Клапана электромагнитные – назначение, виды и особенности установки

alexxlab | 07.02.2020 | 0 | Разное

Содержание

Газовый электромагнитный клапан

Электромагнитный газовый клапан – это устройство, позволяющее управлять подачей природного газа в автоматическом режиме. После того, как реле клапана включает подачу электричества на катушку, якорь втягивается и поднимает плунжер, открывая свободный ход газа в рабочую зону.

Газовый запорный электромагнитный клапан

После отключения напряжения плунжер, за счет пружины клапана, возвращается в свое положение и перекрывает канал, между входным и выходным штуцерами, перекрывая ход газа. Основное назначение такого устройства – распределение и регулировка подачи газа в трубопроводах, котлах, колонках и прочих устройствах.

Также вы можете подробнее прочитать про типы регулировочных клапанов.

Cодержание статьи

Назначение газового клапана

Применяются электромагнитные автоматические газовые клапана очень широко, как в быту, так и в промышленных целях. Такой механизм марки “Lovato” серии ВН чаще всего используют в быту для контроля подачи газа на бытовые приборы, такие как газовый котел, колонка. Так же их устанавливают на вводе газопровода для отсекания подачи топлива при необходимости.

Магнитный узел “Lovato” серии ВН работает как обычный кран, который позволяет перекрыть ход газа нажатием кнопки. Такие автоматические регулирующие устройства делают использование природного газа гораздо безопаснее.

В случае утечки, электромагнитный клапан может быстро, а, главное, в автоматическом режиме, перекрыть трубопровод и не допустить наполнения помещения токсичным, опасным для жизни веществом.

Газовый клапан автоматически перекрывает подачу газа на трубопроводе в аварийных ситуациях

Магнитный дроссель “Lovato” серии ВН используют не только для монтажа и безопасности бытовых газопровода. Их применяют для обустройства газовых баллонов, а так же в процессе установки автомобильного газо-балонного оборудования.

Стоит так же отметить, что внутри клапана находятся фильтра, которые позволяют очищать топливо от дополнительных примесей.

Устройство газового клапана

Электромагнитный газовый клапан “Lovato” серии ВН состоит из седла и затвора. По внешнему виду определяется вид затвора устройства. Он может напоминать поршень или тарелку. Затвор – это своего рода мембрана, функцией которой, как раз, и

является открытие или закрытие хода газа. Затвор устанавливается на сердечник, подсоединенный к электромагниту и передающий электрические импульсы от одного устройства к другому.

Сам магнитный механизм находится  снаружи клапана в верхней его части. Получая электрический импульс, он создает магнитное поле, которое и «дает команду» мембране перекрыть подачу газа.

Схема устройства электромагнитного газового клапана

Получив электрический импульс, магнитный механизм начинает втягивать катушку, создавая направление, по которому движется затвор. С другой стороны штока катушки находится пружина, функцией которой будет оттянуть мембрану в привычное положение после отключения тока.

Именно сила тока позволяет контролировать степень открытия клапана на газопроводе. Чем сильнее электрический импульс, тем выше сопротивление магнитного поля пружине.

Устройство и принцип действия газового электромагнитного клапана (видео)

Виды и особенности

Магнитные газовые клапана “Lovato” серии ВН очень разнообразны по принципам работы и особенностям своего применения. Существует несколько видов и способов классификации данного устройства.

  • нормально открытые (НО). Данная группа клапанов, после отключения подачи тока остается в открытом положении. Их используют на тех трубопроводах, где топливо должно подаваться постоянно и перекрываться лишь в экстренных случаях;
  • нормально закрытые (НЗ). Такие устройства прямо противоположны предыдущей подгруппе. Из задача перекрыть подачу газа после исчезновения электрического импульса. Их удобно устанавливать на бытовые газовые приборы, к примеру, водонагревательные колонки;
  • универсальные – после отключения электричества могут оставаться как в закрытом, так и в открытом положении.

