Где находится электромагнитный клапан

Соленоидный электромагнитный клапан: где используется + виды и принцип работы

Помимо обычных ручных вентилей в магазине также можно увидеть соленоидный электромагнитный клапан автоматического действия. Он позволяет не только управлять током жидкостей и газов в трубопроводах на расстоянии, но и автоматизировать этот процесс.

Такие устройства различаются по внутренней конструкции и назначению. Однако принцип работы у всех них одинаков – закрытие/открытие крана происходит за счет срабатывания электромагнита.

В этой статье рассмотрим, зачем нужен такой клапан и как он работает. Также поговорим об основных разновидностях соленоидных электроклапанов.

Зачем нужен электромагнитный клапан?

Соленоидные вентили – категория современной запорной арматуры для трубопроводов самого разного назначения. В быту подобные электроклапаны применяются в автомашинах, спецтехнике, водопроводах и системах автополива и отопления.

Также они широко используются в промышленности для регулировки тока и контроля транспортировки разнообразных жидкостей и газов.

Внутри электромагнитный клапан для воды или газа каких-либо датчиков не имеет. С его помощью можно лишь регулировать либо полностью перекрывать поток рабочей среды. Если требуется автоматизация данных процессов, то придется дополнительно ставить внешние измерительные приборы, завязывая работу электроклапана уже на них.

К примеру, использовать дополнительно в связке контроллер и датчик протечки воды, чтобы в момент обнаружения протечки соленоидный клапан получил соответствующую команду от контроллера и перекрыл трубопровод.

Среди достоинств использования соленоидных клапанов числятся:

• быстрая регулировка тока рабочей среды по трубопроводу;
• универсальность и надежность устройства;
• длительный срок эксплуатации;
• небольшие размеры и малый вес;
• многообразие разновидностей прибора.

Срабатывание клапана происходит буквально за доли секунды после подачи на это сигнала. Он рассчитан на работу с жидкостями под разным давлением, от 0 до 25 бар, и с меняющейся температурой, от -20 до +120 °С. При этом в обесточенном состоянии такой электроклапан может оставаться как в закрытом положении, так и открытом – все зависит от модификации прибора.

В водопроводах он позволяет автоматически перекрыть подачу воды при порыве труб. А в отопительных системах такой вентиль используется в качестве устройства регулировки потока теплоносителя.

Здесь он по внешнему датчику температуры самостоятельно уменьшает либо увеличивает ток нагретой жидкости от котла к радиаторам.

Как работает вентиль с соленоидом?

Состоит соленоидный электроклапан из:

• корпуса стального, чугунного, латунного либо полимерного;
• индукционной катушки с сердечником (соленоида);
• рабочего запорного элемента;
• уплотнителя;
• демпфирующей пружины.

Индукционная катушка из меди внутри запорного устройства расположена в герметичном корпусе, куда воде доступ закрыт. Перекрытие либо открытие канала тока рабочей среды происходит за счет выдвигающегося под действием соленоида штока и мембраны.

В обесточенном состоянии под воздействием пружины вентиль полностью перекрывает канал тока либо оставляет его полностью открытым. Далее, после подачи напряжения на катушку, происходит смещение сердечника со штоком, в результате чего поперечное сечение данного протока увеличивается/уменьшается.

Общий принцип работы рассматриваемого электромагнитного клапана прост – движение штока происходит в нем за счет электромагнитной индукции. При протекании электрического тока по катушке, на находящийся в ее центре сердечник воздействует электромагнитное поле, сила и направление которого зависят от приложенного напряжения в вольтах.

В результате и происходит смещение запорного элемента и изменение проходного сечения вентиля.

Электроклапаны с низким управляющим напряжением рассчитаны на работу в трубопроводах малого диаметра и с малым напором рабочей среды. Сфера их применения достаточно ограниченна.

Зато такие вентили проще встраивать в систему управления на низковольтных полупроводниковых устройствах и подключать к различным микроконтроллерам. В водопроводах и контурах отопления частных домов обычно используют именно их.

