RU41827U1

RU41827U1 - TWO-WAY ELECTROMAGNETIC VALVE SWITCHING DEVICE

Info

Publication number: RU41827U1
Application number: RU2004123442/22U
Authority: RU
Inventors: А.В. Байбузов; Ф.И. Букашев; А.Ю. Смирнов
Original assignee: Байбузов Анатолий Викторович; Букашев Федор Игоревич; Смирнов Алексей Юрьевич
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2004-11-10

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности, к клапанам с электромагнитным приводом, также может найти применение в электротехнике. Полезная модель предназначена для форсированного включения (открывания или закрывания) клапана, оснащенного электромагнитным приводом с двухобмоточным электромагнитом. Задачей полезной модели является повышение надежности включения и удержания электромагнитного клапана при одновременном значительном снижении потребляемой клапаном электрической энергии, иначе говоря, значительное уменьшение массогабаритных показателей и материалоемкости электромагнитного клапана при сохранении заданных технических показателей клапана и источника питающего напряжения (сети). Технический результат достигается тем, что электромагнитный привод выполняется двухобмоточным, а управление осуществляется посредством специального устройства коммутации, содержащего выпрямительный диодный мост, к входу которого подключена линия питающего напряжения переменного тока промышленной частоты, в диагональ моста постоянно включена удерживающая обмотка электромагнитного клапана, параллельно ей включена цепь, состоящая из последовательно включенных диода, пусковой обмотки и ключа типа транзистора, а параллельно пусковой обмотке и ключу включен конденсатор, причем открывание ключа осуществляется при помощи схемы управления типа одновибратора либо таймера, запуск которой происходит при подключении устройства к линии питающего напряжения.The utility model relates to pipeline valves, in particular, to valves with an electromagnetic actuator; it can also find application in electrical engineering. The utility model is intended for forced switching on (opening or closing) of a valve equipped with an electromagnetic drive with a double-winding electromagnet. The objective of the utility model is to increase the reliability of switching on and holding the electromagnetic valve while significantly reducing the electrical energy consumed by the valve, in other words, significantly reducing the weight and size parameters and the material consumption of the electromagnetic valve while maintaining the specified technical parameters of the valve and the source of supply voltage (network). The technical result is achieved by the fact that the electromagnetic drive is double winding, and the control is carried out by means of a special switching device containing a rectifying diode bridge, to the input of which a line of supply voltage of alternating current of industrial frequency is connected, a holding winding of the electromagnetic valve is constantly included in the bridge diagonal, a circuit is connected in parallel to it consisting of a series-connected diode, a starting winding and a transistor type key, and parallel to the starting the capacitor is turned on to the winding and the key, and the key is opened using a control circuit such as a single-shot or timer, which starts when the device is connected to the supply voltage line.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности, к клапанам с электромагнитным приводом, также может найти применение в электротехнике. Полезная модель предназначена для форсированного включения (открывания или закрывания) клапана, оснащенного электромагнитным приводом с двухобмоточным электромагнитом.The utility model relates to pipeline valves, in particular, to valves with an electromagnetic actuator; it can also find application in electrical engineering. The utility model is intended for forced switching on (opening or closing) of a valve equipped with an electromagnetic drive with a double-winding electromagnet.

Известна и широко распространена конструкция, содержащая выпрямительный диодный мост, вход которого подключен к линии переменного тока, а в диагональ моста включена обмотка электромагнита - так называемый электромагнит со встроенным выпрямителем.A design is known and widespread that contains a rectifier diode bridge, the input of which is connected to an AC line, and an electromagnet winding is included in the diagonal of the bridge - the so-called electromagnet with an integrated rectifier.

Заявителю также известно устройство управления электромагнитным клапаном, содержащее магнитопровод с катушкой, внутри которого размещен шток с возможностью взаимодействия с якорем, затвор, выпрямительный мост, в диагональ которого включен электролитический конденсатор, а также контактную группу, взаимодействующую со штоком через уплотнительное устройство типа сильфона, катушка выполнена двухобмоточной с соотношением витков 5 к 1 (Патент РФ №2142087, F 16 К 31/02. Устройство управления электромагнитным клапаном). При включении клапана ток протекает по обмотке с большим числом витков, магнитопровод намагничивается, якорь втягивается, шток механически взаимодействует с контактной группой и при полном втягивании якоря отключает ток обмотки; удержание якоря происходит за счет остаточной намагниченности стали магнитопровода; при выключении клапана электролитический конденсатор разряжается через обмотку с меньшим числом витков, магнитопровод размагничивается, якорь опускается.The applicant also knows a solenoid valve control device comprising a magnetic circuit with a coil, inside which a rod is placed with the possibility of interaction with the armature, a gate, a rectifier bridge, in the diagonal of which an electrolytic capacitor is included, as well as a contact group interacting with the rod through a sealing device such as a bellows coil made double winding with a ratio of turns 5 to 1 (RF Patent No. 2142087, F 16 K 31/02. The control device of the electromagnetic valve). When the valve is turned on, the current flows through the winding with a large number of turns, the magnetic circuit is magnetized, the armature retracts, the stem mechanically interacts with the contact group and, when the armature is fully retracted, disconnects the winding current; anchor retention is due to the residual magnetization of the steel of the magnetic circuit; when the valve is turned off, the electrolytic capacitor is discharged through the winding with a smaller number of turns, the magnetic circuit is demagnetized, the armature is lowered.

Наряду с такими достоинствами, как экономичность, малые габариты и масса, устройство не лишено недостатков. Вследствие отсутствия тока, Along with such advantages as profitability, small dimensions and weight, the device is not without drawbacks. Due to the lack of current,

протекающего через обмотку после включения, втянутый якорь электромагнита удерживается только за счет остаточной намагниченности стали, которой может оказаться недостаточно в условиях механических ударов и вибрации.flowing through the winding after switching on, the retracted armature of the electromagnet is retained only due to the residual magnetization of steel, which may not be sufficient in conditions of mechanical shock and vibration.

Также известно устройство форсированного включения электромагнитного клапана (Свидетельство на полезную модель РФ №29978, F 16 К 31/02. Устройство форсированного включения электромагнитного клапана), содержащее выпрямительный диодный мост, вход которого подключен к линии переменного тока, а в диагональ моста включена обмотка клапана, с дополнительно введенными последовательно соединенными конденсатором и управляемым ключом, включенными параллельно обмотке электромагнитного клапана, и схему управления ключом, открывающую его на период времени, необходимый для включения клапана, при подключении устройства к линии переменного тока.Also known is a device for forced switching on an electromagnetic valve (Certificate for Utility Model of the Russian Federation No. 19978, F 16 K 31/02. Device for forced switching on an electromagnetic valve) containing a rectifying diode bridge, the input of which is connected to an alternating current line, and a valve winding is included in the diagonal of the bridge , with an additionally introduced series-connected capacitor and a controlled key, connected in parallel with the solenoid valve coil, and a key control circuit that opens it for a period of Meni required to activate the valve to connect the device to the AC line.

Применение данного устройства позволяет увеличить тяговое усилие при включении клапана не более чем в два раза, соответственно, при изменении конструкции электромагнита, экономить электроэнергию не более чем вполовину. Однако типовые конструкции электромагнитных приводов клапанов характеризуются значением коэффициента возврата 0,1-0,3, что дает возможность форсировать электромагнит при включении более чем в два раза и экономить в режиме удержания до 91-99% энергии (Коц Б.Э. Электромагниты постоянного тока с форсировкой. - М., 1973, с.6).The use of this device allows to increase the pulling force when the valve is turned on no more than twice, respectively, when changing the design of the electromagnet, save energy by no more than half. However, typical designs of electromagnetic valve actuators are characterized by a return coefficient of 0.1-0.3, which makes it possible to force the electromagnet when turned on more than twice and save up to 91-99% energy in the holding mode (Kotz B.E. DC electromagnets with forcing. - M., 1973, p.6).

Вышеупомянутое устройство является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели.The above device is the closest analogue of the proposed utility model.

Задачей полезной модели является повышение надежности включения и удержания электромагнитного клапана при одновременном значительном снижении потребляемой клапаном электрической энергии, иначе говоря, значительное уменьшение массогабаритных показателей и материалоемкости электромагнитного клапана при сохранении заданных технических показателей клапана и источника питающего напряжения (сети).The objective of the utility model is to increase the reliability of switching on and holding the electromagnetic valve while significantly reducing the electrical energy consumed by the valve, in other words, significantly reducing the weight and size parameters and the material consumption of the electromagnetic valve while maintaining the specified technical parameters of the valve and the source of supply voltage (network).

Технический результат достигается тем, что электромагнитный привод выполняется двухобмоточным, а управление осуществляется посредством специальной схемы управления.The technical result is achieved by the fact that the electromagnetic drive is double winding, and control is carried out by means of a special control circuit.

На фиг.1 представлена схема электрическая принципиальная устройства управления двухобмоточным электромагнитным приводом клапана.Figure 1 presents a schematic diagram of an electrical circuit for controlling a double-winding solenoid valve actuator.

Устройство коммутации двухобмоточного электромагнитного клапана содержит выпрямительный диодный мост 1, к входу которого подключена линия питающего напряжения переменного тока синусоидальной формы промышленной частоты 2, в диагональ моста 1 постоянно включена удерживающая обмотка электромагнитного клапана 3. Параллельно удерживающей обмотке электромагнитного клапана 3 включена цепь, состоящая из последовательно включенных диода 4, пусковой обмотки 5 и ключа 6 типа транзистора, а параллельно пусковой обмотке 5 и ключу 6 включен конденсатор 7. Открывание ключа 6 осуществляется посредством схемы управления 8. Схема управления 8 представляет собой устройство типа одновибратора либо таймера, запуск которого происходит при подключении устройства к линии 2.The switching device of a two-winding solenoid valve contains a rectifier diode bridge 1, to the input of which a supply voltage line of an alternating current sine wave of industrial frequency 2 is connected, a holding winding of the electromagnetic valve 3 is constantly included in the diagonal of the bridge 1. In parallel with the holding winding of the electromagnetic valve 3, a circuit consisting of in series included diode 4, the starting winding 5 and the transistor type key 6, and in parallel with the starting winding 5 and the key 6, condensation is turned on torus 7. The key 6 is opened by means of the control circuit 8. The control circuit 8 is a device such as a single-shot or timer, which starts when the device is connected to line 2.

Постоянная времени обмоток электромагнитного клапана в несколько раз больше половины периода напряжения в линии 2, магнитодвижущая сила, создаваемая пусковой обмоткой, достаточна для отрыва якоря электромагнита, магнитодвижущая сила, создаваемая удерживающей обмоткой, достаточна для удержания якоря электромагнита при условии малого немагнитного зазора, а векторы магнитной индукции, создаваемой обеими обмотками, сонаправлены.The time constant of the solenoid valve windings is several times greater than half the voltage period in line 2, the magnetomotive force created by the starting winding is sufficient to break the armature of the electromagnet, the magnetomotive force created by the holding coil is sufficient to hold the armature of the electromagnet under the condition of a small nonmagnetic gap, and the magnetic vectors the induction generated by both windings is codirectional.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

В момент подачи напряжения на линию 2 на период форсирования схема управления 8 открывает ключ 6, так что ток протекает через обе обмотки электромагнита. Конденсатор 7 заряжается через диодный мост 1 и диод 4, а разряжается через пусковую обмотку 5 и ключ 6. Применение At the time of supplying voltage to line 2 for the boost period, control circuit 8 opens key 6, so that current flows through both windings of the electromagnet. The capacitor 7 is charged through the diode bridge 1 and diode 4, and discharged through the starting winding 5 and the key 6. Application

конденсатора 7 повышает напряжение на пусковой обмотке 5 до напряжения, близкого к амплитуде напряжения в линии 2, то есть при правильном выборе емкости конденсатора увеличивает магнитодвижущую силу пусковой обмотки 5 вдвое.of the capacitor 7 increases the voltage at the starting winding 5 to a voltage close to the amplitude of the voltage in line 2, that is, with the right choice of capacitance, the capacitor doubles the magnetomotive force of the starting winding 5.

По прошествии времени форсирования ключ 6 закрывается, конденсатор 7 остается заряженным до максимально возможного напряжения, так как диод 4 препятствует его разряду через пусковую обмотку 5. Данная конфигурация схемы, с одной стороны, препятствует форсированию удерживающей обмотки 3, с другой стороны, в режиме удержания исключает импульсы тока в сети 2, связанные с зарядом конденсатора 7. Удержание якоря электромагнита притянутым обеспечивается удерживающей обмоткой 3, которая остается включенной в диагональ моста 1 постоянно.After the forcing time has passed, the key 6 closes, the capacitor 7 remains charged to the maximum possible voltage, since the diode 4 prevents it from being discharged through the starting winding 5. This configuration of the circuit, on the one hand, prevents the holding winding 3 from being forced to force, on the other hand, in holding mode eliminates current pulses in the network 2 associated with the charge of the capacitor 7. Holding the armature of the electromagnet attracted is provided by the holding winding 3, which remains permanently included in the diagonal of the bridge 1.

Таким образом, предложенное устройство позволяет в несколько раз снизить энергопотребление электромагнитного клапана, существенно улучшить его массогабаритные показатели, повысить надежность.Thus, the proposed device allows several times to reduce the power consumption of the electromagnetic valve, significantly improve its overall dimensions, increase reliability.

Claims

A two-winding solenoid valve switching device containing a rectifier diode bridge, the input of which is connected to an AC line, and a valve winding is included in the bridge diagonal, characterized in that only the holding winding of the electromagnetic valve is constantly included in the diagonal of the bridge, a circuit consisting of in series the diode, the starting winding and the key of the transistor type are turned on, and a capacitor is connected in parallel with the starting winding and the key, and the key is opened by redstvom type monostable control circuit or timer, it occurs at start-up which is connected to the line switching apparatus.