Внутреннее устройство клапана

Принципы движения затворов:

  • прямое действие предусматривает приведение в действие затвора исключительно движением сердечника;
  • непрямое действие предполагает, что затвор может быть приведен в действие не только движением сердечника, но и ходом самого газа. Такой подвид дросселей Lovato серии ВН выгодно для систем с большим потоком прохождения топлива.

Количество ходов:

  • двухходовые – клапана, в которых есть лишь два отверстия: входное и выходное. Данный тип используют в тех случаях, если требуется лишь подавать или перекрывать подачу газа в трубопроводе;
  • трехходовые – устройства с тремя отверстиями: одним входным и двумя выходными. Он удобен в тех случаях, когда нужно не только перекрывать, но и перенаправить поток газа в системе;
  • четырехходовые клапана имеют одно входное и три выходных отверстия. Они позволяют не только перекрыть или перераспределить газовый поток, но и подключиться к дополнительным системам.

Как выбрать электромагнитный газовый клапан?

Чтобы выбрать электромагнитный газовый клапан “Lovato” серии ВН, нужно определиться, где он будет использоваться и, следовательно, какими свойствами должен обладать.

Отсекающие клапана с пневмоприводом

При выборе данного устройства обращаем внимание на следующие характеристики:

  1. Электрообслуживание. Лучше выбирать клапана с малой мощностью и искробезопасностью, или с дополнительной ручной регулировкой.
  2. Давление. При выборе клапана нужно обратить внимание на трубопроводе. Оно не должно быть выше, чем номинальное давление дополнительного оборудования. Высокое давление может повредить механизм.
  3. Окружающая среда. Не стоит пренебрегать внешними условиями, в которых будет эксплуатироваться клапан. Характеристики самого устройства должны обязательно совпадать с условиями окружающей среды, такими как влажность, перепады температур, вибрация, попадание прямых солнечных лучей и прочие условия, отличные от нормальных. Внешняя среда может пагубно влиять как на весь механизм в.целом, так и на его отдельные элементы.
  4. Напряжение в сети. На этот параметр стоит обратить особое внимание, так как высокое или низкое напряжение может привести к неправильной работе или, даже, выходу из строя механизма клапана.

Цены на электромагнитные клапана “Lovato” серии ВН колеблются в зависимости от размера, типа и области применения. К примеру, цена оборудования для газовой колонки находится в пределах 4-10 долларов, а для ГБО автомобиля – от 10 до 15 долларов.

Электромагнитные газовые клапаны отличаются способом подключения, эксплуатационного давления, а также средой установки и мощностью электропитания привода

Аналогичные устройства, предназначенные для промышленной сферы, обходятся в несколько раз дороже.

Также вы можете прочитать про электромагнитные клапаны-отсекатели.

Нюансы монтажа

  1. Электромагнитный клапан “Lovato” серии ВН устанавливают в помещениях после газового вентиля. Перед ним рекомендуется установить фильтр во избежание засорения самого клапана.
  2. При установке оборудования следует обратить внимание на стрелку на корпусе. Она должна показывать направление движения газа.
  3. Газовый трубопровод, на котором устанавливается дроссель, должен располагаться строго вертикально или горизонтально.
  4. На трубопроводы с малым диаметром клапана устанавливаются посредством резьбы, с большим – с использованием фланцев.

Другие похожие статьи по теме:


trubypro.ru

Принцип действия электромагнитных клапанов

Данное устройство получило свое название по принципу создания управляющего усилия. Электромагнитный клапан — это, по сути, запорный вентиль, в котором плунжер поднимается (в нормально закрытых моделях) или опускается (в нормально открытых моделях) при помощи силы электромагнитного поля, которое создается посредством катушки (соленоида).

Рассмотрим принцип работы электромагнитного клапана ODE нормально закрытого типа, то есть который при отсутствии напряжения на катушке закрыт. При подаче напряжения сердечник катушки втягивается и поднимает, преодолевая усилие пружины, жестко закрепленный с ним плунжер. Освободившись от плунжера, поршень (мембрана) под действием давления среды поднимается, открывая проход.

При обесточивании катушки, плунжер, толкаемый пружиной, давит на мембрану и тем самым перекрывает проход.

Принцип действия электромагнитного клапана ODE нормально открытого исполнения точно такой же.

Единственное отличие — при подаче напряжения на катушку, плунжер наоборот, преодолевая сопротивление пружины, опускается вниз, давит на мембрану, которая перекрывает отверстие.

Существует несколько видов конструкций электромагнитных клапанов ODE, у которых различен принцип действия с точки зрения гидравлики. Рассмотрим их.

Принцип работы соленоидного клапана ODE прямого действия

Его схема работы абсолютно идентична вышеописанной. То есть открытие (закрытие в нормально открытых моделях) происходит ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО благодаря силе электромагнитного поля соленоида. Плюс такого решения — простота конструкции, в которой минимальное число деталей. А значит высокая надежность и более низкая цена по сравнению с моделями непрямого действия.

Принцип работы электромагнитного клапана ODE непрямого действия

В отличие от моделей прямого действия, в данном варианте мембрана, перекрывающая проход, находится между двумя полостями – надмембранной и подмембранной. В закрытом состоянии в них давление среды одинаково. Но за счет того, что мембрана выполнена таким образом, что со стороны надмембранной полости имеет большую площадь, результирующее усилие прижимает мембрану к седлу. Также в таком клапане имеется перепускной канал, соединенный с надмембранной полостью, и который закрывается плунжером, связанным с соленоидом. При подаче на него напряжения, плунжер открывает перепускной канал. Давление в надмембранной полости падает, и результирующее усилие поднимает мембрану, и рабочая среда может свободно идти через клапан.

Для нормальной работы такого вида устройства необходима разность давления на его входе и выходе, которая указывается в паспорте. Обычно она составляет 0,1-0,9 атм.

Принцип работы соленоидного клапана ODE комбинированного действия

В этих клапанах, как и в моделях непрямого действия также имеется перепускной канал, закрываемый плунжером. Но есть особенность. Конструктивно выполнено так, что плунжер может непосредственно воздействовать на мембрану, как в клапанах прямого действия. Поэтому клапан комбинированного действия может работать:

  • при разности давления равной нулю по принципу прямого действия;
  • при отличной от нуля разности давления по принципу непрямого действия.

Демонстрация работы электромагнитного клапана.

Подробности
Опубликовано: 15 Апрель 2016
Просмотров: 1749

ode.com.ua

Электромагнитные клапаны-отсекатели - принцип работы

Система автономного отопления должна быть надежной, безопасной и «самостоятельной». Для обеспечения автоматического контроля безопасной эксплуатации необходимо установить защитный элемент – электромагнитный клапан-отсекатель.

Электромагнитный клапан-отсекатель – это запорная арматура, участвующая в обеспечении безопасной и автоматической эксплуатации отопительного оборудования. Назначение клапана в том, чтобы перекрыть подачу топлива при возникновении опасной ситуации.

Аварийная ситуация в работе автономной системы отопления может произойти от различных факторов: падение давления газа или теплоносителя, снижение интенсивности тяги, утечка дымового или горючего газа. Каждая из этих ситуаций является опасной и продолжение работы котла недопустимо, поэтому автоматическая система защиты посылает электромагнитный сигнал на клапан-отсекатель. После этого подача топлива в котел прекращается.

Типы электромагнитных клапанов отсекателей

Электромагнитные клапаны-отсекатели могут иметь различные конструкционные особенности.

Электромагнитный клапан прямого действия – это механизм, закрывающийся под воздействием электромагнитного привода. Отсечение среды происходит с обеих сторон трубопровода. Они могут быть нормально-закрытого типа – это значит, что клапан работает под постоянным воздействием электромагнитных сил, если они пропадают, то клапан закрывается.

Нормально-открытый клапан находится в открытом состоянии без электрического напряжения. Закрытие происходит от электромагнитного импульса.

Клапаны могут применяться в системах газового и жидкотопливоного отопления.

