PL159111B1

PL159111B1 - Electromagnetically controlled valve

Info

Publication number: PL159111B1
Application number: PL28019789A
Authority: PL
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Electromagnetically controlled valve, consisting of a functional element being a proper diaphragm valve and, connected to it via tubes, a control unit with an electromagnet, able to take two positions, corresponding to closure or opening under tension of the functional element, where the armature of the electromagnet is connected to slides with heads which close, alternately, the control channels, characterized in that the casing (24) of the control unit is connected to the housing (1) of the functional element via three tubes (28), (29), (30), where in one position of the casing (24), corresponding to operation of the valve "closed under tension", the first tube (28) connects the upper chamber (25) of the control unit to the inlet channel (2a) of the functional element, the second tube (29) connects the lower chamber (26) of the control unit to the outlet channel (2b) of the functional element, and the third tube (30) connects the lower chamber (26) of the control unit to the space (10) above the diaphragm (6) of the functional element, whereas in the second position of the casing (24), corresponding to operation of the valve "open under tension", the first tube (28) connects the upper chamber (25) of the control unit to the outlet channel (2b) of the functional unit, the second tube (29) connects the lower chamber (26) of the control unit to the inlet channel (2a) of the functional element, and the third tube (30) connects the lower chamber (26) of the control unit to the space (10) above the diaphragm (6) of the functional element.<IMAGE>

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest zawór sterowany elektromagnetycznie, złożony z organu wykonawczego, stanowiącego właściwy zawór przeponowy oraz z połączonego z nim za pomocą układu przewodów rurowych zespołu sterującego z elektromagnesem.The subject of the present invention is an electromagnetically controlled valve, consisting of an actuator constituting the actual diaphragm valve and a control unit with an electromagnet connected to it by a system of pipelines.

W przewodach czynników gorących mają szerokie zastosowanie zawory, złożone z organu wykonawczego stanowiącego na przykład zawór przeponowy lub grzybkowy oraz ze zmontowanego na pokrywie tego organu zespołu sterowniczego. Zespół ten najczęściej złożony jest z elektromagnesu, z suwaka połączonego ze zworą tego elektromagnesu, oraz z układu kanałów połączonych z kanałami organu wykonawczego. Z patentu polskiego nr 66 916 znany jest elektromagnetyczny zawór przeponowy o charakterze uniwersalnym, którego zespół sterujący jest skonstruowany w ten sposób, iż w zależności od położenia pokrywy zawór może być pod napięciem zamknięty lub otwarty, co umożliwia zastosowanie tego zaworu zarówno do centralnego ogrzewania, gdzie powinien być pod napięciem zamknięty, jak i w instalacjach wody ciepłej, gdzie powinien być pod napięciem otwarty.In hot media lines, valves are widely used, consisting of an actuator, for example a diaphragm or mushroom valve, and a control unit mounted on the cover. This unit most often consists of an electromagnet, a spool connected to the armature of this electromagnet, and a system of channels connected with the channels of the actuator. Polish patent no. 66 916 describes an electromagnetic diaphragm valve of a universal nature, the control unit of which is designed in such a way that, depending on the position of the cover, the valve may be closed or open when energized, which makes it possible to use this valve both for central heating, where it should be closed when energized, and in hot water systems, where it should be open when energized.

Zasadniczą wadą znanych dotychczas zaworów sterowanych elektromagnetycznie i służących do sterowania przepływem czynników o podwyższonej temperaturze jest to, że zespół sterujący zaworu umieszczony najczęściej na pokrywie organu wykonawczego podlega w czasie pracy zaworu silnemu nagrzaniu, co powoduje zarówno zakłócenia w sterowaniu, jak i znaczne zmniejszenie trwałości elektromagnesu. W celu częściowego wyeliminowania tej poważnej wady czyniono próby zastosowania użebrowania obudowy zespołu sterującego, mające na celu bardziej intensywne odprowadzenie ciepła. W praktyce okazało się jednak, że polepszenie uzyskane w wyniku takiego przedsięwzięcia daje stosunkowo nieznaczne efekty.The main disadvantage of the so-far known electromagnetically controlled valves used to control the flow of media with increased temperature is that the valve control unit, most often located on the cover of the actuator, is subject to strong heating during the valve operation, which causes both disturbances in the control and a significant reduction in the durability of the electromagnet. . In order to partially eliminate this serious drawback, attempts have been made to use ribbing of the control unit housing to dissipate heat more intensively. In practice, however, it turned out that the improvement achieved as a result of such an endeavor had relatively little effect.

Znane są również, na przykład z polskiego wzoru użytkowego W 58 479, konstrukcje zaworów sterowanych elektromagnetycznie, wspomaganych ciśnieniem czynnika przepływowego, w których, w celu zapobiegania zatarciom zaworu, spowodowanym przez wysoką temperaturę, zastosowano dodatkowy zawór pilotujący, połączony z zaworem głównym i z siłownikiemThere are also known, for example, from the Polish utility model W 58 479, designs of electromagnetically controlled valves, assisted by the pressure of the flow medium, in which, in order to prevent valve seizure caused by high temperature, an additional pilot valve is used, connected with the main valve and the actuator

159 111 membranowym - dwoma przewodami rurowymi. Jednakże celem tego układu jest odblokowanie zatartych, ruchomych elementów zaworu głównego, a nie zabezpieczenie części sterującej zaworu przed bezpośrednim oddziaływaniem wysokiej temperatury.159 111 membrane - with two pipes. However, the purpose of this system is to unlock seized moving parts of the main valve, not to protect the control part of the valve from direct exposure to high temperatures.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest natomiast wyeliminowanie wspomnianej wyżej wady znanych zaworów sterowanych elektromagnetycznie, stosowanych w przepływach czynników o podwyższonej temperaturze i skonstruowanie takiego zaworu do regulacji przepływu, którego zespół sterujący nie byłby narażony bezpośrednio na oddziaływanie wysokiej temperatury przepływającego czynnika. Zadanie to rozwiązano zgodnie z wynalazkiem przez oddzielenie zespołu sterującego od korpusu organu wykonawczego i połączenie obudowy suwaka z kanałami tego korpusu za pomocą trzech przewodów rurowych w taki sposób, który umożliwiłby dopływ czynnika z kanału wlotowego zaworu przeponowego, czyli organu wykonawczego do komory w obudowie zespołu sterującego, z obudowy zespołu sterującego do kanału wylotowego organu wykonawczego, oraz z komory obudowy zespołu sterującego do przestrzeni nad przeponą organu wykonawczego. Długość i materiał tych przewodów winny być przy tym tak dobrane, aby zapewniły chłodzenie przepływającego nimi czynnika do temperatury nie powodującej ujemnego wpływu na oddziaływanie części elektromagnetycznej zespołu sterującego.The object of the present invention, however, is to eliminate the above-mentioned disadvantage of known electromagnetically controlled valves used in the flow of media with elevated temperature and to construct such a valve for regulating the flow, the control unit of which would not be directly exposed to the high temperature of the flowing medium. This task is solved according to the invention by separating the control unit from the body of the actuator and connecting the spool housing with the channels of this body by means of three pipelines in such a way that the medium can flow from the inlet channel of the diaphragm valve, i.e. the actuator, to the chamber in the housing of the control unit. , from the control unit housing to the actuator outlet duct, and from the control unit housing chamber to the space above the actuator diaphragm. The length and material of these conduits should be selected in such a way as to ensure the cooling of the medium flowing with them to a temperature that does not adversely affect the influence of the electromagnetic part of the control unit.

Badania eksploatacyjne zaworu według wynalazku wykazały nieoczekiwanie, że po przekroczeniu określonej długości krytycznej przewodów uzyskuje się nieoczekiwany efekt w postaci dodatkowego chłodzenia zespołu sterującego ochłodzonym czynnikiem, zawartym w przewodach rurowych łączących ten zespół z organem wykonawczym, a także odpowiednie zwiększenie czasu zamykania i otwierania organu wykonawczego, co wpływa na jego bardziej wytłumioną pracę.The operational tests of the valve according to the invention have unexpectedly shown that after exceeding a certain critical length of the pipes, an unexpected effect is obtained in the form of additional cooling of the control unit with the cooled factor contained in the pipes connecting this unit with the actuator, as well as a corresponding increase in the closing and opening time of the actuator, which affects its more damped work.

Zgodnie z wynalazkiem zespół sterujący jest przy tym tak skonstruowany, że przez prostą zmianę położenia jego obudowy oraz połączonych z nią dwóch przewodów, umożliwiona jest praca organu wykonawczego zaworu w dwóch wersjach, podobnie jak to ma miejsce w rozwiązaniu według patentu polskiego nr 65 916, a mianowicie: pod napięciem otwartym lub pod napięciem zamkniętym, co umożliwia zastosowanie zaworu w różnorodnych instalacjach, między innymi: centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej, i tym podobnych. Należy przy tym podkreślić, że rozwiązanie według wynalazku umożliwiające zmianę rodzaju pracy organu wykonawczego przez prostą zmianę położenia obudowy zespołu sterującego ma istotne zalety w stosunku do konstrukcji według patentu nr 66 916 wymagającej w tym celu odkręcenia wielu śrub i zmiany położenia pokrywy gorącego zaworu. Okazało się bowiem, że istotną wadą eksploatacyjną tamtej konstrukcji jest zapychanie się trudnych do czyszczenia kanałów, wykonanych w pokrywie zaworu i w samym zaworze, mających ze względów konstrukcyjnych niewielką średnice. Wady tej natomiast nie ma rozwiązanie według wynalazku, wyposażone w trójprzewodowe połączenie zespołu sterującego z organem wykonawczym, bowiem przewody te mogące mieć ze względów konstrukcyjnych znacznie większą średnicę, nie zapychają się, a ponadto są łatwo dostępne i dają się w prosty sposób przedmuchać.According to the invention, the control unit is designed in such a way that by simply changing the position of its housing and the two connected lines, the valve actuator can be operated in two versions, similar to the solution according to Polish Patent No. 65,916, and namely: under open voltage or closed voltage, which allows the valve to be used in various installations, including: central heating, domestic hot water, and the like. It should be emphasized here that the solution according to the invention enabling the change of the operating mode of the actuator by a simple change of the position of the control unit housing has significant advantages over the structure according to the patent No. 66 916 requiring unscrewing many screws and changing the position of the hot valve cover. It turned out that a significant operational disadvantage of that structure is the clogging of hard-to-clean channels, made in the valve cover and in the valve itself, which, for structural reasons, have small diameters. However, this disadvantage does not exist in the solution according to the invention, which is equipped with a three-wire connection of the control unit with the actuator, because these pipes, which for design reasons may have a much larger diameter, do not clog, and are easily accessible and can be easily blown through.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór sterowany elektromagnetycznie, którego zespół sterujący jest nastawiony na pracę: zamknięty pod napięciem - w przekroju osiowym, a fig. 2 ten sam zawór z zespołem sterującym w położeniu: otwarty pod napięciem”.The invention is explained, for example, in the drawing, in which Fig. 1 shows an electromagnetically controlled valve, the control unit of which is set to work: live closed - in axial section, and Fig. 2 the same valve with the control unit in the open live position " .

Zawór sterowany elektromagnetycznie przedstawiony na rysunku składa sie z dwóch podstawowych zespołów: z organu wykonawczego, stanowiącego przykładowo zawór przeponowy (w dolnej części rysunku), oraz połączonego z nim za pomocą przewodów rurowych zespołu sterującego.The electromagnetically controlled valve shown in the drawing consists of two basic units: an actuator, e.g. a diaphragm valve (in the lower part of the drawing), and a control unit connected to it by means of pipelines.

Zawór przeponowy składa się z korpusu 1, w którym ukształtowany kanał wlotowy 2a jest połączony z kanałem wylotowym 2b za pomocą gniazda 3, z pokrywy 4 i korka zamykającego 5, oraz z zespołu zamykającego zawór. Zespół ten składa się z przeponyThe diaphragm valve consists of a body 1 in which the shaped inlet conduit 2a is connected to the outlet conduit 2b by means of a seat 3, a cover 4 and a closure plug 5, and a valve closure assembly. This band consists of the diaphragm

159 111159 111

6, zamocowanej na grzybku 7 za pomocą śruby 8, z tulei prowadzącej 9, oraz z pierścienia mocującego membraną, dokręconego od góry za pomocą talerza 11, zaopatrzonego w kanały przepływowe 12. Ponadto w korpusie znajdują sie kanaliki sterujące, a mianowicie kanałek 13 łączący sie z kanałem wlotowym 2a i kanałek 14 łączący sie z kanałem wylotowym 2b.6, fixed on the disc 7 by means of a screw 8, from a guide sleeve 9, and from a diaphragm mounting ring tightened from above by a plate 11, provided with flow channels 12. In addition, there are control channels in the body, namely a channel 13 connecting with an inlet channel 2a and a channel 14 communicating with the outlet channel 2b.

W przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym, przedstawionym na rysunku zespół sterujący zaworu składa sie z elektromagnesu 15 ze zworą 16, połączoną z suwakiem 17 i za pomocą wodzików 18 z suwakiem 19 oraz z obudowy 24. Obydwa suwaki 17 i 19 są wyposażone w grzybki 20 i 21,· zamykające odpowiednio kanałki 22 i 23 w obudowie· suwaka. Obudowa 24 jest ponadto zaopatrzona w szczelne komory górną 25 i dolną 26, połączone ze sobą wzajemnie za pomocą otworów, w których są osadzone wodziki 18 i i z kanałkiem w dolnej części obudowy 24..In an exemplary design solution, shown in the drawing, the valve control unit consists of an electromagnet 15 with an armature 16 connected to a spool 17 and by means of sliders 18 with a slider 19 and a housing 24. Both spiders 17 and 19 are equipped with mushrooms 20 and 21, · Closing slots 22 and 23 respectively in the housing · the slider. The housing 24 is further provided with sealed upper 25 and lower 26 chambers connected to each other by means of openings in which slides 18 are mounted and to a channel in the lower part of the housing 24.

W położeniu przedstawionym na fig. 1 wzajemne połączenie kanałów zepsołu sterującego i organu wykonawczego jest następujące: górna komora 25 zepsołu sterującego jest połączona poprzez kanałek 22, pierwszy przewód rurowy 28 i kanałek 13 z kanałem wlotowym 2a w korpusie organu wykonawczego, zaś dolna komora 26 w obudowie 24 zepsołu sterującego jest połączona poprzez kanałek 23, drugi przewód rurowy 29 i kanałek 14 z kanałem wylotowym 2b w korpusie organu wykonawczego, oraz przez kanałek 27, trzeci przewód rurowy 30 i kanałek 12 w talerzu 11 z przestrzenią 10 nad przeponą 6.In the position shown in Fig. 1, the interconnection of the channels of the control unit and the actuator is as follows: the upper chamber 25 of the control unit is connected via the channel 22, the first tubing 28 and the channel 13 to the inlet channel 2a in the actuator body, and the lower chamber 26 in the actuator body. the housing 24 of the control unit is connected via a channel 23, a second pipe 29 and a channel 14 to the outlet channel 2b in the actuator body, and through a channel 27, a third pipe line 30 and a channel 12 in the plate 11 to the space 10 above the diaphragm 6.

. Natomiast w położeniu przedstawionym na fig. 2 górna komora 25 obudowy 24 zespołu sterującego jest połączona poprzez kanałek 22 i za pomocą pierwszego przewodu rurowego oraz poprzez kanałek 14 z kanałem wylotowym 2b w korpusie organu wykonawczego, zaś dolna komora 26 obudowy 24 zespołu sterującego za pomocą drugiego przewodu rurowego poprzez kanałek 13 z kanałem wlotowym 2a organu wykonawczego zaś kanał 27 zespołu sterującego tak, jak i poprzednio za pomocą trzeciego przewodu rurowego 30 i kanałka 12 - z przestrzenią 10 nad przeponą 6.. On the other hand, in the position shown in Fig. 2, the upper chamber 25 of the housing 24 of the control unit is connected via the channel 22 and by the first tubular conduit and via the channel 14 to the outlet passage 2b in the actuator body, and the lower chamber 26 of the housing 24 of the control unit by means of the second of the conduit through the channel 13 with the inlet channel 2a of the actuator, and the channel 27 of the control unit as before by the third pipe line 30 and the channel 12 - with the space 10 above the diaphragm 6.

Długość przewodów rurowych 28, 29 i 30, oraz materiał z których są one wykonane, zwłaszcza zaś jego przewodnictwo cieplne, winny być tak dobrane, aby temperatura czynnika dochodzącego do zespołu sterującego była w wyniku ochłodzenia po przepływie przez te przewody obniżona do takiej wartości, która nie zagraża prawidłowemu funkcjonowaniu i nominalnej trwałości zespołu sterującego.The length of the pipes 28, 29 and 30, and the material from which they are made, and in particular its thermal conductivity, should be selected so that the temperature of the medium reaching the control unit is reduced to a value that is it does not threaten the correct functioning and nominal durability of the control unit.

