2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

электромагнитный дозирующий клапан

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.

Электромагнитный дозирующий клапан

Владельцы патента RU 2379543:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливоподающим системам двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить технологичность конструкции дозирующего клапана. Электромагнитный дозирующий клапан установлен в линию низкого давления ТНВД аккумуляторной топливной системы и состоит из электромагнитного привода и золотниковой пары. Золотник золотниковой пары приводится в закрытое положение якорем электромагнитного привода, преодолевающим усилие возвратной пружины сжатия. Его корпус выполнен разъемным, одна часть которого, являясь частью корпуса электромагнита, выполняет функцию якоря электромагнитного привода. Электромагнит закрыт внешним кожухом с отдельным прижимающим фланцем. Другая часть корпуса (втулка) содержит непосредственно золотник с возвратной пружиной и золотник при этом выполнен с запорной кромкой для осечки топлива. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к производству топливоподающих систем, в частности к дозаторам топлива для топливных насосов высокого давления (ТНВД).

Дозирующие устройства для систем топливоподачи широко известны. Например, ЕР 1467085 7, F02M 55/04 защищает «Дозирующее текучую среду устройство и способ его сборки». Однако этот дозатор применим в основном для бензиновых форсунок, т.е. на завершающей стадии нагнетания топлива (в зоне высокого давления). Подобное же назначение имеет техническое решение «Устройство для регулирования давления нагнетания насоса, например, для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания», защищенное фирмой РОБЕРТ БОШ Гмбх (DE) патентом RU 2247258 С2, F02M 63/02. При широком применении этого устройства (запатентовано во многих странах и регионах) оно применимо все же только в зоне высокого давления ТНВД.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Клапан для впрыска топлива в ДВС», защищенный фирмой БОШ патентом US 6626151 ВВ 7, F02M 59/46 (см. фиг.1). В насосе высокого давления для аккумуляторной топливоподающей системы этот электромагнитный дозирующий клапан своим выходом направлен в линию низкого давления, а его вход сообщается со стороной высокого давления. В корпусе 1 имеет возможность осевого перемещения поршень (золотник) 2. Работающая на сжатие пружина 3 смещает поршень (золотник) 2 в открытое положение, а якорь электромагнита 4 смещает поршень (золотник) 2 в закрытое положение и таким образом поддерживается заданная величина подачи топлива в линии низкого давления перед стадией нагнетания его плунжерной парой ТНВД (не показана). К недостатку этой конструкции можно отнести то, что корпус поршня (золотника) является также неотъемлемой частью электромагнитного привода, а это может привести к ухудшению тяговых характеристик электромагнита при использовании, например, материалов корпуса поршня с определенными свойствами, обеспечивающими требования износостойкости. Кроме того, единый (неразъемный) корпус, объединяющий электромагнитный привод с золотниковой парой, трудоемок в производстве и при выходе из строя той или другой части требует замены всего устройства, что неоправданно увеличивает эксплуатационные расходы.

Целью предлагаемого изобретения является устранение названных недостатков при одновременном повышении технологичности (удешевлении) конструкции дозирующего клапана.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый электромагнитный дозирующий клапан, установленный в линию низкого давления ТНВД аккумуляторной топливной системы, состоящий из электромагнитного привода и золотниковой пары, золотник которой приводится в закрытое положение якорем электромагнитного привода, преодолевающим усилие возвратной пружины сжатия, отличается тем, что его корпус выполнен разъемным, одна часть которого, являясь частью корпуса электромагнита, выполняет функцию якоря электромагнитного привода, причем электромагнит закрыт внешним кожухом с отдельным прижимающим фланцем, а другая часть корпуса (втулка) содержит непосредственно золотник с возвратной пружиной, и золотник при этом выполнен с запорной кромкой для осечки топлива в виде треугольного паза или непосредственно на его торцевой поверхности.

Читать еще:  Личный опыт Лада 2111

Конструкция предлагаемого электромагнитного дозирующего клапана показана на чертеже, где на фиг.2 представлен в осевом разрезе вариант с золотниковой парой, имеющей запорную кромку золотника в виде треугольного паза, на фиг.3 — вариант золотниковой пары с запорной кромкой, выполненной непосредственно на торце золотника, и на фиг.4 показана кромка золотника в случае выполнения его по фиг.2.

