RU2190143C2 - Electromagnetic valve - Google Patents
Electromagnetic valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190143C2 RU2190143C2 RU2000122785A RU2000122785A RU2190143C2 RU 2190143 C2 RU2190143 C2 RU 2190143C2 RU 2000122785 A RU2000122785 A RU 2000122785A RU 2000122785 A RU2000122785 A RU 2000122785A RU 2190143 C2 RU2190143 C2 RU 2190143C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- armature
- seat
- end wall
- electromagnetic valve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к электромагнитным клапанам, и может быть использовано для управления подачей рабочего тела в пневматических и гидравлических системах. The invention relates to the field of valve engineering, in particular to electromagnetic valves, and can be used to control the flow of the working fluid in pneumatic and hydraulic systems.
Известен электромагнитный клапан, содержащий корпус, внутри которого размещен электромагнит, включающий обмотку, внутренний и наружный магнитопроводы, между которыми с одной из торцевых сторон электромагнита образован немагнитный зазор, причем со стороны зазора в клапанной полости размещен тарельчатый якорь, в центре которого размещен клапан, плоский упругий элемент, седло, входной и выходной патрубки [1 ]. Принцип действия такого электромагнитного клапана основан на открытии отверстия в седле вследствие перемещении якоря к электромагниту, который при своем движении захватывает клапан и отодвигает его от седла. Движение якоря происходит под действием сил притяжения, возбуждаемых магнитным потоком, возникающим в обмотке электромагнита. Закрытие отверстия в седле происходит после снятия напряжения с электромагнита, в результате чего силы притяжения снижаются и якорь под действием силы предварительно сжатой пружины устремляется к седлу, перекрывая его. A known electromagnetic valve comprising a housing, inside of which there is an electromagnet including a winding, inner and outer magnetic circuits, between which a non-magnetic gap is formed on one of the end sides of the electromagnet, and a disk armature is placed on the side of the gap in the valve cavity, in the center of which there is a valve, flat elastic element, saddle, inlet and outlet nozzles [1]. The principle of operation of such an electromagnetic valve is based on opening a hole in the seat due to the movement of the armature to the electromagnet, which during its movement captures the valve and moves it away from the seat. The movement of the armature occurs under the action of attractive forces excited by the magnetic flux arising in the winding of the electromagnet. Closing the hole in the saddle occurs after the voltage is removed from the electromagnet, as a result of which the attractive forces decrease and the anchor rushes to the saddle under the action of the force of the pre-compressed spring, blocking it.
К недостаткам такого электромагнитного клапана относится низкая механическая стойкость к внешним механическим нагрузкам, особенно при воздействии нагрузок в поперечном направлении движения тарельчатого якоря, из-за отсутствия опоры якоря на боковые стенки клапана и значительных крутящих моментах, возникающих от инерционных сил, действующих на тарельчатый якорь. В результате этого такой электромагнитный клапан будет иметь низкую надежность из-за потери герметичности в результате раскрытия соединения уплотнительных поверхностей клапана и седла. The disadvantages of such an electromagnetic valve include low mechanical resistance to external mechanical loads, especially when exposed to loads in the transverse direction of the movement of the disk armature, due to the lack of support of the armature on the side walls of the valve and significant torques arising from inertial forces acting on the disk armature. As a result of this, such an electromagnetic valve will have low reliability due to loss of tightness as a result of the opening of the connection of the sealing surfaces of the valve and the seat.
Известен электромагнитный клапан, принятый за прототип, содержащий электромагнит с центральным отверстием, включающий обмотку, окруженную составным магнитопроводом, клапанный узел, размещенный в отверстии электромагнита и содержащий трубчатый корпус, в котором размещен неподвижный сердечник, которому противолежит цилиндрический якорь, внутри которого размещен клапан, прижатый через упор упругим элементом к седлу, клапанную полость, входной и выходной патрубки [2]. A known electromagnetic valve, adopted for the prototype, containing an electromagnet with a central hole, including a winding surrounded by a composite magnetic circuit, a valve assembly located in the hole of the electromagnet and containing a tubular housing in which a fixed core is placed, to which lies a cylindrical armature, inside which a valve is pressed through the stop with an elastic element to the seat, valve cavity, inlet and outlet nozzles [2].
Указанный для аналога недостаток устранен в конструкции известного электромагнитного клапана с втяжным якорем. Такой клапан имеет повышенный запас механической прочности в результате размещения якоря в центральном отверстии сердечника без зазора с достаточно протяженной зоной их сопряжения, исключая тем самым его радиальные перемещения относительно направления движения якоря. The disadvantage indicated for the analog is eliminated in the construction of the known electromagnetic valve with retractor armature. Such a valve has an increased margin of mechanical strength as a result of placing the anchor in the central hole of the core without a gap with a sufficiently extended zone of their interface, thereby excluding its radial movements relative to the direction of movement of the armature.
Однако конструкция известного электромагнитного клапана имеет следующие недостатки. Низкие динамические характеристики, в частности времена открытия и закрытия клапана, из-за большой массы подвижного цилиндрического якоря вследствие его большого продольного размера. Размещение клапанной полости, входного и выходного патрубков с одной из сторон электромагнита приводит к увеличению габаритов электромагнитного клапана в целом. Кроме того, такой электромагнитный клапан обладает низкой надежностью из-за возможного нарушения герметичности клапанной пары (клапан-седло), что связано с появлением двойных пересекающихся отпечатков в клапане от седла при вращении самого клапана относительно собственной оси. However, the design of the known solenoid valve has the following disadvantages. Low dynamic characteristics, in particular the opening and closing times of the valve, due to the large mass of the movable cylindrical armature due to its large longitudinal size. The placement of the valve cavity, the inlet and outlet nozzles on one side of the electromagnet leads to an increase in the dimensions of the electromagnetic valve as a whole. In addition, such an electromagnetic valve has low reliability due to a possible violation of the tightness of the valve pair (valve-seat), which is associated with the appearance of double intersecting fingerprints in the valve from the seat when the valve itself rotates about its own axis.
Целью изобретения является повышение динамических характеристик электромагнитного клапана, запасов механической прочности и его надежности, а также снижение массы и габаритов. The aim of the invention is to increase the dynamic characteristics of the electromagnetic valve, the reserves of mechanical strength and its reliability, as well as the reduction of weight and dimensions.
Это достигается тем, что в электромагнитном клапане, содержащим электромагнит с центральным отверстием, включающий обмотку, окруженную по периметру составным магнитопроводом, клапанный узел, размещенный в отверстии электромагнита и содержащий трубчатый корпус, состоящий из входного и выходного магнитопроводов, соединенных между собой немагнитной втулкой, которые другими своими концами соединены соответственно с входным и выходным патрубками, клапанную полость в которой размещен клапан, прижатый через упор упругим элементом к седлу, и кольцеобразный якорь, согласно изобретению на выходном патрубке в продольном направлении выполнен цилиндрический выступ, на котором размещено седло, причем между цилиндрическим выступом и корпусом образован радиальный зазор, в котором размещен кольцеобразный якорь, причем выступ с седлом охвачен последним, внутри входного магнитопровода между седлом и входным патрубком размещен цилиндрический стакан с торцевой стенкой, выполненный из магнитомягкого материала, торцевая стенка снабжена каналами прохода рабочего тела и центральным отверстием, в котором размещен клапан, выступающий за торцевую стенку к седлу на величину рабочего зазора. This is achieved by the fact that in an electromagnetic valve containing an electromagnet with a central hole, including a winding surrounded around the perimeter by a composite magnetic circuit, a valve assembly located in the hole of the electromagnet and comprising a tubular housing consisting of input and output magnetic circuits interconnected by a non-magnetic sleeve, which their other ends are connected respectively to the inlet and outlet nozzles, the valve cavity in which the valve is placed, pressed through the stop by the elastic element to the seat, and a ring-shaped anchor, according to the invention, a cylindrical protrusion is made in the longitudinal direction on the outlet pipe, on which a saddle is placed, and a radial clearance is formed between the cylindrical protrusion and the body, in which a ring-shaped anchor is placed, the protrusion with the saddle being covered last, inside the input magnetic circuit between the saddle and the inlet pipe is a cylindrical glass with an end wall made of soft magnetic material, the end wall is equipped with channels for the passage of the working fluid and a central tverstiem, wherein the valve is arranged projecting beyond the end wall of the valve seat by the amount of the working air gap.
При этом между частью цилиндрического стакана со стороны торцевой стенки и входным магнитопроводом может быть образован зазор, причем каналы для прохода рабочего тела выполнены в стакане в зоне образованного зазора. In this case, a gap can be formed between the part of the cylindrical glass from the end wall side and the input magnetic circuit, and the channels for the passage of the working fluid are made in the glass in the zone of the formed gap.
Кроме того, между якорем и выходным патрубком может быть размещен дополнительный упругий элемент с усилием меньше усилия упругого элемента поджатия клапана к седлу. In addition, between the armature and the outlet pipe, an additional elastic element can be placed with a force less than the force of the elastic element of pressing the valve to the seat.
При этом контактирующие поверхности якоря и стакана могут быть выполнены конусообразной формы. In this case, the contacting surfaces of the armature and the glass can be made conical in shape.
Кроме того, между упругим элементом и входным патрубком может быть размещена, по меньшей мере, одна настроечная шайба. In addition, at least one tuning washer can be placed between the elastic element and the inlet pipe.
Центральное отверстие в торцевой стенке цилиндрического стакана выполнено таким образом, что его ось размещена эксцентрично относительно оси электромагнитного клапана. The Central hole in the end wall of the cylindrical glass is made in such a way that its axis is eccentric relative to the axis of the electromagnetic valve.
Снижение массы подвижных элементов электромагнитного клапана за счет расположения клапанной полости в средней части клапанного узла, который, в свою очередь, размещен в отверстии электромагнита, позволяет повысить его динамические характеристики. Дополнительное повышение динамических характеристик электромагнитного клапана достигается за счет придания магнитному полюсу со стороны торца стакана четко выраженной геометрии при помощи введения локального зазора между входным магнитопроводом и торцом стакана, выполненного из магнитомягкого материала. Также указанная цель достигается увеличением тягового усилия электромагнита за счет увеличения площадей контактирующих поверхностей магнитных полюсов, с одной стороны, на подвижном якоре и, с другой стороны, на торце неподвижного стакана путем выполнения их конусообразной формы. The reduction in the mass of the moving elements of the electromagnetic valve due to the location of the valve cavity in the middle part of the valve assembly, which, in turn, is located in the hole of the electromagnet, allows to increase its dynamic characteristics. An additional increase in the dynamic characteristics of the electromagnetic valve is achieved by giving the magnetic pole from the side of the end of the cup a clearly defined geometry by introducing a local gap between the input magnetic circuit and the end of the cup made of soft magnetic material. Also, this goal is achieved by increasing the pulling force of the electromagnet by increasing the area of the contacting surfaces of the magnetic poles, on the one hand, on the movable armature and, on the other hand, on the end of the stationary cup by performing their conical shape.
Кроме того, стабилизация повышенных динамических характеристик достигается за счет стабилизации положения подвижного кольцеобразного якоря, охватывающего цилиндрический выступ с седлом, вблизи клапана при помощи силы сжатия дополнительного упругого элемента, действующей в направлении поджатия якоря к клапану. При этом сила поджатия дополнительного упругого элемента выбрана таким образом, что она меньше противодействующего усилия упругого элемента поджатия клапана к седлу, но при этом больше силы инерции подвижного якоря. Такое исполнение электромагнитного клапана также позволяет снизить износ контактирующих поверхностей подвижного цилиндрического якоря и неподвижного выходного патрубка вследствие исключения их соударений при работе, особенно при движении якоря от электромагнита. При этом движение якоря будет заторможенным за счет эффекта демпфирования дополнительным упругим элементом, усилие которого меньше усилия противодействующего упругого элемента, обеспечивающего герметичное поджатие клапана к седлу. Это, в свою очередь, позволит повысить срок службы электромагнитного клапана в целом. In addition, stabilization of increased dynamic characteristics is achieved by stabilizing the position of the movable annular anchor, covering a cylindrical protrusion with a seat, near the valve by means of the compression force of an additional elastic element acting in the direction of the armature is pressed against the valve. In this case, the preload force of the additional elastic element is selected in such a way that it is less than the opposing force of the elastic element of the valve preload to the seat, but more than the inertia of the movable armature. This embodiment of the electromagnetic valve also allows to reduce the wear of the contacting surfaces of the movable cylindrical armature and the stationary outlet pipe due to the exclusion of their collisions during operation, especially when the armature moves from the electromagnet. In this case, the movement of the armature will be inhibited due to the damping effect of an additional elastic element, the force of which is less than the force of the opposing elastic element, providing a tight compression of the valve to the seat. This, in turn, will increase the life of the electromagnetic valve as a whole.
