ЭЛЕКТРОМАГНИТ ДЛЯ РАБОТЫ В ИЗДЕЛИИ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО ДАВЛЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ELECTROMAGNET FOR OPERATION IN PRODUCT IN CONDITIONS OF INCREASED PRESSURE OF ENVIRONMENT

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электромагнитам, и может быть использовано для приведения в действие механических устройств, расположенных в жидкой или газообразной среде под повышенным давлением.
Известна конструкция электромагнитного клапана, содержащая корпус, якорь - запорный орган, размещенный в катушке электромагнитного привода, концы выводных проводов катушки выведены через отверстия в ее торце и соединены с клеммами, причем на торце катушки выполнены выступы, а на крышке ответные им пазы (авт.св. СССР 1180625, МПК F16K 31/02, опубл. 18.01.1982).
Недостатком данного электромагнитного клапана является отсутствие герметичного исполнения катушки, что не позволяет использовать его в условиях повышенного давления окружающей газообразной или жидкой среды.
Известен электромагнитный клапан, предназначенный для использования в качестве исполнительного устройства для перепуска рабочих сред в гидравлических или воздушных топливных системах (патент RU 2224159, F16K 31/02). Электромагнитный клапан содержит соосно расположенные герметичный корпус, в котором установлен подпружиненный якорь - запорный орган, катушку, концы выводных проводов которой выведены через отверстие в торце катушки, кожух, замыкающий магнитный контур, герметизирующий разъем с эластичными уплотнениями. Разъем выполнен монолитно с электрически изолированными соединительными штырями и расположен со стороны выводных проводов катушки соосно с ней между катушкой и корпусом или между катушкой и кожухом. В герметизирующем разъеме выполнены пазы, в которых расположены эластичные уплотнения, герметизирующие катушку между корпусом и разъем и между разъемом и кожухом, охватывающим катушку и герметизирующий разъем по внешним поверхностям. Соединительные штыри герметизирующего разъема с одной стороны соединены с выводными проводами катушки, а с другой стороны - с выводными проводами электромагнитного клапана.
Этот электромагнитный клапан принимается за прототип как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому техническому решению.
Недостатком конструкции данного электромагнитного клапана является то, что он не может быть использован в условиях повышенного давления окружающей среды по следующим причинам:
- расположение выводных проводов вне герметичного корпуса, т.е. в окружающей среде, требует наличия дополнительных проходных герметичных разъемов для соединения с аппаратурой управления, расположенной в герметичной полости несущей конструкции изделия;
- воздействие повышенного давления окружающей среды передается на катушку через герметик, герметизирующий разъем и опорную вставку, что может привести к повреждению катушки.
Решаемой задачей является создание электромагнита, который может работать в составе изделия под повышенным давлением окружающей газообразной или жидкой среды.
Поставленная задача решается тем, что в электромагните, содержащем соосно расположенные корпус с фланцем, в котором установлен подпружиненный якорь, катушку, выводные провода и кожух, замыкающий магнитный контур, на наружной поверхности цилиндрической поверхности корпуса около торцов выполнены кольцевые канавки, в которых размещены уплотнительные элементы, концы выводных проводов катушки проходят через паз в стенке корпуса в изолированную от окружающей среды полость изделия, якорь соединен со штоком, проходящим через сквозное центральное отверстие корпуса, головка штока подперта пружиной, обжатой гайкой, при этом головка штока, пружина и гайка размещаются в открытой торцевой полости корпуса.
Корпус электромагнита может быть выполнен из одного материала.
Корпус электромагнита может иметь кольцевую наружную проточку для выводных проводов катушки.
Наличие корпуса, имеющего на наружной цилиндрической поверхности кольцевые канавки, в которые установлены уплотнительные элементы, а также вывод концов проводов катушки через паз в стенке корпуса позволяет герметично установить электромагнит в изделие, при этом катушка электромагнита с выводными проводами размещается в изолированной от окружающей среды полости изделия, а механические подвижные части электромагнита - якорь, шток, пружина и поджимающая пружину гайка находятся в окружающей среде.
Выполнение корпуса электромагнита из одного материала при некоторой потере тягового усилия электромагнита позволяет значительно упростить технологию его изготовления и повысить надежность его работы в условиях повышенного давления окружающей среды.