Działanie opisanego wyżej zaworu sterowanego elektromagnetycznie jest następujące: w położeniu przedstawionym na fig. 1 elektromagnes 15 nie znajduje sie pod napięciem, wobec czego suwaki 17 i 19 pod własnym ciężarem znajdują się w dolnym położeniu, przy czym grzybek 20 zamyka kanałek 22. Znajdujący się nad przeponą 6 czynnik pod ciśnieniem przepływa wówczas swobodnie przez kanałek 12, trzeci przewód rurowy 30 i kanałek 27 a nastąpnie kanałek 23 i drugi przewód rurowy 29 - do kanału wylotowego 2b, nie oddziaływując siłą parcia na przeponę w kierunku do dołu. Zawór znajduje sie wówczas w położeniu otwartym. Przez podanie napięcia na elektromagnes 15 nastąpi podniesienie obydwu suwaków 17 i 19, otwarcie kanałka 22, zaś zamkniecie kanałka 23. Czynnik pod ciśnieniem przepłynie wówczas z kanału wlotowego 2a przez pierwszy przewód rurowy 28 i kanałek 22 do górnej komory 25, a następnie otworami, w których przesuwają sie wodziki 18 do dolnej komory 26 i przez kanałek 27 i trzeci przewód rurowy 30, oraz kanałek 12 do przestrzeni 10 nad przeponą 6, wywierając na przeponę odpowiednie parcie powodujące jej przesuniecie wraz z grzybkiem 7 do dołu aż do zetknięcia z gniazdem 3, a tym samym zamkniecie zaworu.The operation of the electromagnetically actuated valve described above is as follows: in the position shown in Fig. 1, the electromagnet 15 is not energized, so that the sliders 17 and 19 are in the down position under their own weight, with the poppet 20 closing the channel 22. With the diaphragm 6, the pressurized medium then flows freely through the channel 12, the third conduit 30 and the conduit 27 and then the conduit 23 and the second conduit 29 will follow the outlet conduit 2b without exerting a downward pressure on the diaphragm. The valve is then in the open position. By applying voltage to the electromagnet 15, the two sliders 17 and 19 will be lifted, the channel 22 will open and the channel 23 closed. The pressurized medium will then flow from the inlet channel 2a through the first tubing 28 and channel 22 into the upper chamber 25 and then through the openings in which move the runners 18 into the lower chamber 26 and through the channel 27 and the third tubular 30, and the channel 12 into the space 10 above the diaphragm 6, exerting a suitable pressure on the diaphragm causing it to move with the plug 7 downwards until it contacts the seat 3, thereby closing the valve.

Działanie zaworu w położeniu obudowy suwaków i połączenia kanałów przedstawionego na fig. 2 jest takie samo, jak wyżej opisane, z tą różnicą, że zamkniecie zaworu następuję bez podania napięcia na elektromagnes 15, natomiast po podaniu napięcia następuje jego otwarcie.The operation of the valve in the position of the spool housing and the channel connection shown in Fig. 2 is the same as described above, with the difference that the valve closes without applying voltage to the electromagnet 15, while after applying voltage, it opens.

Zawór sterowany elektromagnetycznie według wynalazku może znaleźć zastosowanie w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej, pary niskoprężnej, gorącego powietrza, oraz w instalacjach przewodzących inne czynniki o podwyższonej tempe raturze.The electromagnetically controlled valve according to the invention can be used in central heating installations, domestic hot water, low-pressure steam, hot air, and in installations conducting other media with increased temperature.

Claims

An electromagnetically controlled valve, composed of an actuator, constituting the actual diaphragm valve, and a control unit with an electromagnet connected to it by means of pipes, which can assume two positions, corresponding to a closed or open actuator, with the armature of this electromagnet connected to the spools provided with mushrooms closing the control channels alternately, characterized in that the housing (24) of the control unit is connected to the body (1) of the actuator by means of three pipelines (28), (29), (30), in one position housing (24), corresponding to the live valve operation closed - the first conduit (28) connects the upper chamber (25) of the control unit with the inlet conduit (2a) of the actuator, the second conduit (29) connects the lower chamber (26) of the control unit with the outlet conduit (2b) of the actuator, and the third conduit (30) connects the lower chamber (26) of the control unit with the space (10) above the diaphragm (6) of the actuator, and in the second position of this housing (24), corresponding to the operation of the valve - energized open - the first conduit (28) connects the upper chamber (25) of the control unit with the outlet duct (2b) ) of the actuator, the second conduit (29) connects the lower chamber (26) of the control unit with the inlet conduit (2a) of the actuator, and the third conduit (30) connects the lower chamber (26) of the control unit with the space (10) above the diaphragm ( 6) the executive body.