Задача повышения компактности электромагнитного клапана решена за счет размещения клапанного узла и клапанной полости в средней части отверстия электромагнита, коаксиального размещения кольцеобразного якоря так, что он охватывает цилиндрический выступ с седлом, а также приближения седла к торцу стакана до величины рабочего хода якоря. The task of increasing the compactness of the electromagnetic valve is solved by placing the valve assembly and the valve cavity in the middle part of the hole of the electromagnet, coaxially placing the annular armature so that it covers a cylindrical protrusion with a saddle, and also approaching the saddle to the end of the glass to the size of the armature stroke.
Задача повышения запасов механической прочности конструкции решена за счет скользящего соприкосновения подвижного кольцеобразного якоря с цилиндрическими поверхностями неподвижных элементов, а именно: с внешней стороны со стенкой магнитопровода или с внутренней стороны с цилиндрическим выступом. При этом протяженность участков сопряжения цилиндрических поверхностей выбрана из условия обеспечения достаточной площади контакта для исключения эффекта заклинивания при скольжении в подвижных парах. The task of increasing the reserves of mechanical strength of the structure was solved due to the sliding contact of the movable ring-shaped anchor with the cylindrical surfaces of the fixed elements, namely: from the outside with the wall of the magnetic circuit or from the inside with a cylindrical protrusion. In this case, the length of the mating portions of the cylindrical surfaces is selected from the condition of providing a sufficient contact area to eliminate the effect of jamming when sliding in moving pairs.
Изготовительский допуск величины усилия упругого элемента компенсируется в процессе настройки клапана при помощи пакета настроечных шайб различной толщины. При этом достигается высокая повторяемость стабильных динамических характеристик в различных образцах электромагнитного клапана при его серийном производстве. The manufacturing tolerance of the force of the elastic element is compensated during the valve adjustment process using a set of tuning washers of various thicknesses. At the same time, high repeatability of stable dynamic characteristics is achieved in various samples of the electromagnetic valve during its mass production.
Повышение надежности герметичного функционирования клапанной пары (клапан-седло) электромагнитного клапана решена за счет фиксации клапана от вращения вокруг собственной оси при помощи образования точки контакта между упором и клапаном со смещением относительно оси клапана. Это исключает появление двух и более взаимно пересекающихся отпечатков от седла на клапане при его вращении, которые часто являются причиной потери герметичности клапанной пары. Improving the reliability of the tight functioning of the valve pair (valve-seat) of the electromagnetic valve is solved by fixing the valve from rotation around its own axis by forming a contact point between the stop and the valve with an offset relative to the valve axis. This eliminates the appearance of two or more mutually intersecting fingerprints from the seat on the valve during its rotation, which often cause loss of valve pair tightness.
Изобретение иллюстрируется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображен продольный разрез электромагнитного клапана. Figure 1 shows a longitudinal section of a solenoid valve.
На фиг. 2 изображен выносной элемент А в увеличенном масштабе варианта исполнения электромагнитного клапана. In FIG. 2 shows an extension element A on an enlarged scale of an embodiment of a solenoid valve.
На фиг. 3 изображен выносной элемент А в увеличенном масштабе варианта исполнения электромагнитного клапана. In FIG. 3 shows an extension element A on an enlarged scale of an embodiment of a solenoid valve.
На фиг. 4 изображен выносной элемент А в увеличенном масштабе варианта исполнения электромагнитного клапана. In FIG. 4 shows an extension element A on an enlarged scale of an embodiment of a solenoid valve.
На фиг. 5 изображен выносной элемент А в увеличенном масштабе варианта исполнения электромагнитного клапана с расположением клапана со смещением относительно оси. In FIG. 5 shows an extension element A on an enlarged scale of an embodiment of a solenoid valve with an arrangement of the valve with an offset relative to the axis.
Электромагнитный клапан содержит электромагнит 1 с центральным отверстием 2, включающий обмотку 3, окруженную по периметру составным магнитопроводом 4. Клапанный узел размещен в отверстии электромагнита 2 и имеет трубчатый корпус 5, состоящий из входного 6 и выходного 7 магнитопроводов, соединенных между собой немагнитной втулкой 8. Другими своими концами магнитопроводы 6 и 7 соединены соответственно с входным 9 и выходным 10 патрубками, при помощи которых электромагнитный клапан соединяется с входной и выходной магистралями рабочего тела. Внутри клапанного узла располагается клапанная полость 11, в которой размещен клапан 12, прижатый через упор 13 упругим элементом 14 к седлу 15. Со стороны клапанной полости 11 выходной патрубок 10 содержит цилиндрический выступ 17, на котором размещено седло 15. Между цилиндрическим выступом 17 и корпусом 5 имеется радиальный зазор, в котором размещен кольцеобразный якорь 16, причем выступ 17 с седлом 15 охвачен последним. Внутри входного магнитопровода 6 между седлом 15 и входным патрубком 9 размещен цилиндрический стакан 18 с торцевой стенкой 19, выполненный из магнитомягкого материала. Торцевая стенка 19 снабжена каналами прохода рабочего тела 20 и центральным отверстием 21, в котором размещен клапан 12, выступающий за торцевую стенку 19 к седлу 15 на величину, по меньшей мере, рабочего хода кольцеобразного якоря. The electromagnetic valve contains an electromagnet 1 with a central hole 2, including a winding 3, surrounded around the perimeter by a composite magnetic circuit 4. The valve assembly is located in the hole of the electromagnet 2 and has a tubular body 5, consisting of
В другом варианте исполнения электромагнитного клапана между частью цилиндрического стакана 22 со стороны торцевой стенки и входным магнитопроводом образован зазор 23, причем каналы для прохода рабочего тела 24 выполнены в стакане в зоне образованного зазора. In another embodiment of the electromagnetic valve, a
Для другого исполнения между якорем и выходным патрубком может быть размещен дополнительный упругий элемент 25. For another design, an additional
Кроме того, контактирующая поверхность 26 якоря 16 и контактирующая поверхность 27 стакана 18 могут быть выполнены конусообразной формы. In addition, the contacting
Между упругим элементом 14 и входным патрубком 9 может быть установлена настроечная шайба 28. Between the elastic element 14 and the inlet pipe 9 can be installed tuning washer 28.
В другом варианте исполнения центральное отверстие 21 с клапаном 12 размещены в торцевой стенке 19 со смещением от геометрической оси самого электромагнитного клапана. In another embodiment, the
Электромагнитный клапан работает следующим образом. В обесточенном состоянии электромагнита клапан перекрывает проход рабочего тела. При подаче напряжения на обмотку 3 кольцеобразный якорь 16 под действием сил притяжения электромагнита 1 перемещается к торцу 19 стакана 18, выполненного из магнитомягкого материала. Магнитный поток преимущественно распространяется в магнитном контуре, образованном составным магнитопроводом 4, входным 6 и выходным 7 магнитопроводами, далее проходит через стакан 18 и замыкается через кольцеобразный якорь 16. В процессе своего движения вдоль охватываемого цилиндрического выступа 17 якорь 16 захватывает клапан 12 и отводит его от седла 15, открывая при этом его проходное отверстие и пропуская рабочее тело. Рабочее тело из входного патрубка через полость в стакане 18 и отверстия 20 попадает в клапанную полость 11, откуда далее проникает в отверстие седла 15 и выходит через выходной патрубок 10 в последующую магистраль. В притянутом к электромагниту состоянии якорь через упор 13 максимально сжимает упругий элемент 14. После снятия напряжения с обмотки 3 электромагнита 1 происходит обратное движение якоря 16 под воздействием силы предварительно сжатого упругого элемента 14. The solenoid valve operates as follows. When the electromagnet is de-energized, the valve blocks the passage of the working fluid. When voltage is applied to the winding 3, the ring-
Таким образом, электромагнитный клапан, выполненный согласно изобретению, позволяет создать клапан с улучшенными динамическими характеристиками и повышенной надежностью. Thus, the electromagnetic valve, made according to the invention, allows you to create a valve with improved dynamic characteristics and increased reliability.