Предлагаемый электромагнитный дозирующий клапан (см. фиг.2 и 3) состоит из кожуха электромагнита 1, прижимаемого к корпусу ТНВД (не показан) отдельным фланцем 2, одновременно скрепляющим втулку 3 золотника 4 с внутренним корпусом 5 обмотки электромагнита 6. Внешний торец и небольшой цилиндрический выступ внутреннего корпуса 5 центрируют электромагнитный привод с втулкой 3 золотника 4 при закреплении всего электромагнитного клапана на корпусе ТНВД (или на корпусе двигателя) фланцем 2. Внутри золотника 4 размешена возвратная пружина 7. Якорь электромагнита 8 посредством штока 9 взаимодействует с золотником 4, имеющим отсечные кромки 10 (см. фиг.2 и 4) и 11 (см. фиг.3). На втулке 3 выполнено проходящее через ее ось сквозное поперечное отверстие 12 для подачи топлива от подкачивающего насоса (не показан) через центральную полость золотника 4 в линию низкого давления (не показана).

Предлагаемый электромагнитный дозирующий клапан работает следующим образом. Управляющий сигнал от электронного блока (на чертеже не показан) подается на обмотку 6 электромагнитного привода. Вследствие этого происходит пропорциональное величине подаваемого сигнала линейное перемещение якоря 8 и воздействие штока 9 якоря на управляющий золотник 4. При увеличении управляющего сигнала шток 9 якоря 8, преодолевая усилие возвратной пружины 7, выдвигается из корпуса 5 электромагнитного привода и перемещает золотник 4 в определенное положение, сокращая проходное сечение, образуемое запорной кромкой 10, 11 золотника 4 и расточкой или отверстием 12 на втулке 3 золотника 4.

У золотниковой пары, представленной на фиг.2, регулируемое проходное сечение образуется между кромкой расточки на втулке 3 золотника 4, выполненной в зоне отверстия 12, и пазом 10 золотника, выполненным в форме треугольника (см. фиг.4), а у пары, представленной на фиг.3, регулируемое проходное сечение образуется между отверстием 12 и острой кромкой 11, выполненной непосредственно на торце золотника 4.

Топливо, подаваемое от подкачивающего насоса, поступает через отверстия 12 на втулке 3 к запорной кромке 10, 11 золотника 4 и, пройдя через регулирующее проходное сечение, выходит через осевое отверстие на торце втулки 3, тем самым поддерживается заданная величина подачи в линию низкого давления перед стадией нагнетания топлива плунжерной парой ТНВД.

Применение золотника с запорной кромкой 10 (фиг.4) предпочтительно в тех случаях, когда требуется точное пропорциональное регулирование дозируемого топлива при невысоких максимальных расходах, а запорная кромка 11 предпочтительна при невысоких требованиях к точности регулирования, но более высоких максимальных расходах топлива.

Описанная конструкция предлагаемого электромагнитного дозирующего клапана проста (технологична) при изготовлении отдельных его деталей (особенно втулки золотника), при сборке и монтаже всего узла на ТНВД (или на двигателе), а при эксплуатации позволяет производить ремонт раздельно электромагнитного привода и золотниковой пары, что значительно снижает расходы на протяжении всего жизненного цикла изделия.

1. Электромагнитный дозирующий клапан, установленный в линию низкого давления ТНВД аккумуляторной топливной системы, состоящий из электромагнитного привода и золотниковой пары, золотник которой приводится в закрытое положение якорем электромагнитного привода, преодолевающим усилие возвратной пружины сжатия, отличающийся тем, что его корпус выполнен разъемным, одна часть которого, являясь частью корпуса электромагнита, выполняет функцию якоря электромагнитного привода, причем электромагнит закрыт внешним кожухом с отдельным прижимающим фланцем, а другая часть корпуса (втулка) содержит непосредственно золотник с возвратной пружиной, и золотник при этом выполнен с запорной кромкой для осечки топлива.

2. Электромагнитный дозирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что запорная кромка золотника выполнена в виде треугольного паза.

3. Электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что запорная кромка золотника выполнена непосредственно на его торцевой поверхности.