Электромагнитные пилотные клапаны-отсекатели закрываются под воздействием дополнительного механизма (пилота). Он работает за счет перепада давления до и после себя. При достижении установленного значения происходит срабатывание механизма и клапан закрывается.

Пилотный клапан может работать от электромагнитного импульса, как клапан прямого действия. Такие клапаны могут быть нормально-закрытыми и нормально-открытыми и применяются в системах газового отопления.

Двухпроходные электромагнитные клапаны представляют собой два нормально-закрытых клапана различного условного прохода. Применяются для вязких жидкостей и способны производить дозированную подачу топлива.

Электромагнитный клапан с поворотной заслонкой используется для дистанционного перекрытия подачи жидкого топлива.

Донные скоростные электромагнитные клапаны предназначены для защиты от утечки углеводородных газов. Они устанавливаются на емкостях для хранения газа, а их принцип действия основан на перепаде давления между входным и выходным патрубком.

Электромагнитные клапаны осуществляют возможность обеспечения дистанционного управления работой отопительного оборудования, а также автоматической безопасной эксплуатации.

Основные характеристики клапанов-отсекателей:

  • Вид транспортируемой среды и ее расход.
  • Условный проход.
  • Давление среды.
  • Температура среды.
  • Тип соединения.

Преимущества клапанов-отсекателей:

  • Осуществление дистанционного управления отопительным оборудованием.
  • Осуществление автоматической локализации аварийной ситуации.

Недостатки клапанов-отсекателей:

  • Для обеспечения бесперебойной работы необходима установка дополнительного источника питания.
  • Установка клапана на газопровод возможна только с участием квалифицированного специалиста.

Электромагнитные отсекающие клапаны обеспечивают безопасную и автоматическую работу отопительного оборудования. Их применение дает возможность оставлять без присмотра отопительные котлы и осуществлять дистанционное управление.

otoplenie-pro.com

Электромагнитный клапан отсекатель (отсекающий)

При выполнении технологического процесса могут возникать ситуации, требующие оперативного реагирования.

Электромагнитный клапан

Эту функцию выполняет отсекающий клапан – отключает агрегат, часть трубопровода или всю систему.

Cодержание статьи

Назначение изделия

Электромагнитный отсекающий вентиль для газа или воды срабатывает под воздействием внешних источников энергии. Этим он отличается от других видов запорной и защитной арматуры. Газовый прибор приводит в действие команда датчиков. Помимо этого, арматуру можно открыть или закрыть дистанционно.

Сфера применения отсекающих вентилей достаточно широка – медицинская и пищевая промышленность, энергетическая отрасль, бытовое использование.

Без отсекающего клапана не могут нормально работать:

  • системы отопления и подачи воды, вентиль необходим для аварийной остановки потока;
  • системы, в которых управление подачей топлива (воды, газа или нефтепродуктов) выполняется в автоматическом режиме;
  • системы подачи воздуха;
  • оросительные системы в сельском хозяйстве.
Электромагнитный клапан отсекатель на газовой трубе

Наиболее часто электромагнитный отсекающий вентиль используют для регулировки потоков топлива в энергетической промышленности, в установках с большим набором параметров рабочей среды.

Устройство клапана

Отсекающий газовый клапан – это электромеханическое устройство, управляемое электрическим током, который, проходя через магнит, образует электромагнитное поле. Своим действием поле может, как закрывать клапан, так и открывать его.

Отсекающий вентиль для воды имеет в своей конструкции одну или несколько пружин. В качестве действующего механизма выступает пневматический или электрический привод.

В электромагнитной арматуре для отсечки топлива встроен электропривод. В устройстве есть специальные защелки, управляемые электромагнитами. Эти защелки опускают пружины при подаче сигнала, закрывая, таким образом, подачу рабочей среды.

Типы вентилей

По принципу действия отсечные вентили подразделяются на нормально открытый (НО) клапан и нормально закрытый (НЗ). Принцип действия нормально открытого устройства: при отсутствии напряжения клапан для отсечки газа будет оставаться открытым.

