Электромагнитный регулятор расхода

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, содержащий кррпух: с входным и выходным патрубками, электромагнитную катушку,.связанную с магнитопро водом, в котором установлен подпружи|ненный якорь с центральной расточкой , ненасыщенный ферромагнитный шунт, расположенный в области рабочего зазора, и клапан, выполненный на торцовой поверхности подпружиненного якоря, отличающийся тем, что, с целью стабилизации расходной характеристики по напряжению при изменении температуры эксплуатации, он содержит установленный в центральной расточке якоря стакан с фланцем и размещенным на его дНе стержнем, заключенным в гильзу с образованием зазора между ее торцовой поверхностью и дном стакана, причем стержень выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого боль§ ше коэффициента линейного расширения гильзы, но меньше коэффициента линейного расширения стакана.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NWIIMOII

РЕСПУБЛИК (19) (11) ь СЮ G. 0 5 D 7 0 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К AB ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3282817/18-24 (22) 12.05 ° 81 (46) 23.06.83. Бюл. 9 23 (72) Б.А. Кочурин и )0.А. Моисеев (53) 621.646.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство

СССР 9 655867, кл. F 16 К 31/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР ,)).481743, кл. F 16 К 31/02, 1974 (прототип). (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РЕГУЛЯТОР

РАСХОДА, содержащий корпус с входным и выходнымпатрубками, электромагнитную катушку, связайную с магнитопро° водом, в котором установлен подпружи,ненный якорь с центральной расточкой, ненасыщенный ферромагнитный шунт, расположенный в области рабочего зазора, и клапан, выполненный на торцовой поверхности подпружиненного якоря, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации расходной характеристики по напряжению при изменении температуры эксплуатации, он содержит установленный в центральной расточке якоря стакан с фланцем и размещенным íà его дне стержнем, заключенным в гильзу с образованием зазора между ее торцовой поверхностью и дном стакана, причем стержень выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого бсльше коэффициента линейного расширения гильзы, но меньше коэффициента линейного расширения стакана.

1024884

Изобретение относится к автоматике и может быть применено для регулирования расхода рабочей среды в различных. областях техники.

Известен регулятор расхода с электромагнитным управлением, содержащий корпус, регулирующий орган и электромагнитную катушку уп- . равления. Регулирующий орган выполнен в виде свободно установленной винтовой пружины из ферромагнитнЬго материала, размещенной между катушкой и стержнем. Стержень неподвижно установлен коаксиально катушке и выполнен иэ немагнитного материала.

Изменение силы тока в катушке вызывает изменение магнитного потока, взаимодействующего с пружиной.

Это приводит к поджатию или растяжению ее витков и, следовательно, к изменению площади проходного сечения между витками пружины. Происходит изменение расхода рабочей . среды (1) .

Недостатками данного устройства являются сдвиг расходной характеристики по напряжению при изменении температуры эксплуатации и отсутствие герметичности рабочей среды при обесточенной катушке, что требует дополнительной установки запорного устройства, например электромагнитного клапана.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электромагнитный клапан, состоящий из магнитопровода, электромагнитной катушки, седла, герметичного разделительного стакана из немаг" нитного материала с выполненным заодно с якорем (сердечником) затвором, взаимодействующим с седлом, Якорь выполнен с центральной расточкой, подпружинен и расположен в магнитопроводе. В области рабочего зазора магнитопровод снабжен ненасыщенным ферромагнитным шунтом, способствующим согласованию тяговой и нагрузочной характеристик. Согласование указанных характеристик создает предпосылки для использования клапана в режиме регулятора расхода. Применение ненасыщенного шунта не требует ферромагнитных материалов со строго нормированными магнитными свойствами $2J .

Недостаток известного устройства - сдвиг расходной характеристики по напряжению при изменении температуры эксплуатации.

Цель изобретения — стабилизация расходной характеристики. по напряжению при изменении температуры эксплуатации.

Укаэанная цель достигается тем, что электромагнитный регулятор расхода, содержащий корпус с входным

65 ной патрубок 2 и перекрывается клаи выходным патрубками, электромагнитную катушку, связанную с магнитопроводом, в котором установлен подпружиненный якорь с центральной расточкой, ненасыщенный ферромаг5 нитный шунт, расположенный в области рабочего зазора, и клапан, выполненный на торцовой поверхности подпружиненного якоря, содержит установленный в центральной расточ10 ке якоря стакан с фланцем и размещенным на его дне стержнем, заключенным в гильзу с образованием зазора между ее торцовой поверхностью и дном стакана, причем стержень выполнен из материала, коэффициент линейного расширения кото- рого больше коэффициента линейного расширения гильзы, но меньше коэффициента линейного расширения ста20 кана °

На фиг, 1 изображен предлагае- . мый регулятор в закрытом положении; на фиг. 2 — график изменения тягового усилия электромагнита и усилия пружины в зависимости от изменения температуры эксплуатации.

