Устройство и ремонт электромагнитного клапана воздушного сигнала

Основная задача электромагнитных клапанов – перекрытие или же открытие подачи жидкости, газа в трубопроводе, за счет передачи на него электрического сигнала. Электромагнитные клапаны обрели значительную популярность в современных системах трубопровода, благодаря возможности автоматизировать контроль процесса перемещения носителей по трубам.

Электромагнитный клапан может применяться в перемещении агрессивных жидкостей и пара, работать в самых различных диапазонах температуры и давления.

Назначение и применение электромагнитных клапанов

Электромагнитный клапан выполняет роль регулирующего и запорного устройства в дистанционном управлении транспортировкой потоков жидкостей, воздуха, газа и других носителей. При этом процесс его использования может быть как ручным, так и полностью автоматизированным.

Наибольшую популярность получил соленоидный клапан Esbe, имеющий в качестве основного устройства соленоидный вентиль. Клапан соленоид состоит из электрических магнитов, которые в народе еще называют соленоидами. По своему устройству электромагнитный клапан напоминает обыкновенный запорный, но в данном случае управление положением рабочего органа происходит без применения физических усилий. Катушка принимает на себя электрическое напряжение, тем самым приводя в работу соленоидный вентиль и всю систему.

Электромагнитный клапан работает как в сложных технологических процессах на производстве, или же в коммунальных предприятиях, так и в быту. Используя такое устройство, мы можем самостоятельно регулировать объемы подачи воздуха или жидкости в конкретный момент времени. Вакуумный клапан же может работать в системах разреженного воздуха.

В зависимости от условий, где применяется электромагнитный клапан, корпус может изготавливаться обычный и взрывозащищенный. Такое устройство используется преимущественно на точках нефте- и газодобычи, а также на автомобильных заправках и складах топлива.

Водяные клапаны применяются для автоматизации систем очистки воды. Кроме этого, электромагнитный водопроводный клапан нашел свое применение в поддержании уровня воды в водных резервуарах.

Обзор различных моделей (видео)

Устройство клапана

Основные конструктивные элементы электромагнитного клапана это:

  • корпус;
  • крышка;
  • мембрана (или же поршень);
  • пружина;
  • плунжер;
  • шток;
  • электрическая катушка, которую еще называют соленоид.

Схема устройства клапана

Корпус и крышка могут быть изготовлены из металлических материалов (латунь, чугун, нержавеющая сталь), либо же из полимерных (полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, нейлон и др.). Для создания плунжеров и штоков используют специальные магнитные материалы. Катушки необходимо прятать под пылезащищенный и герметичный корпус, дабы исключить внешнее воздействие на тонкую работу соленоида. Обмотка катушек выполняется эмалированным проводом, который сделан из электротехнической меди.

К трубопроводу устройство подсоединяется резьбовым или фланцевым способом. Чтобы подключить клапан к электросети применяют штекер. Для изготовления уплотнений и прокладок используют термостойкую резину, каучук и силикон.

В комплектации с изделием поставляют приводы с примерным рабочим напряжением 220В. Отдельными компаниями выполняются заказы на поставку приводов с напряжением 12В и 24В. Привод комплектуется встроенной схемой форсированного управления СФУ.

Принцип работы электромагнитных систем

Электромагнитная катушка индуктивности работает во всех известных напряжениях переменного и постоянного тока (220В АС, 24 AC, 24 DC, 5 DC и др.). Соленоиды помещают в специальные корпуса, защищенные от воды. За счет низкого потребления энергии, особенно для небольших электромагнитных систем, возможно управление с помощью полупроводниковых схем.

Чем меньше воздушный зазор между стопором и электромагнитным сердечником, тем сильнее возрастает напряженность магнитного поля, вне зависимости от вида и величины подаваемого напряжения. Электромагнитные системы с переменным током имеют куда большую величину штока и силу магнитного поля, чем системы с постоянным током.

Когда подается напряжение и воздушный зазор имеет максимальную протяженность, системы переменного тока, потребляя большое количество энергии, поднимают шток и зазор закрывается. Благодаря этому увеличивается мощность выходного потока и создается перепад давления. Если же подается постоянный ток, то увеличение скорости потока происходит довольно медленно, до тех пор, пока значение напряжения не станет фиксированным. По этой причине клапаны могут регулировать системы только низкого давления, за исключением тех, что оснащены небольшими проходными отверстиями.