Кроме того, электромагнитный клапан, выполненный согласно изобретению, будет обладать повышенной вибропрочностью при повышенных внешних механических воздействиях и лучшей компактностью по сравнению с известными клапанами. In addition, the electromagnetic valve made according to the invention will have increased vibration resistance with increased external mechanical stress and better compactness compared to known valves.
Источники информации
1. Патент ФРГ 3801035, кл. 5 F 16 K 31/02, F 15 B 13/043.Sources of information
1. The patent of Germany 3801035, cl. 5 F 16 K 31/02, F 15
2. Патент РФ 2018758, кл. 5 F 16 K 31/02 - прототип. 2. RF patent 2018758, cl. 5 F 16 K 31/02 - prototype.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122785A RU2190143C2 (en) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Electromagnetic valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122785A RU2190143C2 (en) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Electromagnetic valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000122785A RU2000122785A (en) | 2002-07-10 |
RU2190143C2 true RU2190143C2 (en) | 2002-09-27 |
Family
ID=20239688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000122785A RU2190143C2 (en) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Electromagnetic valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2190143C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684850C2 (en) * | 2014-09-04 | 2019-04-15 | ЭсЭмСи КОРПОРЕЙШН | Double four-port electromagnetic valve |
-
2000
- 2000-08-31 RU RU2000122785A patent/RU2190143C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684850C2 (en) * | 2014-09-04 | 2019-04-15 | ЭсЭмСи КОРПОРЕЙШН | Double four-port electromagnetic valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100821869B1 (en) | Electromagnetically actuated valve | |
CN100523475C (en) | Electromagnetically actuated fuel injector | |
US3383084A (en) | Pulse-actuated valve | |
US6213445B1 (en) | Solenoid valve with magnetic fluid damper | |
CN101663523B (en) | Solenoid valve having a two piece moving valve element | |
US3827672A (en) | Electromagnetically controlled fluid-operating valve | |
KR970706999A (en) | VALVE ASSEMBLY | |
KR20000070115A (en) | Electromagnetic valve and process for setting the stroke of an electromagnetic valve | |
US4449691A (en) | Electromagnet | |
DE58906940D1 (en) | Monitored solenoid valve. | |
US5174336A (en) | General purpose fluid control valve | |
US3921111A (en) | Solenoid actuator for high pressure valve | |
RU2190143C2 (en) | Electromagnetic valve | |
JPH08270827A (en) | Pilot kick type solenoid valve | |
JPH0525203Y2 (en) | ||
RU2302576C2 (en) | Electromagnetic valve | |
EP1241387A1 (en) | Electromagnetically controlled three-way valve | |
KR100673058B1 (en) | Solenoid valve for brake control system | |
JPH04145268A (en) | Pressing-in and locking method of spherical valve element into plunger | |
RU2159382C1 (en) | Three-way electromagnetic valve and electromagnetic valve for it | |
SU1687988A1 (en) | Electromagnetic valve | |
KR20050105321A (en) | Solenoid valve for brake control system | |
RU2241167C1 (en) | Solenoid air-operated valve | |
JPH0720461Y2 (en) | solenoid valve | |
JPH0110526Y2 (en) |