Электромагнитный вентиль
Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована для автоматического управления подачей хладагента к испарителям от одного компрессора в двухкамерных холодильниках, морозильниках и других подобных устройствах с несколькими испарителями. Техническая задача - снижение трудоемкости изготовления, повышение надежности и уменьшение инерционности в работе электромагнитного вентиля. Электромагнитный вентиль содержит катушку индуктивности, корпус, сердечники с входным и выходными каналами, постоянные магниты, создающие магнитный поток, воздействующий на якорь, размещенный внутри корпуса и выполняющий функцию двухстороннего запорного клапана, причем якорь имеет форму шарика, размещен внутри корпуса с гарантированным кольцевым зазором, образованным диаметром шарика и внутренним диаметром корпуса, при этом площадь гарантированного кольцевого зазора больше или равна внутреннему диаметру подводящего трубопровода.
Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована для автоматического управления подачей хладагента к испарителям от одного компрессора в двухкамерных холодильниках, морозильниках и других подобных устройствах с несколькими испарителями.
Известны электромагнитный пневмогидравлический распределитель по а.с.СССР №1548577 (приоритет от 07.12.87г.) и трехходовой клапан с электромагнитным приводом по а.с.СССР №1663296 (приоритет от 30.01.89г.), содержащие в своих конструкциях постоянные магниты.
Электромагнитный пневмогидравлический распределитель по а.с.СССР №1548577 содержит трехходовой корпус с входным каналом и соосно расположенными выходными каналами, выполненными в магнитопроводах, размещенных внутри катушек индуктивности, последовательно соединенных между собой. В корпусе расположен запорный орган в виде цилиндра с пустотелыми цилиндрическими хвостовиками, размещенными в полостях выходных каналов, с возможностью осевого перемещения. На образующей поверхности запорного органа закреплен кольцевой постоянный магнит и полюсные наконечники, при этом между полюсами постоянного магнита и полюсными наконечниками размещены магнитопроводы с выступами на образующей поверхности. Выступы расположены параллельно главной оси запорного органа и равномерно по окружности, причем выступы магнитопровода одного полюса размещены между выступами магнитопровода другого полюса. Недостатком такой конструкции электромагнитного пневмогидравлического распределителя являются высокая потребляемая мощность, большие габариты и масса, обусловленные наличием двух катушек индуктивности, а также высокая трудоемкость изготовления и сборки магнитопроводов с выступами на образующей поверхности.
Трехходовой клапан с электромагнитным приводом по а.с.СССР №1663296 содержит трехходовой корпус с тремя подсоединительными штуцерами, два из которых оснащены седлами и расположены соосно. Электромагнитный привод состоит из катушки индуктивности, внутри которой размещены магнитопровод и якорь, представляющий собой постоянный магнит с полюсами на концах. Якорь при помощи шарнира соединен с «качающемся» рычагом и телескопическим штоком с пружиной. На рычаге установлен двухсторонний запорный орган, который перекрывает поочередно
седла, соосно расположенных подсоединительных штуцеров, при перемещении якоря в крайние положения, а пружина в телескопическом штоке, сжимаясь, фиксирует запорный орган в этих положениях. Недостатком этой конструкции трехходового клапана с электромагнитным приводом являются высокая потребляемая мощность, связанная с необходимостью преодоления больших усилий, создаваемых пружиной, расположенной в телескопическом штоке, при перемещении якоря в крайние положения, а также низкая надежность, обусловленная расположением двухстороннего запорного органа на «качающемся» рычаге.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является электромагнитный вентиль по патенту РФ на полезную модель №40428 (приоритет от 12.05.04г.), содержащий корпус, с двух сторон которого соосно закреплены сердечники. Один из сердечников имеет входной и выходной каналы, а другой сердечник - выходной канал. Внутри корпуса соосно сердечникам размещён якорь, выполняющий функции двухстороннего запорного клапана, с возможностью осевого перемещения. Якорь имеет форму цилиндра со сферическими основаниями, на боковой поверхности которого выполнены грани для прохода хладагента. На внешней поверхности корпуса закреплена катушка индуктивности. Между катушкой индуктивности и корпусом симметрично установлены дугообразные постоянные магниты с диаметральным намагничиванием типа МДД по ГОСТ 24936-89. Для исключения взаимного притяжения постоянные магниты разделены упорами в виде полуколец, выполненных из немагнитного материала. Положительной особенностью этой конструкции электромагнитного вентиля является низкое потребление электроэнергии за счет эффективного использования постоянных магнитов. Однако сложная геометрическая форма якоря, высокие требования к степени точности его размеров и качеству поверхности, повышают трудоемкость изготовления якоря и снижают его надежность в качестве клапана, герметично перекрывающего выходные каналы сердечников, кроме того, сила трения скольжения, действующая вследствие соприкосновения поверхностей якоря и корпуса и направленная противоположно силе, вызывающей перемещение якоря, увеличивает инерционность работы электромагнитного вентиля.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение трудоемкости изготовления, повышение надежности и уменьшение инерционности в работе электромагнитного вентиля за счет применения в качестве якоря, выполняющего функцию двухстороннего запорного клапана, стандартного шарика, размещенного в корпусе с гарантированным кольцевым зазором и имеющего высокую степень точности и чистоту поверхности.
