублера установлен под углом к рабочей поверхности 14, это механическое воздействие содержит составляющую, направленную в сторону от рабочей поверхности 14.The structure of the manual backup includes: the housing of the
При этом достаточно с помощью штока переместить якорь с запорным органом на небольшое расстояние (0,2-0,3 мм) от рабочей поверхности для того, чтобы клапан изменил свое состояние.In this case, it is enough to use the rod to move the anchor with the locking body a small distance (0.2-0.3 mm) from the working surface so that the valve changes its state.
После установки клапана в исходное (закрытое) состояние механическое воздействие на шток 23 прекращается и он под действием возвратной пружины 24 приходит в исходное состояние. Для сохранения герметичности внутренней полости клапана по отношению к внешней среде в корпусе 22 ручного дублера в области направляющего отверстия для подпружиненного штока установлено герметизирующее уплотнение в виде резинового кольца 25, которое поджимается к основанию ручного дублера с помощью пружины 24. В свою очередь резиновое кольцо 25, деформируясь под действием возвратной пружины 24, обжимает шток 23, обеспечивая герметичность ручного дублера.After the valve is installed in its initial (closed) state, the mechanical action on the
Конструкция заявляемого клапана была испытана на клапанах с проходным сечением 15, 20, 25 мм. В качестве рабочей среды использовался воздух с давлением до 0,1 МПа.The design of the inventive valve was tested on valves with a bore of 15, 20, 25 mm. Air with a pressure of up to 0.1 MPa was used as a working medium.
Заявляемый клапан изготавливался с применением следующих материалов и комплектующих:The inventive valve was manufactured using the following materials and components:
1. Все элементы магнитопровода в том числе: центральный 3 и внешний 2 магнитопроводы изготавливались из стали 20880 («Армко») с отжигом после механической обработки.1. All elements of the magnetic circuit, including the central 3 and external 2 magnetic cores were made of steel 20880 (Armco) with annealing after machining.
2. Запорный орган и якорь 7 были выполнены как одна деталь из стали 20880. Для герметизации запорного органа на якорь с запорным органом было установлено уплотнение из резины НО-68.2. The locking element and the
3. Седло 6 клапана, шток 10, шток 15 и кнопка 16 механизма ручного управления 1 для установки клапана в открытое состояние изготавливались из немагнитных материалов.3. The
4. Герметизация механизма ручного управления 1 для установки клапана в открытое состояние в области второй 9 шайбы и штока 15 ручного привода выполнена с помощью шайб 18, 19. Герметизация штока 23 в корпусе 22 ручного дублера выполнена с помощью резиновой шайбы 25. Все герметизирующие шайбы 18, 19, 25 выполнены методом литья из резины НО-68.4. The sealing of the manual control mechanism 1 for setting the valve in the open state in the region of the second 9 washers and the rod 15 of the manual actuator was performed using washers 18, 19. The sealing of the
5. Шайба 8 и шайба 11 - постоянные магниты выполнены из самарий-кобальта. Шайба 8 - в виде диска диаметром 10 мм и высотой 5 мм. Шайба 11 - в виде диска диаметром 8 мм и высотой 2 мм.5. Washer 8 and washer 11 - permanent magnets are made of samarium-cobalt. Washer 8 - in the form of a disk with a diameter of 10 mm and a height of 5 mm. Washer 11 - in the form of a disk with a diameter of 8 mm and a height of 2 mm.
6. Катушка 5 электромагнита выполнена проводом ПЭВ1, диаметр провода без изоляции - 0,1 мм. Сопротивление катушки - 400 Ом.6. The
7. Для управления клапаном (в режиме его выключения) использовался импульс напряжения амплитудой 12 В. Импульсная мощность, достаточная для перевода клапана в закрытое состояние ≥0,36 Вт.7. To control the valve (in the mode of turning it off), a voltage pulse with an amplitude of 12 V was used. The pulse power sufficient to transfer the valve to the closed state is ≥0.36 W.
8. Для перемещения верхнего фланца были использованы два латунных винта 12 с резьбой М3 и высотой 18 мм. Пружины 13 (2 шт.) изготавливались из пружинной проволоки диаметром 0,8 мм. Усилие, с которым каждая пружина 13 прижимала верхний фланец 4 к магнитопроводам 2 и 3, составляла 800 г.8. To move the upper flange, two brass screws 12 with an M3 thread and a height of 18 mm were used. Springs 13 (2 pcs.) Were made of spring wire with a diameter of 0.8 mm. The force with which each spring 13 pressed the upper flange 4 to the
9. Для выключения клапана с помощью верхнего фланца 4 достаточно переместить его вверх от магнитопроводов 2 и 3 на высоту 0,5 мм.9. To turn off the valve using the upper flange 4, it is enough to move it up from the
10. Корпус 22 ручного дублера изготавливался из латуни и впаивался в латунный корпус 21 клапана с помощью припоя ПОС-61.10. The
11. Шток 23 ручного дублера изготавливался из ст 3.11. The
Заявляемый клапан обеспечивает:The inventive valve provides:
1. Возможность работы клапана в импульсном режиме управления при снижении мощности управляющего импульса не менее чем в три раза по сравнению с известным и распространенным аналогом - клапаном типа МКГ, КЭМГ (изготовитель ГУНПП «Алмаз» г.Саратов). Заявляемый клапан сохраняет важные достоинства прототипа: высокую герметичность запорного органа, простоту конструкции.1. The ability of the valve to operate in a pulsed control mode while reducing the power of the control pulse by at least three times compared with the well-known and widespread analogue - valve type MKG, KEMG (manufacturer GUNPP Almaz Saratov). The inventive valve retains the important advantages of the prototype: high tightness of the shut-off element, simplicity of design.
2. Возможность установки клапана в закрытое состояние вручную, без использования внешнего электрического управляющего импульса. При этом возможность эта может быть реализована двумя путями:2. The ability to set the valve in the closed state manually, without using an external electrical control pulse. Moreover, this opportunity can be implemented in two ways:
а) с помощью подвижного верхнего фланца, позволяющего разрывать магнитный поток в магнитопроводе;a) using a movable upper flange, allowing to break the magnetic flux in the magnetic circuit;
б) с помощью ручного дублера путем механического воздействия на якорь с запорным органом.b) using a manual understudy by mechanical action on the anchor with a locking body.
Два варианта исполнения клапана, касающиеся возможности установки его в закрытое состояние, расширяет область использования заявляемого устройства.Two versions of the valve, regarding the possibility of installing it in a closed state, expands the scope of use of the inventive device.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007103229/06A RU2343328C2 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Electromagnetic valve (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007103229/06A RU2343328C2 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Electromagnetic valve (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007103229A RU2007103229A (en) | 2008-08-10 |
RU2343328C2 true RU2343328C2 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=39745781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007103229/06A RU2343328C2 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Electromagnetic valve (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343328C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442925C2 (en) * | 2010-04-12 | 2012-02-20 | Владимир Антонович Шутиков | Electromagnetic valve (variants) |
RU189514U1 (en) * | 2019-02-08 | 2019-05-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" (ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева") | ELECTROMAGNETIC VALVE WITH MANUAL CONTROL |
RU2749630C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Locking and regulating device with electromagnet |
-
2007
- 2007-01-26 RU RU2007103229/06A patent/RU2343328C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442925C2 (en) * | 2010-04-12 | 2012-02-20 | Владимир Антонович Шутиков | Electromagnetic valve (variants) |
RU189514U1 (en) * | 2019-02-08 | 2019-05-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" (ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева") | ELECTROMAGNETIC VALVE WITH MANUAL CONTROL |
RU2749630C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Locking and regulating device with electromagnet |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007103229A (en) | 2008-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2913327C (en) | Shut-off gas valve | |
US9523437B2 (en) | Electromagnetic actuator | |
US8613421B2 (en) | Device for flow control of liquid or gaseous medium | |
RU2343328C2 (en) | Electromagnetic valve (versions) | |
US4366944A (en) | Magnetically actuated pilot valve | |
US4310023A (en) | Magnetically actuated pilot valve | |
RU2451856C1 (en) | Normally closed electromagnetic gate valve | |
RU2342584C2 (en) | Electromagnetic valve | |
US4349045A (en) | Magnetically actuated pilot valve | |
RU2338110C1 (en) | Solenoid valve | |
RU2638122C1 (en) | Shut-off gas valve with electromagnetic control | |
JP2009049231A (en) | Electromagnet device and solenoid-operated switch device | |
CN109519549B (en) | Electromagnetic gas valve, gas regulating valve and gas cooking appliance | |
KR20210016376A (en) | Valves for fluid, preferably gas | |
RU2243441C1 (en) | Solenoid valve | |
CZ20022846A3 (en) | Electromagnet with an armature and a magnetic valve | |
RU168188U1 (en) | Electromagnetic gas valve | |
RU2344328C2 (en) | Electromagnet valve (versions) | |
RU2507429C1 (en) | Electromagnetic shutoff valve | |
KR100927139B1 (en) | Solenoid actuator with permanent magnet and solenoid valve using same | |
KR100484392B1 (en) | Electronic Valve | |
CN107191661B (en) | Stop valve | |
RU2282090C1 (en) | Solenoid-operated valve | |
RU2442925C2 (en) | Electromagnetic valve (variants) | |
KR100927138B1 (en) | Solenoid actuator with permanent magnet and solenoid valve using same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090826 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130127 |