Нормально закрытый чугунный фланцевый клапан

В НЗ приборе отсутствие напряжения перекрывает поток рабочей среды. Открыть механизм впоследствии нужно вручную.

Оба перечисленных вида относятся к категории электромагнитных клапанов прямого действия – закрытие устройства происходит под воздействием электромагнита, а отсечение среды происходит с двух сторон магистрали.

Существенным недостатком отсекающих устройств прямого действия считается слишком узкий диапазон диаметров и давлений, а также тот факт, что для корректной работы клапана при изменении этих параметров может понадобиться более мощный соленоид.

Клапаны непрямого действия работают под воздействием рабочей среды, проходящей через все устройство, причем для подъема мембраны нужен перепад давления между входом и выходом устройства.

Нормально открытый клапан

Диапазон диаметров и давлений в этом случае гораздо шире, следовательно, соленоидальные аналоги могут быть менее мощными.

Электромагнитный клапан для газа

Отсечной вентиль для газа бывает двух видов: односедельный и двухседельный.

  • в односедельном газовом отсекателе воздействие происходит только с одной стороны. Как правило, размеры клапана не превышают 50 мм. Это устройство надежно перекрывает подачу газа, если отсутствует его отбор. Недостатком механизма считается выталкивание штока при возникновении перепада давления;
  • в двухседельном устройстве предусмотрено два плунжера. Рабочая среда в клапане может проходить в двух направлениях одновременно. Газовый отсекатель отлично работает вне зависимости от перепадов давления рабочей среды и от диаметра прохода. В отличие от односедельного механизма, газовый двухседельный клапан менее герметичен.

Обзор газового клапана для бытовых отопительных котлов (видео)

Отсечной клапан для жидкой среды

Устройства, предназначенные для отсечения воды или другой жидкой среды, имеют поршневой или мембранный пневматический привод.

Отсекающие клапана с пневмоприводом

Бывают нескольких типов: проходные, угловые, односедельные, двухседельные. Механизм закрытия осуществляется с помощью пружин, электромагнита, пневмопривода.

Отсечной вентиль прямого действия используется в трубопроводах, транспортирующих пульпообразные или загрязненные жидкости. Устройство не имеет застойных зон.

Угловые отсекатели с поршневым гидроприводом двухстороннего действия предназначены для систем с рабочей средой высокого давления. Время срабатывания такого устройства – 1,5 – 10 секунд. Это обусловлено тем, что в качестве управляющей среды в нем используют пар.

Данный механизм отличается высокой герметичностью и надежностью. Корпус углового клапана уплотнен стальными прокладками, которые навиваются по спирали.

Седельный отсекающий клапан с пневмоприводом

Также в арматуре нет сальников, что само по себе повышает герметичность.

Выбор клапана

Для того, чтобы запорная арматура работала корректно и безопасно, при покупке необходимо учитывать ряд нюансов:

  1. Электромагнитный клапан должен соответствовать сфере своего применения и условиям эксплуатации. Определяющими будут не только транспортируемая среда, но и рабочее давление в трубопроводе, а также температура рабочей среды.
  2. Скорость срабатывания прибора должна быть максимально высокой.
  3. Степень герметичности отсечной арматуры. Этот показатель зависит от материала изготовления, наиболее лучшие результаты показывает стальной механизм.

Цена на изделие зависит от рабочих параметров и производителя.

Другие похожие статьи по теме:


trubypro.ru

Электромагнитный клапан и его применение

Электромагнитный клапан является элементом запорной арматуры для различных видов трубопроводов. С его помощью регулируют потоки рабочей среды, перекрывая ее или открывая при возникновении такой необходимости. Назначение и сфера применения электромагнитного клапана могут быть абсолютно разноплановыми, поэтому производят данное устройство из различных материалов, а также используют несколько вариантов внутреннего оснащения. Но у каждого из вариантов обязательно присутствует электромагнитная катушка – соленоид.

