Исполнительный механизм электромагнитного действия

СОВЕТСКИХистическилик СОЮЗ СОЦИ РЕСП АЗ(55 Р 16 К 31/02 Е ИЗОБР ЕНИЯ ИСА НТУ к Гмб нд Ко., КГ тин7915 ЫЙ М ДЕЙС ия; в к кт.рома сть пе авляющ Изобретение относится к исполнительнымм механизмам электромагнитного действия для управления распределительными клапанами в перколяционных машинах.В основе настоящего изобретения лежит задача - ускорить процесс регулирования. Исполнительный механизм должен быть зафиксирован по меньшей мере, в двух различных положениях, а переключение должно происходить, в случае двигателя внутреннего сгорания за промежуток времени, значительно меньший, чем время для прохождения цикла двигателя внутреннего сгорания, Для решения поставленной задачи исполнительный механизм электромагнитного действия, состоящий из установленных в корпусе двух рабочих элекОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОУСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(54) И С П О Л Н И Т Е Л Ь НЭЛ ЕКТРОМАГН ИТН ОГО(57) Сущность изобретенновлены два рабочих элепечивающих возможноякоря, связанного с упр йдт (ОЕ)л,123 - .90,1, ЕХАНИЗМ ТВИЯ рпусе устагнита, обесремещения им элементом, в два крайних положения. Пружинная система удерживает управляющий элемент в промежуточном положении равновесия при отключенных электромагнитах, Управляющий элемент установлен с возможностью регулировки хода путем изменения положения рабочей поверхности полюса . электромагнита и основание пружиной, Исполнительный механизм снабжен электромагнитной системой переключения для одновременного изменения расстояния между рабочими поверхностями полюсов и согласования положения равновесия пру. жинной системы с новым положением рабочих поверхностей полюсов путем изменения положения основания пружины.12 з.п.ф-лы, 18 ил. тромагнитов, обеспечивающих возможность перемещения якоря, связанного с управляющим элементом, в два крайних положения и пружинной системы, удерживающей управляющий элемент в промежу- а точном положении равновесия при отключенных электромагнитах, причем управляющий элемент установлен с возможностью регулирбвки . хода путем изменения положения рабочей поверхности Л полюса электромагнита и основания, по О крайней мере, одной из пружин системы, О снабжен электромагнитной системой переключения для одновременного изменения расстояния между рабочими поверхностями полюсов электромагнитов и согласования положения равновесия пружинной системыс новым положением рабочих поверхностей полюсов путем изменения положения по крайней мере одного основания пружины.При этом по крайней мере один из рабочих электромагнитов снабжен элементом для 5 изменения магнитного сопротивления его магнитного контура, с целью поддержки постоянным промежутка времени между отключением тока рабочего магнита и началом движения якоря (времени отпускания яко- "0 ря). Управляющий элемент может приводиться в действие передаточным элементом, выполненным, например; в виде коромысла или ведомого рычага, Для сведения к минимуму выделения шума и износа в элементах конструкции электромагнитной системы переключения исполнительный механизм может быть снабжен замедлителем движения рабочего электромагнита вблизи крайних положений, по крайней мере, в од ном из направлений, или замедлителем движения якоря между рабочими электромагнитами. Для компенсации возникающих при работе исполнительного ме-..ханизма линейных расширений может 25 применяться гидравлический компенсатор клапанного зазора, В .соответствии с изобретением эта деталь конструкции может быть расположена в различных положениях внутри исполнительного механизма, в осо бенности в магнитном якоре или между рабочим электромагнитом, обеспечивающим закрытое полокение клапана, и корпусом.Кроме того, электромагнитная система переключения может содержать постоянный 35 магнит, который обеспечивает сохранение якоря исполнительного механизма в притянутом положении, Для уменьшения энергии; особенно для удержания магнитного якоря на рабочих поверхностях полюса, 40 один или оба рабочих магнита могутбыть снабжены постоянными магнитом, Для ком.пенсации линейных расширений и упрощения регулировки при монтаже элементдля изменения магнитного сопротивления 45 контура рабочего электромагнита поджат к корпусу упругим звеном и установлен с возможностью перемещения в направлении, противоположном направлению усилия, развиваемого упругим звеном, 50Настоящее изобретение обеспечивает возможность цифрового управления исполнительным механизмом. Согласование собственной системы переключения с любым . исполнительным механизмом позволяет 55 свободно располагать исполнительные механизмы в случае многоцилиндровой перко. ляционной машины, Благодаря регулировке различных магнитных сопротивлений в положениях включения, можно привести в движение исполнительные механизмы в различных положениях, включения с помощью неизменяемых управляющих сигналов, Демпфирование движения, гидравлическая компенсация линейного расширения, а также использование постоянного магнита снижают величину потребляемой энергии. На фиг,1 изображен продольный разрез устройства, при этом система переключения для изменения рабочего хода изображена в выключенном состоянии и находится в положении малого рабочего хода (распределительный клапан перколяционной машины закрыт); на фиг.2 - устройство с включенной системой переключения в полокении большого рабочего хода (распределительный клапан перколяционной машины закрыт); на фиг,З - элементы конструкции, обеспечивающие демпфирование движения. якоря и гидравлическую компенсацию линейного. расширения, а также вариант выполнения исполнительного механизма с постоянным магнитом в рабочем магните, обеспечивающем положение "закрыто", причем элемент конструкции, регулирующий магнитное сопротивление, установлен с возможностью перемещения; на фиг,4 - фрагмент изображенного на фиг,З варианта выполнения с условным обозначением А, на фиг,5 - примервыполнения конструкции с расположенным в системе переключения постоянным магнитом; на фиг.б - пример выполнения устройства для демпфирования движением системы переключения посредством сжатия воздуха; на фиг,7-13 изображены различные возможные варианты выполнения элементов, обеспечивающих регулировку магнитного сопротивления рабочего магнита; на фиг,14 - 17 - различные возможные варианты расположения систе; мы переключения для регулирования рабочих магнитов в положении "открыто"; на фиг.18 - пример выполнения устройства с управляющим элементом, приводимым в действие коромыслом.Исполнительный механизм содержит рабочие электромагниты 1 и 2, с обмотками 3 и 4 и якорем 5. Электромагнит 1 удерживается гильзой 6 в корпусе 7 и скреплен с ним винтами буртом 8. Рабочий электромагнит 1 образует с неподвижной станиной 9 систем ы и ерекл юче н и я одно целое. Подвижный якорь 10 электромагнитной системы переключения действует через регулируемый установочный винт 11 на пружину 12 которая удерживается на пластине якоря 5. Якорь 10 через соединительный болт 13 связан с рабочим магнитом 2, кото 183659610 20 25 30 35 40 45 50 55 рый введен в гильзу 6, с возможностью перемещения в осевом направлении. Упор, с помощью которого регулируется положение рабочего магнита 2 и тем самым рабочий ход, образует ушко крепления 14. которое прижимается силой предварительно сжатой пружины 12 к нижней кромке гильзы 6. Система переключения выполнена с обмоткой 15. Размеры рабочего электромагнита 2 по его нижнему краю выбраны таким образом, что площадь поперечного сечения 16 для прохождения магнитного потока между обмоткой 4 и нижним краем, значительно меньше, чем остальная площадь поперечного сечения магнитного контура, и таким образом уже при средней модуляции магнитного контура происходит повышение магнитного сопротивления. Шайба 17 из магнитомягкого железа прижата в корпусе 7 силой предварительного сжатия пружины 18 по направлению к упору 19, Притянутое положение якоря 10 к станине 9 представляет упор для показанного на фиг,2 положения системы переключения. В этом положении шайба 17 расширяет площадь поперечного сечения магнитного контура и уменьшает магнитное сопротивление в рабочем магните 2. При этом шайба 17 удалена на небольшое расстояние от упора 19, и таким образом обеспечена надежная опора рабочего магнита 2 на шайбе 17, Винтом 11 положение равновесия колебательной системы, состоящей из пружин 12 и 20, а также якоря 5, штока 21, элемента управления и пружинного диска 22, регулируется таким образом, что якорь 5 находится в состоянии покоя в обесточенном состоянии посредине между рабочими магнитами 1 и 2. В этом положении связанный со штоком 21 управляющий элемент, например, распределительный клапан двигателя внутреннего сгорания открыт на половину своего хода, Если якорь 