RU2692198C1

RU2692198C1 - Energy-efficient electromagnetic hydraulic valve

Info

Publication number: RU2692198C1
Application number: RU2018135242A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Алексеевна Челушкина; Жанна Ервандовна Иванченко; Мария Александровна Иванченко; Хаджимурат Магомедович Гаджиев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Группа компаний "Ботлихский радиозавод""
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2019-06-21

Abstract

FIELD: valves.SUBSTANCE: proposed invention relates to electromagnetic valves with pulse control, and is intended for use in automation systems of process pipeline systems. Energy-efficient electromagnetic hydraulic valve is made in the form of tight cylindrical metal non-magnetic housing with outlet bottom and inlet side pipes. Inside the cylindrical neodymium magnet with the direction of the magnetic field along the cylindrical axis. Cylindrical plates of magnetically soft material are attached inside and above the cylindrical metal non-magnetic housing, and in the upper part there is an electromagnet for action by the pulsed magnetic field on movement of the cylindrical neodymium magnet. Inlet branch pipe is connected to the housing at the point where the housing has the shape of an annular half-tube, which allows directing pressure of the incoming liquid, that it will be completely neutralized and can not create difficulties when moving the top and bottom of the neodymium permanent magnet when switching operating modes.EFFECT: reduced power consumption during operation of energy-efficient electromagnetic hydraulic valve at simultaneous improvement of tightness and reliability of operation.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к электромагнитным клапанам с импульсным управлением, и предназначено для использования в системах автоматики технологических трубопроводных систем.The invention relates to a solenoid valve with pulse control, and is intended for use in the automation systems of technological piping systems.

Известен электромагнитный клапан (см. патент SU №624042 A1, МПК F16K 31/02 от 15.09.1978 г.).The solenoid valve is known (see SU patent No. 624042 A1, IPC F16K 31/02 from 09/15/1978).

Недостатком известного устройства является необходимость больших затрат энергии при переключении и удержании клапана в открытом, или закрытом состоянии, а также недостаточная герметичность как для жидкости, проходящей через клапан в закрытом состоянии, так и утечек жидкости в окружающую среду через подвижные конструктивные компоненты. A disadvantage of the known device is the need for high energy costs when switching and holding the valve in the open or closed state, as well as insufficient tightness for both the fluid passing through the valve in the closed state and leakage of fluid into the environment through moving structural components.

Целью предлагаемого изобретения является повышение энергоэффективности и надежности электромагнитных клапанов с импульсным управлением.The aim of the invention is to improve the energy efficiency and reliability of electromagnetic valves with pulse control.

Техническим результатом является снижение энергозатрат в процессе работы энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана при одновременном повышении герметичности и надежности функционирования. The technical result is the reduction of energy consumption in the process of operation of an energy-efficient electromagnetic hydraulic valve, while simultaneously increasing tightness and reliability of operation.

Указанный технический результат достигается тем, что энергоэффективный электромагнитный гидравлический клапан, выполнен в виде герметичного цилиндрического металлического немагнитного корпуса с выходным внизу и входным сбоку патрубками. Внутри находится цилиндрический неодимовый магнит с направлением магнитного поля вдоль цилиндрической оси. Сверху и снизу внутри цилиндрического металлического немагнитного корпуса прикреплены цилиндрические пластины из магнитомягкого материала. В верхней части находится электромагнит для воздействия импульсным магнитным полем на перемещение цилиндрического неодимового магнита. Входной патрубок присоединен к корпусу в том месте, где корпус имеет форму кольцевой полутрубы, позволяющей таким образом направить давление входящей жидкости, что оно будет полностью нейтрализовано и не сможет создавать затруднения при перемещении верх и вниз неодимового постоянного магнита при переключении режимов работы. This technical result is achieved by the fact that the energy-efficient electromagnetic hydraulic valve is made in the form of a hermetic cylindrical metal non-magnetic body with an outlet at the bottom and side inlets on the side. Inside is a cylindrical neodymium magnet with the direction of the magnetic field along the cylindrical axis. Cylindrical plates made of magnetic material are attached to the top and bottom inside the cylindrical metal non-magnetic body. In the upper part there is an electromagnet for applying a pulsed magnetic field to the movement of a cylindrical neodymium magnet. The inlet is attached to the body in the place where the body has the shape of an annular half pipe, thus allowing to direct the pressure of the incoming liquid so that it will be completely neutralized and will not be able to create difficulties when moving the top and down neodymium permanent magnet when switching operating modes.

На фиг. 1 изображен энергоэффективный электромагнитный гидравлический клапан.FIG. 1 depicts an energy efficient electromagnetic hydraulic valve.

Работает энергоэффективный электромагнитный гидравлический клапан следующим образом. Цилиндрический неодимовый магнит 4 может находиться внутри герметичного цилиндрического металлического немагнитного корпуса 1 в двух устойчивых состояниях: либо примагниченный к верхней цилиндрической пластине из магнитомягкого материала 2, либо примагниченный к нижней цилиндрической пластине из магнитомягкого материала 3. Электромагнит 5 за счет реверса тока, сдвигает цилиндрический неодимовый магнит 4 либо в верхнее, либо в нижнее устойчивое положение, при котором жидкость из входного патрубка 6 не сможет попасть в выходной патрубок 7.Powered energy-efficient electromagnetic hydraulic valve as follows. The cylindrical neodymium magnet 4 can be inside the sealed cylindrical metal non-magnetic body 1 in two stable states: either magnetized to the upper cylindrical plate of magnetic material 2 or magnetized to the lower cylindrical plate of magnetic material 3. Electromagnet 5 due to the reverse of the current, shifts the cylindrical neodymium the magnet 4 or in the upper or lower stable position in which the liquid from the inlet pipe 6 will not be able to get into the outlet pipe 7

На фиг. 2 изображено открытое состояние энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана, когда цилиндрический неодимовый магнит 4 находится в верхнем положении и жидкость беспрепятственно проходит через входной патрубок 6 в выходной патрубок 7. FIG. 2 shows the open state of the energy-efficient electromagnetic hydraulic valve when the cylindrical neodymium magnet 4 is in the upper position and the liquid passes unhindered through the inlet 6 to the outlet 7.

На фиг. 3 изображено закрытое состояние энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана, при котором цилиндрический неодимовый магнит 4 смещен таким образом, что он нижней частью закрывает выходной патрубок 7, отсекая поток жидкости. В этом состоянии осуществляется не только герметизация выходного патрубка 7, но и жидкость из входного патрубка 6 не сможет поступать внутрь герметичного цилиндрического корпуса 1. В результате вначале жидкость поступает из входного патрубка 6 в кольцевую полутрубу, которая окружает со всех сторон боковую поверхность цилиндрического неодимового магнита 4. Тем самым, на боковые поверхности цилиндрического неодимового магнита 4 со всех сторон будет оказываться одинаковое давление, которое практически не сможет оказать воздействие на вертикальные перемещения вверх и вниз, а это, в свою очередь уменьшит энергетические затраты на переключение энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана. Энергия будет расходоваться только в момент импульсного переключения из открытого состояния в закрытое и обратно. Усилие удержания цилиндрического неодимового магнита 4 вблизи цилиндрической пластины из магнитомягкого материала верхней 2 или нижней 3 будет минимальным, что позволит электромагниту при минимальных затратах энергии преодолевать притяжение цилиндрического неодимового магнита 4 и перемещать его от одной цилиндрической пластины из магнитомягкого материала к другой. FIG. 3 shows the closed state of an energy-efficient electromagnetic hydraulic valve, in which the cylindrical neodymium magnet 4 is displaced in such a way that it closes the outlet 7 with its lower part, cutting off the flow of liquid. In this state, not only is the sealing of the outlet nozzle 7, but fluid from the inlet nozzle 6 cannot enter the sealed cylindrical case 1. As a result, the liquid first flows from the inlet nozzle 6 into the ring halfpipe that surrounds the lateral surface of the cylindrical neodymium magnet from all sides 4. Thus, the side surfaces of the cylindrical neodymium magnet 4 will be exerted on all sides by the same pressure, which practically cannot affect the vert Calne move up and down, and this in turn reduces energy costs for energy efficient switching electromagnetic hydraulic valve. Energy will be consumed only at the moment of pulsed switching from the open to the closed state and back. The retention force of the cylindrical neodymium magnet 4 near the cylindrical plate of magnetic material upper 2 or lower 3 will be minimal, which will allow the electromagnet to overcome the attraction of the cylindrical neodymium magnet 4 with minimal energy and move it from one cylindrical plate of magnetic material to another.

Энергоэффективность такого клапана будет выше, так как затраты на перемещение цилиндрического неодимового магнита будут меньше, а герметичность будет выше, так как одновременно закрываются оба патрубка.The energy efficiency of such a valve will be higher, since the cost of moving a cylindrical neodymium magnet will be less, and the tightness will be higher, as both nozzles close at the same time.

Рассмотренный вариант энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана предназначен для работы в тех условиях, когда в закрытом состоянии в выходном патрубке 7 будет полностью отсутствовать гидравлическое давление. В том случае, если в закрытом состоянии клапана в выходном патрубке 7 будет присутствовать гидравлическое давление, которое может превысить силу притяжения цилиндрического неодимового магнита 4 к нижней цилиндрической пластине из магнитомягкого материала 3, то потребуется другой вариант конструкции энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана.The considered version of the energy-efficient electromagnetic hydraulic valve is designed to work in those conditions when in the closed state in the outlet nozzle 7 there will be no hydraulic pressure. If, in the closed state of the valve, hydraulic pressure is present in the outlet nozzle 7, which may exceed the force of attraction of the cylindrical neodymium magnet 4 to the lower cylindrical plate of magnetic material 3, then another design of the energy-efficient electromagnetic hydraulic valve will be required.

На фиг. 4 и фиг. 5 приведен другой вариант клапана, в котором закрывается только выходной патрубок 7. В этом случае также два устойчивых состояния открытое (фиг. 3) и закрытое (фиг. 4) будет осуществлять необходимое блокирование перемещения жидкости через патрубок 7, но не препятствовать проходящему давлению из патрубка 6. Входящая жидкость будет оказывать дополнительное давление на цилиндрический неодимовый магнит 4. усиливая запирающий эффект. Таким образом данная конструкция позволяет реализовать более высокие уровни давления, но при этом потребуются чуть большие затраты энергии при переключении клапана на открывание. Следует отметить, что при закрывании такая конструкция электромагнитного клапана позволяет усилить без дополнительных затрат прижимное усилие и обеспечить большую герметизацию.FIG. 4 and FIG. 5 shows another version of the valve in which only the outlet nozzle 7 is closed. In this case also the two steady states open (FIG. 3) and closed (FIG. 4) will perform the necessary blocking of fluid movement through the nozzle 7, but do not prevent the pressure from passing pipe 6. The incoming liquid will exert additional pressure on the cylindrical neodymium magnet 4. enhancing the locking effect. Thus, this design allows for higher pressure levels to be realized, but at the same time, slightly more energy is required when switching the valve to open. It should be noted that when closing such a design of the solenoid valve allows to increase the clamping force without additional costs and to provide greater sealing.

На фиг. 6 и фиг. 7 приведена конструкция переключающего энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана, которая позволяет направлять поток жидкости либо в верхний выходной патрубок 8, либо в нижний выходной патрубок 7. В момент, после того, как произошло переключение расход энергии полностью отсутствует при полном сохранении герметичности энергоэффективного электромагнитного гидравлического клапана.FIG. 6 and FIG. 7 shows the design of an energy efficient electromagnetic hydraulic valve that allows directing fluid flow either to the upper outlet 8 or to the lower outlet 7. At the time after the switching occurred, the energy consumption is completely absent while fully maintaining the tightness of the energy efficient electromagnetic hydraulic valve.

Применение таких энергоэффективных электромагнитных гидравлических клапанов для запирающих устройств в системах автоматики позволит повысить энергоэффективность, надежность и качество работы запорных устройств.The use of such energy-efficient electromagnetic hydraulic valves for locking devices in automation systems will improve energy efficiency, reliability and quality of the locking devices.

Claims

Energy-efficient electromagnetic hydraulic valve, made in the form of a sealed cylindrical metal non-magnetic body with outlet pipes at the bottom and side inlet, with a cylindrical neodymium magnet inside with a magnetic field direction along the cylindrical axis, characterized by that cylindrical plates made of magnetic material, and in the upper part there is an electromagnet for impulse action magnetic field to move a cylindrical neodymium magnet, and the inlet is attached to the body where the body has the shape of an annular half pipe, thus allowing to direct the pressure of the incoming fluid so that it will be completely neutralized and will not be difficult to move the neodymium permanent magnet when switching modes of operation.