Разновидности соленоидных электроклапанов

Существует несколько разновидностей рассматриваемого устройства. Классифицируются такие приборы по материалу изготовления корпуса, конструкции и положению в обесточенном состоянии запора внутри, типу уплотнителя и способу подключения к трубам.

Каждый из этих вариантов рассчитан на работу с определенной средой по составу, температуре и давлению. Подбирать соленоидный электроклапан надо внимательно. Если взять несоответствующий требованиям прибор, то долго он не прослужит.

По способу подсоединения соленоидные электроклапаны делятся на:

А по размеру они могут быть от 6 до 150 DN (от 1/8 до 6 дюймов). Вариант найдется для любого трубопровода.

Корпус рассматриваемых электроклапанов выполняется из:

• пластика (усиленного PPA, PVC, нейлона);
• нержавеющей стали;
• латуни;
• чугуна.

У каждого из этих вариантов свои характеристики по давлению и температуре рабочей среды. Данные цифры следует внимательно изучать в паспорте прибора, чтобы не ошибиться с выбором. При этом для водопровода или отопления в частном доме подойдет любая из вышеперечисленных вариаций.

Классификация #1 — по внутреннему устройству

Клапаны по конструкции управляющего элемента делятся на три группы:

Электромагнитные клапаны в бытовом исполнении обычно делаются с мембраной. Это дешевый и надежный вариант, который без проблем справляется с регулировкой потока воды в бытовых системах отопления и водоснабжения.

Основное разделение соленоидных клапанов осуществляется по положению запорного механизма при обесточенном электромагните.

По этому параметру соленоидные электроклапаны делятся на:

• нормально закрытые, клапан закрыт (НЗ);
• нормально открытые, клапан открыт (НО);
• бистабильные.

В первом случае, пока на соленоид не подано напряжение, сердечник за счет давления пружины опущен вниз и тока воды нет. Во втором случае, при обесточенном состоянии прибора, канал наоборот полностью открыт, а закрытие его происходит только после подачи питания.

Третий вариант – положение может быть как открытым, так и закрытым.

Классификация #2 — по принципу функционирования

Функционально соленоидные электроклапаны для воды на 220 В и иного вольтажа бывают:

Первые имеют лишь один патрубок подсоединения к трубопроводу. Это предохранительные устройства, рассчитанные на выпуск пара или воды при слишком высоком давлении в трубах.

Трехходовые устройства идут с тремя патрубками для подсоединения к трубам. Такие варианты предназначены для перенаправления потока из одного трубопровода в другой.

Наиболее широко трехходовые клапаны применяют в отопительных системах. Подобные приборы позволяют легко произвести переток теплоносителя из одного контура в другой для смешения рабочей среды.

В итоге, температура воды в системе меняется, а источник тепловой энергии продолжает работать без изменения режима.

Также электромагнитные клапаны бывают:

• прямого действия;
• непрямого действия.

В первых сердечник передвигается исключительно под воздействием электромагнита. Во вторых – на его перемещение также влияет давление рабочей среды.

Классификация #3 — по материалу уплотнителя и мембраны

Внутри корпуса электромагнитного клапана расположена мембрана, которая перекрывает ток воды. Плюс, между катушкой и основным с патрубками расположен уплотнитель. Оба этих элемента делаются из эластичных полимерных материалов.

Уплотнитель в электроклапанах может быть выполнен из:

• FPM (FKM, VITON) – фторэластомера;
• EPDM – этилен-пропиленового эластомера;
• NBR – бутадиен-нитрильного каучука.

Первый вариант отличается высокой максимальной температурой рабочей среды и стойкостью к маслам и бензинам. Второй – дешев и устойчив к воздействию растворенным в воде солям, щелочам и кислотам. Третий – спокойно переносит контакт с нефтепродуктами, обычно применяется в промышленности и автомобилях.

На цену электромагнитного клапана данный материал влияет не сильно. Детали из него слишком малы в размере. Выбирать тип уплотнителя и мембраны следует исходя исключительно из характеристик рабочей среды.

