Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 2

Электромагнитные клапаны

Электромагнитный клапан для полива: схема работы

Клапан для воды удобно применять, поскольку он может служить в качестве обычного водопроводного крана при отключении электроснабжения. Чтобы его открыть, управляющий соленоид поворачивается на четверть оборота.

Когда катушка отключена, проход воды перекрыт. При срабатывании, когда сердечник втягивается, открывается проходное отверстие клапана. Через него вода поступает на полив или в бак. Чтобы перекрыть подачу жидкости, катушку отключают, и пружина снова возвращает сердечник электромагнита в исходное положение.

Электромагнитные клапаны работают при разном напряжении питания (12 В, 24 В, ~220 В). Устройства бывают также нормально открытые и импульсные (переключение производится управляющим импульсом из одного положения в другое).

Клапан устанавливается в разрыв водопровода. К нему прокладывается управляющий кабель. К розетке подключается таймер и настраивается на нужное время. Если в электросети бывают сбои в подаче напряжения, настройку времени нужно периодически проверять или использовать автономный источник питания, например, аккумулятор.

Устройство клапана

Соленоидный клапан по составу основных деталей и узлов во многом совпадает с обычным устройством с ручным управлением:

  • Корпус с подводящим и отводящим патрубком.
  • Рабочая камера с седлом.
  • Тарельчатый, шаровой или лепестковый запорный элемент.
  • Возвратная пружина.
  • Шток, соединенный с запорным элементом и сердечником соленоида
  • Соленоид.

Корпус магнитного клапана изготавливается из металлических немагнитных сплавов или прочных пластиков. Высокая герметичность корпуса позволяет применять клапан в различных средах, в том числе и активных. Соленоидные клапана для воды в качестве уплотняющих прокладок используют резину, для более активных сред выбирают фторопласт. Открывать и закрывать клапан соленоид за время службы должен тысячи или даже десятки тысяч раз, поэтому для обмоток берут самые высококачественные медные провода, покрытые изолирующей эмалью.

Управление электромагнитным клапаном осуществляется по проводам, для их присоединения на корпусе снаружи предусмотрены контактные группы.

Существуют и другие типы электромеханических приводов, такие, как электродвигатель с редуктором, пневматические или гидравлические.

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.

Назначение и принцип работы устройства

Главный принцип и преимущество использования этого устройства — автоматизм. Конструкция клапана была задумана таким образом, чтобы перекрывать поток воды или другой жидкости/газа при изменении определенных параметров системы — температуры, давления, скорости и силы потока — без участия человека. Происходит это за счет электромагнитного поля в области действия сердечника (плунжера) клапана. При возникновении напряжения он опускается или поднимается, в зависимости от предусмотренных условий.

Рабочая энергия, приводящая в действие плунжер, возникает при движении электронов по медной обмотке катушки. Магнетизм, появляющийся при подаче импульса с внешнего устройства, преобразуется в поступательное движение, которое опускает плунжер. Последний перекрывает поток воды, позволяя избежать больших технологических потерь. Как только ситуация нормализуется, напряжение исчезает и плунжер поднимается, позволяя воде далее двигаться по трубам.

Эксплуатационные особенности клапанов для воды

При условии правильной установки, а также при соблюдении всех требований в процессе эксплуатации электромагнитный клапан способен эффективно служить на протяжении длительного срока, стабилизируя уровень водяного давления внутри трубопровода. Соленоид позволяет продлить срок службы труб за счет равномерного распределения нагрузок.

При правильном монтаже, электромагнитный клапан будет эффективно работать очень длительный срок

Основные признаки и причины сбоев в работе электроклапанов на воде:

  1. Отсутствие электропитания – чаще всего возникает, когда повреждается кабель пульта управления.
  2. Клапан не срабатывает – если выходит из строя пружина, устройство не сможет нормально функционировать и реагировать на изменение напряжения.
  3. Отсутствие характерного щелчка при включении – причиной тому может стать сгоревший соленоид.

Самой частой причиной поломки клапана является засор. Поэтому при возникновении любых нарушений в работе устройства в первую очередь следует проверить отверстие, где могут скапливаться твердые частицы.

Проверка клапана

Проверять клапан карбюратора следует на следующих режимах:

  • На холостом ходу. После запуска доводят обороты до 2100 и вслушиваются в работу карбюратора. Должен быть слышен резкий характерный звук, означающий закрытие затвора. Далее плавно снижают обороты до значения в 1900, должен быть слышен щелчок открывания.
  • Торможение двигателем. Нужно сбросить газ, не выключая передачу. Исправный клапан в этом случае не сработает, даже если обороты снизились до 1900. Если слышен щелчок – устройство неисправно.
  • После остановки двигателя. Если при выключенном зажигании в цилиндрах продолжаются самопроизвольные вспышки детонирующей рабочей смеси, двигатель дергается и вибрирует – значит, клапан не перекрывает подачу горючего в камеры и далее в цилиндры.
  • Если при работающем моторе вытащить из разъема провод питания электроклапана- двигатель должен заглохнуть. Если он продолжает работать- значит, клапан неисправен.

Кроме способов проверки электромагнитного клапана «на ходу», можно вывинтить клапан из корпуса карбюратора и попробовать подать на него напряжение с аккумулятора. Один провод от батареи присоединяют к контактной колодке, другой- к корпусу прибора. При подключении напряжения клапан должен щелкнуть и втянуть иглу внутрь себя. После размыкания цепи слышен еще один щелчок, и возвратная пружина втянет иглу. Заодно можно проверить, не загрязнены ли детали устройства смолистыми отложениями. Их нужно отмочить в бензине и удалить мягкой ветошью.

Нужно проверить также, подается ли на контакты управляющее напряжение. Его нормальное значение — 10,5-14,4 в. Если на блоке управление напряжение есть, а на контакте –нет, значит, неисправен провод. Его надо отремонтировать или заменить.

Если на разъеме блока управления напряжения нет, то, скорее всего, неисправен сам блок. Его проверяют, подключив клапан к батарее еще одним временным проводом. К выводу блока управления, управляющему клапаном, подключают вольтметр или контрольную лампочку. Далее следует запустить двигатель. По достижении оборотов в 900 об/мин лампочка должна вспыхнуть, при 2100 об/мин- погаснуть. Если снизить обороны до 1900 об/мин-опять вспыхнуть. Такое поведение лампочки означает исправность блока управления. Если же лампочка вообще не загорается и не гаснет, а также включается и выключается при других оборотах- блок управления подлежит углубленной проверке и, возможно, замене.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.

Назначение электромагнитного клапана

Клапан электромагнитный для полива нужен всегда, даже если нет системы орошения. Он применяется вместе с таймером, включающим его в нужное время. Особенно он нужен для заполнения накопительного бака. При подаче воды по расписанию таймер открывает клапан, и бак наполняется. Целесообразно при этом одновременно поливать участок. Все это делается в отсутствие хозяина. Ему остается только полить труднодоступные места.

Основное назначение клапана — подавать воду в систему полива в заданное время. Для этого подходит устройство на 1 дюйм, пропускающее 50-100 л/мин при давлении до 10 атм. Его также можно применять на коротких участках полива, поскольку встроенный регулятор позволяет настроить необходимый местный расход. Он подходит для полива с распылением и капельного, когда напор в системе слабый.

Один или несколько клапанов устанавливаются на дренажную подушку из щебенки и закрываются коробом. Это можно делать в любом удобном месте.

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.

Еще в этом разделе

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.

Устройство электромагнитного клапана:

Электромагнитный соленоидный клапан сочетает в себе функциональность и надежность. Время
срабатывания клапана составляет от 30 до 500 миллисекунд, а ресурс составляет до миллиона включений.

Электромагнитный клапан состоит из корпуса и крышки с креплением (изготавливается из латуни,
стали, технической пластмассы), мембраны (NBR, EPDM, Viton), пружины, плунжера, штока и катушки. В зависимости
от материала — клапаны предназначены для использования в различных средах, температурных условиях и рассчитаны
на разное давление.

1. Корпус 2. Мембрана 3. Пружина 4. Крышка 5. Крепление 6. Шток 7. Пружина
8. Уплотнение 9. Плунжер 10. Уплотнение 11. Катушка 12. Коннектор 13. Уплотнение 14. Гайка

Сопротивляемость материала рабочей среде:

Материал/условия NBR (Perbunan, пербунан) EPDM FKM, FPM (Viton, витон)
Максимальная температура 80°С 120°С 120°С
Минимальная температура -5°С -20°С -20°С
Демпфирование Низкая Низкая Очень высокая
Пар Низкая Средняя Очень высокая
Масло Очень высокая Низкая Очень высокая
Озоностойкость, О3 Средняя Очень высокая Очень высокая
Химические продукты Средняя Очень высокая Очень высокая
Кислоты Средняя Очень высокая Очень высокая
Щелочи Высокая Очень высокая Очень высокая
Вода Высокая Очень высокая Высокая
Износ Высокая Высокая Высокая

Пилотный электромагнитный клапан:
Клапан «нормально закрытого» исполнения при отсутствии напряжения на катушке — закрыт. Пружина
и давление рабочей среды плотно прижимают запорный элемент. В момент появление на катушке (соленоиде) напряжения
— плунжер, на который действует магнитное поле, начинает движение и открывает пропускной канал.

Клапан «нормально открытого» исполнения работает по обратному принципу — в статичном положении
он открыт, при появлении напряжения — закрывается. Эти соленоидные клапаны еще называют клапанами
непрямого действия, так как для их работы требует не только подача напряжения на катушку, но и
соблюдение минимального перепада давления в системе.

Электромагнитный клапан прямого действия:
В конструкции этих клапанов мембрана имеет металлическое кольцо и соединена пружиной в плунжером. Магнитное поле
катушки приводит в движение плунжер, который снимает с мембраны давление, благодаря чему происходит открытие
клапана. А прямым клапан называется, потому что для его работы достаточно только подачи напряжения на катушку, а
необходимости соблюдать минимальный перепад давления в системе нет.

Бистабильный клапан:
Клапан устроен так же, как и пилотный (необходимо соблюдать минимальный перепад давления), однако он имеет два
положения, удержание которых не требует подачи напряжения на катушку. Переход из «открытого» в «закрытое»
состояние и обратно происходит через подачу на катушку клапана короткого импульса переменной полярности.
Бистабильные соленоидные клапаны могут работать только от источника постоянного тока.

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.

Соленоидный электроклапан относится к энергозависимому оборудованию, для срабатывания на открытие либо закрытие ему требуется электропитание

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.

Чаще всего в быту соленоидный электромагнитный клапан применяется в системах водоснабжения и отопления, где с его помощью дистанционно регулируется водоток

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.

Это интересно: Изучаем виды и цены газовых котлов для отопления частного дома — изучаем развернуто

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 .

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

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации