ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Заявляемое техническое решение относится к машиностроению, преимущественно к трубопроводной арматуре с электромагнитными приводами и предназначено для одностороннего перемещения деталей сопряженного агрегата в топливных, гидравлических и пневматических системах.
Известна конструкция электромагнита, содержащая корпус с расположенной в нем катушкой управления, опорный фланец с неподвижным стопом и направляющей втулкой из немагнитного материала, фланец с проходным отверстием, втяжной якорь со штоком, зафиксированном от радиальных перемещений направляющей втулкой стопа и направляющей втулкой крышки. На выступающем над наружной торцевой поверхностью крышки участке штока закреплен регулируемый упор, а между ним и наружной торцевой поверхностью крышки концентрично со штоком установлен упругий деформируемый элемент (см. патент на изобретение РФ №2226302, МПК H 01 F 7/08, 7/13, 7/16, опубл. 27.03.2004 г.).
После включения катушки управления на якорь действуют электромагнитные силы, втягивая его со штоком, при уменьшении зазора между якорем и стопом до определенной величины начинает деформироваться упругий элемент и, вследствие этого, через упор на шток начинает действовать дополнительная нагрузка. Достигнутое значительное увеличение нагрузки, противодействующей тяговому усилию в конце хода якоря, обеспечивает при отключении катушки управления соответствующее уменьшение времени задержки якоря.
Предотвращение задержки (залипания) якоря при выключении обеспечивается за счет введения дополнительного упругого деформируемого элемента, что вызывает увеличение габаритов изделия, а также его удорожание.
Недостатком конструкции с упругим деформируемым элементом является ограниченный период его работы, а также значительное увеличение длины электромагнита в осевом направлении.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конструкция электромагнита, содержащая расположенные соосно корпус, стоп, катушку, направляющую втулку, якорь и шток, при этом направляющая втулка, со стороны противоположной стопу, имеет полость закрытую жестко соединенным с ней немагнитным кольцом. Кольцо обеспечивает разрыв магнитной цепи при включении катушки электромагнита на участке торец якоря - кольцо, чем предотвращается
задержка движения (залипание) якоря при включении электромагнита (см. авторское свидетельство СССР №951421, МПК H 01 F 7/06, опубл. 15.08.82 г.).
Недостатками вышеописанной конструкции являются ее не разборность, то есть невозможна замена изнашиваемых частей, например якоря, при ремонте конструкции, т.к. после жесткого соединения кольца с направляющей втулкой, например с помощью сварки, конструкция становится не разборной, конструкция электромагнита не позволяет также обеспечить герметичность корпуса.
Задачей заявляемого технического решения является простота изготовления, возможность дополнительного регулирования длины немагнитного зазора между торцем якоря и дном корпуса в процессе сборки, возможность замены изнашиваемых частей электромагнита, обеспечение герметичности корпуса, а также повышение надежности работы устройства.
Поставленная задача достигается тем, что электромагнит, состоящий из расположенных соосно корпуса, кожуха, катушки, якоря, штока и упора, согласно полезной модели, снабжен магнитонепроводящей упорной шайбой и регулировочными шайбами, при этом шток выполнен с выступом на верхнем конце, а на торце якоря выполнено цилиндрическое углубление, в котором соосно с якорем установлена магнитонепроводящая упорная шайба, высота которой подобрана таким образом, чтобы выступающая за торец якоря часть шайбы обеспечивала величину немагнитного зазора между торцем якоря и дном корпуса, а регулировочные шайбы расположены на выступе штока между ним и якорем и обеспечивают необходимое выступание нижнего конца штока относительно установочного торца корпуса электромагнита, причем магнитонепроводящая упорная шайба, регулировочные шайбы, якорь и шток образуют неразъемный узел за счет развальцовки верхнего конца штока на магнитонепроводящей упорной шайбе, кроме того, корпус электромагнита выполнен цельнометаллическим и герметичным.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый электромагнит отличается наличием и конструкцией неразъемного узла: якорь, шток, магнитонепроводящая упорная шайба, регулировочные шайбы и его расположением, а также выполнением корпуса электромагнита цельнометаллическим и герметичным.
Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется чертежом, где: на фигуре изображен пример выполнения электромагнита в продольном разрезе.
На фигуре показан продольный разрез электромагнита, который содержит корпус 1, кожух 2, катушку 3, якорь 4, шток 5, упор 6, магнитонепроводящую упорную
шайбу 7, соосно расположенную с якорем 4 и штоком 5, и несколько регулировочных шайб 8.
Электромагнит дополнительно снабжен алюминиевой крышкой 9, установленной в заточку в кожух 2, который завальцован на крышку 9, изоляционной прокладкой 10, расположенной на крышке 9, и соединителем 11, выполненным в виде штепсельного разъема и расположенным на изоляционной прокладке 10, а также вкладышем, выполненным в виде одной или нескольких магнитопроводящих шайб 12, соосно расположенных между кожухом 2 и корпусом 1. При этом магнитопроводящие шайбы 12 выполнены заданной конфигурации, например кольца с выемками, расположенными диаметрально противоположно и прилегающими с одной стороны к внешнему, а с другой стороны к внутреннему периметру кольца, обеспечивая при этом установку выводов катушки 2. В крышке 9 выполнено отверстие 13, а в кожухе 2 - отверстие 14, предназначенные для заливки внутренней полости электромагнита резиноподобным герметиком.
При этом корпус электромагнита 1 выполнен из одного материала цельнометаллическим и герметичным, а немагнитопроводящая зона обеспечивается за счет проточки в корпусе.
Электромагнит собирается следующим образом: устанавливают необходимое количество регулировочных шайб 8 на выступ верхнего конца штока 5 таким образом, чтобы обеспечить заданное выступание нижнего конца цилиндрического штока 5 относительно нижней плоскости упора 6, вставляют шток 5 в полость якоря 4, затем на верхний конец штока 5 одевают магнитонепроводящую упорную шайбу 7, помещая ее в цилиндрическое углубление в торце якоря. При этом высоту шайбы 7 подбирают таким образом, чтобы выступающая за торец якоря часть шайбы обеспечивала величину немагнитного зазора между торцем якоря и дном корпуса. Затем развальцовывают на шайбе 7 верхний конец цилиндрического штока 5, образуя неразъемный узел - шток 5, якорь 4, магнитонепроводящая упорная шайба 7 и регулировочные шайбы 8, после чего устанавливают упор 6 в корпус 1.
Электромагнит выполнен, например, с использованием следующих материалов: корпус электромагнита выполнен цельнометаллическим из стали 10880Ш, магнитонепроводящая упорная шайба 7 и регулировочные шайбы 8 выполнены из нержавеющей немагнитной стали, крышка 9 - из алюминия, изоляционная прокладка 10 - из текстолита, вкладыш состоит из нескольких магнитопроводящих шайб 12, выполненных из стали 10895, заливка электромагнита, производимая через отверстия 13 и 14, выполненные соответственно в крышке 9 и в кожухе 2, осуществляется резиноподобным герметиком.
Рассмотрим работу электромагнита, показанного на фигуре.
При подаче напряжения на катушку 3 электромагнита создается электромагнитный поток, который, замыкаясь через корпус 1, кожух 2, якорь 4, упор 6 и магнитопроводящие шайбы 12, создает на якоре 4 необходимое тяговое усилие для его перемещения, при этом магнитный поток через дно корпуса 1 и торец якоря 4 не замыкается, так как имеется воздушный зазор, что предотвращает залипание якоря 4 во время работы электромагнита. Якорь 4, через закрепленный в нем шток 5, перемещает сопряженные с ним элементы на величину отрегулированного хода.
При снятии напряжения с обмотки электромагнита якорь 4 со штоком 5 под действием пружины, установленной на сопряженном агрегате (на чертеже не показана), возвращаются в исходное положение.
Технический результат - создание конструкции электромагнита, обеспечивающей решение поставленной задачи, достигается за счет наличия в электромагните магнитонепроводящей упорной шайбы и регулировочных шайб, входящих в неразъемный узел с якорем и штоком, и обеспечивающих зазор между торцем якоря и дном корпуса, и необходимое выступание нижнего конца штока относительно нижней плоскости упора, а также за счет выполнения корпуса цельнометаллическим и герметичным.
Таким образом, конструкция заявляемого технического решения проста в изготовлении, обеспечивает: герметичность корпуса за счет выполнения его цельнометаллическим, необходимую величину немагнитного зазора в процессе сборки за счет введения в конструкцию магнитонепроводящей упорной шайбы, необходимое выступание нижнего конца штока за счет введения в конструкцию электромагнита регулировочных шайб, в результате чего повышается надежность работы устройства.
Заявляемое устройство экспериментально подтвердило возможность получения предполагаемого результата.