Соленоидный электромагнитный клапан устройство виды назначение и принцип работы

Соленоидный (электромагнитный) клапан. Устройство и принцип действия

Соленоидный клапан

Запорный элемент электромеханического действия, выполняющий функцию дистанционного автоматического контроля направлений движения жидкой и газообразной рабочей среды внутри трубопровода. С помощью электромагнитной катушки происходит дозированная подача необходимых объемов потока в определенный момент времени.

Широко применяется на бытовом уровне и в крупных промышленных конструкциях в широком диапазоне рабочих температур. В трубопроводах жилищно-коммунального хозяйства клапан выполняет регулирование среды внутри водопроводной или канализационных систем, центрального отопления. Используется на технологических линиях химических и нефтеперерабатывающих предприятиях, фильтрационных гидропроводах. Применим в сельском хозяйстве: поливочных конструкциях, системах дозирования и смешения.

Клапан электромагнитный или как его ещё называют соленоидный клапан это вид запорной арматуры с электромеханическим принципом действия. Он выполняет функции автоматизации и удаленного контроля направления газообразных и жидких рабочих сред на трубопроводе. Дозированная подача необходимого объема потока в момент времени обеспечивается с помощью электромагнитной катушки.

Соленойдный вентиль широко применяется как на бытовом уровне, так и в крупных промышленных системах. При большом диапазоне рабочих температур. В системах центрального отопления, водопровода или канализации трубопроводов ЖКХ электромагнитный вентиль выполняет регулирование потока среды. Так же широко распространен на фильтрационных гидропроводах, технологических линиях нефтеперерабатывающих и химических предприятиях.

Принцип работы и конструкция электромагнитного клапана

При этом корпус может изготавливаться из чугуна, стойкой к коррозии латуни, химических полимеров, нержавеющей стали.Соленоидная катушка убрана в герметичный корпус, а обмотка выполнена из высокопрочной технической меди. Для обеспечения максимальной герметичности для изготовления уплотнителя и мембраны используются такие материалы как термостойкая резина, силикон, каучук, фторопласт, политетрафторэтилен (PTFE). Нержавеющую маркированную сталь так же используют для производства плунжера, пружины, штока, корпуса плунжера.

Принцип работы электроклапана основан на работе такого элемента как электромагнитная катушка. Когда постоянный или переменный ток отсутствует на катушке, то под механическом воздействии пружины, мембрана или поршень клапана расположены в седле устройства. Однако при подаче напряжения различной мощности на соленоид, плунжер втягивается внутрь катушки, тем самым обеспечивая открытие или закрытие протокового отверстия.

Типы электромагнитного клапана

Электромагнитные клапаны разделяют по типу рабочего положения, принципу действия, присоединения к трубопроводу, уплотнительной мембраны и уплотнению поршня.

· Бистабильные, переключаются в открытое или закрытое положение под воздействием электрического импульса.

· Нормально-закрытые НЗ, при отсутствии напряжения на катушке клапан герметично закрыт.

· Нормально-открытые НО, при отсутствии напряжения на катушке клапан открыт и не создаёт помех движению среды.

· Прямого действия, смена положения запорного элемента происходит без помощи рабочей среды, только за счёт плунжера.

· Пилотного действия (с сервоусилением), смена положения запорного элемента в клапанах с данным принципом действия происходит при помощи рабочей среды, а электромагнит обеспечивает открытие или закрытие пилотного канала с помощью которого среда воздействует на запорный элемент.

По типу присоединения к трубопроводу

· Муфтовый монтаж. К трубопроводу монтаж осуществляется при помощи внутренней трубной резьбы цилиндрической формы с разным значением диаметра условного прохода и резьбовым шагом. В паспорте изделия указывается условное обозначение диаметра электромагнитного клапана.

· Фланцевый монтаж. Присоединение к трубопроводу осуществляется с помощью парных фланцев с отверстиями для болтов и шпилек. Между фланцев прокладывают уплотнительное кольцо или прокладку из паронита. Клапаны с фланцевым монтажом в основном используют с трубами больших диаметров.

По типу уплотнительной мембраны и уплотнения поршня

· Мембрана FKM — Фтор-каучук. Эластичный сополимер. Высокая устойчивость к старению, озону, ультрафиолету. Нейтрален к щелочным средам, нефтепродуктам, дизтопливу и бензину, спирту, воде, воздуху, пару низкого давления (до 2 бар). Разрушается эфирами и органическими кислотами.

· Мембрана EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Химически и механически стойкий эластичный сополимер этилена и пропилена. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, растворам солей, горячей и холодной воде, пару низкого давления (до 2 бар), воздуху и нейтральным газам. Разрушается при контакте с углеводородами (бензином, дизельным топливом), маслами, ароматическими спиртами (бензолом). Температура эксплуатации -20… 130С.

· Мембрана NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Эластичный полимер. Нейтрален к воздействую бензина, масла, дизтоплива, щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана, воды. Разрушается при контакте с бензолом, окислителями. Температура эксплуатации -10… 90С. Длительная эксплуатация при температурах выше 90С приводит к потере эластичных свойств и старению материала.

· Мембрана VMQ – Кремний-органический эластомер. Высокая устойчивость к горячему воздуху, озону, ультрафиолету, минеральным маслам. Область использования: медицинская промышленность и пищевые производства (вода, спирты, растворы). Характеризуется стойкостью к истиранию и низкой адгезией.

· Уплотнение PTFE – Поли-тетра-фтор-этилен. Данный фторполимер является одним из самых химически стойких полимерных материалов. Используется для кислот и щелочей высокой концентрации, растворителей, бензола, окислителей, масел, топлива, агрессивных газов, горячей воды, перегретого пара. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

· Мембрана VITON – эластомер на основе фторкаучука. Совместим с минеральными маслами, жирами, эфирами, сырой нефтью. Рабочая температура -20… 130С.

Правила монтажа и эксплуатации

Все монтажные и демонтажные работы с соленоидным клапаном проводятся при обесточенной электрической цепи и отсутствии рабочей среды в трубопроводе. Перед началом монтажных работ необходимо очистить трубопровод от механических частиц и взвесей.

Подключение электромагнитного клапана к системе производится в горизонтальном положении, катушкой вверх.

· Направление рабочей среды соответствует стрелке на корпусе клапана.

· К месту, куда устанавливается клапан, будет последующий доступ для ремонта и обслуживания.

· В месте установки клапана показатели конденсации и вибрации сведены к минимуму. Отсутствует возможность обледенения трубы. Вблизи нет течей и прорывов.

Читать еще:  Как правильно выбрать велосипед советы новичкам

· На участке трубопровода перед входом в клапан установлен сетчатый фильтр, который защитит клапан от попадания загрязнений и продлит срок его службы.

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.

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.

Читать еще:  Шевроле орландо технические характеристики

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:

Электромагнитный дозирующий клапан

Полезная модель относится к области производства клапанных устройств и может быть использовано для точного дозирования жидкой среды, например реагента, непосредственно в зоне высокого давления. Задача полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности электромагнитного клапана. Технический результат достигается размещением дипольного постоянного магнита внутри штока, при этом поршень и шток, образуют подвижную осевую систему, которая обеспечивает их взаимное уплотнение по конической поверхности при нижнем положении штока и зазор для выхода дозируемой среды при его верхнем положении. Кроме того, шток имеет возможность опускаться вниз под собственным весом, обеспечивая герметичное уплотнение с поршнем. Предлагаемая модель устанавливается вертикально катушкой вверх, при этом шток под действием сил тяжести опускается конической поверхностью на одноименную часть поршня, обеспечивая их взаимное уплотнение. При подаче на катушку электрическую импульса прямой полярности, под действием электромагнитной силы, шток с поршнем 2 поднимаются вверх, а в образовавшийся кольцевой зазор между ними и пространство за поршнем поступает дозируемая среда. При смене полярности импульса шток опускается конической поверхностью на одноименную часть поршня и, обеспечивая взаимное уплотнение, выталкивает из пространства за поршнем объем среды, который определяется диаметром и свободным ходом поршня. Количество импульсных циклов может многократно повторяться во времени, обеспечивая необходимый объем и режим дозирования жидкой или загущенной среды.

Полезная модель относится к области производства клапанных устройств и может быть использовано для точного дозирования жидкой среды, например реагента, непосредственно в зоне высокого давления.

Известен электромагнитный клапан содержащий корпус с седлом, перекрывамым подпружиненным запорным органом, электромагнитный привод, состоящий из катушки, подвижного магнитопровода соединенного с запорным органом, неподвижного магнитопровода, состоящего из стопа, фланцев и кожуха (RU 84079 U1).