5 вошел в контакт с магнитом 1, он удерживается там благодаря возбуждению обмотки 3. При этом управляющий элемент находится в закрытом состоянии,. Затем для работы исполнительного механизма в обмотке 3 отключается, в результате чего через промежуток времени называемый "временем отпускания" якорь 5 отделяется от магнита 1 и, минуя положение равновесия придвигается на магнит 2. Обмотка 4 магнита 2 своевременно возбуждается так, что якорь 5 притягивается к магниту 2 и там удерживается. В обесточенном состоянии обмотки 15 система переключения находится в положении малого рабочего хода. Если обмотка 15 возбуждается, то якорь 10 притягивается против силы предварительно сжатой пружины 12 к станине 9. Чтобы не допустить неконтролируемые состояния, якорь 5 остается на рабочем магните 1, где он удерживается благодаря возбуждению обмотки 3. Через соединительный болт 13 движение якоря передается рабочему магниту 2, и он движется по направлению к шайбе 17, В результате этого , рабочий магнит 2 получает увеличенную площадь поперечного сечения 16, которая позволяет компенсировать повышенный уровень усилия благодаря большему рабочему ходу и тем самым поддерживать постоянным время отпускания после отклонения обмотки 4 до начала движения якоря. Положение равновесия колебательной системы 5, 12, 20, 21, 22 благодаря перемещению неподвижного основания пружины 12 снова находится посредине между рабочими магнитами 1 и 2. Система переключения при малом расстоянии между якорем 10 и станиной 9 удерживается путем возбуждения малым током. Якорь 5 своей внешней кромкой 23 образует уплотнительный зазор для гильзы 6. Гильза 6 выполнена с канавкой 24, через которую воздух из обьема сверху якоря может утекать в объем, находящийся под якорем, Вблизи рабочей поверхности полюс верхнего магнита 1 внешняя кромка 23 минует верхнюю кромку 25 канавки 24, и якорь 5 уплотняет оставшийся в верхнем объеме воздух. Возникающая сила гасит ускорение якоря 5. Исполнительный механизм может содержать также гидравлический элемент 26 компенсации линейного расширения, который укреплен в якоре 5 и действует на шток 21 управляющего элемента. Через якорь элемент 26 может снабжаться напорным маслом. Постоянный магнит 27 может быть расположен в рабочем магните 1, Он делает возможным удержание якоря 5 без протекания тока в обмотке 3 и поддерживает притягивание якоря 5. Для отделения якоря 5 от рабочей поверхности полюса магнита 1 обмотка 3 приводится в действие с помощью обратной процессу притягивания полярности постоянного тока. Возбужденное поле действует против поля постоянного магнита 27 и действие сил на якорь 5 уменьшается до тех пор, пока сила сжатой пружины не превысит их, и начнется движение. На фиг,5 изображен вариант выполнения электромагнитной системы переключения, состоящей из станины 9 и якоря 10 с постоянным магнитом 28, Для притягивания якоря 10 к станине 9 возбуждается обмотка 15. В случае прилегания якоря 10 к станине 9 обмотка 15 может быть отключена, для отделения якоря 10 обмотка 15 возбуждается при обратной полярности постоянного тока. На фиг.б изображен узел, 1836596обеспечивающий демпфирование движения при переключении системы в направлении движения от малого рабочего хада кбольшому. Шайба 17 из магнитомлгкого материала оснащена на внешней кромке гиль-. 5 зой 29, которая образует уплотнительный зазор длл рабочего магнита 2, Гильза 29 выполнена с отверстиями 30, которые при движении магнита 2 и уменьшении пространства 31 допускают утечку воздуха дотех пор, пока рабочий магнит 2 закроет отверстия вблизи шайбы 17, оставшийся воздух сжимается и возникает демпфирующая сила. На фиг, с 7 по 13 изображен другойвариант выполнения узла для изменениямагнитного сопротивления рабочего магнита, Важным для безупречного функцианирования исполнительного механизма является .точная воспроизводимость кантакта между соответствующим рабочим магнитом 32 и шайбой 33 из магнитомягкого железа. Конические конструкции (фиг,8 и 13) обеспечивают возможностью самоцентрирования, плоские торизонтальные (фиг,7) обеспечивают простоту изготовления, вер-.тикальные(фиг.9 и 10) дают в итоге постоянный радиальный зазор, а конструкция соштифтами 34 (фиг.11 и 12) благодаря большому числу элементов не подвержена погрешностям изготовления; На фиг. с 14 по 17 исполнительный механизм изображен упрощенна, он содержит, в основном, верхнюю пружину 35, рабочие магниты 36 и 37, нижнюю пружину 38 и электромагнитнуюсистему переключения 39. Пи смещенииоснования верхней пружины 35 (фиг.14 и 16)целесообразна коррекция магнитного сопротивления на обоих рабочих магнитах 36 и 37, прежде всего, в связи с необходимостью короткого времени сткрытия, коррекция в магните 37. При смещении основания. нижней пружины 38 уровень усилия в магните 35 при закрытом клапане независим от величины хода и постоянен,Коррекция целесообразна только в магните 37, Конструкция электромагнитной системы переключения 39 (фиг.16 и 17) делает возможным внизу исполнительного механизма компактное соединение с магнитом 37. На фиг.18 изображен вариант выполнения исполнительного механизма с рабочими магнитами 40 и 41, якорем 42, пружинами 43 и 44, коромыслом 45, а также распределительным клапаном 46. Электромагнитная система переквочения 47 через штангу 48 приводит в движение магнит 40 и пружину 43, Пружины 43 и 44 с учетом передаточного отношения, имеют половину общей жесткости пружин, колебательной системы,102030354045 50 55 Формула изобретения1. Исполнительный механизм электромагнитного действия для перемещения возвратно-поступательно управляющихэлементов,перколяцион ных машин, преимущественно длл плоских задвижек и подъемных клапанов, состоящий из установленныхв корпусе двух рабочих электромагнитов,обеспечивающих возможность перемещения якоря, связанного с управляющим элементом, в два крайних положения, ипружинной. системы, удерживающей управляющий элемент в промежуточном положении равновесия при отключенныхэлектромагнитах, причем управляющий элемент установлен с возможностью регулировки хода путем изменения положениярабочей поверхности полюса электромагнита и основания. па крайней мере, одной изпружин системы, о т л и ч а ю щ и й с л тем,что он снабжен электромагнитной системойпереключения длл одновременного изменения расстояния между рабочими поверхностями полюсов электромагнитов исогласования . положения ра вновесия и ружинной системы с новым положением рабочих поверхностей полюсов путемизменения положения, по крайней мере одного основания пружины,2. Механизм электромагнитного действия по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, покрайней мере, один из рабочих электромагнитов снабжен элементом для изменениямагнитного сопротивления его магнитногоконтура.3, Механизм па пп.1, 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что управляющий элемент соединен с приводом через механический передаточный элемент.4. Механизм по п,З, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что передаточный элемент выполнен в виде коромысла или ведомого рычага.5, Механизм по пп,1 - 4, о тл и ч а ю щ и-.й с я тем, что он снабжен замедлителемдвижения рабочего электромагнита вблизикрайних положений, по крайней мере, в одном из направлений.6. Механизм по пп,1-4, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что ан снабжен замедлителемдвижения якоря между рабочими электромагнитами вблизи крайних положений,7. Механизм по пп.1 - 6, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что он снабжен гидравлическимкомпенсатором клапанного зазора.8. Механизм по п,7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что гидравлический компенсаторклапанного зазора расположен между яко-рем и управляющим элементом,9. Механизм по п.7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что гидравлический компенсаторклапанного зазора расположен между рабочим электромагнитом, обеспечивающим закрытое положение клапана и корпусом.10. Механизм по пп.1 - 9, о т л и ч а ющ и й с я тем, что электромагнитная система переключения снабжена постоянным магнитом для удержания якоря в закрытом положении.11. Механизм по пп.1 - 9, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в рабочем электромагните, обеспечивающем закрытое положение клапана, установлен постоянный магнит,12. Механизм по пп,1 - 9, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что в рабочем электромагните, обеспечивающем открытое положение клапана. установлен постоянный магнит, 513. Механизм по пп.2 - 12. о т л и ч а ющ и й с я тем, что элемент для изменения магнитного сопротивления контура рабочего электромагнита поджат к корпусу упру гим звеном и установлен с возможностьюперемещения в направлении. противоположном направлению усилия, развиваемого упругим звеном,