СОЛЕНОИДНЫЙ КЛАПАН С НАМАГНИЧИВАЕМЫМ ПОПЛАВКОМ
SOLENOID VALVE WITH MAGNETIZABLE FLOAT

Изобретение относится к соленоидному клапану, содержащему управляющую камеру с расположенным в ней поплавком, впуском для воды, первым выпуском для воды и вторым выпуском для воды, а также электромагнит, расположенный на управляющей камере, причем поплавок при опорожненной управляющей камере освобождает первый выпуск для воды и второй выпуск для воды, при заполненной управляющей камере и отключенном электромагните закрывает первый выпуск для воды, а при заполненной управляющей камере и включенном электромагните закрывает второй выпуск для воды. Кроме того, изобретение относится к (водопроводящему) бытовому прибору, по меньшей мере, с одним подобным соленоидным клапаном. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации такого соленоидного клапана.
Если нужно повторно использовать в бытовом приборе уже использованную воду (перекачивающие системы обеспечивают немедленное повторное использование воды, системы с резервуарами предусматривают хранение воды в резервуаре и ее последующее повторное использование), может возникнуть необходимость в переключении каналов для воды в область слива. Таким образом, необходимо предусмотреть возможность направления использованной воды, поступающей из канала для использованной воды, в возвратный канал или в слив. Возвратный канал может направлять воду непосредственно в контур циркуляции воды бытового прибора или в резервуар.
Как правило, для этого применяют, по меньшей мере, один насос. Конструкция с переключающим клапаном может быть рассчитана на безнапорное переключение. В отличие от клапанов, работающих под давлением, безнапорное переключение реализуется значительно проще.
Из уровня техники известны различные варианты клапанов с магнитным переключением, в том числе с электромагнитом в качестве инициатора переключения. До сих пор таким электромагнитам для переключения соленоидного клапана приходилось генерировать относительно сильное магнитное поле, для чего им требовался сравнительно высокий ток и достаточно длинные и/или толстые обмотки.
Целью настоящего изобретения является разработка переключающего клапана, отличающегося особенно низким расходом энергии, в частности, безнапорного клапана, предназначенного, в частности для переключения канала для использованной воды в водопроводящих бытовых приборах.
Эта цель достигается за счет признаков, раскрытых в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения раскрыты, в частности, в зависимых пунктах формулы, в нижеследующем описании и на прилагаемых чертежах.
Цель достигается благодаря клапану («соленоидному клапану»), содержащему камеру («управляющую камеру») с расположенным в ней поплавком, впуском для воды, первым выпуском для воды и вторым выпуском для воды, а также электромагнит, расположенный на управляющей камере, причем поплавок при опорожненной управляющей камере освобождает первый выпуск для воды и второй выпуск для воды, при заполненной управляющей камере и отключенном электромагните закрывает первый выпуск для воды, а при заполненной управляющей камере и включенном электромагните закрывает второй выпуск для воды. Кроме того, поплавок представляет собой намагничиваемый или магнитный поплавок, а активированный электромагнит может создавать в управляющей камере магнитное поле, которое, по меньшей мере, на участке пути поплавка до второго выпуска для воды является, по меньшей мере, приблизительно однородным.
Такой соленоидный клапан выгоден тем, что за счет однородности магнитного поля смещение поплавка вдоль участка его движения ко второму выпуску для воды можно реализовать таким образом, чтобы электромагнит практически не затрачивал энергию на это перемещение. Когда поплавок всплывает по мере подъема уровня жидкости, электромагнит должен расходовать энергию на создание магнитного поля, но не на движение поплавка. Поэтому поплавок не будет притягиваться электромагнитом, но будет удерживаться на своем пути. Вместо электромагнита энергию для движения поплавка обеспечивает поднимающаяся жидкость. Это позволяет снизить параметры электромагнита по сравнению с вариантом, в котором ему пришлось бы притягивать поплавок. В результате, в свою очередь, можно, например, уменьшить расход меди на изготовление катушки (катушек).
Впуск для воды расположен, в частности, ниже первого выпуска для воды и второго выпуска для воды. В частности, впуск для воды может быть расположен в нижней части управляющей камеры, а выпуски для воды, в частности, в верхней части управляющей камеры.
По существу, можно предусмотреть более двух поплавков с соответствующими электромагнитами и более двух выпусков для воды, возможно расположенных в нескольких управляющих камерах. Это позволяет реализовать при помощи одного соленоидного клапана более двух ответвлений канала для воды.
В предпочтительном варианте осуществления электромагнит расположен на внешней стороне управляющей камеры, что облегчает сборку соленоидного клапана. В частности, если управляющая камера (по меньшей мере, локально на пути движения поплавка) выполнена из магнитного и/или неэлектропроводного материала, например, имеет пластмассовый корпус, то это позволяет избежать заметного ослабления магнитного поля на пути движения поплавка.
Освобождение поплавком при опорожненной управляющей камере первого выпуска для воды и второго выпуска для воды можно реализовать, например, путем посадки поплавка на седло впуска для воды. При этом поплавок может герметично закрывать впуск для воды. В альтернативном варианте поплавок может не закрывать впуск для воды при посадке, допуская обратный ток жидкости через впуск для воды. Неплотную посадку можно реализовать, например, за счет асимметричной формы седла, например, наличия выступа, предотвращающего контакт поплавка с управляющей камерой по всему периметру поплавка.
По существу, поплавку при опорожненной управляющей камере не нужно находиться на впуске для воды. Он может находиться в любом другом месте, в частности в специально предусмотренном месте в стороне от впуска для воды, в частности на дне управляющей камеры. Если явно не предусмотрено иное, это место можно использовать вместо седла на впуске для воды.
Закрытие поплавком первого выпуска для воды при заполненной управляющей камере и отключенном электромагните можно реализовать, например, за счет посадки поплавка на уплотнительную поверхность первого выпуска для воды. Закрытие поплавком второго выпуска для воды при заполненной управляющей камере и включенном электромагните можно реализовать, например, за счет посадки поплавка на уплотнительную поверхность второго выпуска для воды.
Управляющую камеру можно заполнить, например, посредством подачи жидкости, в частности - воды, через впуск для воды. В заполненном состоянии управляющая камера может быть полностью заполнена жидкостью. В альтернативном варианте могут иметь место заполненные воздухом карманы.
Возможность намагничивания поплавка может означать, в частности, содержание в поплавке намагничивающегося материала (в частности, железа, никеля и/или кобальта). Намагничивающийся материал может представлять собой, в частности, ферромагнитный материал, в частности магнитно-мягкий материал.
Поплавок может содержать, например, сердечник из магнитного материала. Для обеспечения плавучести поплавок может быть, например, полым, например, с чашеобразным сердечником.
В предпочтительном варианте исполнения поплавок содержит, по меньшей мере, одну эластичную, в частности - мягкоэластичную, оболочку. Поплавок может быть также изготовлен из эластичного материала. Эластичное исполнение обеспечивает особенно плотную посадку поплавка на уплотнительную поверхность.
Сердечник может содержать устойчивую к коррозии оболочку, изготовленную, например, из пластмассы.
В следующем предпочтительном варианте исполнения поплавок имеет сферическую форму. Это позволяет устранить зависимость посадки поплавка от углового положения.
Однородное магнитное поле, генерируемое активированным электромагнитом, может быть создано только вдоль части пути между уплотнительной поверхностью впуска для воды и уплотнительной поверхностью второго выпуска для воды, или на протяжении всего пути.
В следующем предпочтительном варианте осуществления магнитное поле, по меньшей мере, местами ориентировано перпендикулярно направлению движения поплавка. Это позволяет избежать расхода энергии на перемещение поплавка вдоль пути его движения. Энергию, необходимую для перемещения поплавка, обеспечивает, например, поднимающаяся жидкость. Магнитное поле удерживает поплавок на траектории его движения, то есть в случае отклонения поплавка магнитное поле возвращает его на нужную траекторию. Тем не менее перпендикулярно ориентированное магнитное поле не перемещает поплавок вдоль траектории его движения. В этой конфигурации электромагниту необходимо развивать лишь сравнительно небольшое усилие, при этом он может иметь особо малые размеры или низкие характеристики. Под выражением «по меньшей мере, частично» можно понимать, в частности, участок пути поплавка между его седлом («седлом покоя») при опорожненной управляющей камере на впуске для воды и его уплотнительной поверхностью на втором выпуске для воды.
В следующем предпочтительном варианте осуществления магнитное поле, по меньшей мере, местами ориентировано по горизонтали. Это позволяет избежать воздействующей на поплавок вертикальной составляющей силы, генерируемой магнитным полем. Такая составляющая силы будет компенсирована плавучестью поплавка в жидкости, и не будет вызывать вертикального перемещения поплавка или будет вызывать лишь незначительное вертикальное перемещение поплавка.
В следующем предпочтительном варианте осуществления поплавок при включенном электромагните движется под углом, в частности прямолинейно под углом, в частности под углом прим. 45° к вертикали или горизонтали.
В следующем предпочтительном варианте осуществления соленоидный клапан выполнен таким образом, чтобы поплавок при включении электромагнита и/или на своем пути ко второму выпуску для воды перемещался по направляющей. Направляющая может быть образована управляющей камерой, в качестве альтернативы или дополнения - вкладыша в управляющей камере. Форма направляющей может соответствовать, в частности, форме поплавка и оставлять, по меньшей мере, по существу, постоянный зазор.
В следующем предпочтительном варианте осуществления уплотнительная поверхность первого выпуска для воды расположена, по меньшей мере, по существу, непосредственно над впуском для воды, а уплотнительная поверхность второго выпуска для воды расположена с боковым смещением над впуском для воды. Таким образом, если поплавок при опорожненной камере сидит, в частности, на седле впуска для воды, то при наполнении управляющей камеры с повышением уровня жидкости (при отключенном электромагните) он будет перемещаться просто вверх, и при достаточно высоком уровне жидкости закроет первый выпуск для воды. То есть ему не нужно перемещаться в поперечном направлении. Таким образом, закрытие первого выпуска для воды можно легко реализовать, не активизируя электромагнит. Только при включенном электромагните поплавок будет отклоняться в боковом направлении при повышении уровня жидкости в управляющей камере, в частности, будет двигаться, по меньшей мере, частично под углом или горизонтально под действием магнитного поля.
В следующем предпочтительном варианте осуществления магнитное поле создается в области поплавка, посаженного на седло впуска для воды. Поплавок, таким образом, будет принудительно перемещаться под действием магнитного поля, уже находясь на седле впуска для воды. В этом варианте осуществления поплавок при заполнении управляющей камеры, по меньшей мере, сначала будет надежно удерживаться на пути перемещения, заданном магнитным полем, а его неуправляемое движение будет предотвращено.
В следующем предпочтительном варианте осуществления заданный магнитным полем путь ведет, в частности - непрерывно, ко второму выпуску для воды, в частности - к соответствующей уплотнительной поверхности.
В альтернативном предпочтительном варианте осуществления магнитное поле заканчивается перед областью поплавка, сидящего на уплотнительной поверхности второго выпуска для воды. Благодаря этому электромагнит можно сделать меньше или слабее. Будет достаточно того, что поплавок принудительно перемещается по управляющей камере после выхода из магнитного поля, то есть магнитное поле необходимо лишь для того, чтобы перевести поплавок при повышении уровня жидкости в область принудительного (механического или физического) перемещения.
В соответствующем предпочтительном варианте осуществления вовнутрь управляющей камеры выступает по меньшей мере один выступ, удерживающий поплавок в области второго выпуска для воды, если уровень жидкости в управляющей камере больше не позволяет удерживать поплавок магнитным полем. Этот вариант особенно прост в реализации.
В следующем предпочтительном варианте осуществления электромагнит содержит (в частности - два) полюсных наконечника, расположенных на внешней стенке управляющей камеры. Это упрощает изготовление соленоидного клапана. Кроме того, полюсные наконечники можно выполнить особенно простым способом и с возможностью их изменения, добиваясь получения нужной формы магнитного поля. В альтернативном варианте полюсные наконечники могут быть, например, по меньшей мере, частично залиты в материал управляющей камеры.
В следующем предпочтительном варианте осуществления форма полюсных наконечников соответствует пути движения поплавка. Это позволяет уменьшить расстояние от полюсных наконечников до поплавка и, тем самым, снизить потери энергии.
По существу, можно полностью отказаться от использования полюсных наконечников, и адаптировав сам электромагнит (в частности, его обмотки), например, к пути движения поплавка.
В предпочтительном варианте осуществления, обеспечивающем уменьшение зазора между полюсными наконечниками и поплавком, полюсные наконечники имеют внутренний контур, обращенный к пути движения поплавка и повторяющий внешний контур поплавка в части, обращенной к соответствующему полюсному наконечнику. Например, при сферическом поплавке внутренний контур может иметь форму лотка с сечением в виде сектора круга или дуги.
В следующем предпочтительном варианте исполнения управляющая камера содержит (открытую) направляющую (например, направляющий рельс, направляющую канавку или направляющее ребро (ребра)), предназначенную для ограничения бокового перемещения поплавка, по меньшей мере, в направлении, не ведущем ко второму выпуску для воды. Направляющая может быть выполнена, например, как одно целое с управляющей камерой или в виде направляющего элемента, вставляемого в управляющую камеру. Направляющая может быть расположена, в частности, на пути движения поплавка между седлом впуска для воды и уплотнительной поверхностью первого выпуска для воды и/или между седлом впуска для воды и уплотнительной поверхностью второго выпуска для воды.
Цель изобретения достигается также благодаря бытовому прибору с по меньшей мере одним соленоидным клапаном, раскрытым выше. Бытовой прибор может представлять собой, в частности, водопроводящий бытовой прибор, например, прибор для обработки белья (стиральная машина, стирально-сушильная машина) или посудомоечную машину.
В предпочтительном варианте осуществления впуск для воды соленоидного клапана соединен с каналом для использованной воды бытового прибора, первый выпуск для воды или второй выпуск для воды соленоидного клапана соединен с возвратным каналом бытового прибора, а второй выпуск для воды или первый выпуск для воды соленоидного клапана соединен со сливом бытового прибора.
Кроме того, цель изобретения достигается благодаря способу эксплуатации соленоидного клапана, содержащего управляющую камеру с расположенным в ней намагничиваемым поплавком, впуском для воды, первым выпуском для воды и вторым выпуском для воды, а также электромагнит, расположенный на внешней стенке управляющей камеры, причем для реализации способа жидкость подают через впуск для воды в управляющую камеру, причем поплавок при отключенном электромагните всплывает с уплотнительной поверхности впуска для воды (в частности, с седла впуска для воды) и при повышении уровня в управляющей камере вжимается в уплотнительную поверхность первого выпуска для воды, а при включенном электромагните и повышении уровня в управляющей камере вжимается в уплотнительную поверхность второго выпуска для воды, причем при включенном электромагните поплавок, по меньшей мере, местами направляют однородным магнитным полем, генерируемым электромагнитом, по траектории, ведущей к уплотнительной поверхности второго выпуска для воды.
Таким образом, изобретение позволяет получить энергосберегающий соленоидный клапан очень компактной конструкции без переключения гидравлических соединений. Энергия переключения почти полностью предоставляется повышением уровня жидкости. Магнит (в частности, электромагнит) служит не приводом, а переключателем, направляющим усилие, формируемое повышением уровня жидкости, в подходящем направлении. В результате электромагнит, в частности сердечник его катушки, может иметь относительно небольшие размеры и, прежде всего, может содержать меньше меди.
В защищаемый объем описанного изобретения входят также конструкции и монтажные положения, в которых поплавок (вместо подъемной силы или дополнительно к ней) прижимается потоком жидкости к уплотнительной поверхности.
На следующих чертежах схематически представлены варианты осуществления изобретения, детализирующие изобретение. При этом по соображениям наглядности одинаковые или имеющие одинаковое назначение элементы могут иметь одинаковые ссылочные обозначения. На чертежах изображено:
фиг. 1: вид сбоку в разрезе базовой конструкции соленоидного клапана с намагничивающимся поплавком при опорожненной управляющей камере клапана.
Фиг. 2: соленоидный клапан по фиг. 1 в разрезе на виде сверху.
Фиг. 3: соленоидный клапан по фиг. 1 при частично заполненной управляющей камере клапана и отключенном электромагните.
Фиг. 4: соленоидный клапан по фиг. 1 при полностью заполненной управляющей камере клапана и отключенном электромагните.
Фиг. 5: соленоидный клапан по фиг. 1 при частично заполненной управляющей камере клапана и включенном электромагните.
Фиг. 6: соленоидный клапан по фиг. 1 при полностью заполненной управляющей камере клапана и включенном электромагните.
Фиг. 7: вид сверху в разрезе профиля магнитного поля, генерируемого электромагнитом, на пути движения поплавка в отсутствие поплавка.
Фиг. 8: вид сверху в разрезе профиля магнитного поля, генерируемого электромагнитом, на пути движения поплавка в присутствии поплавка.
Фиг. 9: вид под углом сбоку на нижнюю часть составного соленоидного клапана.
Фиг. 10: нижняя часть по фиг. 9, на виде под углом снизу.
Фиг. 11: нижняя часть по фиг. 9 на виде углом сверху.
Фиг. 12: вид сбоку в разрезе базовой конструкции другого варианта соленоидного клапана с намагничивающимся поплавком при опорожненной управляющей камере клапана.
На фиг. 1 в разрезе сбоку изображена базовая конструкция соленоидного клапана 11 с намагничиваемым поплавком 12 при опорожненной полой управляющей камере 13 клапана. На фиг. 2 показан соленоидный клапан 11 в разрезе на виде сверху.
Стенка управляющей камеры 13 имеет в горизонтальном сечении (как показано на фиг. 2) прямоугольную базовую форму с прямыми продольными сторонами 14 и полукруглыми поперечными сторонами 15. По центру днища 16 управляющей камеры 13 расположен впуск 17 для воды в виде патрубка. Впуск 17 для воды служит для введения жидкости, в частности, воды W в управляющую камеру 13. От впуска для воды 17 днище 16 имеет базовую форму усеченного конуса, расширяющегося вверх к крышке 18 управляющей камеры 13.
В крышке 18 находится первый выпуск 19 для воды и второй выпуск 20 для воды, смещенный вбок относительно первого выпуска. Первый выпуск 19 для воды расположен непосредственно или вертикально над впуском 17 для воды, в то время как второй выпуск 20 для воды смещен относительно него вбок вдоль продольных сторон 14, в частности, вправо (см. фиг.). Со стороны камеры первый выпуск 19 для воды и второй выпуск 20 для воды содержат, соответственно, уплотнительную поверхность 21 и 22.
В управляющей камере 13 находится поплавок 12, имеющий форму полого шара с магнитомягким материалом, например, NiFe. Поплавок 12 расположен над впуском 17 для воды на управляющей камере 13, не герметизируя впуск 17 для воды. Напротив, от днища 16 отходит выступ 23, предотвращающий прилегание поплавка по окружности. В изображенном опорожненном состоянии поплавок 12 освобождает первый выпуск 19 для воды и второй выпуск 20 для воды.
На стороне, противоположной второму выпуску 20 для воды (относительно продольных сторон 14), то есть на фиг. слева от центра, расположено два вертикально ориентированных и выступающих в управляющую камеру 13 направляющих ребра 24. Направляющие ребра 24 примыкают сбоку к уплотнительной поверхности 21 первого выпуска 19 для воды таким образом, чтобы поплавок 12, поднимаясь вверх, мог скользить вдоль направляющих ребер 24 к первому выпуску 19 для воды. Часть 25 управляющей камеры 13, отделенная направляющими ребрами 24, обеспечивает симметричное заполнение и тем самым устранение поперечных сил, действующих на всплывающий поплавок 12. Направляющие ребра 24 не позволяют поплавку 12 попадать в часть 25, и соленоидный клапан 11 переходит в состояние, в котором в заполненном состоянии вода W может вытекать как из первого выпуска 19 для воды, так и из второго выпуска 20 для воды.
На днище 16 снаружи управляющей камеры 13 расположен электромагнит 26, проходящий от бокового положения вблизи впуска 17 для воды до области ниже второго выпуска 20 для воды.
Соленоидный клапан 11, в частности, может быть составной частью водопроводящего бытового прибора H, например, стиральной машины или сушильной машины. В частности, впуск 17 для воды может быть соединен с каналом G для использованной воды бытового прибора Н, первый выпуск 19 для воды - с возвратным каналом R бытового прибора Н, а второй выпуск 20 для воды - со сливом A бытового прибора Н.
На фиг. 3 изображен соленоидный клапан 11 с частично заполненной управляющей камерой 13 при отключенном электромагните 26. Управляющая камера 13, исходя из опорожненного состояния, показанного на фиг. 1, уже частично заполнена потоком воды W, поступающим через впуск 17 для воды, до уровня F жидкости (именуемого также уровнем заполнения). Воду W можно закачивать, например, насосом.
С увеличением уровня F жидкости поплавок 12 поднимается с седла и всплывает на воде W. Вследствие устранения поперечных сил, действующих на поплавок 12 через воду W, поплавок 12 остается практически над впуском 17 для воды и перемещается, по меньшей мере, по существу, не в боковом направлении.
Как показано на фиг. 4, управляющая камера 13 полностью заполнена при увеличенном уровне F жидкости, а поплавок 12 плотно посажен на уплотнительную поверхность 21 (прижимаясь при этом, например, подъемной силой, динамическим давлением и, возможно, столбом жидкости, над соленоидным клапаном 11 к уплотнительной поверхности 21) и закрывает первый выпуск 19 для воды. В результате, вода W вытесняется исключительно из второго выпуска 20 для воды и, таким образом, попадает на слив A бытового прибора H.
На фиг. 5 изображен соленоидный клапан 11 с частично заполненной управляющей камерой 13 и включенным электромагнитом 26. С увеличением уровня F жидкости поплавок 12 поднимается с седла и всплывает на воде W. Вследствие активации электромагнита 26 поплавок перемещается вбок в направлении второго выпуска 20 для воды. При этом днище 16 образует направляющую для поплавка 12, при этом путь движения поплавка 12 соответствует прямой наклонной линии. В уровне техники электромагнит 26 притягивает поплавок 12 вбок, на что расходуется относительно много энергии.
Как показано на фиг. 6, поплавок 12 с ростом уровня F жидкости плотно прижимается к уплотнительной поверхности 22 и закрывает второй выпуск 20 для воды. Соответственно, вода W вытесняется исключительно из первого выпуска 19 для воды и тем самым поступает в возвратный канал R бытового прибора Н.
На фиг. 7 в разрезе на виде сверху изображен профиль магнитного поля М, генерируемого электромагнитом 26, на пути движения поплавка 12 в отсутствие поплавка 12. В данном случае электромагнит 26 содержит сердечник 27 катушки и полюсные наконечники 28, причем путь поплавка 12 проходит между полюсными наконечниками 28. Управляющая камера 13 не показана.
Электромагнит 26 создает на пути движения поплавка 12, по меньшей мере, местами однородное магнитное поле M. В частности, магнитное поле М вдоль, по меньшей мере, части пути ориентировано перпендикулярно направлению движения поплавка 12, то есть не тянет поплавок по пути его движения. Напротив, поплавок 12 удерживается магнитным полем М на своем пути, а основную энергию для движения поплавка 12 дает повышение уровня F жидкости. Магнитное поле М может быть ориентировано, в частности, горизонтально.
На фиг. 8 изображен разрез (в плане) профиля магнитного поля М при наличии поплавка 12. При введении поплавка 12 магнитное поле М в области поплавка 12 становится неоднородным. Неоднородная область смещается вместе с поплавком 12.
Энергия поля (то есть энергия активации электромагнита 26), по существу, зависит от суммы всех классифицированных по своей магнитной проводимости участков, через которые проходит магнитное поле М, в частности воздушных зазоров и участков в поплавке 12. При движении поплавка по его пути расстояние от поплавка до электромагнита (в частности, до его полюсных наконечников 28) остается, предпочтительно, постоянным. Размер взвешенной суммы не меняется при перемещении поплавка 12. Следовательно, энергия поля не изменяется, и поплавок 12 можно без приложения усилия перемещать вдоль его пути или вдоль электромагнита (в частности, его полюсных наконечников 28).
Предпочтительно, поплавок 12 уже в начале активации электромагнита 26 находится в магнитном поле М.
На фиг. 9 нижняя часть 32 составного соленоидного клапана 31 изображена под углом сбоку. На фиг. 10 показана нижняя часть 32 под углом снизу. На фиг. 11 показана нижняя часть 32 под углом сверху.
Нижняя часть 32 содержит впуск 17 для воды и электромагнит 26, но не содержит ни первого выпуска 19 для воды, ни второго выпуска 20 для воды. Два полюсных наконечника 28 имеют форму, соответствующую пути движения поплавка 12. В частности, внутренний контур полюсных наконечников 28, обращенный к пути движения поплавка 12, соответствует наружному контуру поплавка 12, в данном примере, имеет форму лотка. Полюсные наконечники 28 в данном случае выполнены в виде пластин, соединенных с сердечником 27 катушки электромагнита. Полюсные наконечники 28 прилегают снаружи к управляющей камере 13 (или ее корпусу) под углом приблизительно 45° к вертикали.
К расположенным внутри управляющей камеры 13 (или ее корпуса) боковым граням 33 (определяющим, по меньшей мере, часть траектории 34 движения поплавка 12) прилегает поплавок 12, в результате чего воздушный зазор между полюсными наконечниками 28 и поплавком 12 сводится к минимуму. Образуется магнитная цепь, состоящая из сердечника 27 катушки, полюсных наконечников 28, двух воздушных зазоров со стенкой корпуса управляющей камеры 13 и поплавком 12.
Неоднородность магнитного поля, обусловленная поплавком 12, создает силу притяжения между поплавком 12 и полюсными наконечниками 28. Разложение вектора силы (силы между полюсными наконечниками 28 и поплавком 12) на три взаимно перпендикулярных компонента (что обозначено системой координат, показанной на фиг. 9) показывает, что по соображениям симметрии составляющая силы по горизонтальной оси z′ пренебрежимо мала или даже равна нулю. Составляющая y′, ориентированная под прямым углом к предполагаемому направлению движения поплавка 12 (то есть перпендикулярная наклонной кромке днища 16), обеспечивает силу притяжения, однако поплавок 12 не может перемещаться в этом направлении. Третья составляющая силы по оси x′ ориентирована вдоль направления движения поплавка 12 и, таким образом, вдоль наклонной, причем симметрия смещения магнитного поля вместе с неоднородностью, обусловленной поплавком 12, дает пренебрежимо малую величину или полное отсутствие составляющей силы. Поэтому во всех основных направлениях усилие или путь равны нулю, то есть отсутствует передача механической энергии (силы умноженной на расстояние) от электромагнита 26 на поплавок 12. При медленном подъеме воды W в управляющей камере 13 можно условно считать, что соотношения сил вдоль пути движения поплавка 12 постоянны, то есть что в течение всего подъема поплавка 12 электромагниту не требуется передавать механическую энергию.
Разумеется, для создания магнитного поля М, как такового, потребуется затратить энергию. Это магнитное поле М проходит через сердечник 27 катушки, два полюсных наконечника 28 и воздушные зазоры или стенки корпуса управляющей камеры 13 в местах контакта поплавка 12 с корпусом управляющей камеры 13. Эта энергия практически не зависит от положения поплавка 12.
На фиг. 12 в разрезе сбоку изображена основная структура другого соленоидного клапана 41 с намагничиваемым поплавком 12 при опорожненной управляющей камере 43 клапана.
Однородное магнитное поле М, область которого обозначена пунктиром, оканчивается перед областью поплавка 12, посаженного на уплотнительную поверхность 22 второго выпуска 20 для воды. Таким образом, магнитная направляющая поплавка 12 проходит по более короткому участку общего пути до второго выпуска 20 для воды. В частности, когда центр поплавка 12 превышает среднюю плоскость между двумя выпусками 19 и 20 для воды, дальнейшее направление движения поплавка 12 может принимать на себя механическая направляющая, например, по меньшей мере, один вертикальный выступ или перемычка 44. Для этого перемычка 44 в данном случае выступает от крышки в управляющую камеру 13 и удерживает поплавок 12 в области второго выпуска 20 для воды, если в управляющей камере 13 имеет место уровень P жидкости, при котором поплавок 12 больше не удерживается магнитным полем M.
Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается показанным вариантом исполнения.
Так, поплавок может также иметь, например, цилиндрическую форму.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
11
соленоидный клапан
12
поплавок
13
управляющая камера
14
прямолинейная продольная сторона
15
полукруглая поперечная сторона
16
днище
17
впуск для воды
18
крышка
19
первый выпуск для воды
20
второй выпуск для воды
21
уплотнительная поверхность
22
уплотнительная поверхность
23
выступ
24
направляющее ребро
25
часть объема
26
электромагнит
27
сердечник катушки
28
полюсный наконечник
31
соленоидный клапан
32
нижняя часть соленоидного клапана
33
боковая грань
34
направляющая
41
соленоидный клапан
43
управляющая камера
44
перемычка
А
слив
F
уровень жидкости
G
канал использованной воды
H
бытовой прибор
M
магнитное поле
R
возвратный канал
W
Вода.