Иначе говоря, в статическом положении, при условии, что катушка обесточена и устройство находится в закрытом/открытом положении (в зависимости от типа), поршень находится в герметичном соединении с седлом клапана. При подаче напряжения, катушка передает импульс на привод и шток открывается. Это возможно потому, что катушка формирует магнитное поле, которое в свою очередь воздействует на плунжер и втягивается в него.

О разновидностях изделий

Регулирующие устройства применяют для изменения расхода проходящего через них потока рабочей среды. Управление происходит извне и условно разделяется на две категории, в зависимости от того, закрытый или открытый клапан при отсутствии давления в трубопроводе: нормально закрытый электромагнитный клапан и нормально открытый электромагнитный клапан.

Нормально закрытый клапан – наиболее часто применяемый, так как его функциональная особенность позволяет предотвратить утечку агрессивных веществ. Нормально открытый клапан используется реже, преимущественно в тех случаях, когда при пропадании питания требуется вскрыть трубопровод.

Перечень взрывозащищенных клапанов фирмы Burkert представлен следующими моделями:

  • модель 2/2 ходовой взрывозащищенный нормально закрытый клапан со встроенным сервоуправлением через мембрану. Такой клапан используется в нейтральных средах, для жидкостей и воздуха. Максимальное рабочее давление 16 бар. Температурный диапазон от -40 до +120 градусов. Сечение 1,3-6,5 сантиметра;
  • модель 5282. 2/2 ходовой взрывозащищенный клапан снабженный изолирующей мембраной. Используется в слабоагрессивных средах давлением до 16 бар. Сечение клапана – 1,3-5 сантиметров. Возможно преобразование в нормально открытый тип;
  • модель 5404. 2/2 ходовой нормально закрытый взрывозащищенный клапан с поршнем. Применяется в нейтральных средах, например для транспортировки воздуха, при давлении до 50 атмосфер. Изготавливается из латуни с сечением до 2,5 сантиметра;
  • модель 6013. 2/2 ходовой взрывозащищенный клапан прямого действия нормально закрытый. Может применяться как в нейтральных, так и агрессивных жидкостях и газах до 25 бар. Сечение клапана 2-6 миллиметра. Может поставляться обезжиренным;
  • модель 6014. 3/2 ходовой электромагнитный взрывозащищенный клапан прямого действия. Может применяться для жидкостей и сжатого воздуха. Максимальное рабочее давление составляет 16 бар, а сечение от 1,5 до 2,5 миллиметра.
Читайте также:  Как поменять ведущую звездочку на бензопиле хускварна

Клапан электромагнитный взрывозащищенный

Вакуумный клапан входит в состав целого семейства вакуумных систем. Основная цель его применения – герметизация и отсечение определенных элементов, которые предусматривает вакуумный трубопровод. Электромагнитный вакуумный клапан предусматривает автоматическое регулирование работы в разреженном воздухе.

По сравнению с затвором, его конструкция довольно проста. Вакуумный клапан имеет тарелку, которая проходит вдоль оси седла, а также оси газового потока. Это сильно уменьшает его проводимость. Потому электромагнитный вакуумный клапан имеет ограничение диаметра фланца до 40 мм.

Пневматический клапан используют для регулирования потоков сжатого воздуха с помощью дистанционного управления. Исключением можно назвать двухходовый пневматический клапан типа КЭМ 32-20 и 32-23, который предназначен для работы в моторном масле. Электромагнитный пневматический клапан абсолютно безопасен для людей и животных, имеет все подтвержденные экологические требования.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Электромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида). Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах. Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку.

Напряжения питания:

    Переменный ток, AC: 24В, 110В, 220В; Постоянный ток, DC: 12В, 24В; Допуск по напряжению: ± 10%. Класс защиты: IP65.

Основные рабочие положения:

Клапаны электромагнитные по исполнениям бывают: «НЗ» – нормально закрытые клапаны, «НО» – нормально открытые клапаны и "БС" – бистабильные (импульсные) клапаны, переключающиеся с открытого на закрытое положение по управляющему импульсу.