Термические свойства уплотнителей представлены в следующей таблице:

При этом в любом случае особое внимание при эксплуатации электроклапана следует уделить отсутствию примесей в воде.

Песок и ржавчина в трубах рано или поздно испортят любую мембрану, независимо от материала ее исполнения. Устанавливать рассматриваемое устройство можно только при наличии в трубопроводе фильтра.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор устройства соленоидного клапана:

Как устроен и работает электроклапан на 220 В прямого действия:

Виды электромагнитных клапанов по принципу срабатывания:

Соленоидный вентиль дистанционного управления неприхотлив и надежен в работе. Он рассчитан на несколько десятков тысяч срабатываний (исправно проработает 20–25 лет) и не требует специализированного обслуживания.

Стоит такое устройство под воду в пределах 3–6 тысяч рублей, но помогает решить многие проблемы. При этом самостоятельно смонтировать его не сложно, надо лишь правильно выбрать подобный клапан по характеристикам и материалам.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными сведениями или указать на несоответствие или ошибку? Или хотите дать рекомендации по выбору оптимальной модели соленоидного электроклапана? Пишите, пожалуйста, свои советы и замечания в блоке комментариев.

Если у вас остались вопросы по теме статьи, задавайте их нашим экспертам внизу под этой публикацией.

Электромагнитный соленоидный клапан и все о нем

Автоматизация современных процессов управления потоками воздуха, пара, воды и иных газообразных и жидких сред, где используется электромагнитный соленоидный клапан – прочно вошла в нашу жизнь. Запорный клапан с электромагнитным приводом широко используются в различных трубопроводных системах и аппаратах с автоматическим управлением, а также при управлении различными технологическими процессами оператором вручную.

В настоящей статье мы постараемся для вас раскрыть вопросы, что же такое запорный электромагнитный клапан, его принципиальное устройство, классификацию и принцип работы соленоидных клапанов, а также, каким образом происходит управление электромагнитными клапанами в современных инженерных системах.

Запорный электромагнитный клапан – назначение и изготовление

Электромагнитный запорный клапан предназначается для применения в качестве регулирующего и запорного устройства при осуществлении быстрого дистанционного управления (отключения или включения) потоками жидкости, пара, воздуха или газа любой трубопроводной системы.

Наиболее широко применяемым есть электромагнитный соленоидный клапан. При изготовлении этого устройства применяются электрические магниты с неподвижными своими частями, которые называют соленоидами. Поэтому и само устройство называют соленоидным электромагнитным клапаном.

Состоит клапан с электромагнитным приводом из корпуса, катушки электромагнитного клапана с сердечником, и установленным на нем диском или поршнем, регулирующим поток рабочей среды.

Изготавливаются корпуса клапанов из специальных пластиков, латуни или нержавеющей стали. В качестве применяемых материалов для изготовления мембран, уплотнений и прокладок корпусов электромагнитных клапанов чаще всего используется термостойкая и маслостойкая резина, каучук, фторопласт или силикон.

По своему устройству, соленоидный электромагнитный клапан подобен устройству обычного, всеми нами «знанного» – запорного клапана. Однако управление электромагнитными клапанами, то есть открытие или закрытие их рабочего органа, осуществляется без приложения наших физических усилий, путем подачи на электромагнитную катушку (соленоид) клапана – электрического напряжения.

Электромагнитный соленоидный клапан используется, как в достаточно сложных различных технологических процессах, так и в нашем быту.

Используя запорный электромагнитный клапан, мы можем дистанционно подать необходимый нам объём пара, жидкости или газа в необходимый момент времени, к примеру, при подаче воды в поливные системы, регулировании различных хозяйственных отопительных процессов, обеспечении устойчивой работы котлоагрегатов и прочее.