Электромагнитный регулятор расхода состоит из корпуса 1 с входным

2 и выходным 3 патрубками и седлом

4,герметичного разделительного стаЗО кана 5 из немагнитного материала и выполненного заодно с якорем б клапана 7. Электромагнитная катушка 8 заключена в магнитопровод из ферромагнитного материала, состоя

35 щий из кожуха 9,. стопа 10, опирающегося на дно стакана 5, и воротничка 11. В области рабочего зазора стоп 10 снабжен ненасыщенным ферромагнитным шунтом 12. Якорь,6 вы40 полнен с центральной расточкой 13, в которой расположен стакан 14. его фланец опирается на торец якоря б.

На дно стакана 14 установлен стержень 15 с одетой на нем гильзой 16.

Длина стержня 15 регулируется прокладками 17 для получения зазора A между дном стакана 14 и обращенным к нему торцом гильзы 16 . Гильза 16 взаимодействует с пружиной 18 и передает ее усилие через стержень

50 15 и стакан 14 якорю б и соответственно клапану 7. Материалы стакана 14, стержня 15 и гильзы 16 подобраны так, что коэффициент Кс линейного расширения стакана 14 боль55 ше коэффициента g линейного расширения стержня 15, который больше коэффициента ф линейного расширения гильзы 16, т.е. Ж от > о о>о g Между шунтом 12 стопа 10 и воротничком 11

6О расположена втулка 19 из немагнитного материала.

Регулятор работает следующим об.разом.

Рабочая среда поступает во вход1024884 паном 7, взаимодействующим с седлом

4, под действием герметнзирующего усилия, представляющего собой разность усилияпружины 18 и усилия от давления рабочей среды на не» компенсированную площадь клапана 7.

При подаче напряжения на катушку 8 возникает магнитный поток, взаимодействующий с якорем 6. Сила взаимодействия растет с увеличением силы тока и при определенном напряжении достигает значения герметизирующего им усилия на клапане 7. Контактные напряжения в паре клапанседло исчезают, и рабочая среда начинает перетекать в выходной пат.рубок 3. Размеры ненасыщенного ферромагнитного шунта 12 и воротничка

11 подобраны таким образом, что при рабочем зазоре, соизмеримом с высотой шунта, электромагнит имеет пологую тяговую характеристику на относительно большом участке по ходу якоря б ° Поэтому каждому следующему напряжению соответствует определенное положение якоря б, а следовательно, определенный зазор между клапаном 7 и седлом 4, и расход . рабочей среды. При увеличении напряжения расход увеличивается,-при уменьшении — .падает. Колебания температуры эксплуатации, например от

-60 до +80 C изменяют напряжение, . при котором тяговое усилие электромагнита равняется герметизирующему усилию клапана 7, что приводит к сдвигу расходной характеристики по напряжению. Стабилизация данного параметра достигается изменением усилия пружины на величину изменения тягового усилия электромагнита.

С повышением температуры от исходной, например 20 С, длины стакана 14, стержня 15 н гильзы 16 увеличиваются. Увеличение длин стержня

15 и гильзы 16 способствует росту зазора А (Ке > К ) ° Следовательно, уменьшение усилия пружины 18 при нагреве достигается увеличением расстояния между ее опорными поверхностями на величину разности приращения длин стакана 14 и стержня 15 (ес > a 1 и описывается прямой 2 на фиг. 2. Тяговое усилие электромагнита в зависимости от температурЫ эксплуатации изменяется обратно пропорционально квадрату коэффициl0 ента, учитывающего изменение сопротйвления обмотки катушки, и его изменение в одинаковом температурном интервале при охлаждении выше, чем при нагреве (кривая 1 на фиг.2).

15 Длины стакана 14, стержня 15 и гиль" зи 16 при охлаждении уменьшаются, а так как а(> « .,, то при определенной температуре 9, соответствующей точке Б (фиг. 2), зазор А (фиг. 1) . равен нулю. Поэтому первоначально увеличение усилия пружины происходит за счет уменьшения расстояния между ее опорными поверхностями на величину разности изменения длин стакана 14 и стержня 15 (от исходной температуры до т. 5 по прямой 2) а затем стакана 14 и гильзы 16, начиная с т. 5 по прямой. 3 (фиг. 2).

При температуре 8 (фиг. 2),.соответствующей нулевому зазору A,, ЗО происходит изменение крутизны линейной характеристики компенсирующего усилия, что способствует согласованности усилия пружины с тяговой характеристикой электромагнита.

35 Введение ступенчатого дилатометрического компенсатора усилия пружины, состоящего из стакана 14, стержня 15 и гильзы 16 с определенными коэффициентами линейного расши4р .рения, позволяет стабилизирова гь расходную характеристику регулятора по иапрйжению до 0,6 В при эксплуатации в интервале температур от -60 до +80 С вместо 5-6 В без компенсатора.

1024884

1024884

Составитель Л. Подикбихин

Редактор В. Данко Техред Т. Фанта Корректор, С. шекмар ююе

Заказ 4393/44 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ 1 осударстванного Ксмитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5 еююееюеааОавююаеев в М

Филиал IIIIO "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4