Соленоид это электромагнитный клапан: Электромагнитные соленоидные клапаны — устройство, принцип работы

Содержание

Принцип работы электромагнитного клапана | ValveSale

Запорный элемент электромеханического действия, выполняющий функцию дистанционного автоматического контроля направлений движения жидкой и газообразной рабочей среды внутри трубопровода. С помощью электромагнитной катушки происходит дозированная подача необходимых объемов потока в определенный момент времени.

Широко применяется на бытовом уровне и в крупных промышленных конструкциях в широком диапазоне рабочих температур. В трубопроводах жилищно-коммунального хозяйства клапан выполняет регулирование среды внутри водопроводной или канализационных систем, центрального отопления. Используется на технологических линиях химических и нефтеперерабатывающих предприятиях, фильтрационных гидропроводах. Применим в сельском хозяйстве: поливочных конструкциях, системах дозирования и смешения.

Принцип работы электромагнитного клапана

Для производства электромагнитных клапанов используются материалы, соответствующие требованиям ГОСТ и международным стандартам. Электромагнитный клапан состоит из нескольких основных элементов:

  • Корпус. Может изготавливаться из нержавеющей стали, чугуна, коррозионностойкой латуни, химических полимеров.

  • Индукционная катушка с сердечником (соленоид). Располагается в герметичном корпусе, обмотка выполнена из высокопрочной технической меди.

  • Уплотнитель. Для обеспечения максимальной герметичности используется полимер политетрафторэтилен (тефлон), термостойкая резина, силикон, каучук, фторопласт.

  • Функциональные элементы: плунжер, пружина, шток из нержавеющей маркированной стали.  

Как работает электромагнитный клапан

Принцип работы электромагнитного клапана основан на работе элемента управления — электромагнитной катушки. При отсутствии постоянного или переменного тока под механическим давлением пружины, мембрана (поршень) клапана расположены в седле устройства. При подаче электрического напряжения различной мощности к клеммам соленоида, сердечник вовлекается внутрь катушки, обеспечивая открытие или закрытие протокового отверстия. Обесточивание соленоида приводит к закрытию створок. Конструктивные особенности устройства соленоидного клапана могут меняться, в зависимости от его типа.

Типы электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны распределены на несколько категорий.

По типу рабочего положения выделяют:

  • Нормально-закрытые клапаны. Отсутствие напряжения на катушке характеризуется закрытой позицией затвора.

По принципу действия электромагнитные клапаны разделяют на:

  • Клапан непрямого действия. Воздействие энергии рабочей среды приводит к открытию и закрытию условного прохода. Управляется дистанционно, под действием пилотного клапана, срабатывающего при подаче электрического тока к катушке.

По типу присоединения к трубопроводу:

  • Муфтовые. Монтаж производится при помощи внутренней трубной резьбы цилиндрической формы, с различным диаметром условного прохода и резьбовым шагом. Условное обозначение диаметра соленоидного клапана указывается в техническом паспорте изделия.

  • Фланцевые. Присоединение к трубопроводу с помощью парных фланцев с отверстиями для болтов и шпилек. Применяется в трубопроводах крупного диаметра. При монтаже используется уплотнительное кольцо или прокладка из паронита.

По типу уплотнительной мембраны:

  • Мембрана FKM (фтористый каучук). Стандартное уплотнение, применяется для большинства неагрессивных рабочих сред.

  • Мембрана NBR (бутадиен-нитрильный каучук). Используется в средах продуктов нефтепереработки: бензин, масла, керосин, диз.топливо.

  • Мембрана EPDM (этилен-пропиленовый каучук). Характеризуется повышенной устойчивостью к температурам, работает в среде химических растворов и соединений: щелочей, спиртов, гликолей, кетона, воды и др.

Правила монтажа и эксплуатации

Любые монтажные работы с клапаном проводятся при отсутствии рабочей среды в системе и обесточивании электрической цепи. Перед началом работ следует очистить трубопровод от механических частиц и взвесей.

Как подключить электромагнитный клапан соленоидный. Подключение электромагнитных клапанов в системе производится в горизонтальном положении, катушкой вверх.

  • Для правильной работы устройства направление движения среды должно соответствовать указательной стрелке на корпусе.

