Принцип работы электромагнитного клапана

Принцип работы электромагнитного клапана

Существует распространенное заблуждение в понимании работы клапана: думают что направление магнитного поля определяет направление силы, которая действует на якорь. Ошибка. Ключевой момент: сердечник (якорь и полюс) не является постоянным магнитом, а являются ферромагнетиками. Для всех типов катушек ( постоянный,переменный ток) при подаче тока якорь движется к полюсу. Полярность подключения (для постоянного тока) не влияет на направление движения якоря. Для такой работы сердечник ( якорь и полюс) изготавливают из нержавеющей стали специальной марки (ферритная сталь) AISI 430 F. Обычные сорта нержавеющей стали ( например AISI 304,316) не притягиваются магнитом, но ферритная сталь притягивается магнитом (ферромагнетиком). Нержавеющая сталь обеспечивает защиту от коррозии внутренних частей клапана.

Принцип 1: Магнитное поле

Катушка. Электрический ток протекая по проводнику создает магнитное поле вокруг проводника. Магнитное поле будет малым даже при большом токе. Намотав провод на катушку можно получить сильное магнитное поле. Для соленоидной катушки магнитное поле внутри будет равномерным. Для усиления и концентрации магнитного поля катушку помещают в станину из ферромагнитного материала, обычно из низко углеродистой стали. Станина усиливает магнитное поле катушки.

Сила магнитного поля в катушке:

• пропорциональна току
• пропорциональна количеству витков
• зависит от материала сердечника (якорь и полюс)

Зафиксированная часть сердечника называется Полюсом. При подаче тока на катушку магнитное поле формирует северный и южный полюс на Полюсе и якоре. Поэтому якорь и Полюс начинают двигаться навстречу. Так как Полюс зафиксирован, двигается якорь.
Короткозамкнутый виток. Он необходим для катушки на переменном токе. Полюс и якорь всегда притягиваются друг к другу (как при постоянном токе так и при переменном токе). Но при изменении направление тока (при прохождении нуля) происходит изменение северного и южного полюса на Полюсе и якоре. В этот момент сила притяжения ослабевает. Когда ток будет равен нулю, сила притяжения также будет равна нулю. Катушки на переменном токе издают характерный звук — гудят. Эту проблему дребезга решает короткозамкнутый виток в Полюсе. Изготовляют из меди или серебра. Серебро применяют в клапанах для чая,кофе. Медь для обще технических применений. Серебро и медь не являются ферромагнетиком, в короткозамкнутом витке индуцируется ток сдвинутый на 90 градусов по отношению к току в катушке. Тогда суммарная сила притяжения Полюса и якоря уже будет положительной.
Якорь. Должен быть ферромагнетиком без памяти стойким к среде (не ржаветь), механически крепким.
Пружина. При отсутствии тока между Полюсом и якорем существует зазор, который поддерживается пружиной.
Направляющая якоря. якорь движется в гильзе изготовленной из материала который не намагничивается.

Принцип 2: Баланс сил

Сила развиваемая катушкой должна быть БОЛЬШЕ силы дифференциального давления среды и силы развиваемой пружиной вместе взятых.

Сила дифференциального давления среды равна p*S

• p — дифференциальное давление (разность входного и выходного давления)
• s — площадь прохода

Площадь прохода обратно пропорциональна дифференциальному давлению среды ( при одной и той же катушке). Принцип баланса сил вводит ограничение на конструкцию.

Описание конструкции стандартного устройства

Наиболее простой соленоидный электромагнитный клапан имеет два порта: на входе и выходе. Дополнительно может быть три или более портов.

Фото — Конструкция соленоидного клапана

Вода или газ поступает через входное отверстие (2). Любое вещество должно проходить через отверстие бака (9), прежде чем поступить в выходное отверстие (3). Выходное отверстие закрыто поршнем (7).

Электроклапан на фото выше – это нормально закрытый соленоидный электромагнитный клапан типа ASCO, ТОРК или Данфосс (Danfoss). Работает он следующим образом: данные устройства соединены с пружиной (8), которая давит на поршень против открытия проходного сечения. Уплотнительный материал на кончике поршня содержит защиту (прокладку) от попадания в отверстия воды или газа, до тех пор, пока поршень поднимается с помощью электромагнитного поля, создаваемого катушки. Схема демонстрирует работу стандартного.

Фото — Соленоидный клапан

Есть много вариаций конструкции клапана. Обычные клапаны могут иметь множество портов и поршней. Двухходовой клапан непрямого действия (обратный) имеет 2 порта — EV1140, ДУ50, ДУ32, ДУ100, ДУ15, ДУ25, серия РУ16; если клапан открыт, два порта подключены и жидкость перемещается между ними; если клапан закрыт, то порты находятся в изоляции. Если клапан открыт, то соленоид не под напряжением, затем клапан называется нормально разомкнутый (Н.Р.). Аналогично, если клапан закрыт, то соленоид не под напряжением, такой клапан называется нормально замкнутый, скажем, YCD21, YCPS31, YCWS1. Есть также трех портовые и более сложных конструкций устройства, у них обозначение имеет вид 30 (3, 33, и т.д.). Трехходовой клапан имеет 3 порта для управления электроприводом; он соединяет один порт, либо два из них (как правило, порт поступления и выхлопной канал).

Небольшой электромагнитный клапан можете создать ограниченную силу. Примерное соотношение между необходимыми электромагнитными силами Fs, давлением жидкости P и площадью отверстия A для клапана прямого действия имеет значение:

Fs = P*A = P*pi *d 2 / 4

Где d — диаметр отверстия.

В некоторых электромагнитных клапанах электромагнитные силы действуют непосредственно на главную арматуру. Другие используют небольшие, полные электромагнитные клапаны, известные как пилотируемые. Пилотируемые клапаны требуют гораздо меньше энергии, но они намного медленнее. Такие соленоиды, как правило, нуждаются в полной мощности все время, чтобы полностью открыться и удерживать такое положение.

Проверка клапана

Проверка электромагнитного клапана на правильность его работы можно осуществлять в трех различных режимах:

• при работе двигателя на холостом ходу;
• при торможении двигателем;
• после выключения зажигания.

Общую исправность клапана можно проверить после включения зажигания. Для этого нужно повысить обороты двигателя на холостом ходу до уровня 2100 Об/мин. После пересечения этой отметки должен раздаться характерный щелчок, который означает, что клапан закрылся. После этого можно понижать обороты, как только их количество достигнет 1900 Об/мин, должен вновь раздаться щелчок, означающий, что клапан открылся.

При торможении двигателем, когда остается включенной передача, клапан не должен открываться, даже если обороты двигателя упали ниже 1900 Об/мин. Если в этот момент раздается щелчок, то клапан работает неправильно.

Если после того, как выключено зажигание двигателя, происходят детонации и вибрации, то это означает, что клапан не перекрывает жиклер холостого хода и топливная смесь поступает в двигатель, что также свидетельствует о неисправности электромагнитного клапана.

Также можно элементарно проверить клапан, отсоединив провод питания при заведенном двигателе. Сразу после отсоединения мотор должен заглохнуть.

Можно проверить клапан и полностью отсоединив устройство от карбюратора. После демонтажа клапана его можно подсоединить к аккумуляторной батарее, после этого должен раздаться щелчок, а игла клапана втянуться втянуться в устройство. После отключения питания снова должен раздаться щелчок, а игла выдвинуться.

Проблема с электромагнитным клапаном может заключаться не только в его неисправности, но и в электронном блоке управления и в проводах. Проверить работоспособность провода можно с помощью мультиметра (12 В ± 10%).

Проверка работоспособности блока управления потребует подключения клапана к АКБ с помощью дополнительного провода. Также необходима контрольная лампочка штатного напряжения. Для начала нужно отсоединить питающий провод от клапана и подсоединить его к положительной клемме АКБ. Дополнительный провод также подключается к плюсу аккумулятора. После этого нужно завести мотор, на отсечке в 900 Об/мин контрольная лампа должна загореться, после достижения 2100 Об/мин — потухнуть. При снижении до 1900 Об/мин — вновь загореться. Если такие показатели соблюдены, но двигатель глохнет на холостых оборотах, то, вероятно, неисправность заключается в блоке управления клапаном.

Сфера применения

Газовый клапан стандартный электромагнитный имеет широкий спектр применения и может использоваться во всех сферах, где присутствует необходимость управлять дистанционными потоками жидкостей и газов. В этот перечень входят системы отопления, водоподготовки и водоснабжения, орошения и канализации, бытовые приборы, трубопроводный транспорт. Прибор редко используют для транспортных средств, но его актуальность возрастает в других отраслях.

Как расчитать размеры электромагнитного клапана?

Для оптимального определения параметров электромагнитного клапана необходимо знать расход, который позволит определить коэффициент текучести(kv). Коэффициент текучести — это теоретическое значение, указывающее объем воды при комнатной температуре, которая проходит через электромагнитный клапан с перепадом давления в 1 бар в течение одной минуты. Он может указываться в кубических футах в минуту (cfm), в литрах в секунду (л/с) или в кубических метрах в час (м3/ч).

Вы также должны знать давление на входе и определить давление на выходе, которое позволит вам определить перепад давления электромагнитного клапана. Для электромагнитного клапана с силовым приводом падение давления должно быть как минимум равно минимальному перепаду давления, необходимому для нормальной работы системы.

Вам следует также знать диаметр впускных и выпускных канализационных труб (указано в дюймах или миллиметрах) и тип соединения (резьбовое или фланцевое).

Выбор количества каналов электромагнитного клапана (2, 3, 4 или 5 каналов) будет зависеть от предполагаемого использования:

используется, в частности, для прямого питания контура, например, для заправки резервуара. в основном используется для регулирования контура. Электромагнитные клапаны с 3-мя каналами обычно используются с двумя впускными трубами и одной выпускной трубой для обеспечения перемешивания двух жидкостей с постоянным расходом. Они также могут использоваться с одной впускной и двумя выпускными трубами для регулирования потока на одном из выходов путем перенаправления потока жидкости на второй выход. оснащены двумя входами и двумя выходами и используются, например, для циклов реверсирования теплового насоса.

Наконец, обратите внимание на питающее напряжение электромагнитного клапана.

Некоторые пневматические распределители или гидравлические распределители могут быть похожи на электромагнитные клапаны, однако, они имеют другой принцип работы. В основном они используются в пневматических или гидравлических контурах для управления приводами.

• Расход
• Давление
• Диаметр
• Тип управления
• Количество каналов

Несколько советов по правильному выбору устройства

Существует несколько важных параметров, на которые стоит обратить внимание при выборе соленоидного клапана. Одним из основных показателей является размер входного и выходного отверстия. Ассортимент электромагнитных изделий очень широк. Они могут иметь отличительные черты в конструкции. Но, как правило, это не влияет на рабочие характеристики. Очень популярными являются однодюймовые соленоидные устройства, которые имеют свой пропускной показатель — до 40 л/мин.

Важную роль играет размер выходного отверстия клапана, от него зависит пропускная способность устройства

Важно! Перед тем как приобрести клапан, рекомендуется обратить внимание на механический регулятор, который встроен в устройство. Он может обладать разным количеством режимов. Чем их больше, тем более точно будет осуществляться контроль в системе.

Если вам необходим клапан с как можно большей пропускной способностью, то можно приобрести устройство серии SVR. Нормально закрытый клапан этой серии обладает показателями пропуска жидкости до 100 л/мин. Цены на разные клапаны отличаются и определяются по их качественным характеристикам.

Типовые неисправности экономайзеров

Электроклапан, в принципе, вполне добротный узел машины. С ним частых случаев поломок особо не наблюдается, но назвать его «трудовиком стахановцем» тоже нельзя. К примеру, типовые неисправности карбюраторов Солекс или ДААЗ, связанных с этой деталью.

Существует несколько способов проверки электромагнитного клапана. Особых сложностей с процедурой не возникнет, но располагать хотя бы минимумом базовых тонкостей обязательно.

1. Для начала надо знать, где конкретно располагается экономайзер.
2. Перед непосредственной проверкой рекомендуется прокатиться на машине несколько минут, остановиться и изучить его работу в режиме ХХ. Если мотор на всех оборотах даёт сбой, это часто указывает на неполадки с ЭПХХ.
3. Подождать, пока двигатель остынет. Запустить его повторно, электромагнитный клапан отсоединить, аккуратно действуя пинцетом. Исследовать работу ДВС. Его вряд ли можно считать работоспособным, если шток не выдвигается, а двигатель быстро глохнет после отключения клапана.
4. Снять ЭПХХ с машины, подсоединить клапан к альтернативному источнику питания. В промежутке 3 минут или раньше шток функционирующего экономайзера обязан выдвигаться вперёд и характерно щёлкать. При этом возможны две неполадки: не выдвигается игла ЭПХХ и не выдвигается его шток. В первом случае неисправны блок управления или проводка, во втором — сам экономайзер.

Недооценивать значимую роль экономайзера глупо. Инженеры в своё время бились над задачей улучшения карбюраторных систем не зря. Им удалось действительно совершить революцию, которая, к большому сожалению, в системах питания не прижилась. Автомобили с карбюраторными системами ещё остались, даже есть заводы, их выпускающие, но в целом, их производство остановлено и прекращено навсегда.