Принцип работы электромагнитного клапана

В общих чертах принцип работы электромагнитного соленоидного клапана заключается в следующем:

В статическом положении, когда катушка электромагнитного клапана обесточена и клапан закрыт (или открыт в зависимости от его типа), мембрана клапана или его поршень за счет механического воздействия пружины находится в герметичном соприкосновении с седлом клапана. При подаче же электрического напряжения на катушку – клапан с электромагнитным приводом открывается. Это осуществляется посредством воздействия магнитного поля, создаваемого в катушке клапана (соленоиде), на плунжер и его втягивания в нее.

При выборе Вами электромагнитного запорного клапана надо всегда учитывать его технические характеристики и конструктивные особенности, ибо не все клапаны допускают направление движения рабочей среды в любую сторону. Некоторые из клапанов предназначены лишь для работы при определенно заданном направлении движения потока рабочей среды, как правило, под золотник. При несоблюдении этого условия – такие клапаны, как правило, частично или полностью теряют свою работоспособность или не в полной мере обеспечивают герметичность своего запорного органа.

Типовое устройство электромагнитного соленоидного клапана

Как видно из представленного рисунка, устройство типового электромагнитного клапана следующее, где:

1. Соленоидная катушка (магниты).

2. Якорь катушки.

3. Пружина закрывающая.

4. Тарелка электромагнитного клапана.

5. Пилотное отверстие.

6. Диафрагма мембранного усилителя.

7. Основное проточное отверстие.

8. Выравнивающее проточное отверстие.

9. Принудительная система открытия клапана с пружиной.

Конструкция запорного соленоидного клапана

Классификация и конструктивные особенности исполнения электромагнитных соленоидных клапанов

• В зависимости от местоположения запорного органа, когда катушка электромагнитного клапана обесточена, клапаны по типу делятся на нормально открытого (НО) и клапана нормально закрытого типа (НЗ). В нормально открытых клапанах при обесточенной их катушке – проход движению агента рабочей среды открыт, а для клапанов типа НЗ и отсутствии напряжения на их катушке – этот проход закрыт.

• Существуют также конструкции современных электромагнитных клапанов, настраиваемые на определенный вид, в зависимости от надобности – НО или НЗ.

• Кроме того, по исполнению, в зависимости от подающегося на катушку управляющему импульсу, электромагнитные клапаны бывают импульсные (бистабильные), которые могут переключаться с закрытого на открытое положение и наоборот.

• В зависимости от систем использования, электромагнитные клапаны по рабочей среде бывают на воздух, газ, пар, воду, бензин или другое топливо.

• Также, в зависимости от сред и помещений, где используются соленоидные электромагнитные клапана – они могут изготавливаться, как в обычном, так и во взрывозащищенном исполнении. Последняя категория данных клапанов особенно широко используется в системах нефтегазодобычи, на складах топлива, автомобильных заправочных станциях и других взрывопожароопасных объектах народного хозяйства.

Современный электромагнитный клапан

Управление электромагнитными клапанами

Зависимо от того, как осуществляется управление электромагнитными клапанами – они делятся на клапаны электромагнитные прямого действия и клапаны с поршневым или мембранным усилением, где в качестве дополнительной, используется энергия рабочей среды регулируемой ими системы.

Электромагнитный соленоидный клапан прямого действия свое перемещающее усилие на шток золотника создает лишь посредством тягового усилия соленоида (катушки), находящегося в верхней части устройства, в то время, когда клапаны с «усилением», используют перепады давления рабочей среды в трубопроводе до и после установленного устройства.

Клапаны прямого действия конструктивно просты и обладают по сравнению с электромагнитными клапанами, работающими с усилением, высоким исполнительным быстродействием и характеризуются надежностью в эксплуатации.

Конструктивно, электромагнитные клапаны, работающие с усилением, имеют основной золотник, предназначенный для непосредственного перекрытия отверстия в седле корпуса клапана, и золотник управляющий – механически связанный с сердечником электромагнитного соленоидного привода.

Сам управляющий золотник клапана иногда еще называют импульсным клапаном устройства. Под действием подаваемого на обмотку соленоида электрического напряжения, управляющий золотник закрывает или открывает проход для рабочей среды в усилитель через разгрузочное отверстие, диаметр которого намного меньше диаметра основного прохода клапана.

Электромагнитные клапана открытого и закрытого типов

Применение усилителя для перемещения штока клапана, работающего на принципе соединения его рабочей полости с входной частью клапана посредством использования управляющего золотника, позволяет резко снизить тяговое усилие на сам сердечник электромагнита, используя для этого дополнительно энергию самой рабочей среды.

Одно или несколько разгрузочных отверстий электромагнитного клапана, которые перекрываются золотниками управляющего запорного органа – служат для сброса давления с надмембранной полости или полости над поршнем, следствием чего есть поднятие основного золотника, а соответственно и открытия основного прохода электромагнитного клапана.

Заключение

Надеемся, что предоставленная в статье информация, существенно расширит ваши познания в области регулирования современных трубопроводных систем посредством использования в них электромагнитных соленоидных клапанов.

Клапан электромагнитный: уверенная работа гидравлических и пневмосистем

В любом транспортном средстве можно найти несколько электромагнитных клапанов — устройств для управления различными гидравлическими и пневматическими системами. Все об электромагнитных клапанах, их существующих типах, конструкции и работе, а также о выборе и замене клапанов — читайте в этой статье.

Функции и роль электромагнитного клапана в автомобиле

Электромагнитный клапан (э/м клапан) — устройство управления и коммутации потоков газов и жидкостей в различных системах транспортных средств; жидкостный или газовый клапан, запорный элемент которого имеет привод от встроенного или вынесенного электромагнита.

В любом транспортном средстве есть множество систем, в которых необходимо управление потоками жидкостей и газов: системы питания двигателя, стеклоомывателя, в пневматических системах, в предпусковых подогревателях и т.д. Наиболее часто в этих системах находят применение электромагнитные клапаны. Данные устройства позволяют автоматизировать системы управления узлами и агрегатами, они просты и могут работать с высокой точностью — за счет всего этого они и получили широкое распространение.

Однако выход клапана из строя может нарушить работу всего автомобиля, поэтому данная деталь нуждается в скорейшей замене. Но прежде, чем делать покупку, необходимо разобраться в существующих типах автомобильных электромагнитных клапанов, их устройстве и применяемости.

Типы и применяемость клапанов с электромагнитным приводом

Жидкостный клапан

Клапан омывателя

Клапан карбюратора

Применяемые на транспортных средствах электромагнитные клапаны подразделяются на несколько типов по рабочей среде и числу коммутируемых потоков, принципу работы, назначению, применяемости и некоторым иными особенностям.

Все электромагнитные клапаны можно разделить на три категории по рабочей среде:

• Жидкостные (гидравлические);
• Газовые (пневматические);
• Универсальные — могут работать либо с жидкими, либо с газообразными средами.

Устройства первого типа применяются в системах, в которых циркулируют жидкости, на автомобилях устанавливается большое число таких клапанов:

• Топливные клапаны основной системы питания — для подачи топлива, специальные детали дизельных двигателей, клапаны системы экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ) карбюраторов бензиновых двигателей и т.д.;
• Топливные клапаны вспомогательных систем — электрофакельного устройства, предпускового подогревателя и прочих;
• Клапаны стеклоомывателя;
• Клапаны климатических систем — штатного или дополнительного отопителя, кондиционера;
• Клапаны гидравлических систем;
• Клапан гидравлического привода вентилятора охлаждения (в двигателях с приводом вентилятора от гидравлической муфты).

Устройства второго типа применяются в тех системах, где рабочей средой являются газы:

• Клапаны управления пневмосистемой транспортного средства;
• Клапаны вспомогательных пневматических систем управления различными агрегатами транспортного средства — межосевого дифференциала, делителя передач, управления самосвальной платформой и другими агрегатами;
• Клапаны управления противоугонных средств в пневматических системах;
• Топливные клапаны в автомобилях с газобаллонным оборудованием;
• Клапаны моторного тормоза;
• Клапан ЭПХХ с пневматическим управлением;
• Клапаны управления систем экологии двигателя — вентиляции картера, улавливания паров бензина, рециркуляции выхлопных газов и других.

Устройства третьего типа являются универсальными, они обычно используются во вспомогательных системах транспортных средств. Например, на грузовых автомобилях одна модель клапана находит применение в жидкостном контуре отопителя, в системе пневматического моторного тормоза и в пневматических системах управления различным оборудованием.

Двухходовый гидравлический клапан

Трехходовый пневматический клапан

Клапаны всех типов делятся на две группы по количеству коммутируемых потоков:

• Двухходовые — управляют одним потоком газа или жидкости, обеспечивая его открывание или перекрытие. В клапане присутствует два патрубка или присоединительных штуцера для установки в разрыв потока;
• Трехходовые — управляют одним потоком газа или жидкости, разделяя его на два потока и обеспечивая их открывание или перекрытие в разнообразных комбинациях. В таком устройстве присутствует три патрубка или присоединительных штуцера.

Для обоих типов клапанов предусмотрено два основных состояния:

• Нормально открытые (НО) — клапан без подачи напряжения открыт;
• Нормально закрытые (НЗ) — обесточенный клапан перекрыт.

Двухходовые агрегаты принимают только одно из этих состояний и переходят между ними при подаче напряжения и обесточивании. Трехходовые клапаны обычно выполнены таким образом, что коммутируемые ими потоки всегда находятся в противоположных состояниях, но существуют и клапаны с независимым управлением потоками — они оба одновременно могут открываться и закрываться.

Наконец, все автомобильные э/м клапаны разделяются на две категории по назначению:

• Управляющие клапаны — для штатного управления потоками рабочих сред;
• Аварийные клапаны — для автоматического открытия или закрытия потока при возникновении нештатных ситуаций.

К первой категории относятся клапаны, участвующие в нормальной работе систем — обеспечивают подачу топлива, воды, воздуха или иных сред к управляемым узлам и агрегатам. Ко второй группе относятся устройства, которые предотвращают аварию или снижают ее негативные последствия — стравливают избыточное давление, отключают неисправные контуры и оборудование, и т.д.

В отдельную категорию выделяются э/м клапаны с возможностью ручного управления — в них предусмотрен ручной привод, который позволяет переводить клапан в то или иное положение в зависимости от текущего режима работы агрегата или в случае поломок.

Конструкция и принцип действия автомобильных электромагнитных клапанов

Прежде всего, следует отметить, что клапаны, в отличие от кранов, могут принимать только два положения — открыто или закрыто. Переход между этими положениями должен выполняться быстро, а промежуточных положений не предусмотрено — все это обуславливает те конструктивные особенности, которые имеют электромагнитные клапаны.

В любом э/м клапане можно выделить два связанных узла:

• Механический клапан с запорным элементом той или иной конструкции, подключаемый к управляемой системе:
• Управляющий клапаном электромагнит (соленоид), подключаемый к электросистеме автомобиля.

Основу устройства составляет клапан, выполненный в пластиковом или металлическом корпусе с полостями, каналами и патрубками (штуцерами). В корпусе клапана на седло опирается запорный элемент, в качестве которого может выступать:

• Диафрагма (мембрана) — плоская эластичная пластина, которая закрывает впускной и выпускной каналы;
• Золотник — стержень с проточками и каналами, который может закрывать или перераспределять несколько потоков жидкости/газа (в золотниковых клапанах седла как такового нет);
• Поршень — плоский или цилиндрический поршень, закрывающий один или сразу оба канала.

При этом в одном клапане может быть один (обычно у двухходовых), два (у трехходовых клапанов) и более управляющих элемента с единым приводом. Наиболее часто автомобильные двухходовые клапаны строятся на основе мембраны и поршня, а трехходовые — на основе золотника. На корпусе клапана могут предусматриваться винты и другие регулировочные элементы.

Над клапаном располагается электромагнит с подвижным подпружиненным якорем, который жестко соединен с запорным элементом. В некоторых устройствах клапан расположен непосредственно внутри соленоида, что помогает снизить габариты. На соленоиде или корпусе клапана располагается стандартный разъем с ножевыми или штырьковыми контактами, либо с индивидуальными разъемами на проводниках.