Соленоидный или электромагнитный клапан имеет корпус, на котором и располагается соленоид (электромагнит) с сердечником, он же в свою очередь соединяется с мембраной и при ее помощи осуществляется управление газов или жидкостей проходящих по трубопроводу. На случай поломки электромагнитной катушки зачастую предусматривают так же и ручной вариант управления данной запорной конструкции. Работа соленоидного клапана не предусматривает ни каких механических усилий и производится автоматически. Электромагнитная катушка, подключенная к питанию, самостоятельно перемещает сердечник в соленоиде, тем самым открывая лидо, наоборот, преграждая проход. Напряжение поступающего на клапан электричества варьируется начиная с 12В и доходя до показателя в 380В в зависимости от конструкции и модели, при этом ток может быть как постоянным, так и переменным.

Область использования электромагнитного клапана

Соленоидные клапана нашли свое широкое применение в промышленности. Их использование можно не редко встретить в энергетике, газовой, нефтехимической, химической и пищевой сфере, а также для трубопроводных систем тепло -, газо-, водоснабжения, в системах кондиционирования или вентиляции и многих других областях, где просто не обойтись без автоматизации процесса с возможность управлять им удаленно.

Классификация соленоидных клапанов

Классифицируют соленоидные клапана в зависимости от их функционального назначения, различая при этом следующие виды:

  • Запорный клапан.
  • Клапан распределительный.

Запорные клапана могут быть как нормально закрытыми, таи нормально открытыми.

Запорный клапан нормально открытого типа будет находиться в закрытом положении, если подача электроэнергии на него не осуществляется. А нормально открытый запорный клапан, соответственно имеет обратную форму конструкции, то есть в обесточенном состоянии он не будет преграждать проход газа или жидкости в трубопроводах.

__________________________________________________

Почитать еще:

Статьи которые сейчас читают:

biostar-russia.ru

Электромагнитный (соленоидный) клапан | LAZY SMART

Электромагнитный клапан — исполнительное устройство, используемое в автоматике для открытия/закрытия потоков газа или жидкости. Эти устройства — неотъемлемая часть систем тепло- и водо- снабжения, автоматического полива, систем управления уровнем жидкости в резервуаре и т.д.

Принцип работы

Электромагнитный клапан состоит из катушки с сердечником и запирающего механизма (клапана и мембраны). При подаче напряжения на катушку, в ней возникает магнитное поле, которое заставляет сердечник вместе с запирающим механизмом изменить своё состояние по отношению к исходному положению.

Рис. 1 Нормально закрытый (НЗ) клапан

При снятии напряжения питания клапан возвращается в исходное состояние за счёт механического действия пружины.

Нормально-открытый и нормально-закрытый электромагнитный клапан

В нормальном состоянии (когда управляющее напряжение на катушке отсутствует) клапан может быть открыт (нормально-открытый клапан) или закрыт (нормально-закрытый клапан).

В каких же случаях используют НЗ клапаны, а в каких НО? Всё зависит от того, какое состояние считается наиболее безопасным — состояние, в которое клапан должен вернуться при аварийном пропадании управляющего напряжения. Например, в системе защиты от протечек ЭМ клапан устанавливается в квартире на входном трубопроводе, чтобы перекрыть подачу воды в случае возникновения протечки. Если установить НО клапан в такую систему, то в случае пропадания электропитания в квартире клапан будет оставаться открытым и не спасёт от протечки. Поэтому в данном случае безопасным состоянием является «нормально закрытое».

Если с точки зрения безопасности оба состояния клапана являются равноценными, тогда берут клапан с таким нормальным состоянием, в котором устройство в процессе работы будет находиться дольше, чтобы снизить расходы электроэнергии.

