RU2775763C1 - Air intake valve - Google Patents
Air intake valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775763C1 RU2775763C1 RU2021131603A RU2021131603A RU2775763C1 RU 2775763 C1 RU2775763 C1 RU 2775763C1 RU 2021131603 A RU2021131603 A RU 2021131603A RU 2021131603 A RU2021131603 A RU 2021131603A RU 2775763 C1 RU2775763 C1 RU 2775763C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnet
- armature
- channel
- coils
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005662 electromechanics Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 229920002530 poly[4-(4-benzoylphenoxy)phenol] polymer Polymers 0.000 description 1
- -1 samarium-cobalt alloy Chemical class 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромеханики, в частности к электромагнитным приводам клапанов, преимущественно для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для аварийного открытия воздуховода авиационного двигателя внутреннего сгорания при обледенении воздушного фильтра.The invention relates to the field of electromechanics, in particular to electromagnetic valve actuators, mainly for internal combustion engines and can be used for emergency opening of the air duct of an aircraft internal combustion engine when the air filter is iced.
Известно устройство для электромагнитного управления клапанами, совершающими возвратно-поступательное движение (заявка DE №3500530, МПК F01L9/04, опубл. 10.07.1986), состоящее из двух электромагнитных систем с общим якорем, установленным на стержне клапана и защемленным между двумя пружинами, действующими навстречу друг другу, и двух постоянных магнитов, расположенных внутри периферийной части магнитопровода обмотки. Расположение магнитов на максимальном удалении от рабочего зазора между якорем и торцевой поверхностью магнитопроводов, охватывающих обмотки приводит к существенному шунтированию поля от постоянного магнита, попадающего в рабочий зазор, полями рассеяния между магнитопроводами обмоток и, как следствие, существенному ослаблению силы магнита, действующей на якорь. Кроме того, подобное расположение магнита существенно ухудшает силовую характеристику, которая принимает гиперболический вид, когда сила на максимальном зазоре минимальна и резко возрастает на минимальном зазоре. При сложении сил от пары магнитов и двух пружин суммарная характеристика имеет явно выраженный нелинейный характер, что приводит в динамике к возникновению самопроизвольных автоколебательных движений якоря.A device is known for electromagnetic control of reciprocating valves (application DE No. 3500530, IPC F01L9/04, publ. 10.07.1986), consisting of two electromagnetic systems with a common towards each other, and two permanent magnets located inside the peripheral part of the winding magnetic circuit. The location of the magnets at the maximum distance from the working gap between the armature and the end surface of the magnetic circuits that surround the windings leads to a significant shunting of the field from the permanent magnet falling into the working gap by stray fields between the winding magnetic circuits and, as a result, a significant weakening of the magnet force acting on the armature. In addition, such an arrangement of the magnet significantly worsens the power characteristic, which takes on a hyperbolic form when the force at the maximum gap is minimal and increases sharply at the minimum gap. When adding forces from a pair of magnets and two springs, the total characteristic has a pronounced non-linear character, which leads in dynamics to the occurrence of spontaneous self-oscillatory movements of the armature.
Однако наличие двух электромагнитных систем (контуров) существенно ухудшает динамику работы из-за возникновения ЭДС в одной из них при изменении тока в другой и увеличения взаимной индуктивности, приводящей к возрастанию постоянной времени обмоток. Данное устройство не обеспечивает нулевое потребление энергии в пассивном состоянии.However, the presence of two electromagnetic systems (circuits) significantly worsens the dynamics of work due to the occurrence of EMF in one of them when the current changes in the other and an increase in mutual inductance, leading to an increase in the time constant of the windings. This device does not provide zero power consumption in the passive state.
Известен электродинамический привод клапанов (патент RU 2140034, МПК F16K31/08, F01L 31/08, опубликовано: 20.10.1999 г.) Клапан состоит из магнитопровода, якоря, притягивающегося при подаче напряжения на электроклапаны к стопу, пружины, прижимающей сферический затвор к седлу с уплотнением. Сферический затвор имеет возможность поворота на оси. Клапан имеет выходной канал, упор для фиксации положения сферического затвора. Входной канал, канал в якоре, канал в сферическом затворе и выходной канал в открытом положении клапана образуют прямолинейный гидравлический тракт постоянного сечения. Клапан управляется подачей электрического сигнала на обмотку электромагнита.Known electrodynamic valve drive (patent RU 2140034, IPC F16K31/08, F01L 31/08, published: 10/20/1999) The valve consists of a magnetic circuit, an armature that is attracted to the stop when voltage is applied to the solenoid valves, a spring that presses the spherical valve to the seat with seal. The spherical shutter has the ability to rotate on the axis. The valve has an outlet channel, an emphasis for fixing the position of the spherical shutter. The inlet channel, the channel in the anchor, the channel in the spherical valve and the outlet channel in the open position of the valve form a straight hydraulic path of constant cross section. The valve is controlled by applying an electrical signal to the solenoid winding.
Наиболее близким к заявляемому является электромагнитный клапан (патент RU 2154218, МПК F16K31/02, опубликовано: 10.08.2000 г.), состоящий из корпуса с входным и выходным каналами, седла, электромагнита с подпружиненным прямоходовым якорем. Якорь снабжен отверстием для протока рабочего тела и сферическим затвором, взаимодействующим с седлом, при этом сферический затвор выполнен из намагниченного материала, включен в магнитную цепь электромагнита и закреплен на якоре с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси якоря, а в теле затвора выполнен канал, совпадающий в одном из крайних положений затвора с выходным каналом.Closest to the claimed is a solenoid valve (patent RU 2154218, IPC F16K31/02, published: 08/10/2000), consisting of a housing with inlet and outlet channels, a seat, an electromagnet with a spring-loaded linear armature. The armature is provided with an opening for the flow of the working fluid and a spherical shutter interacting with the seat, while the spherical shutter is made of a magnetized material, is included in the magnetic circuit of the electromagnet and is fixed on the anchor with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the axis of the armature, and a channel is made in the body of the shutter, coinciding in one of the extreme positions of the shutter with the output channel.
Недостатком указанных выше устройств является наличие пружин, обеспечивающих прижатие якоря к одному из полюсов электромагнита, в кинематике якоря, что снижает быстродействие электромагнита и требует подачу тока в обмотку управления для удержания якоря электромагнита в положении, в котором пружина сжата и действует против силы созданной электромагнитом. Также данные устройства не обеспечивают нулевое потребление энергии в пассивном состоянии.The disadvantage of the above devices is the presence of springs that ensure that the armature is pressed against one of the poles of the electromagnet, in the kinematics of the armature, which reduces the speed of the electromagnet and requires current to be supplied to the control winding to hold the armature of the electromagnet in a position in which the spring is compressed and acts against the force created by the electromagnet. Also, these devices do not provide zero power consumption in the passive state.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании клапана воздухозаборника, обеспечивающего аварийное открытие воздуховода авиационного двигателя внутреннего сгорания при обледенении воздушного фильтра и нулевое потребление энергии в пассивном состоянии.The technical problem to be solved by the invention is to create an air intake valve that provides emergency opening of the air duct of an aircraft internal combustion engine when the air filter is iced and zero energy consumption in the passive state.
Технический результат заключается в повышении энергоэффективности работы постоянного магнита.The technical result is to increase the energy efficiency of the permanent magnet.
Технический результат достигается тем, что в клапане воздухозаборника, включающем цилиндрический корпус с входным и выходным каналами, электромагнитную систему, содержащую магнитопровод и электромагнит, имеющий катушки и якорь, согласно решению, он дополнительно содержит вторую электромагнитную систему, содержащую магнитопровод и электромагнит, имеющий катушки и якорь, при этом электромагнитные системы расположены симметрично на противоположных сторонах корпуса, входной канал выполнен со стороны торцевой стенки, а выходной канал под углом 90° к продольной оси входного канала, а на противоположной торцевой стенке расположены электрический соединитель и датчик для взаимодействия с электронным блоком управления, якоря электромагнитных систем соединены между собой запорным полусферическим элементом, в котором выполнены проходные отверстия, противоположная выходному каналу часть корпуса выполнена перфорированной с отверстиями, ответными проходным отверстиям запорного элемента, выполненного с возможностью перемещения вдоль продольной оси входного канала, магнитопровод имеет подвижные и неподвижные части, в каждом из якорей электромагнитов установлены постоянные магниты, которые удерживают якорь в закрытом или открытом положении, катушки электромагнита намотаны в разные стороны и соединены последовательно, при этом к выходному каналу прикреплен патрубок для крепления к турбокомпрессору, к одной из торцевых стенок корпуса прикреплен патрубок для монтажа воздушного фильтра.The technical result is achieved by the fact that in the air intake valve, which includes a cylindrical body with inlet and outlet channels, an electromagnetic system containing a magnetic circuit and an electromagnet having coils and an armature, according to the solution, it additionally contains a second electromagnetic system containing a magnetic circuit and an electromagnet having coils and anchor, while the electromagnetic systems are located symmetrically on opposite sides of the body, the input channel is made from the side of the end wall, and the output channel is at an angle of 90 ° to the longitudinal axis of the input channel, and on the opposite end wall there is an electrical connector and a sensor for interacting with the electronic control unit , the armatures of the electromagnetic systems are interconnected by a shut-off hemispherical element, in which through holes are made, the part of the body opposite to the outlet channel is perforated with holes corresponding to the through holes of the locking element made with the possibility of moving along the longitudinal axis of the input channel, the magnetic core has movable and fixed parts, permanent magnets are installed in each of the armatures of the electromagnets, which hold the armature in the closed or open position, the electromagnet coils are wound in different directions and connected in series, while attached to the output channel a branch pipe for fastening to a turbocharger, a branch pipe for mounting an air filter is attached to one of the end walls of the housing.
Изобретение поясняется чертежами, где представлено: на фиг. 1 - общий вид клапана воздухозаборника, на фиг. 2 - электромагнит, на фиг. 3 - якорь электромагнита.The invention is illustrated by drawings, where it is shown: in Fig. 1 is a general view of the air intake valve, in Fig. 2 - electromagnet, in Fig. 3 - armature of the electromagnet.
Позициями на чертежах обозначены:Positions in the drawings indicate:
1. Корпус клапана;1. Valve body;
2. Входной канал корпуса;2. Housing inlet;
3. Выходной канал корпуса;3. Housing outlet;
4. Катушка электромагнита;4. Electromagnet coil;
5. Якорь;5. Anchor;
6. Соединитель;6. Connector;
7. Датчик;7. Sensor;
8. Запорный элемент;8. Locking element;
9. Проходные отверстия запорного элемента;9. Through holes of the locking element;
10. Проходные отверстия корпуса клапана;10. Valve body bores;
11. Подвижная часть магнитопровода;11. Movable part of the magnetic circuit;
12. Неподвижная часть магнитопровода;12. Fixed part of the magnetic circuit;
13. Постоянный магнит;13. Permanent magnet;
14. Обойма якоря.14. Anchor holder.
Клапан воздухозаборника имеет цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами (фиг. 1). Корпус 1 содержит две электромагнитные системы, содержащие магнитопровод и электромагнит, имеющий катушки 4 и якоря 5. Электромагнитные системы расположены симметрично на противоположных сторонах корпуса 1. Входной канал корпуса 2 выполнен со стороны торцевой стенки. Выходной канал 3 выполнен под углом 90° к продольной оси входного канала 2. К одной из торцевых стенок корпуса 1 (со стороны входного канала) прикреплен патрубок для монтажа воздушного фильтра. На противоположной торцевой стенке корпуса 1 расположены электрический соединитель 6 и датчик 7, предназначенные для взаимодействия с электронным блоком управления (на фигурах не показан). К выходному каналу 3 прикреплен патрубок для крепления к турбокомпрессору. Якоря 5 электромагнитных систем соединены между собой запорным полусферическим элементом 8, в котором выполнены проходные отверстия 9 (фиг. 2). Противоположная выходному каналу 3 часть корпуса 1 выполнена перфорированной с проходными отверстиями 10, ответными проходным отверстиям запорного элемента 9, выполненного с возможностью перемещения вдоль продольной оси входного канала 2. Магнитопровод имеет подвижные 11 и неподвижные 12 части. Катушки электромагнита 4 намотаны в разные стороны и соединены последовательно. В каждом из якорей 5 электромагнитов (фиг. 3) установлены постоянные магниты 13. Постоянный магнит 13 и подвижная часть магнитопровода 11 запрессованы по наружному диаметру в обойму якоря 14.The air intake valve has a
Клапан воздухозаборника работает следующий образом.The air intake valve works as follows.
В штатном режиме, когда воздух идет через воздушный фильтр, сквозные проходные отверстия корпуса клапана 10 закрыты запорным элементом 8, который удерживается в фиксированном положении за счет постоянных магнитов 13, входящих в конструкцию электромагнитов.In normal mode, when air flows through the air filter, the through passages of the
В случае возникновения нештатной ситуации (при обмерзании воздушного фильтра), средствами электронного блока управления двигателем, через соединитель 6 подается постоянное напряжение 27 В, вследствие чего якорь 5 перемещает запорный элемент 8, тем самым обеспечивая прохождение воздушного потока помимо обмерзшего фильтра. В открытом положении запорный элемент 8 также удерживается за счет постоянных магнитов 13, входящих в конструкцию электромагнитов.In the event of an emergency situation (when the air filter is frozen), by means of the electronic engine control unit, a constant voltage of 27 V is supplied through the
Наличие постоянных магнитов 13 в конструкции электромагнита позволяет фиксировать запорный элемент 8 клапана воздухозаборника в любом из положений - открытом или закрытом без необходимости подачи напряжения питания на катушки электромагнита 4, тем самым обеспечивая нулевое потребление энергии в пассивном состоянии.The presence of
Перемещение из одного фиксированного состояния в другое обеспечивается сменой полярности питающего напряжения. При подаче напряжения питания на обмотку электромагнита одна катушка притягивает якорь, а в это время вторая катушка размагничивает постоянный магнит 11, удерживающий якорь в фиксированном положении.Moving from one fixed state to another is provided by changing the polarity of the supply voltage. When supply voltage is applied to the electromagnet winding, one coil attracts the armature, and at this time the second coil demagnetizes the
Так же при перемещении запорного элемента 8 в открытое состояние контакты датчика 7 замыкаются, а при перемещении запорного элемента 8 в закрытое состояние контакты датчика 7 размыкаются, обеспечивая информацией о текущем состоянии запорного элемента 8 электронный блок управления двигателем.Also, when the locking
Корпусные детали: корпус 1, входной канал 2, выходной канал 3 изготовлены из алюминиевого сплава В95. Детали магнитопровода: подвижная часть магнитопровода 11 и неподвижная часть магнитопровода 12 изготовлены из сплава с высокой магнитной индукцией насыщения 27КХ. Постоянный магнит 13 изготовлен из самарий-кобальтового сплава КС25ДЦ. Запорный элемент 8 изготовлен из композитного материала на основе полиэфирэфиркетона - Констафтора 1000. Обойма якоря 14 изготовлена из стали 12Х18Н10Т. В качестве датчика 7 используют микропереключатель ПМ21-В. В качестве соединителя 6 - использован соединитель СНЦ170.Body parts:
Заявляемое устройство повышает энергоэффективность работы электромагнита. Также увеличивает быстродействие привода.The claimed device improves the energy efficiency of the electromagnet. It also increases the speed of the drive.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775763C1 true RU2775763C1 (en) | 2022-07-08 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3500530A1 (en) * | 1985-01-09 | 1986-07-10 | Binder Magnete GmbH, 7730 Villingen-Schwenningen | Device for the electromagnetic control of piston valves |
RU2140034C1 (en) * | 1998-07-22 | 1999-10-20 | Собянин Виталий Григорьевич | Electrodynamic valve-actuating gear |
RU2154218C2 (en) * | 1997-05-06 | 2000-08-10 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения | Electromagnetic valve |
US8281865B2 (en) * | 2009-07-02 | 2012-10-09 | Baker Hughes Incorporated | Tubular valve system and method |
RU174371U1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью производственно-коммерческая фирма "СарГазКом" | Electromagnetic gas valve |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3500530A1 (en) * | 1985-01-09 | 1986-07-10 | Binder Magnete GmbH, 7730 Villingen-Schwenningen | Device for the electromagnetic control of piston valves |
RU2154218C2 (en) * | 1997-05-06 | 2000-08-10 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения | Electromagnetic valve |
RU2140034C1 (en) * | 1998-07-22 | 1999-10-20 | Собянин Виталий Григорьевич | Electrodynamic valve-actuating gear |
US8281865B2 (en) * | 2009-07-02 | 2012-10-09 | Baker Hughes Incorporated | Tubular valve system and method |
RU174371U1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью производственно-коммерческая фирма "СарГазКом" | Electromagnetic gas valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7252053B2 (en) | Electromagnetic actuator and control | |
EP0392784B1 (en) | Electromagnetic valve utilizing a permanent magnet | |
US3203447A (en) | Magnetically operated valve | |
KR20150037798A (en) | Solenoid operated fluid control valve | |
US7527069B2 (en) | Electromagnetic split flapper pressure relief valve | |
EA002398B1 (en) | Valve assembly | |
ATE276468T1 (en) | SELF-LOCKING SOLENOID VALVE AND CONTROL CIRCUIT | |
IT1316202B1 (en) | SOLENOID VALVE FOR DISPENSING A VARIABLE FLOW OF A FLUID. | |
US7992839B2 (en) | Electrohydraulic valve having a solenoid actuator plunger with an armature and a bushing | |
US20130328650A1 (en) | Divergent flux path magnetic actuator and devices incorporating the same | |
CN201866259U (en) | Self-locking electromagnetic gas valve | |
CN104126268A (en) | Electromagnetic actuator | |
RU2775763C1 (en) | Air intake valve | |
US7530222B2 (en) | Hydraulic apparatus, system and method for positioning an engine exhaust flow control valve | |
CN109519549B (en) | Electromagnetic gas valve, gas regulating valve and gas cooking appliance | |
WO2008152348A1 (en) | Magnetic valve | |
RU2638122C1 (en) | Shut-off gas valve with electromagnetic control | |
RU2243441C1 (en) | Solenoid valve | |
CN106594350B (en) | Knife switch type high temperature zero leakage electromagnetic valve | |
US20210190397A1 (en) | Expansion Valve | |
RU66462U1 (en) | SMALL ELECTROMAGNETIC VALVE FOR AUTOMATION SYSTEMS | |
KR100578086B1 (en) | Magnetically levitated, electromagnetically actuated valve for fluidic mass flow control | |
RU2405999C1 (en) | Magnetic device of valve control | |
US20050229878A1 (en) | Electronic valve actuator | |
WO2021099489A1 (en) | Electromagnetic valve actuator for stop-free electromagnetically actuated valve, valve and reciprocating piston internal combustion engine with valve |