Работает данная деталь просто: в обесточенном состоянии клапан нормально открыт или закрыт, при подаче тока на соленоид его якорь втягивается и поднимет запорный элемент — клапан переводится в другое состояние или перераспределяет потоки рабочей среды; при снятии напряжения якорь электромагнита освобождается, и запорный элемент клапана занимает предыдущее положение. Управление клапаном может быть как ручным (с помощью соответствующих кнопок), так и автоматическим в зависимости от управляемой системы.

Вопросы подбора и замены электромагнитного клапана

Как правило, при неисправности электромагнитные клапаны не ремонтируются, а меняются в сборе. На замену следует выбирать устройства тех типов и моделей, что использовались ранее. Особое внимание следует уделять рабочему напряжению клапана (12 или 24 В), диаметру присоединительных патрубков/штуцеров и положению обесточенного клапана (НО или НЗ).

Замена клапана должна выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства. В большинстве случаев эта работа проста: нужно демонтировать старый клапан, сняв с него все трубопроводы и отключив электрический разъем (в некоторых случаях потребуется открутить один-два винта или снять кронштейн), и на его место поставить новый. Если меняется гидравлический клапан, то может потребоваться частично или полностью слить жидкость из системы.

При верном выборе и правильной замене электромагнитный клапан сразу начинает работать, обеспечивая нормальное функционирование отдельных систем и всего транспортного средства.

Клапан электромагнитный: устройство и принцип работы

На всех типах автомобилей, автобусов, тракторов и спецтехники широко применяются устройства управления потоками жидкостей и газов — электромагнитные клапаны. О том, что такое электромагнитные клапаны, как они устроены и работают, и какое место занимают в автотракторной технике — читайте в этой статье.

Что такое электромагнитный клапан, и где он применяется?

Электромагнитный клапан — электромеханическое устройство для дистанционного управления потоками газов и жидкостей.

В автотракторной технике электромагнитные клапаны применяются в различных системах:

— В пневматической системе;
— В гидравлической системе;
— В топливной системе;
— Во вспомогательных системах — для дистанционного управления агрегатами трансмиссии, самосвальной платформой, навесными агрегатами и другими устройствами.

При этом электромагнитные клапаны решают две основных задачи:

— Управление потоками рабочей среды — подача сжатого воздуха или масла на различные агрегаты в зависимости от режима работы системы;
— Отключение подачи рабочей среды в аварийных ситуациях.

Данные задачи решаются различными по типам и конструкции электромагнитными клапанами, о чем необходимо рассказать подробнее.

Типы электромагнитных клапанов

В первую очередь электромагнитные клапаны делятся на две группы по типу рабочей среды:

— Воздух — пневматические клапаны;
— Жидкости — клапаны для топливной системы и различных по назначению гидравлических систем.

По количеству потоков рабочей среды и особенностям работы клапаны делятся на два типа:

— Двухходовые — имеют только два патрубка.
— Трехходовые — имеют три патрубка.

В двухходовых клапанах предусмотрено два патрубка — впускной и выпускной, между ними рабочая среда протекает только в одном направлении. Между патрубками находится клапан, который может открывать или перекрывать поток рабочей среды, обеспечивая ее подачу к агрегатам.

В трехходовых клапанах предусмотрено три патрубка, которые могут соединяться друг с другом в различных комбинациях. Например, в пневматических системах часто используются клапаны с одним впускным и двумя выпускными патрубками, и при различных положениях управляющего элемента сжатый воздух от впускного патрубка может подаваться на один из выпускных патрубков. С другой стороны, в клапанах ЭПХХ (экономайзера принудительного холостого хода) присутствует один выпускной и два впускных патрубка, которые обеспечивают подачу нормального атмосферного и пониженного давления на систему холостого хода карбюратора.

Двухходовые клапаны делятся на два типа по положению управляющего элемента при обесточивании электромагнита:

— Нормально открытые (НО) — клапан открыт;
— Нормально закрытые (НЗ) — клапан закрыт.