Характеристики и выбор ЭМ клапана

Основными характеристики, на которые нужно обратить внимание при выборе клапана:

  • Тип клапана: нормально-открытый или нормально-закрытый. Какой тип клапана выбрать подробно рассмотрено в предыдущем разделе.
  • Присоединительные размеры: диаметр и тип резьбы.
  • Габаритные размеры: клапан же должен уместиться там, куда его планируется установить.
  • Максимальное давление (PN): Предельное давление среды, при котором может работать клапан. Выбирать его нужно с некоторым запасом относительно рабочего давления воды в вашей системе.
  • Диапазон рабочего давления (ΔP). Верхний предел обычно совпадает с PN. Нижний предел тоже важен: если давление в системе не достигает нижнего предела, клапан может просто не открыться.
  • Масса. Если клапан много весит, придётся продумать для него дополнительный крепёж, чтобы он не погнул трубопровод, на котором установлен.
  • Тип управляющего напряжения: переменный или постоянный ток, рабочее напряжение катушки. Необходимо учитывать при проектировании системы управления клапаном.

Управление электромагнитным клапаном

Важной характеристикой ЭМ клапана является тип управляющего напряжения. В системах автоматики это чаще всего 220 В переменного тока или 24 В постоянного тока. Управляют клапаном с помощью дискретного ключа. Это может быть релейная схема автоматики, ручная кнопка или релейный выход контроллера.

На рисунке показано управление клапаном с катушкой на 220 В.  Схема управление катушкой рассчитанной на постоянный ток 5, 12, 24 В — идентична. Однако, в случае с постоянным током важнособлюдать полярность управляющего напряжения.

Применение электромагнитного клапана

В одной из наших статей мы рассказали об организации системы полива на дачном участке. При создании поливальной машины мы активно применяли различные типы электромагнитных клапанов.

Предлагаем Вам ознакомиться с этой статьёй.


lazysmart.ru

Электромагнитный привод клапанов | Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Улучшение наполнения цилиндров можно достигнуть без увеличения числа клапанов, удлинения фазы впуска и увеличения подъема клапана, применяя электромагнитный привод клапана EVA (Electromagne­tic Valve Actuator). Такие системы в настоящее время интенсивно разрабатываются как в Европе, так и США.

Электромагнитный привод клапанов представляет собой подпружиненный клапан, который помещен между двумя электромагнитами, которые удерживают его в крайних положениях: закрытом или полностью открытом. Специальный датчик выдает блоку управления информацию о текущем положении клапана. Это необходимо для того, чтобы снизить до минимальной его скорость в момент посадки в седло.

Принцип работы систе­мы показан на рисунке. Как видно из схемы ра­боты этой системы, в системе управления кла­панами полностью отсутст­вует кулачковый вал со сво­им приводом, который заме­нен электромагнитами на каждый клапан.

Рис. Электромеханический привод клапана:
1 – электромагнит открытия клапана; 2 – якорь; 3 – электромагнит закрытия клапана; 4 – клапанная пружина

Якорь электромагнита образует комбинацию с двумя пружинами для открытия и закрытия клапана. Когда к электромагнитам не подводится электричес­кий ток, пружины клапана и электромагнита держат клапан в сред­нем положении, соответствующем половине хода клапана, при этом он полуоткрыт, что позволяет легко прокру­чивать коленчатый вал двигателя в началь­ной стадии пуска. При до­стижении необходимой час­тоты вращения от блока управления поступает сигнал и в верхний электромагнит открытия по­дается электрический ток, клапан закрывается. Одно­временно осуществляется впрыск топлива.

При открывании клапана прерывается подача напряжения в верхний электромагнит.

Рис. Изменение силы тока в электромагнитах

Энергия, накопленная в верхней пружине, движет клапан вниз до тех пор, пока накопленная энергия полностью не израсходуется. Для возможности дальнейшего перемещения клапана вниз напряжение подается в нижний электромагнит и якорь, втягиваясь под действием магнитного поля, открывает клапан. При этом, учитывая потери энергии пружины в конце ее движения, в нижний электромагнит кратковременно подается ток повышенной силы, до тех пор, пока клапан полностью не откроется.

Информация для блока управления поступает от датчи­ка, расположенного на ко­ленчатом валу и фиксирую­щего его угловое положение. Для каждого клапана ком­пьютер определяет начало его открытия и закрытия, а значит и ход, в зависимости от положения коленчатого вала. Ход клапана может изменяться от нулевой величины до максимальной в зависимости от режима работы двигателя.

Система EVA разработа­на так, чтобы почти вся энергия, необходимая для пере­мещения клапана, находи­лась в пружинах. Единствен­ным требованием, предъяв­ляемым к электрической си­стеме, является компенсация энергии демпфирования пру­жин и потерь на трение в на­правляющей клапана. Вели­чина этого трения низкая, так как нет боковых сил, дей­ствующих на клапан. Электроэнергия необходима лишь только для того, чтобы использовать ее в непосредственной близости от той точки, где полностью израсходована накопленная энергия пружины. Здесь к.п.д. электромагнита должен быть наибольший, поэтому зазор между якорем и электромагнитом устанавливают минимальный.

Привод EVA осуществ­ляет движение клапана за 2,42 мс и потребляет при этом 66 Вт на каждый клапан при частоте вращения 6000 мин-1.

Открытие и закрытие клапана производится в пре­делах долей градуса поворо­та коленчатого вала. Такая точность нужна при отсут­ствии дросселирования воз­душного заряда на впуске.

Фирма Renault предлагает несколько другую систему, в которой клапаны перемещаются между двумя пружинами, с соленоидами, кото­рые обеспечивают необходимое время открытия клапанов, но потребляют столько электричества, сколько требуется для преодоления собственных механических потерь. В предлагаемой системе нет распределительного вала и его привода. Электрическая энергия экономится за счет того, что при работе системы электрическая энергия расходуется только в момент открытия клапана, а закрывается клапан пружиной. Управление системой осуществляется электронной системой управления. Мощность, необходимая для работы этой сис­темы на холостом ходу и при малых нагрузках, составляет всего 300 Вт.

Рис. Электромагнитный привод клапанов фирмы Renault

С помощью такой системы можно не только четко управ­лять временем открытия каждого клапана, но и обес­печивать получение максимальной мощности или макси­мального крутящего момента (или очень малой и эко­номичной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу). Система электромагнитного привода клапанов имеет и другие преимущества. Например, можно полностью отключать часть цилин­дров или переводить их на малую нагрузку, так что остальные будут работать более эффективно. Однако главное преимущество этой си­стемы заключается в том, что время и степень открытия кла­панов в любой момент времени могут быть оптимальными для работы двигателя, в зависимости от условий движения. Кроме этого, конструк­ция самого двигателя упрощается, потому что отсутствует обычный привод газораспределительного механизма: цепи, зубчатые ремни, механизм натяже­ния, шестерни и распределительные валы. При этом значительно упрощается конструкция головки блока цилиндров и исчезает по­требность в подаче к ней смазочного масла, в связи с отсутствием дросселирова­ния воздушного заряда во впускном коллекторе упро­щается и его конструкция. В целом это приводит и к уменьшению размеров дви­гателя. В головке блока ци­линдров исчезают обрабаты­ваемые многочисленные гнезда и установочные по­верхности. Все это сокраща­ет ее массу на 30 %.

Единственной и главной проблемой применения электромагнитного привода яв­ляется обеспечение исполнительных устройств достаточной энергией и их большие размеры. По сравнению с обычным приводом клапанов мощность генератора при электромеханическом приводе клапанов должна быть повышена на 80%. Соленоиды должны открывать клапаны с той же скоростью, что и кулачки рас­пределительного вала, а в этом случае они получаются боль­шие и тяжелые. В действительности они будут такими, если их питать от 12-вольтовой электрической системы. Однако, в настоящее время производители легковых автомобилей должны перейти на напряжение бортовой сети 36 В, с генератором, обеспечивающим напряжение 42 воль­та (современные генераторы выдают 14 вольт, снабжая сис­тему напряжением 12 вольт). При увеличении напряжения в три раза электрический ток, необходимый для питания устройств управления клапанами, становится намного мень­ше, и размер соленоидов значительно уменьшается таким образом, что устройство может занимать место не больше, чем обычный механизм с двумя распределительными вала­ми в головке и клапанными пружинами.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *