Elektromagnetický ventil: konstrukce a princip činnosti

Všechny typy automobilů, autobusů, traktorů a speciální techniky široce používají zařízení pro regulaci průtoku kapalin a plynů – elektromagnetické ventily. Přečtěte si tento článek a dozvíte se, co jsou elektromagnetické ventily, jak jsou navrženy a fungují a jaké místo zaujímají v automobilových zařízeních.

Co je to solenoidový ventil a kde se používá?

Solenoidový ventil je elektromechanické zařízení pro dálkové ovládání průtoku plynů a kapalin.

V automobilové a traktorové technice se elektromagnetické ventily používají v různých systémech:

— V pneumatickém systému;
— V hydraulickém systému;
— V palivovém systému;
— V pomocných systémech — pro dálkové ovládání převodových jednotek, plošiny sklápěče, nesených jednotek a dalších zařízení.

V tomto případě elektromagnetické ventily řeší dva hlavní problémy:

— Řízení proudění pracovního prostředí — dodávka stlačeného vzduchu nebo oleje do různých jednotek v závislosti na provozním režimu systému;
— Vypnutí přívodu pracovního prostředí v nouzových situacích.

Tyto úkoly řeší elektromagnetické ventily různých typů a provedení, o kterých by se mělo podrobněji diskutovat.

Typy solenoidových ventilů

V první řadě se elektromagnetické ventily dělí do dvou skupin podle typu pracovního média:

— Vzduch — pneumatické ventily;
— Kapaliny — ventily pro palivový systém a různé hydraulické systémy.

Podle počtu průtoků pracovního média a provozních vlastností se ventily dělí na dva typy:

— Dvoucestné — mají pouze dvě trubky.
— Třícestný — má tři větve.

Dvoucestné ventily mají dvě větve – vstupní a výstupní, mezi nimiž proudí pracovní médium pouze v jednom směru. Mezi větvemi je ventil, který může otevírat nebo zavírat průtok pracovního média a zajišťovat tak jeho přívod k jednotkám.

Trojcestné ventily mají tři otvory, které lze vzájemně propojit v různých kombinacích. Například pneumatické systémy často používají ventily s jedním vstupním a dvěma výstupními otvory a v různých polohách ovládacího prvku může být stlačený vzduch ze vstupního otvoru přiváděn do jednoho z výstupních otvorů. Na druhou stranu ventily EPHH (ekonomizér s nuceným volnoběhem) mají jeden výstupní otvor a dva vstupní otvory, které dodávají normální atmosférický a snížený tlak do volnoběžného systému karburátoru.

Dvoucestné ventily se dělí na dva typy podle polohy ovládacího prvku, když je elektromagnet bez napětí:

— Normálně otevřeno (NO) – ventil je otevřený;
— Normálně zavřeno (NC) – ventil je zavřený.

Podle typu pohonu a ovládání se ventily dělí na dva typy:

— Přímočinné ventily — tok pracovního média je řízen pouze silou vyvíjenou elektromagnetem;
— Pilotní elektromagnetické ventily — regulace průtoku pracovního média se provádí částečně pomocí tlaku samotného média.

V automobilech a traktorech se nejčastěji používají jednodušší přímočinné ventily.

Ventily se také liší svými provozními vlastnostmi (napájecí napětí 12 nebo 24 V, jmenovitý průměr atd.) a konstrukčními prvky. Za zmínku stojí samostatně ventily, které lze sestavit do bloků po 2–4 kusech – díky určité poloze trubek a upevňovacích prvků (ok) je lze spojit do jedné konstrukce s velkým počtem vstupních a výstupních trubek.

Obecná struktura a princip činnosti elektromagnetických ventilů

Všechny solenoidové ventily, bez ohledu na typ a účel, mají v zásadě shodnou konstrukci a obsahují několik hlavních součástí:

— Elektromagnet (solenoid) s kotvou jednoho nebo druhého provedení;
— Ovládací/uzavírací prvek (nebo prvky) připojený k elektromagnetické kotvě;
— Dutiny a kanály pro proudění pracovního média, připojené k tryskám nebo odbočkám na tělese; — Těleso.

Ventil může nést i různé pomocné prvky – zařízení pro nastavení napětí pružin nebo zdvihu regulačního zařízení, vypouštěcí vsuvky, rukojeti pro ruční ovládání průtoku pracovního média, spínače pro ovládání dalších zařízení v závislosti na stavu ventilu, filtry atd.

Ventily se dělí do tří skupin podle typu a provedení ovládacího prvku:

— Šoupátkové ventily — řídicí prvek je vyroben ve formě šoupátkového ventilu, který může rozvádět tok pracovního média kanály;
— Membrána — ovládací prvek je vyroben ve formě elastické membrány;
— Píst — ovládací prvek je vyroben ve tvaru pístu přiléhajícího k sedlu.

V tomto případě může mít ventil jeden, dva nebo více ovládacích prvků připojených k jedné elektromagnetické kotvě.

Princip činnosti elektromagnetického ventilu je velmi jednoduchý. Uvažujme funkci nejjednoduššího obousměrného membránového normálně uzavřeného ventilu používaného v systémech zásobování palivem. Když je ventil bez napětí, kotva je přitlačena pružinou k membráně, která uzavře kanál a zabrání dalšímu toku kapaliny systémem. Když je na elektromagnet přiveden proud, v jeho vinutí se generuje magnetické pole, díky kterému je kotva vtažena dovnitř – v tomto okamžiku se membrána, která již není kotvou stlačena, pod tlakem pracovního média zvedne a otevře kanál. Když je následně proud z elektromagnetu odstraněn, kotva se pod působením pružiny vrátí do své původní polohy, stlačí membránu a uzavře kanál.

Dvoucestné ventily fungují podobným způsobem, ale místo membrány používají buď šoupátkové ventily, nebo pístové regulační prvky. Jako příklad si uveďme konstrukci a funkci regulačního ventilu volnoběhu u karburátorových automobilů. Když je elektromagnet bez napětí, kotva se pružinou zvedne nahoru a uzavírací prvek uzavře horní vsuvku, která spojuje boční a spodní (atmosférické) vsuvky – v tomto případě je do regulačního ventilu volnoběhu přiváděn atmosférický tlak, je uzavřen a systém volnoběhu karburátoru nefunguje. Když je do elektromagnetu přiváděn proud, kotva se vtáhne, překoná sílu pružiny, uzavře spodní vsuvku a současně otevře horní, která je připojena k sacímu potrubí motoru (kde je pozorován nízký tlak) – v tomto případě je do regulačního ventilu volnoběhu přiváděn podtlak, otevře se a zapne systém volnoběhu.

Elektromagnetické ventily jsou velmi spolehlivé a nenáročné na provoz, mají značný zdroj (až několik stovek tisíc operací) a zpravidla nevyžadují speciální údržbu. Pokud však dojde k poruše, musí být jakýkoli ventil co nejdříve vyměněn – pouze v tomto případě budou zajištěny potřebné provozní vlastnosti a bezpečnost vozidla.