Также известен электромагнитный клапан, содержащий корпус с входными, выходными и дренажными каналами, в котором установлен запорный орган, управляемый электромагнитным приводом и попеременно взаимодействующий с герметизированными уплотнительными элементами седлами выходного и дренажного каналов. Со стороны запорного органа выполнен паз, уплотнительный элемент седла дренажного канала выполнен в виде манжеты (RU 1006840 U1).

Известен электромагнитный клапан (RU 87236 U1), содержащий корпус с входным и выходным каналами, электромагнитный привод, включающий катушку, полый якорь, фланец, охватывающий якорь, немагнитную вставку, неподвижный сердечник, дренажный и вспускной клапаны, вдоль оси электромагнитного привода и корпуса электромагнитного клапана выполнен продольный канал, в котором с кольцевым зазором установлена втулка. Вышеуказанный электромагнитный клапан можно взять за прототип.

Недостатками вышеуказанных моделей являются большие линейные размеры, наличие возвратных пружин, а также отсутствие нагнетательного узла, что ограничивает возможность их применения в дозирующем оборудовании, которое эксплуатируется в агрессивной среде.

Задача полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности электромагнитного клапана.

Технический результат достигается размещением дипольного постоянного магнита внутри штока, при этом поршень и шток, образуют подвижную осевую систему, которая обеспечивает их взаимное уплотнение по конической поверхности при нижнем положении штока и зазор для выхода дозируемой среды при его верхнем положении. Проточные каналы в дозирующем поршне выполнены под углом от среднего диаметра конической поверхности. Кроме того, шток имеет возможность опускаться вниз под собственным весом, обеспечивая герметичное уплотнение с поршнем.

Конструкция электромагнитного дозирующего клапана пояснена на чертеже фиг.1 открытая позиция клапана, фиг.2 закрытая позиция клапана. Электромагнитный дозирующий клапан содержит обойму 1 с боковым приемным и центральным нагнетательным отверстиями, внутри которой вдоль оси с зазором на скольжение установлен поршень дозирующий 2, находящийся центральным отверстием в проточке штока 3, внутри которого размещен постоянный дипольный магнит 4. Шток 3 имеет возможность осевого перемещения во внутреннем отверстии катушки электрической 5 в пределах, установленных с одной стороны буртом на обойме 1 и торцевой стенкой катушки с другой стороны. Герметичность обоймы 1 и катушки электрической 5 в дозирующем оборудовании обеспечивается уплотнениями 6.

Процесс работы электромагнитного дозирующего клапана.

Предлагаемая модель устанавливается вертикально катушкой 5 вверх, при этом шток 3 под действием сил тяжести опускается конической поверхностью на одноименную часть поршня 2, обеспечивая их взаимное уплотнение. При подаче на катушку электрическую 5 импульса прямой полярности, под действием электромагнитной силы, шток 3 с поршнем 2 поднимаются вверх (фиг.1), а в образовавшийся кольцевой зазор между ними и пространство за поршнем поступает дозируемая среда. При смене полярности импульса (фиг.2) шток 3 опускается конической поверхностью на одноименную часть поршня 2 и, обеспечивая взаимное уплотнение, выталкивает из пространства за поршнем объем среды, который определяется диаметром и свободным ходом поршня 2.

Количество импульсных циклов может многократно повторяться во времени, обеспечивая необходимый объем и режим дозирования жидкой или загущенной среды.

Электромагнитный дозирующий клапан по сравнению с прототипами имеет оптимальную конструкцию и высокие эксплуатационные качества.

1. Электромагнитный дозирующий клапан, содержащий обойму с приемным и нагнетательным отверстиями, в которой соосно установлен поршень дозирующий с проточными каналами, шток конический с постоянным дипольным магнитом, катушку электрическую, отличающийся тем, что поршень имеет, по крайней мере, одну коническую поверхность, которая противоположна системе конической поверхности штока, образующие подвижную осевую систему, которая обеспечивает их взаимное уплотнение по конической поверхности или кольцевой зазор для выхода дозируемой среды при нижнем и соответственно верхнем положениях штока.

2. Электромагнитный дозирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что проточные каналы в дозирующем поршне выполнены под углом от среднего диаметра конической поверхности.

3. Электромагнитный дозирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что шток имеет возможность опускаться вниз под собственным весом, обеспечивая герметичное сопряжение с поршнем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector