Устройство электромагнитное пусковое
ELECTROMAGNETIC LAUNCHING DEVICE

Изобретение относится к электромагнитным пусковым устройствам, в частности, используемым в запорно-пусковых устройствах систем газового пожаротушения.
Известно устройство электромагнитное пусковое (УЭМП, Паспорт ПМСА.303313.001 ПС Руководство по эксплуатации ПМСА.303313.001 РЭ, ООО «Пожсоюз», Пенза, 2016, с. 3-19). Устройство предназначено для приведения в действие исполнительных механизмов запорной арматуры оборудования пожаротушения, расположенного внутри или снаружи наземных строений, и состоит из латунного корпуса, латунных передней и задней крышек, пружины и постоянного магнита, анкерной шайбы, штока, соленоида с полым сердечником и узла присоединения пускателя к запускаемому оборудованию. Задняя крышка может быть глухой или иметь держатель для установки ручного дублера кулачкового типа и контрольной чеки. Тяговое усилие устройства обеспечивается конструктивно, установкой пружины, постоянного магнита и соленоида расчетной мощности, и при эксплуатации дополнительной регулировки не требуется.
Известное устройство обладает высокой надежностью и долговечностью, но при этом является весьма громоздким и материалоемким, а также требует весьма длительного (для экстремальной ситуации) электрического пускового импульса, что в свою очередь замедляет срабатывание аварийной аппаратуры и, как следствие, усложняет противоаварийные действия.
Наиболее близким к заявленному техническому решению - прототипом - является устройство пусковое электромагнитное взрывозащищенное (Устройство пусковое электромагнитное взрывозащищенное F1120012, Руководство по эксплуатации МЭЗ-997.000 РЭ, ЗАО МЭЗ «Спецавтоматика», М., 2013, с. 6-7).
Конструктивно прототип аналогичен ранее рассмотренному аналогу, однако в отличие от последнего его элементы, образующие магнитопровод: корпус, задняя крышка, анкерная шайба и сердечник - изготовлены из конструкционной стали повышенной обрабатываемости резанием HSMn30 (1.0715) с никелевым покрытием толщиной 8-10 мкм, постоянный магнит - из интерметаллида Nd2Fel4B с медно-никелевым покрытием, пружины - из пружинной стали с цинковым покрытием, остальные детали изготовлены из латуни CW614N (CuZn39Pb3). Таким образом, магнитопровод устройства выполнен из автоматной стали (11SMn30), которой присущ ряд недостатков, существенных в рассматриваемом применении в части магнитного насыщения, вихревых токов, гистерезиса.
Таким образом, как и вышеприведенный аналог, прототип обладает высокой надежностью и долговечностью, но при этом является весьма громоздким и материалоемким, что обусловлено размерами магнита, способного развить требуемое усилие в отсутствие эффективного магнитопровода, как следствие - размерами соленоида (катушка, сердечник), а также требует весьма длительного (для экстремальной ситуации) электрического пускового импульса, обусловленного необходимостью преодоления существенного остаточного намагничивания элементов магнитопровода, что в свою очередь замедляет срабатывание приводимой в действие пусковым устройством аварийной аппаратуры и, как следствие, усложняет противоаварийные действия. Все это свидетельствует о невысокой эффективности существующих конструкций электромагнитных пусковых устройств.
Техническая проблема заключается в устранении вышеописанных недостатков.
Технический результат - повышение эффективности устройства электромагнитного пускового за счет снижения энергоемкости и массогабаритных характеристик при одновременном повышении скорости срабатывания.
Проблема решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве электромагнитном пусковом, включающем цилиндрический корпус с цилиндрической внутренней полостью и закрепленными на нем латунными передней и задней крышками, соосно размещенные в цилиндрической полости корпуса постоянный магнит кольцевой формы, соленоид с сердечником в виде втулки с торцовой отбортовкой наружу, размещенной между постоянным магнитом и торцом катушки соленоида, размещенный в направляющих отверстиях передней и задней крышек подвижный в осевом направлении шток соленоида с закрепленной на нем анкерной шайбой, размещенной между торцом сердечника соленоида без отбортовки и упорной поверхностью передней крышки, пружину, размещенную в зазоре между задней крышкой, внутренней поверхностью сердечника соленоида и наружной поверхностью штока соленоида с в возможностью упругого воздействия на анкерную шайбу в осевом направлении, и дистанционатор, выполненный из изоляционного материала в форме цилиндрической втулки и размещенный между корпусом, торцом катушки соленоида, периферийным торцом отбортовки сердечника соленоида и постоянным магнитом, цилиндрический корпус выполнен с торцовой отбортовкой внутрь, охватывающей постоянный магнит, а цилиндрический корпус, анкерная шайба, сердечник и шток соленоида выполнены из электротехнической стали.
Изобретение иллюстрируется Фиг., на которой изображен осевой разрез устройства электромагнитного пускового.
На представленных изображениях соответствующие позиции имеют следующие значения:
1 - корпус;
2 - задняя крышка;
3 - передняя крышка;
4 - постоянный магнит;
5 - дистанционатор;
6 - катушка соленоида;
7 - сердечник соленоида;
8 - шток соленоида;
9 - анкерная шайба;
10 - пружина;
11 - торцовая отбортовка сердечника соленоида;
12 - торцовая отбортовка корпуса;
13 - направляющее отверстие передней крышки;
14 - направляющее отверстие задней крышки;
15 - фиксирующее кольцо;
16 - разъем;
17 - резьбовая часть передней крышки.
Заявленное устройство электромагнитное пусковое, как это следует из Фиг., включает корпус 1, внутренняя цилиндрическая полость которого по торцам ограничена латунными передней 3 и задней 2 крышками. Корпус 1 со стороны задней крышки 2 выполнен с отбортовкой, образующей опорную поверхность под размещаемый во внутренней полости корпуса постоянный магнит 4 кольцевой формы и внутреннее резьбовое отверстие, взаимодействующее с наружной резьбой задней крышки 2. За постоянным магнитом 4 в корпусе в направлении от задней крышки 2 установлены сердечник соленоида 7 с торцовой отбортовкой со стороны задней крышки, размещенной между постоянным магнитом 4 и торцом катушки соленоида 6, катушка соленоида 6, анкерная шайба 9, закрепленная на штоке соленоида 8, при этом перед введением заднего торца штока соленоида 8 в направляющее отверстие 14 задней крышки на него надевается пружина 10. Дистанционатор 5, выполненный в нашем случае из капролона, выполняет функцию центрирующего элемента. Фиксируется конструкция надеванием на корпус передней крышки 3 с введением переднего торца штока соленоида 8 в направляющее отверстие 13 передней крышки и защелкиванием фиксирующего кольца 15 в соответствующих углублениях корпуса 1 и передней крышки 3. На боковой поверхности корпуса 1 закреплен разъем 16 для электрического подключения. Катушка соленоида 6 через разъем 16 соединяется по схеме электрического подключения с командным устройством (не показано, поскольку не является предметом изобретения и имеет исполнение, совпадающее с исполнениями прототипа и аналога). Передняя крышка 3 резьбовой частью 17 наворачивается на ответную резьбу объекта пуска (в системах газового пожаротушения это - запорно-пусковое устройство) с возможностью пуска последнего воздействием штока соленоида 8 (в части взаимодействия с объектом пуска не показано - не является предметом изобретения, исполнение аналогично прототипу и аналогу). Задняя крышка 3 может быть глухой (см. Фиг.) или иметь держатель для установки ручного дублера кулачкового типа и контрольной чеки (не показано - не является предметом изобретения, исполнение аналогично прототипу и аналогу).
Работает заявленное устройство электромагнитное пусковое следующим образом.
Перед установкой устройство должно быть взведено. Для этого в резьбу 17 передней крышки 3 заворачивается специальный ключ (входящий в ЗИП - аналогично прототипу и аналогу), который при закручивании нажимает на шток соленоида 8, вдвигая его вовнутрь устройства. Шток соленоида 8 надавливает анкерной шайбой 9 сжимая пружину 10. При уменьшении выступания штока до величины h=7,0 мм (для разных модификаций устройства эта величина может быть иной) происходит сцепление анкерной шайбы 9 с торцом корпуса 1 и торцом сердечника соленоида 7 за счет силы притяжения постоянного магнита 4. Сила магнитного притяжения превосходит усилие сжатой пружины, за счет чего устройство фиксируется во взведенном состоянии. Здесь следует отметить, что замкнутый магнитопровод: постоянный магнит - корпус - анкерная шайба - сердечник соленоида - постоянный магнит, включающий постоянный магнит и остальные элементы из электротехнической стали (рекомендуется сталь 20850, подходящая для изготовления означенных элементов резанием), обеспечивает в отличие от прототипа и аналогов требуемую силу преодоления пружины, равную удвоенному усилию, развиваемому постоянным магнитом, что позволяет существенно снизить (80% и более) габариты постоянного магнита.
При подаче в электрическую цепь устройства электромагнитного пускового постоянного тока необходимой величины и полярности в соленоиде возникает магнитное поле, противодействующее полю постоянного магнита. Здесь следует отметить, что за счет построения в заявленном техническом решении замкнутого магнитопровода, требуемое поле постоянного магнита, как отмечено выше, до двух раз меньше по сравнению с прототипом и аналогами, следовательно на его преодоление требуется и менее мощный и менее габаритный соленоид. Сила притяжения анкерной шайбы 9 к торцу корпуса 1 и торцу сердечника соленоида 7 в моменте ослабевает практически до нуля и усилие пружины 10 перемещает шток соленоида 8 (до упора анкерной шайбы 9 в переднюю крышку), который в свою очередь приводит в действие исполнительный механизм объекта пуска.
Поскольку заявленное техническое решение, его параметры, отраженные в формуле изобретения, формировались на основании экспериментов и иной доказательной базы в части достижения заявленного технического результата не имеют, ниже приводится сопоставительная Таблица ключевых технических характеристик, присущих и достигаемых заявленным техническим решением, аналогом и прототипом при идентичных условиях применения.
Из представленной таблицы следует, что при меньших массогабаритных параметрах и потребляемой мощности, заявленное техническое решение обеспечивает требуемое толкающее усилие на штоке и более быстрое срабатывание (определяется длительностью пускового импульса).
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что техническая проблема - устранение недостатков, присущих аналогу и прототипу - решена, а заявленный технический результат - повышение эффективности устройства электромагнитного пускового за счет снижения энергоемкости и массогабаритных характеристик при одновременном повышении скорости срабатывания - достигнут.