По принципу действия:

Для различных условий эксплуатации применяют клапаны прямого действия, срабатывающие при нулевом перепаде давлении и пилотные клапаны (непрямого действия) – срабатывающие только при минимальном перепаде давления. Так же электромагнитные клапаны подразделяются на запорные (2/2 ходовые), распределяющие трехходовые (3/2 ходовые), и переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Мембраны и уплотнения:

Мембраны клапанов изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава – EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Так же в конструкции клапанов используются новейшие составы силиконовых резин – VMQ и другие полимеры.

Свойства материалов:

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и атмосферным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу и углеводородами. Температура применения −40. +140 °С.

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Температурный диапазон −30. +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30. +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50. +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50. +250 °С.

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана

В статичном положении напряжение на катушке отсутствует – электро клапан закрыт. Запорный орган (мембрана или поршень, в зависимости от типа клапана) герметично прижат, силой действия пружины и давления рабочей среды к седлу уплотнительной поверхности. Пилотный канал закрыт подпружиненным плунжером. Давление в верхней полости клапана (над мембраной) поддерживается через перепускное отверстие в мембране (или через канал в поршне) и равно давлению на входе в клапан. Клапан электромагнитный находится в закрытом положении, пока катушка не окажется под напряжением.

Читайте также:  Токарно винторезный станок гс526у паспорт

Для открытия клапана напряжение подается на катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана (над мембраной) понижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается вверх и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.

Принцип действия нормально открытого клапана наоборот – в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения на катушку клапан закрывается. Для удержания нормально открытого клапана в закрытом состоянии, напряжение необходимо подавать на катушку долговременно.

Для правильной работы любых клапанов пилотного действия необходим минимальный перепад давления, ΔP – разница давлений на входе и на выходе клапана. Пилотные клапаны назвают клапанами непрямого действия, т.к. кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия по перепаду давления. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации в системах водоснабжения, отопления, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе.

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия

У электромагнитного клапана прямого действия пилотный канал отсутствуют. Эластичная мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, под воздействием магнитного поля катушки, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан. При закрытии (отсутствии магнитного поля), подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности.

Для клапана электромагнитного прямого действия, минимальный перепад давления на клапане не требуется, ΔPmin=0 бар. Клапаны прямого действия, могут работать как в системах с давлением в трубопроводе, так и на сливных емкостях, накопительных ресиверах и в других местах, где давление минимально или отсутствует.

Принцип действия бистабильного клапана

Бистабильный клапан имеет два устойчивых положения: "Открыто" и "Закрыто". Переключение между ними осуществляется последовательно, подачей короткого импульса на катушку клапана. Особенностью управления является необходимость подачи импульсов переменной полярности, поэтому бистабильные клапаны работают только от источников постоянного тока. Для удержания открытого или закрытого положения подавать напряжение на катушку не требуется! Конструктивно, бистабильные импульсные клапаны выполнены как пилотные клапаны, т.е. необходим минимальный перепад давления.

Клапан электромагнитный соленоидный (англ. solenoid valve) – это функциональная и надежная трубопроводная арматура. Ресурс работы специальных электромагнитных катушек составляет до 1 миллиона включений. Время, необходимое для срабатывания мембранного магнитного клапана в среднем составляет от 30 до 500 миллисекунд, в зависимости от диаметра, давления и исполнения. Клапаны электромагнитные можно применять как запорные устройства дистанционного управления, так и для безопасности, в качестве отсечных, переключающих или отключающих электроклапанов.

Электронное управление карбюратором в своём типовом варианте имеет несколько составляющих узлов, среди которых наиважнейшая роль отведена электромагнитному клапану. Данный элемент топливораспределительного механизма отвечает за стабилизацию и тонкую настройку холостого хода мотора, что в итоге позволяет экономить владельцу карбюраторного агрегата десятки тысяч рублей на топливе ежегодно. Более подробно о том, что это за чудо-узел, как он работает и каким поломкам подвержен, поговорим в представленном ниже материале.

