RU2357142C1 - Fast-acting electromagnet valve - Google Patents

Fast-acting electromagnet valve Download PDF

Info

Publication number
RU2357142C1
RU2357142C1 RU2008103087/06A RU2008103087A RU2357142C1 RU 2357142 C1 RU2357142 C1 RU 2357142C1 RU 2008103087/06 A RU2008103087/06 A RU 2008103087/06A RU 2008103087 A RU2008103087 A RU 2008103087A RU 2357142 C1 RU2357142 C1 RU 2357142C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
locking element
anchor
electromagnet
seat
Prior art date
Application number
RU2008103087/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Данилов (RU)
Виктор Владимирович Данилов
Виктор Владимирович Свищев (RU)
Виктор Владимирович Свищев
Михаил Юрьевич Бойко (RU)
Михаил Юрьевич Бойко
Original Assignee
Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии, Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" filed Critical Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии
Priority to RU2008103087/06A priority Critical patent/RU2357142C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2357142C1 publication Critical patent/RU2357142C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention is related to the field of machine building, in particular to electromagnet valves in systems of compressed gas supply and exhaust, and is intended for application in pneumatic accelerators of emergency protection systems. Fast-acting electromagnet valve comprises electromagnet with anchor, seat, locking element. Locking element is arranged in the form of plate with sealant. Locking element via stem is connected to anchor. In anchor there is indent for upper part of stem head. Element of stem alignment is fixed on anchor. In the latter there is indent provided for lower part of stem head, surface of which is arranged in the form of revolution body. Valve is equipped with washer. Washer is installed between stop element and ledge. Ledge is arranged on stem. Washer controls value of gap between locking element and seat of valve and between end surfaces of electromagnet and anchor. Force on sealant is selected based on certain condition. Elements of valve are combined into single structure installed on bracket and placed into receiver. Bracket has flange zone. Seat is arranged in the latter. Locking element is taken out the limits of receiver.
EFFECT: increased valve efficiency, reduction of friction forces, simplification of valve design.
3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к электромагнитным клапанам в системах подачи и сброса сжатого газа, например может быть использовано в пневмоускорителях систем аварийной защиты.The present invention relates to mechanical engineering, in particular to electromagnetic valves in compressed gas supply and discharge systems, for example, can be used in pneumatic accelerators of emergency protection systems.

Известен патент РФ №2063573 от 08.06.92 г., опубликованный 10.07.96 г. Электромагнитный клапан содержит корпус с седлом, с которым взаимодействует запорный орган, состоящий из внутренней и наружной частей, уплотнителя и гайки и размещенный на штоке якоря электромагнита. Пружина обеспечивает усилие прижатия запорного органа к седлу. При подаче напряжения на электромагнит якорь втягивается и поднимает запорный орган, сжимая пружину и открывая клапан.Known RF patent No. 2063573 from 06/08/92, published July 10, 1996. The electromagnetic valve comprises a housing with a seat, with which a locking member interacts, consisting of internal and external parts, a seal and a nut and placed on the rod of the magnet armature. The spring provides an effort to press the locking member against the seat. When voltage is applied to the electromagnet, the armature retracts and raises the shut-off element, compressing the spring and opening the valve.

Недостатком данного клапана является большое время срабатывания, необходимое для преодоления усилия пружины и давления рабочей среды на запорный орган, невозможность использования клапана в системах, требующих сброс давления при обесточивании клапана, отсутствие регулирующего органа для настройки на разные давления рабочей среды, что снижает эксплуатационные свойства, такие как универсальность и применяемость.The disadvantage of this valve is the long response time necessary to overcome the force of the spring and the pressure of the working medium on the shut-off element, the inability to use the valve in systems requiring pressure relief when the valve is de-energized, the absence of a regulatory body to adjust to different working pressure, which reduces the operational properties, such as versatility and applicability.

Известен также патент США №6029682 от 24.07.98 г., опубликованный 29.02.2000 г. Быстродействующий электромагнитный клапан имеет корпус клапана, включающий в себя канал с не менее чем одним седлом в нем, систему с возвратно-поступательным движением, содержащую золотник, расположенный в канале так, что он может двигаться между открытым положением клапана, в котором золотник находится на расстоянии от седла, и закрытым положением клапана, в котором золотник с усилием входит в зацепление с седлом. С корпусом соединен соленоид, который при подаче напряжения переводит клапан в закрытое положение.Also known is US patent No. 6029682 dated 07.24.98, published 02.29.2000. The high-speed solenoid valve has a valve body including a channel with at least one seat in it, a reciprocating system containing a spool located in the channel so that it can move between the open position of the valve, in which the spool is located at a distance from the seat, and the closed position of the valve, in which the spool forces to engage with the seat. A solenoid is connected to the body, which, when energized, puts the valve in the closed position.

Быстродействие клапана достигается за счет смещения якоря усилием пружины, которая при отключении напряжения заставляет якорь и соединительный элемент двигаться к золотнику, в итоге происходит удар по торцевой поверхности золотника, в результате чего золотник быстро сдвигается с места посадки.The valve performance is achieved due to the displacement of the armature by the force of the spring, which, when the voltage is turned off, causes the armature and the connecting element to move to the spool, as a result, an impact occurs on the end surface of the spool, as a result of which the spool quickly moves from the landing site.

Недостатком известного клапана является то, что смещение золотника в открытое положение осуществляется за счет пружины, которая обладает инерцией, что сказывается на быстродействии клапана. Необходимость уплотнения золотника по цилиндрической поверхности приводит к увеличению сил трения, что также уменьшает скорость открытия клапана. Выход газа в рассматриваемом клапане проходит с большим гидравлическим сопротивлением ввиду наличия узких проходов и изменения направления потока газа.A disadvantage of the known valve is that the displacement of the spool in the open position is due to the spring, which has inertia, which affects the speed of the valve. The need to seal the spool on a cylindrical surface leads to an increase in friction forces, which also reduces the valve opening speed. The gas outlet in the valve in question passes with high hydraulic resistance due to the presence of narrow passages and a change in the direction of gas flow.

Вышеописанный быстродействующий электромагнитный клапан выбран за прототип по назначению.The above-described high-speed solenoid valve is selected as the prototype for its intended purpose.

Задачей изобретения является разработка быстродействующего электромагнитного клапана, обладающего малым гидравлическим сопротивлением, с временем срабатывания не более 50 мс и упрощение конструкции клапана за счет использования только сил давления газа для открытия клапана.The objective of the invention is to develop a high-speed solenoid valve having low hydraulic resistance, with a response time of not more than 50 ms and simplifying the valve design by using only gas pressure forces to open the valve.

Технический результат заключается в повышении быстродействия клапана, за счет использования энергии сжатого газа, уменьшения сил трения, исключения промежуточных элементов, влияющих на быстродействие, упрощении конструкции клапана, повышении эксплуатационных свойств, таких как универсальность.The technical result consists in increasing the speed of the valve by using the energy of compressed gas, reducing friction, eliminating intermediate elements that affect speed, simplifying the design of the valve, improving operational properties, such as versatility.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом электромагнитном клапане, содержащем электромагнит с якорем, седло и запорный элемент, запорный элемент выполнен в виде тарелки с уплотнителем и через шток связан с якорем, в котором выполнено углубление под верхнюю часть головки штока, на якоре закреплен элемент центрирования штока, в котором выполнена выемка под нижнюю часть головки штока, поверхность которой изготовлена в форме тела вращения, клапан снабжен шайбой, установленной между запорным элементом и уступом, выполненным на штоке, регулирующей величину зазора между запорным элементом и седлом клапана, и между торцевыми поверхностями электромагнита и якоря, а также усилие на уплотнителе запорного элемента, выбранное из следующего условия:The technical result is achieved by the fact that in the inventive electromagnetic valve containing an electromagnet with an anchor, a seat and a locking element, the locking element is made in the form of a plate with a seal and through the rod is connected to the anchor, in which a recess is made under the upper part of the stem head, an element is fixed to the anchor centering the rod, in which a recess is made under the lower part of the rod head, the surface of which is made in the form of a body of revolution, the valve is equipped with a washer installed between the locking element and the ledge made on rod, regulating the gap between the locking element and the valve seat, and between the end faces of the electromagnet and the armature, and the force on the seal of the closure element, selected from the following conditions:

Fэл.маг≥Fсж.упл+Fдавл.газа,F e- mag. ≥F compression gas + F gas pressure ,

где Fэл.маг - усилие, развиваемое электромагнитом;where F el.mag - the force developed by the electromagnet;

Fсж.упл - усилие сжатия уплотнителя;F sz.upl - compression force of the sealant;

Fдавл.газа - сила давления сжатого газа на запорный элемент,F gas pressure is the pressure force of the compressed gas on the shut-off element,

при этом элементы клапана объединены в единую конструкцию, размещенную на кронштейне, имеющем фланцевую зону, в которой выполнено седло, и помещенную в ресивер, а запорный элемент вынесен за его пределы.while the valve elements are combined in a single structure, placed on the bracket having a flange zone in which the seat is made, and placed in the receiver, and the locking element is moved outside.

Клапан может быть снабжен по крайней мере одним датчиком положения якоря, например датчиком типа «сухой контакт», сигнализирующим о готовности к работе клапана.The valve may be equipped with at least one armature position sensor, for example a dry contact type sensor, indicating that the valve is ready for operation.

Кронштейн электромагнита и шток могут быть выполнены из немагнитной стали.The electromagnet bracket and stem can be made of non-magnetic steel.

Выполнение запорного элемента в виде тарелки с уплотнителем и размещение его снаружи ресивера позволяет для открытия клапана использовать только энергию сжатого газа ресивера, т.е. сил давления, что повышает быстродействие клапана.The implementation of the locking element in the form of a plate with a sealant and its placement outside the receiver allows only the energy of the compressed gas of the receiver to be used to open the valve, i.e. pressure forces, which increases the speed of the valve.

Выполнение соединения штока с якорем, в котором сделано углубление под верхнюю часть головки штока и закреплен элемент центрирования штока, в котором выполнена выемка под нижнюю часть головки штока, поверхность которой изготовлена в форме тела вращения, обеспечивает плотное прилегание, практически беззазорное, торцевой поверхности якоря к поверхности электромагнита, повышает усилие, развиваемое электромагнитом.The connection of the rod with the anchor, in which a recess is made under the upper part of the rod head and the centering element of the rod is fixed, in which a recess is made under the lower part of the rod head, the surface of which is made in the form of a body of revolution, provides a snug fit, almost gapless, of the end surface of the armature to surface of an electromagnet, increases the force developed by an electromagnet.

Шайба, установленная между запорным элементом и уступом, выполненным на штоке, обеспечивает возможность регулировки перераспределения усилия электромагнита между силой сжатия уплотнителя (увеличение герметичности) и силой давления газа на запорный элемент, что позволяет увеличить максимально возможное давление, подаваемое на клапан при заданной степени герметичности.A washer installed between the locking element and the ledge made on the rod provides the possibility of adjusting the redistribution of the electromagnet's force between the compression force of the sealant (increasing tightness) and the gas pressure on the locking element, which allows increasing the maximum possible pressure supplied to the valve at a given degree of tightness.

При Fэл.маг>Fсж.упл+Fдавл.газа происходит надежное удержание клапана в закрытом положении. При Fэл.маг≤Fсж.упл+Fдавл.газа происходит нарушение герметичности клапана, вплоть до его полного открытия.When F el.mag > F squelch + F pressure gas , the valve is held in a reliable position. At F el.mag ≤F squelch + F pressure gas there is a violation of the tightness of the valve, up to its full opening.

Выполнение кронштейна и штока из немагнитной стали исключает появление магнитных сил на перемещаемых элементах клапана и увеличивает скорость его срабатывания.The implementation of the bracket and rod of non-magnetic steel eliminates the appearance of magnetic forces on the moving elements of the valve and increases the speed of its operation.

На фиг.1 представлена схема быстродействующего электромагнитного клапана, где показан корпус ресивера 1, кронштейн 2 с седлом 3, с которым взаимодействует запорный орган, состоящий из тарелки 4 с уплотнителем, шайбы 5, регулирующей величину зазора, штока 6, связанного с якорем 7 через центрирующий элемент 10, электромагнит 8, установленный на кронштейне 2, датчик положения якоря 9.Figure 1 presents a diagram of a high-speed solenoid valve, which shows the housing of the receiver 1, the bracket 2 with a seat 3, which interacts with a locking element consisting of a plate 4 with a seal, a washer 5, which regulates the gap, the rod 6 connected to the armature 7 through the centering element 10, the electromagnet 8 mounted on the bracket 2, the position sensor of the armature 9.

На фиг.2 показан элемент центрирования штока 10. R - радиус.Figure 2 shows the centering element of the rod 10. R is the radius.

На фиг.3 в увеличенном масштабе показана шайба 5 и уплотнитель 11.Figure 3 on an enlarged scale shows the washer 5 and the seal 11.

Работает клапан следующим образом.The valve operates as follows.

При подаче напряжения на электромагнит 8 якорь 7 притягивается к нему. Шток 6, соединенный с якорем при помощи элемента центрирования 10, подтягивает запорный орган к седлу 3 клапана, при этом величину зазора между запорным элементом и седлом клапана устанавливают с помощью шайбы 5. Установка зазора производится до установки клапана в ресивер 1, когда все элементы его закреплены на кронштейне 2. Датчик положения якоря 9 подает сигнал о закрытии клапана.When applying voltage to the electromagnet 8, the anchor 7 is attracted to it. The rod 6, connected to the anchor using the centering element 10, pulls the shut-off element to the valve seat 3, while the gap between the shut-off element and the valve seat is set using the washer 5. The gap is set before installing the valve in the receiver 1, when all its elements mounted on the bracket 2. The position sensor of the armature 9 gives a signal to close the valve.

При снятии напряжения с электромагнита давление газа в ресивере, действующее на запорный элемент, срывает его с седла и клапан открывается.When voltage is removed from the electromagnet, the gas pressure in the receiver acting on the locking element breaks it off the seat and the valve opens.

Использование изобретения позволяет повысить быстродействие клапана за счет использования энергии сжатого газа, уменьшения сил трения, исключения промежуточных элементов, влияющих на быстродействие, а также упростить конструкции клапана.The use of the invention allows to increase the speed of the valve by using the energy of compressed gas, reducing friction forces, eliminating intermediate elements that affect speed, and also to simplify the design of the valve.

Примером конкретного выполнения данной конструкции может служить электромагнитный клапан, выполненный из немагнитной стали Х18Н10Т с установленными на нем двумя датчиками положения якоря типа «сухой контакт» и помещенный в ресивер объемом 3 л, изготовленный из стали Ст3.An example of a specific implementation of this design can be an electromagnetic valve made of non-magnetic steel X18H10T with two dry contact anchor position sensors installed on it and placed in a 3-liter receiver made of St3 steel.

Преимуществом в использовании данного клапана является возможность настройки и регулировки его вне ресивера, а также возможность размещения его в корпусе любого подходящего по габаритам клапана объема, что подчеркивает его универсальность.The advantage in using this valve is the ability to configure and adjust it outside the receiver, as well as the ability to place it in the housing of any suitable volume valve size, which emphasizes its versatility.

Был изготовлен макет и проведены испытания, подтвердившие работоспособность клапана. Достигнуты следующие результаты:A mock-up was made and tests were carried out to confirm the valve's operability. The following results have been achieved:

при давлении в ресивере 10 атм время срабатывания составило 23 мс;at a pressure in the receiver of 10 atm, the response time was 23 ms;

при давлении в ресивере 14 атм время срабатывания составило 12 мс, при этом at a pressure in the receiver of 14 atm, the response time was 12 ms, while

Fэл.маг составила 300 кгс, Fсж.упл. - 100 кгс, а Fдавл.газа при условном проходе клапана 32 мм составила (14 атм×8 см2) 112 кгс.F el.mag amounted to 300 kgf, F squeeze. - 100 kgf, and F gas pressure with a nominal valve passage of 32 mm was (14 atm × 8 cm 2 ) 112 kgf.

Claims (3)

1. Быстродействующий электромагнитный клапан, содержащий электромагнит с якорем, седло, запорный элемент, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде тарелки с уплотнителем, и через шток связан с якорем, в котором выполнено углубление под верхнюю часть головки штока, на якоре закреплен элемент центрирования штока, в котором выполнена выемка под нижнюю часть головки штока, поверхность которой изготовлена в форме тела вращения, клапан снабжен шайбой, установленной между запорным элементом и уступом, выполненном на штоке, и регулирующей величину зазора между запорным элементом и седлом клапана, и между торцевыми поверхностями электромагнита и якоря, а также усилие на уплотнителе, выбранное из следующего условия:
Fэл.маг.≥Fсж.упл.+Fдавл.газа;
где Fэл.маг. - усилие, развиваемое электромагнитом;
Fсж.упл. - усилие сжатия уплотнителя;
Fдавл.газа - сила давления сжатого газа на запорный элемент, при этом элементы клапана объединены в единую конструкцию, размещенную на кронштейне, имеющем фланцевую зону, в которой выполнено седло, и помещенную в ресивер, а запорный элемент вынесен за его пределы.
1. A high-speed solenoid valve containing an electromagnet with an anchor, a saddle, a locking element, characterized in that the locking element is made in the form of a plate with a seal, and through the rod is connected to the anchor, in which a recess is made under the upper part of the rod head, an element is fixed to the anchor centering the rod, in which a recess is made for the lower part of the rod head, the surface of which is made in the form of a body of revolution, the valve is equipped with a washer installed between the locking element and the ledge made on the rod, and the gap between the locking element and the valve seat, and between the end surfaces of the electromagnet and the armature, as well as the force on the sealant selected from the following condition:
F email ≥F compression pack + F gas pressure ;
where F e-mag. - the force developed by the electromagnet;
F compression - compression force of the seal;
F gas pressure is the pressure force of the compressed gas on the shut-off element, while the valve elements are combined into a single structure placed on an arm having a flange zone in which the seat is made and placed in the receiver, and the shut-off element is moved outside of it.
2. Быстродействующий электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что клапан снабжен по крайней мере одним датчиком положения якоря, например датчиком типа «сухой контакт», сигнализирующим о готовности к работе клапана.2. The high-speed solenoid valve according to claim 1, characterized in that the valve is equipped with at least one armature position sensor, for example a dry contact type sensor, indicating that the valve is ready for operation. 3. Быстродействующий электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что кронштейн и шток выполнены из немагнитной стали. 3. The high-speed solenoid valve according to claim 1, characterized in that the bracket and stem are made of non-magnetic steel.
RU2008103087/06A 2008-01-28 2008-01-28 Fast-acting electromagnet valve RU2357142C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103087/06A RU2357142C1 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Fast-acting electromagnet valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103087/06A RU2357142C1 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Fast-acting electromagnet valve

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2357142C1 true RU2357142C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=41023516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008103087/06A RU2357142C1 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Fast-acting electromagnet valve

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2357142C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101534359B1 (en) Method for controlling or regulating a vacuum valve
KR101482815B1 (en) Method for controlling or regulating a vacuum valve
US20110315251A1 (en) Electronically controlled valves
EP2746628A1 (en) Multi-Port Modular Valve with Snap-In Seat
CN109027393B (en) Anti-surge quick-opening valve of air compressor
KR20000070641A (en) Magnetic valve for a liquid-regulated heating and cooling installation
IL141201A (en) Valve assembly
JP5763186B2 (en) Solenoid valve for pressure vessel
JPH05508209A (en) solenoid valve
CN102536564A (en) Solenoid valve control method and high pressure fuel pump of GDI engine
US20120012765A1 (en) Solenoid Valve and Driver Assistance Device
US20030197142A1 (en) High pressure gaseous fuel solenoid valve
RU2357142C1 (en) Fast-acting electromagnet valve
CN106594362A (en) Pilot type fire-fighting electromagnetic valve
EP2291591B1 (en) Metering solenoid valve
US20120112104A1 (en) Actuator for controlling a fluid flow
RU2405999C1 (en) Magnetic device of valve control
US9371934B2 (en) Force multiplying solenoid valve
RU2792151C2 (en) Pneumatic electromagnetic valve, device with electromagnetic valve, and method for diagnostics of pneumatic electromagnetic valve
CN215522193U (en) Stable and reliable straight-stroke pneumatic door valve rod anti-rotation device
CN219796290U (en) Two-position two-way direct-acting normally-closed electromagnetic valve
RU2320912C2 (en) Valve of dosing supply of working medium
CN111396599B (en) Flow control valve
RU2016334C1 (en) Three-way direct-acting electromagnetic distributing valve
JP3149527U (en) Solenoid valve with measuring function

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120129