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.
Известен электромагнитный клапан по а.с. СССР №1679114 (приоритет от 27.09.89 г.), содержащий трехходовой корпус с каналами входа, выхода и слива, сдвоенный запорный орган, взаимодействующий с седлом корпуса и снабженный возвратной пружиной. Внутри запорного органа расположен трехканальный золотник со штоком и пружиной. Электромагнитный привод клапана состоит из катушки индуктивности, якоря с пружиной, толкателя, а также подвижного стола с уплотнителем, взаимодействующего с седлом корпуса. При подачи напряжения на катушку якорь перемещает трехканальный золотник, запорный орган и подвижный стол, открывая одно седло и закрывая другое. После обесточивания катушки якорь, золотник и запорный орган под действием своих пружин перемещаются в исходное положение. Недостатком этого электромагнитного клапана являются большая потребляемая мощность, необходимая для создания магнитного потока, обеспечивающего перемещение большого количества подвижных деталей и фиксации их положения в течение продолжительного времени, а также большие габариты и масса.
Наиболее близкими к предлагаемой полезной модели являются электромагнитный пневмогидравлический распределитель по а.с. СССР №1548577 (приоритет от 07.12.87 г.) и трехходовой клапан с электромагнитным приводом по а.с. СССР №1663296 (приоритет от 30.01.89 г.), 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.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение потребления электроэнергии за счет повышения эффективности использования постоянных магнитов, а также повышение надежности и снижение массогабаритных характеристик путем сокращения количества сборочных единиц, входящих в конструкцию электромагнитного вентиля.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом электромагнитном вентиле применены дугообразные постоянные магниты с диаметральным намагничиванием. Магниты размещены симметрично на внешней поверхности корпуса, зафиксированы от взаимного притяжения упорами в виде полуколец и создают магнитный поток, воздействующий на якорь, размещенный внутри корпуса и выполняющий функцию двухстороннего запорного клапана, удерживая его у одного из сердечников электромагнитного привода. При этом якорь имеет форму
цилиндра со сферическими основаниями, на боковой поверхности которого выполнены грани для прохода хладагента.
На фиг.1 изображен общий вид электромагнитного вентиля, на фиг.2 изображен электромагнитный вентиль в разрезе.
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 канала 6. Внутри корпуса 1 соосно сердечникам 2 и 3 размещен якорь 7, выполняющий функции двухстороннего запорного клапана, с возможностью осевого перемещения. Якорь 7 имеет форму цилиндра со сферическими основаниями, на боковой поверхности которого выполнены грани 8 для прохода хладагента. На внешней поверхности корпуса 1 закреплена катушка индуктивности 9. Между катушкой индуктивности 9 и корпусом 1 симметрично установлены дугообразные постоянные магниты 10с диаметральным намагничиванием типа МДД по ГОСТ 24936-89. Для исключения взаимного притяжения постоянные магниты 10 разделены упорами 11 в виде полуколец, выполненных из немагнитного материала.
Электромагнитный вентиль работает совместно с энергосберегающим блоком управления - ЭБУ (заявка на полезную модель №2003135099, приоритет от 08.12.2003 г., решение о выдаче патента от 06.02.2004 г.), который в зависимости от положения контакта термостата St°, размещенного в холодильной камере, формирует импульсы отрицательной или положительной полярности и передает их на катушку индуктивности 9 электромагнитного вентиля, вызывая изменение направления магнитного потока.
1
1
2
2
1
2
1
1
2
В начальном состоянии, при отсутствии рабочего тока в катушке индуктивности 9, постоянные магниты 10 создают магнитный поток, который, проходя через якорь 7, разветвляется на две части: магнитный поток Ф, проходящий в зазоре u, и магнитный поток Ф, который проходит зазоре u. Эти магнитные потоки (Ф, Ф) создают тяговые усилия, действующие на якорь 7 и направленные в противоположные стороны. Под действием тяговых усилий якорь 7 притягивается, например, к сердечнику 2, перекрывая сферическим основанием выходной канал 5 и направляя поток хладагента от компрессора через отверстия, образованные гранями 8 якоря 7, и выходной канал 6 сердечника 3 к испарителю одной из холодильных камер. При этом магнитный поток Ф, замыкаясь через полюса постоянных магнитов 10, якорь 7 и сердечник 2, надежно фиксирует положение якоря 7 относительно сердечника 2. В нейтральном положении (т.е. при u=u) 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.
у
1
1
р1
1
у
2
р2
2
y
р2
р1
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 полу периодов сетевого напряжения и создающий в катушке индуктивности 9 кратковременный (управляющий) магнитный поток Ф, проходящий последовательно через зазоры u и из. Если якорь 7 находится у сердечника 2, тогда в зазоре u будет действовать результирующий магнитный поток ф=ф-ф,а в зазоре u - магнитный поток Ф=Ф+Ф. Следовательно, сила притяжения, обусловленная магнитным потоком Ф, будет больше силы, созданной магнитным потоком Ф 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.
2
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 Ф.
у
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 9 и, следовательно, изменяется направление (управляющего) магнитного потока Ф, вызывая перемещение якоря 7 вдоль своей главной оси в обратном направлении.
Предлагаемая полезная модель позволяет значительно снизить потребление электроэнергии и повысить надежность электромагнитного вентиля за счет эффективного использования постоянных магнитов и сокращения количества сборочных единиц, входящих в состав изделия. На ЗАО«ОРЛЭКС» (г. Орел) планируется серийное производство электромагнитного вентиля.