  • Установка электромагнитного клапана производится в месте, доступном для последующего ремонта или обслуживания.

  • Запрещена установка клапана в местах с высокими показателями конденсации или вибрации, участках с возможным обледенением трубы, вблизи течей и порывов.

  • Установка дополнительных сетчатых фильтров подходящего типоразмера защитит клапан от попадания загрязнений, и, как следствие, снижения его гидравлических характеристик.

Преимущества электромагнитных клапанов
  • Автоматический тип работы

  • Высокое быстродействие

  • Возможность удаленного управления

  • Компактность (малые габаритные и весовые показатели)

  • Длительный срок эксплуатации

  • Простота монтажа и обслуживания

Причины поломок и методы устранения

Правильная эксплуатация и соблюдение технических параметров, указанных в паспорте изделия обеспечат надежную и длительную работу устройства. В некоторых случаях преждевременные неисправности электромагнитного клапана возможны по нескольким причинам.

  • Снижение герметичности изделия может быть вызвано попаданием механических частиц на седло устройства. Рекомендуется демонтаж и чистка устройства с последующей установкой в системе сетчатого фильтра до клапана.

  • Выход из строя индукционной катушки может быть обусловлен неправильной мощностью напряжения, подаваемого к клеммам или превышением граничных параметров температуры и давления внутри трубопровода. Следует провести демонтаж устройства и заменить катушку. Попадание влаги на катушку может вызвать короткое замыкание и поломку устройства.

  • Неполное открытие/закрытие клапана может стать следствием загрязнения управляющего отверстия, дефектами мембраны или прокладки, остаточным напряжением на соленоиде и др.

Ремонт электромагнитного клапана должен производиться квалифицированным специалистом, имеющим допуск к работе с электрическими сетями.


Производство соленоидных клапанов осуществляется на специализированных заводах трубной арматуры, расположенные практически в каждой стране Европы. Одни из ведущим мировым производителем электромагнитных клапанов являются SMART HYDRODYNAMIC SYSTEMS. Стоимость электромагнитного клапана зависит от его функций, конструктивного типа, диаметра резьбы и фирмы- производителя электромагнитных (соленоидных) клапанов. Для определения необходимого вида устройства можно проконсультироваться со специалистами или посмотреть видео электромагнитного клапана.


В нашем магазины вы можете купить электромагнитный клапан по выгодной цене оптом и в розницу со склада в Москве с доставкой по России. Быстрые отгрузки в города: Санкт-Петербург, Екатеринбург, Казань, Краснодар, Самара, Воронеж, Нижний Новгород, Волгоград, Ростов-на-Дону, Челябинск, Новосибирск, Омск, Уфа, Красноярск, Пермь.

какой выбрать? Особенности, отличия, эксплуатационные ограничения

Содержание:

  • Введение
  • 1. Виды, принцип работы и особенности эксплуатации соленоидных клапанов.
    • 1.1. Конструкция соленоидных клапанов прямого действия
    • 1.2. Устройство соленоидных клапанов непрямого действия
    • 1.3. Факторы, ограничивающие использование соленоидных клапанов
    • 1.4. Ключевые особенности эксплуатации соленоидных клапанов
  • 2. Принцип работы и особенности эксплуатации клапанов с пневмоприводом
    • 2.1. Устройство угловых седельных клапанов с пневмоприводом
    • 2.2. Схема управления клапанами с пневмоприводом
  • 3. Сравнение клапанов с пневмоприводом с соленоидными клапанами
  • Заключение

Введение

При управлении потоками жидких и газообразных сред на современных промышленных предприятиях наиболее часто используются два типа клапанов: соленоидные клапаны и клапаны с пневмоприводом. Огромное количество различных моделей клапанов обоих типов, предназначенных для самых разнообразных задач, привело к тому, что выбор между соленоидным (электромагнитным) клапаном и клапаном с пневмоприводом перестал быть очевидным.

В данной статье рассмотрены конструктивные особенности клапанов обоих типов и то, как эти особенности влияют на выбор клапанов и их эксплуатацию. Описываемые явления и полученные выводы справедливы практически для всех клапанов, независимо от модели или производителя, поскольку причины этих явлений сосредоточены в самом принципе действия клапанов рассматриваемых типов.