Электромагнитный клапан, также называемый экономайзером принудительного холостого хода (ЭПХХ) – неотъемлемая составляющая любого карбюратора современных автомобилей. Начало активного использования этого узла приходится на 80-е годы прошлого столетия, когда «битва» между инжекторными и карбюраторными агрегатами обострилась. Во многом это связано с тем, что первые имели заметно меньший расход топлива, а это уже подкупало большее количество автолюбителей.

Дабы минимизировать расход карбюраторных моторов автомобильные инженеры принялись за их активную электронизацию. В нескольких словах, суть последней заключалась в том, чтобы посредством использования электронных устройств понизить показатели расхода горючего. В итоге, электронизация вылилась в появлении электромагнитного клапана карбюратора, а также ряда других электрических девайсов в конструкции данного узла. Но зачем это было нужно и как помогло конкуренции карбюраторных моторов с инжекторными? Для того чтобы ответить на такой вопрос, стоит обратить внимание на принцип работы ЭПХХ.

Итак, электромагнитный клапан карбюратора – это устройство, работающее от электрического тока и выполняющее вполне конкретные функции. Точнее, работает оно для организации стабильного и оптимального холостого хода в, так называемом, принудительном режиме работы мотора. Суть оптимизации заключается в том, что при работе двигателя в режимах, не требующих потребления топлива (переход на передачу пониже, качение по инерции и т.п.), ЭПХХ отключает его подачу, совершенно не привлекая к движению дроссельную заслонку. Происходит это посредством передачи топлива по специальным каналам на холостом ходу. В ходе данной транспортировки функционирует лишь жиклёры холостого хода, клапана и некоторые пути в карбюраторе, то есть его камеры и дроссельная заслонка совершенно бездействуют.

В итоге, удаётся:

  • во-первых, экономить топливо при работе мотора в ранее отмеченном режиме принудительного хода;
  • во-вторых, организовать стабильный и оптимизированный холостой ход;
  • в-третьих, обеспечить качественный и беспроблемный для водителя прогрев двигателя при запуске (посредством усиления подачи топлива тем же ЭПХХ);
  • в-четвёртых, исключить лишнее функционирование дроссельной заслонки и ряда других узлов в карбюраторе;
  • и в-пятых, оптимизировать работу мотора целиком, что существенно продлевает срок его службы.

Отметим, что работает экономайзер под контролем специального узла, который называется «блок управления электромагнитным клапаном карбюратора». Данное устройство постоянно анализирует работу мотора, основываясь на показаниях датчиков (оборотов, температуры двигателя и т.п.), после чего подавая соответствующие указания непосредственно ЭПХХ, а он, в свою очередь, посредством движения штока (небольшой иглы) либо перекрывает до нужного положения каналы подачи топлива на холостом ходу, либо наоборот их открывает. В целом, особых сложностей в работающим экономайзере нет, что наглядно показывает представленное выше описание устройства. Для ещё большей наглядности всего описанного рекомендуем ознакомиться со следующими картинками:

Читайте также:  Насадка на перфоратор под дрель

Схема подключения типового ЭПХХ:

Принцип работы клапана совместно с блоком управления:

Возможные неполадки с ЭПХХ

Электромагнитный клапан – вполне добротный в плане работы узел автомобиля. Особо частых поломок с ним не случается, но и «бесперебойным трудягой» его не назвать. В связи с тем, что на территории постсоветского пространства чаще всего используются электромагнитные клапаны карбюраторов «Солекс» и карбюраторов «ДААЗ», то давайте рассмотрим типовые неполадки ЭПХХ именно на их примере. В общем виде перечень нередко встречающихся поломок узла таков:

  • Забился жиклёр клапана. Происходит такая неполадка, как правило, совместно с общим расстройством работы карбюратора на всех режимах раскрутки мотора. Устраняется данная неисправность путём разборки карбюратора на отдельные составляющие, его продувки и иной прочистки. При этом отдельное внимание стоит уделить именно жиклёру ЭПХХ, а также каналам карбюратора, которые с ним взаимодействуют;
  • Шток (игла) клапана застряла в одном положении или иные составляющие устройства вышли из строя (пружинка, сердечник и т.п.). Проявляется неисправность такого рода в виде отсутствия признаков «жизни» у экономайзера. Неисправный ЭПХХ в подобном случае зачастую ремонту не поддаётся. Однако в некоторых ситуациях помогают снятие клапана с карбюратора, его продувка и последующее подключение к альтернативному источнику тока. Если узел вновь не поддаёт признаков «жизни», то замена неизбежна;
  • «Пробился» провод подключения. Проблема типовая, происходящая зачастую из-за низкого качества производства ЭПХХ и его проводов. Диагностируется эта «болячка» посредством подключения клапана к источнику тока вне автомобильной системы и проверки его работы при движении провода подключения в разных направлениях. Лечению она, как правило, не поддаётся, однако в качестве спасительной меры можно попробовать просто заменить провод, обрезав его как можно ближе к корпусу экономайзера, или иным способом устранить пробоину в цепи;
  • Неисправен блок управления ЭПХХ. В этой ситуации сам клапан работает исправно при подключении его к альтернативному источнику питания, однако во время нахождения в карбюраторе он не функционирует вовсе. Решается такая проблема путём замены подключаемого к ЭПХХ блока управления, не иначе;
  • Электромагнитный клапан имеет производственный брак. Такое, к слову, встречается нередко. Удивительно, но бывали случаи, когда из 10-20 ЭПХХ, лежащих на прилавке магазина, работали только 1-2 экземпляра. Если вы стали жертвой подобного случая, то достаточно просто заменить клапан на новый и не беспокоиться.

Все перечисленные выше поломки имеют один ярко выраженный симптом, а точнее – полное или частичное отсутствие стабильности в холостом ходе автомобиля. Если такие проблемы случились именно с вами, то, в первую очередь, стоит проверить электромагнитный клапан и его блок управления, а уже потом основные жиклёры холостого хода и другие составляющие карбюратора.

Диагностика неисправности

Многие не особо подкованные в авторемонтной сфере люди часто задаются вопросом – «Как собственно проверить: исправен ли электромагнитный клапан, его блок управления или нет?» Особых сложностей в этом не имеется, однако ряд базовых нюансов есть. Для того чтобы каждый читатель нашего ресурса понял, как именно выявлять неполадки с ЭПХХ, наш ресурс подготовил пошаговый алгоритм диагностики. В общем виде он следующий:

  1. Сначала необходимо найти место, где располагается экономайзер конкретно на вашей марке автомобиля. Зачастую он выглядит так;
  2. Затем заведите мотор, прокатитесь на автомобиле, заглушите и проанализируйте его работу на холостом ходу. Если на всех этапах раскрутки двигателя ХХ даёт сбой, в первую очередь стоит проверить именно электромагнитный клапан;
  3. Далее, когда мотор остыл, необходимо завести его повторно и отключить ЭПХХ от карбюратора, аккуратно пинцетом сняв соответствующую клемму. После чего стоит понаблюдать за работой двигателя. Если всё в норме и шток (игла) экономайзера выдвинулась, то вряд ли он неисправен. В таком случае, скорее всего, проблема с основным жиклёром холостого хода или другими узлами карбюратора. Если же шток не выдвинулся и автомобиль быстро заглох после отключения экономайзера, то последний неисправен;
  4. Теперь необходимо снять ЭПХХ с автомобиля и подключить его к альтернативному источнику питания (например, напрямую к АКБ). По истечению 10-120 секунд шток работающего экономайзера должен выдвинуться и характерно щёлкнуть. Если это происходит, но при подключении в сети автомобиля игла ЭПХХ не выдвигается, то неисправен либо его блок управления, либо проводка клапана. Если же шток стоит на месте в обоих случаях, то экономайзер нужно менять, ну или пытаться отремонтировать.

Не забывайте, что окончательную неисправность электромагнитного клапана можно определить лишь в том случае, если все остальные узлы карбюратора гарантировано исправны. При иных обстоятельствах конкретных выводов делать не стоит.

На этом, пожалуй, наиболее важная информация по ЭПХХ современных карбюраторов подошла к концу. Надеемся, представленный выше материал был для вас полезен. Удачи на дорогах и в ремонте!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector