СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ
ELECTROMAGNETIC DRIVE CONTROL METHOD

Изобретение относится к машиностроению, а именно к электромагнитным приводам, имеющим два граничных положения и возвратную пружину, приводящим в действие элементы различных механических устройств, запорных клапанов, затворов, которые устанавливаются на магистральных трубопроводах и других коммуникациях.
Известно устройство клапана электромагнитного КМУ1, серийно выпускаемого Казанским заводом ВАКМА ОАО "ВАКУУММАШ". В этом устройстве реализуется способ управления электромагнитным приводом, заключающийся в том, что привод имеет два граничных положения - исходное и рабочее, в первом из которых привод удерживают с помощью упругого элемента, а для перевода привода в рабочее положение на его силовой электромагнит подают напряжение, удерживают его в этом положении фиксирующим механизмом, возврат привода в исходное положение осуществляют путем снятия напряжения с силового электромагнита и освобождения привода от действия фиксирующего механизма.
Управление приводом осуществляется посредством электронной тиристорно-транзисторной схемы. Пусковой ток обмотки силового электромагнита 9 А, удерживающий ток - 0,6 А.
Вышеуказанный способ по технической сущности является наиболее близким к заявляемому способу и поэтому выбран в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является наличие постоянного потребления тока в одном из граничных положений (0,6 А) и ограничение пускового тока (9 А), определяемое техническими характеристиками элементов электронной схемы управления, и невысокая степень надежности схемы управления.
Решаемая техническая задача - снижение энергопотребления и повышение надежности.
Поставленная задача решается способом управления электромагнитным приводом, заключающимся в том, что привод имеет два граничных положения - исходное и рабочее, в первом из которых привод удерживают с помощью упругого элемента, а для перевода привода в рабочее положение на его силовой электромагнит подают напряжение, удерживают его в этом положении фиксирующим механизмом, возврат привода в исходное положение осуществляют путем снятия напряжения с силового электромагнита и освобождения привода от действия фиксирующего механизма.
Новым является то, что перед фиксацией привода в рабочем положении привод путем подачи напряжения на силовой электромагнит переводят из исходного положения в промежуточное положение до образования зазора Z между упорным выступом привода и концом якорной пластины для обеспечения возможности срабатывания фиксирующего механизма, после чего снимают напряжение с силового электромагнита, приводя привод в рабочее положение с последующей его фиксацией в нем, возврат привода в исходное положение осуществляют через промежуточное положение, для чего подают напряжение на силовой электромагнит и электромагнит фиксирующего механизма одновременно, а затем сначала снимают напряжение с силового электромагнита, а фиксирующий механизм выключают с задержкой.
Предлагаемый способ позволяет успешно сочетать следующую совокупность существенных признаков: снижение общего суммарного энергопотребления, отсутствие энергопотребления при нахождении привода в любом из граничных положений, увеличение надежности работы в широком диапазоне прилагаемых к приводу усилий при фактически неизменных габаритах и мощности фиксирующего механизма, отсутствие ограничений по току и напряжению, налагаемых использованием электронных схем управления, возможность работы в импульсном форсированном режиме, снижение массы и габаритов силового электромагнита.
Заявляемый способ реализуется устройством, представленным на фигурах 1-4, на которых показаны режимы взаимодействия привода с фиксирующим механизмом.
На фигурах обозначены:
1 - привод, 2 - упорный выступ на приводе, 3 - электромагнит фиксирующего механизма, 4 - магнитопровод фиксирующего механизма, 5 - якорная пластина фиксирующего механизма, 6 - возвратная пружина фиксирующего механизма.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
В исходном состоянии (фиг.1) привод 1 удерживается упругим элементом, при этом конец якорной пластины 5 находится на поверхности привода за упорным выступом 2. При подаче тока в обмотку силового электромагнита привод перемещается в сторону рабочего положения с образованием зазора Z, якорная пластина 5 под воздействием пружины 6 опускается вниз в положение перед упорным выступом 2 (фиг.2), снимается напряжение с обмотки силового электромагнита, и привод, перемещаясь под воздействием упругого элемента до упора конца якорной пластины 5 в выступ 2, выбирает зазор Z и фиксируется в этом положении (фиг.3).
Таким образом, основная нагрузка распределяется вдоль якорной пластины, работающей на сжатие. При малой длине якорная пластина способна выдерживать большие нагрузки, которые определяются шириной, толщиной (площадью сечения) и качеством стали якорной пластины. Крепление фиксирующего механизма реализовано «плавающим», что обеспечивает равномерное распределение нагрузки на якорную пластину по всей площади.
Для возврата привода в исходное положение ток подается одновременно на обмотку силового электромагнита и на обмотку 3 электромагнита фиксирующего механизма, при этом привод начинает движение в сторону рабочего положения для образования зазора Z, снимая нагрузку с якорной пластины 5. Освобожденная от нагрузки якорная пластина 5 притягивается к сердечнику электромагнита фиксирующего механизма. При снятии напряжения с обмоток силового электромагнита и электромагнита фиксирующего механизма привод под воздействием упругого элемента перемещается в исходное положение, при этом выступ 2 свободно проходит под концом якорной пластины 5 (фиг.4), а отпускание якорной пластины фиксирующего механизма происходит с задержкой. Привод возвращается в исходное состояние (фиг.4).
Приведенный способ фиксации может быть использован в устройствах, имеющих магистрали гидро- или пневмопривода, которые работают в одном направлении с образованием зазора Z как при открытии, так и при закрытии, обеспечивая при этом соответствующее управление фиксирующим механизмом.
Преимущества предлагаемого способа управления электромагнитным приводом заключаются в том, что надежная работа фиксирующего механизма обеспечивается в широком диапазоне прилагаемых к приводу усилий при фактически неизменных габаритах и мощности фиксирующего механизма за счет снятия нагрузки с фиксирующего элемента в момент его срабатывания. При этом предложенный способ позволяет уменьшить массу и габариты электромагнитного привода или увеличить его тяговые усилия за счет кратковременной подачи существенно большего тока в обмотку силового электромагнита.
Кроме того, предложенный способ дает возможность применения простых схем управления, не имеющих ограничений в выборе рабочих напряжений и токов и использующих общий источник питания для обмоток силового электромагнита и электромагнита фиксирующего механизма.
Заявляемый способ реализован в механизмах управления клапанами систем жизнеобеспечения электрофизических установок.