БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН
QUICK-ACTING ELECTROMAGNETIC VALVE

Заявляемое изобретение относится к области пневмогидравлических систем общего назначения, предназначено для быстрого впуска жидкости или газа и может быть применено, в частности, для разделения сыпучих продуктов - в том числе высокоскоростной сортировки зерна, прерываемой воздушной струей, в фотоэлектронном светосепараторе. Увеличение скорости срабатывания клапанов комплекса позволит увеличить производительность технологического процесса сортировки.
Наиболее близким по совокупности признаков является электромагнитный дозирующий клапан [Патент РФ №2285145, опубликован 2006.10.10. Автор: Потапов Андрей Иванович (RU)].
Клапан содержит цилиндрическую обмотку электромагнита, заключенную в магнитопровод из ферромагнитного материала с цилиндрическим каналом в центре для пропуска жидкости или газа и магнитным зазором, который при подаче на обмотку электромагнита управляющего электрического импульса замыкается плоскостью ферромагнитной подвижной пластины, имеющей отверстие, вторая плоскость которой, прижатая ранее давлением среды к выходным отверстиям неподвижной пластины из немагнитного материала, открывает эти отверстия, соединенные с выходом клапана. Величина силы, притягивающей ферромагнитную подвижную пластину к области магнитного зазора магнитопровода и, соответственно, скорость срабатывания клапана зависят от градиента магнитного поля. В динамическом режиме, при изменении тока в обмотке электромагнита, в проводящем магнитопроводе возникают аксиально-симметричные замкнутые вихревые токи (токи Фуко). Это приводит к снижению действующего значения градиента магнитной индукции и ограничению быстродействия клапана, что является недостатком известного устройства.
Для устранения этого недостатка в известном быстродействующем электромагнитном клапане для жидких и газообразных сред, содержащем цилиндрическую обмотку электромагнита, заключенную в магнитопровод из ферромагнитного материала с цилиндрическим каналом в центре для пропуска жидкости или газа и магнитным зазором, который при подаче на обмотку электромагнита управляющего электрического импульса замыкается плоскостью ферромагнитной подвижной пластины, имеющей отверстие, вторая плоскость которой, прижатая ранее давлением среды к выходным отверстиям неподвижной пластины из немагнитного материала, открывает эти отверстия, соединенные с выходом клапана, согласно изобретению в магнитопроводе в направлении оси дополнительно выполнен зазор, заполненный непроводящим материалом. Это приводит к устранению токов Фуко, что позволяет увеличить быстродействие клапана.
На чертеже изображена схема быстродействующего электромагнитного клапана. Устройство содержит обмотку электромагнита 1, заключенную в магнитопровод 2 из ферромагнитного материала с цилиндрическим каналом 3 в центре для пропуска жидкости или газа и магнитным зазором 4, ферромагнитной подвижной пластины 5, имеющей отверстие 6, неподвижной пластины из немагнитного материала 7 с выходными отверстиями 8, зазор 9, заполненный непроводящим материалом.
Работа быстродействующего электромагнитного клапана осуществляется следующим образом. В исходном состоянии пластина 5 со стороны отверстия 3 прижата давлением жидкости или газа к неподвижной пластине 7. Магнитный зазор 4 магнитопровода 2 при этом не перекрывается первой плоскостью пластины 5, а выходные отверстия 8 перекрыты второй плоскостью пластины 5. Клапан закрыт.
При подаче на обмотку электромагнита 1 управляющего электрического импульса возникает электромагнитная сила, преодолевающая силу давления среды и притягивающая пластину 5 к зазору 4 магнитопровода 2. При этом освобождаются отверстия 8 и клапан открывается.
Положительный эффект заключается в том, что зазор 9 из непроводящего материала разрывает контуры циркулярных вихревых токов магнитопровода 2, что приводит к увеличению быстродействия клапана.
С целью упрощения технологии изготовления быстродействующего электромагнитного клапана, согласно п.2 формулы изобретения, зазор 9, заполненный непроводящим материалом, выполнен только на внутренней части магнитопровода. При одинаковой площади сечения внутренней и внешней частей магнитопровода внешняя часть существенно тоньше, следовательно, она вносит существенно меньший вклад в увеличение магнитосопротивления в целом. Поэтому выполнение непроводящего зазора только в центральной области приводит к положительному эффекту при упрощении технологии изготовления клапана.
Испытания клапана, выполненного с непроводящим зазором в центральной области магнитопровода, показали, что предлагаемая конструкция клапана, в сравнение с прототипом, обеспечивает большую частоту срабатывания - до 150 Гц при скважности 2, что на 15-20% превышает производительность известного устройства.