По типу привода и управления клапаны делятся на два типа:

— Клапаны прямого действия — управление потоком рабочей среды осуществляется только силой, развиваемой электромагнитом;
— Пилотные электромагнитные клапаны — управление потоком рабочей среды осуществляется частично за счет использования давления самой этой среды.

В автомобилях и тракторах чаще всего применяются более простые по конструкции клапаны прямого действия.

Также клапаны отличаются рабочими характеристиками (напряжением питания 12 или 24 В, условный проход и другие) и конструктивными особенностями. Отдельно стоит упомянуть о клапанах, которые могут собираться в блоки по 2-4 штуки — они благодаря определенному положению патрубков и крепежных элементов (проушин) могут объединяться в единую конструкцию с большим числом впускных и выпускных патрубков.

Общее устройство и принцип действия электромагнитных клапанов

Все электромагнитные клапаны, независимо от типа и назначения, имеют принципиально одинаковую конструкцию, и в них есть несколько основных компонентов:

— Электромагнит (соленоид) с якорем той или иной конструкции;
— Управляющий/запорный элемент (или элементы), соединенные с якорем электромагнита;
— Полости и каналы для потоков рабочей среды, соединенные со штуцерами или патрубками на корпусе; — Корпус.

Также клапан может нести на себе различные вспомогательные элементы — устройства для регулировки натяжения пружин или хода управляющего устройства, сливные штуцеры, рукоятки для ручного управления потоками рабочей среды, выключатели для управления другими устройствами в зависимости от состояния клапана, фильтры и т.д.

Клапаны делятся на три группы по типу и конструкции управляющего элемента:

— Золотниковые — управляющий элемент выполнен в виде золотника, который может распределять потоки рабочей среды по каналам;
— Мембранные — управляющий элемент выполнен в виде эластичной мембраны;
— Поршневые — управляющий элемент выполнен в виде поршня, прилегающего к седлу.

При этом в клапане может быть один, два или более управляющих элементов, соединенных с одним якорем электромагнита.

Принцип работы электромагнитного клапана очень прост. Рассмотрим работу наиболее простого двухходового мембранного нормально закрытого клапана, используемого в системах подачи топлива. Когда клапан обесточен, якорь под действием пружины прижат к мембране, которая перекрывает канал и предотвращает поступление жидкости дальше по системе. При подаче тока на электромагнит в его обмотке возникает магнитное поле, за счет чего якорь втягивается внутрь — в этот момент мембрана, которая больше не прижимается якорем, под действием давления рабочей среды поднимается и открывает канал. При последующем снятии тока с электромагнита якорь под действием пружины вернется в первоначальное положение, прижмет мембрану и перекроет канал.

Двухходовые клапаны работают аналогичным образом, однако в них вместо мембраны используются либо золотники, либо управляющие элементы поршневого типа. Для примера рассмотрим конструкцию и работу клапана ЭПХХ карбюраторных автомобилей. При обесточенном электромагните якорь под действием пружины поднят вверх, и запорным элементом закрывает верхний штуцер, соединяя боковой и нижний (атмосферный) штуцеры — в этом случае на пневмоклапан ЭПХХ подается атмосферное давление, он закрыт и система холостого хода карбюратора не работает. При подаче тока на электромагнит якорь втягивается, преодолевая усилие пружины, закрывает нижний штуцер, одновременно открывая верхний, который связан с впускной трубой двигателя (где наблюдается пониженное давление) — в этом случае на пневмоклапан ЭПХХ подается разрежение, он открывается и включает в работу систему холостого хода.

Электромагнитные клапаны очень надежны и неприхотливы в работе, они обладают значительным ресурсом (до нескольких сотен тысяч срабатываний), и, как правило, не требуют специального обслуживания. Однако при возникновении неисправности любой клапан необходимо как можно скорее заменить — только в этом случае будут обеспечиваться необходимые эксплуатационные характеристики и безопасность транспортного средства.