Наличие на корпусе кольцевой наружной проточки для выводных проводов обеспечивает удобство монтажа электромагнита в изделие.
На фиг.1 изображена конструкция электромагнита для работы в изделии в условиях повышенного давления окружающей среды, на фиг.2 - электромагнит, имеющий корпус, выполненный из одного материала.
Электромагнит состоит из следующих основных составных частей:
-корпуса 1;
- катушки 2, намотанной на корпус 1;
- якоря 3, установленного соосно с корпусом 1 в отверстие торца с фланцем;
- кожуха 4, замыкающего магнитный контур и надетого на катушку 2;
- штока 5, проходящего через сквозное центральное отверстие корпуса 1 и соединенного жестко с якорем 3, при этом головка штока 5 размещена в открытой торцовой полости корпуса 1,;
- пружины 6, опертой на головку штока 5 и поджатой гайкой 7;
- выводных проводов 8;
- уплотнительных элементов 9 и 10, установленных в кольцевых канавках корпуса 1.
При использовании по назначению электромагнит устанавливают герметично в несущую конструкцию изделия 11 и закрепляют его крепежными элементами, например планкой 12 и винтом 13.
Работает электромагнит следующим образом:
- выводные провода 8 укладывают в кольцевой проточке корпуса 1;
- устанавливают электромагнит в имеющиеся на несущей конструкции изделия 11 два соосных отверстия, между которыми расположена полость. При установке электромагнита, после того как кольцевая проточка с выводными проводами 8 после прохода первого отверстия окажется в полости изделия, провода разматывают. После завершения установки электромагнита в отверстия изделия герметичность по отверстиям несущей конструкции и корпусу 1 обеспечивается с помощью уплотнительных элементов 9 и 10, расположенных в кольцевых канавках корпуса 1. Таким образом, катушка 2 с выводными проводами 8 и кожухом 4 располагаются в изолированной от окружающей среды полости изделия 11, а якорь 3, шток 5, пружина 6 и гайка 7 в окружающей среде;
- закрепляют электромагнит к корпусу несущей конструкции с помощью планки 12 и винта 13;
- подсоединяют концы выводных проводов 8 к аппаратуре задействования (на фиг.1 не показана), размещенной в герметичной полости изделия;
- к якорю 3 подсоединяют устройства изделия, которые расположены в окружающей среде и которые должны приводиться в действие электромагнитом;
- подают электрический импульс от аппаратуры задействования изделия по выводным проводам 8 на катушку 2, якорь 3 втягивается в корпус 1, при этом перемещается скрепленный с якорем 3 шток 5, поджатый пружиной 6. При снятии электрического импульса якорь 3 возвращается в исходное положение под действием усилия пружины 6, воздействующей на шток 5. Перемещение якоря 3 электромагнита приводит в действие связанные с ним устройства изделия.
2
Были изготовлены опытные образцы электромагнита, которые прошли лабораторную отработку и подтвердили свою работоспособность при давлении жидкой окружающей среды до 80 кгс/см.
Основные технические характеристики опытного образца электромагнита, в котором корпус был полностью изготовлен из одного магнитно-мягкого материала:
- материал корпуса и якоря - сталь 36КНМ ГОСТ 10160-75;
- материал кожуха - сталь 10880 ГОСТ 11036 - 75;
- посадочный диаметр корпуса, мм - 20 (со стороны фланца) и 18 (со стороны выводных проводов);
- число витков катушки - 800;
- сопротивление катушки, Ом - 18±0,5;
- ток постоянный, напряжение питания, В - 21,5-30;
- исходное усилие обжатия пружины, кгс - 0,4;
- ход якоря, мм - 1,6;
- тяговое усилие при действии напряжении 21,5 В, кгс - не менее 0,35;
- длина корпуса, мм - 51,5;
- диаметр фланца, мм - 24.
В лабораторном образце электромагнита, в котором корпус был изготовлен из композиционного материала, состоящего из стали 10880 и вставки из немагнитной стали 12Х18Н10Т, при вышеуказанных габаритных размерах и параметрах катушки тяговое усилие при напряжении на катушке 16,5В составило 0,65 кгс.