Устройство форсированного включения электромагнитного клапана

Устройство форсированного включения электромагнитного клапана
Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности, к клапанам с электромагнитным приводом, также может найти применение в электротехнике. Полезная модель предназначена для формирования напряжения, прикладываемого к обмотке электромагнитного клапана, и его форсированного включения.
В литературе описана конструкция, содержащая выпрямительный диодный мост, вход которого подключен к линии переменного тока, а в диагональ моста включена обмотка электромагнита. Приведены основные соотношения между токами и напряжениями в схеме (Сливинская А.Г., Гордон А.В. Электромагниты со встроенными выпрямителями. - М.: Энергия, 1970, ее. 45-50, рис. 2-4, 3-13). Эта конструкция является наиболее близким аналогом предлагаемому устройству.
Заявителю также известно устройство управления электромагнитным клапаном, содержащее магнитопровод с катушкой, внутри которого размещен шток с возможностью взаимодействия с якорем, затвор, выпрямительный мост, в диагональ которого включен электролитический конденсатор, а также контактную группу, взаимодействующую со штоком через уплотнительное устройство типа сильфона, катушка выполнена двухобмоточной с соотношением витков 5 к 1 (Патент РФ №2142087 F 16 К 31/02. Устройство управления электромагнитным клапаном). При включении клапана ток протекает по обмотке с большим числом витков, магнитопровод намагничивается, якорь втягивается, шток механически взаимодействует с контактной группой и при полном втягивании якоря отключает ток обмотки; удержание якоря происходит за счет остаточной намагниченности стали магнитопровода; при выключении клапана электролитический конденсатор разряжается через обмотку с меньшим числом витков, магнитопровод размагничивается, якорь опускается.
Наряду с такими достоинствами, как экономичность, малые габариты и масса, устройство не лишено недостатков. Вследствие отсутствия тока, протекающего через обмотку после включения, втянутый якорь электромагнита удерживается олько за счет остаточной намагниченности стали. В условиях сильных механических ударов и вибрации этой силы может оказаться недостаточно.
Задачей полезной модели является повышение надежности включения и удержания электромагнитного клапана при одновременном снижении потребляемой клапаном электрической энергии, таким образом, уменьшение массогабаритных показателей и материалоемкости электромагнитного клапана при сохранении заданных технических показателей клапана и источника питающего напряжения (питающей сети).
Технический результат достигается тем, что в устройство форсированного включения электромагнитного клапана, содержащее выпрямительный диодный мост, вход которого подключен к линии переменного тока, а в диагональ моста включена обмотка клапана, дополнительно введены последовательно соединенные конденсатор и управляемый ключ, включенные параллельно обмотке электромагнитного клапана, и схема управления ключом, открывающая его на период времени, необходимый для включения клапана, при подключении устройства к линии переменного тока.
На фиг.1 представлена схема электрическая принципиальная устройства форсированного включения электромагнитного клапана, на фиг. 2 и 3 -схемотехнические варианты исполнения устройства.
Устройство управления электромагнитным клапаном содержит выпрямительный диодный мост 1, к входу которого подключена линия питающего напряжения переменного тока синусоидальной формы промышленной частоты 2, в диагональ моста 1 включена обмотка электромагнитного клапана 3, причем постоянная времени обмотки электромагнитного клапана в несколько раз больше половины периода напряжения в линии 2. Параллельно обмотке электромагнитного клапана 3 включена цепь, состоящая из последовательно включенных конденсатора 4 и ключа 5. Открывание ключа 5 осуществляется посредством схемы управления 6. Схема управления 6 представляет собой устройство типа одновибратора либо таймера, запуск которого происходит при подключении устройства к линии 2, и каскада управления входом ключа 5. Ключ 5 может быть двунаправленным или однонаправленным, шунтированным встречным диодом 7.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В момент подачи напряжения на линию 2 на период форсирования схема управления 6 открывает ключ 5. Конденсатор 4 заряжается протекающим через диодный мост 1, ключ 5, в частном случае через диод 7 током до напряжения, близкого к амплитуде напряжения Um в линии 2. Разрядный ток конденсатора 4 протекает через ключ 5, в частном случае через диод 7, и обмотку клапана 3. Ток в обмотке 3 содержит постоянную и переменную составляющие. Вследствие большой индуктивности обмотки переменная составляющая тока много меньше постоянной
составляющей. Величина постоянной составляющей тока обмотки клапана близка к отношению среднего напряжения на конденсаторе 4 и омического сопротивления обмотки 3.
По прошествии времени форсирования ключ 5 закрывается. Конденсатор 4 может оставаться заряженным до максимально возможного напряжения, но его разряд через обмотку 3 невозможен. Ток в обмотке клапана 3, как и прежде, содержит постоянную и переменную составляющие, величина постоянной составляющей тока равна теперь
,637Un/R,
где 1о - средний ток обмотки клапана;
Urn - амплитуда напряжения переменного тока в линии 2;
R - активное сопротивление обмотки 3.
Эксперименты с электромагнитным клапаном, сопротивление и индуктивность обмотки которого составляли 2,5 кОм и 40 Гн соответственно, показали, что при емкости конденсатора 22 мкФ ток обмотки в период форсирования превышает ток в период удержания на 42%. При выборе периода форсирования от 1,5 до 2 секунд имеет место надежное включение клапана в широком диапазоне питающих напряжений в линии.
Таким образом, предложенное устройство позволяет снизить потребление электромагнитного клапана в полтора-два раза, уменьшить его массогабаритные показатели, повысить надежность и расширить в сторону уменьшения диапазон рабочих напряжений.
Заявитель ООО «АНТРИМА Великий Новгород
л  r-t./   V ///-х У