Технический результат достигается за счет того, что в электромагнитном вентиле магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами и катушкой индуктивности, воздействует на шарик, размещенный внутри корпуса с гарантированным кольцевым зазором и выполняющий одновременно функции якоря и двухстороннего запорного клапана, удерживая его у одного из сердечников электромагнитного привода. При этом площадь гарантированного кольцевого зазора, образованного внутренним диаметром корпуса (Дк) и диаметром шарика (Дш) больше или равна площади внутреннего диаметра подводящего трубопровода (Двх).
На чертеже изображен общий вид электромагнитного вентиля.
Электромагнитный вентиль содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала. В корпусе 1, с двух сторон соосно закреплены сердечники 2 и 3, выполненные из магнитомягкого материала. Сердечник 2 имеет входной канал 4 и выходной канал 5, а сердечник 3 - выходной канал 6. Внутри корпуса 1 соосно сердечникам 2 и 3 размещен якорь 7 с возможностью осевого перемещения, выполняющий функции двухстороннего запорного клапана. Якорь 7 имеет форму шарика (ГОСТ 3722 - 81) и отличается высокой степенью точности и чистотой поверхности. На внешней поверхности корпуса 1 закреплена катушка индуктивности 8. Между катушкой индуктивности 8 и корпусом 1 симметрично установлены дугообразные постоянные магниты 9 с диаметральным намагничиванием.
Электромагнитный вентиль работает совместно с энергосберегающим блоком управления ЭБУ (см. патент РФ №40428), который в зависимости от положения контакта термостата St° размещенного в холодильной камере формирует импульсы отрицательной или положительной полярности и передает их на катушку индуктивности 8 электромагнитного вентиля, вызывая изменение направления магнитного потока,
В начальном состоянии (при отсутствии рабочего тока в катушке индуктивности 8) постоянные магниты 9 создают магнитный поток, который, проходя через якорь 7, разветвляется на две части:
магнитный поток Ф1, проходящий в зазоре u 1, и магнитный поток Ф2, который проходит в зазоре u2. Эти магнитные потоки (Ф1, Ф2) создают тяговые усилия, действующие на якорь 7 и направленные в противоположные стороны. Под действием тяговых усилий якорь 7, имеющий форму стандартного шарика высокой степени точности и чистоты поверхности, притягивается, например, к сердечнику 2, герметично перекрывая выходной канал 5 и направляя поток хладагента от компрессора через гарантированный кольцевой зазор 10 и выходной канал 6 сердечника 3 к испарителю одной из холодильных камер. Кольцевой зазор 10 выбран таким образом, что его площадь, образованная
внутренним диаметром корпуса 1 (Дк) и диаметром шарика 7 (Дш), выполняющего функции якоря и двухстороннего запорного клапана, больше или равна площади внутреннего диаметра подводящего трубопровода 4 (Двх). При этом магнитный поток Ф1 , замыкаясь через полюса постоянных магнитов 9, якорь 7 и сердечник 2, надежно фиксирует положение якоря 7 относительно сердечника 2. В нейтральном положении (т. е. при u1=u 2) якорь 7 практически не останавливается из-за неустойчивости такого положения, так как малейшая несимметричность или ничтожно малое внешнее усилие выводят якорь 7 из среднего положения.
При включении энергосберегающего блока управления (ЭБУ) в сеть в зависимости от положения переключающего контакта термостата St° формируется импульс отрицательной (или положительной) полярности, действующий в течение времени нескольких полупериодов сетевого напряжения и создающий в катушке индуктивности 8 кратковременный (управляющий) магнитный поток Фу, проходящий последовательно через зазоры u1 и u2 . Если якорь 7 находится у сердечника 2, тогда в зазоре u 1 будет действовать результирующий магнитный поток Ф р1=Ф1-Ф у , а в зазоре u2 - магнитный поток Ф р2=Ф2+Фу. Следовательно, сила притяжения, обусловленная магнитным потоком Ф р2, будет больше силы, созданной магнитным потоком Ф р1, и якорь 7 переместится к сердечнику 3, перекрывая выходной канал 6 и направляя хладагент по выходному каналу 5 сердечника 2 к испарителю второй холодильной камеры.
Электросхема энергосберегающего блока управления (ЭБУ) обесточивается до следующего изменения состояния контактов термостата St°. В это время положение якоря 7 относительно сердечника 3 будет фиксироваться магнитным потоком Ф2. При изменении положения контактов термостата St° происходит перезарядка энергосберегающего блока управления (ЭБУ) полуволнами напряжения другой полярности, в результате чего изменяется направление тока в катушке индуктивности 8 и, следовательно, изменяется направление (управляющего) магнитного потока Фу, вызывая перемещение якоря 7 в обратном направлении.
Предлагаемая полезная модель позволяет снизить трудоемкость изготовления, повысить надежность и уменьшить инерционность электромагнитного вентиля за счет использования стандартного шарика высокой степени точности и чистоты поверхности в качестве якоря и двухстороннего запорного клапана.
Электромагнитный вентиль, содержащий катушку индуктивности, корпус, сердечники с входным и выходными каналами, постоянные магниты, создающие магнитный поток, воздействующий на якорь, размещенный внутри корпуса и выполняющий функцию двухстороннего запорного клапана, отличающийся тем, что якорь имеет форму шарика, размещен внутри корпуса с гарантированным кольцевым зазором, образованным диаметром шарика и внутренним диаметром корпуса.