1. Виды, принцип работы и особенности эксплуатации электромагнитных клапанов

1.1. Конструкция соленоидных клапанов прямого действия

Устройство наиболее простого соленоидного клапана представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Конструкция соленоидного клапана прямого действия

Катушка (1) установлена на трубке сердечника (2), внутри которой расположен сердечник (3), прижимаемый к седлу клапана (5) пружиной (4). При подаче напряжения на катушку, внутри неё и, соответственно, внутри трубки сердечника создаётся электромагнитное поле, в результате воздействия которого сердечник поднимается, открывая проход жидкости через седло клапана.

Таким образом, клапаны данного типа работают за счет электромагнитного поля, создаваемого катушкой. Саму же катушку часто называют соленоидом, отсюда и название клапана — «соленоидный» или «электромагнитный». Поскольку электромагнитное поле катушки воздействует напрямую на сердечник, перекрывающий проходное отверстие клапана, такие электромагнитные клапаны называют клапанами прямого действия.

Сложность при создании электромагнитных клапанов прямого действия проявляется по мере увеличения их размера для обеспечения большего расхода жидкости. Это связано с резким увеличением силы втягивания катушки, необходимой для подъёма сердечника и открытия клапана.

Пример расчёта усилия, необходимого для втягивания сердечника

В общем случае, для любой однородной жидкой или газообразной среды, давление связано с силой следующим образом:

P=FS(1),P= {F} over {S}, ~( 1 )

где:
Р – давление среды;
F — усилие, оказываемое средой на поверхность;
S — площадь поверхности. 2 times %mu_0 times R } ~( 9 )

Тогда формула, втягивающего усилия катушки примет следующий вид

F=W×Kcc(10)F=W times K_cc ~( 10 )

Формула (10), показывает что втягивающее усилие катушки зависит от конструкции узла клапана «катушка-сердечник» и пропорционально электрической мощности, потребляемой катушкой.

Рассмотрим два электромагнитных клапана с катушками разной мощности, но имеющих одинаковую конструкцию катушки и сердечника. Тогда втягивающее усилие F1 и F2 и потребляемые мощности W1 и W2 будут соотносится следующим образом:

F1W1=F2W2(11){F_1} over {W_1} = {F_2} over {W_2} ~( 11 )

Выражая из данного равенства W2 получим:

W2=W1F2F1(12){ {W_2} = W_1 {F_2} over {F_1} ~( 12 )

Подставив в формулу (12) значения необходимых минимальных усилий втягивания F1, рассчитанного по формуле (4), F2, рассчитанного по формуле (5) и паспортного значения мощности катушки AMISCO EVI 5P/13 W1 = 17 Вт, получим:

W2=W1F2F1=17Вт1962,5Н11,8Н=2827Вт≈3кВт(13){ {W_2} = W_1 {F_2} over {F_1} =17Вт {1962,5Н} over {11,8Н} =2827Вт approx 3 кВт ~( 13 )

Таким образом, мы рассчитали мощность катушки, необходимую для обеспечения работы электромагнитного клапана прямого действия с диаметром седла 50 мм и рабочим давлением 10 бар. Разумеется, эти расчеты носят приблизительный характер, однако, порядок полученных значений верный. Очевидно, что применение катушек такой мощности неоправданно.

Тем не менее, существуют электромагнитные клапаны, удовлетворяющие условиям задачи, но с катушками мощность которых не превышает 10 – 20 Вт. Дело в том, что эти клапаны имеют другую конструкцию, описанную ниже.

1.2 Устройство соленоидных клапанов непрямого действия

Для уменьшения энергопотребления соленоидных клапанов больших диаметров и для работы с большими давлениями была разработана конструкция электромагнитного клапана непрямого действия, представленная на рисунке 2а.

Рисунок 2 – Конструкция и принцип действия соленоидных клапанов с плавающей мембраной

В таких электромагнитных клапанах основное проходное сечение перекрывается мембраной, которая прижата к седлу. Открытие клапана осуществляется за счет подъема мембраны, вызванного перераспределением величины давления рабочей среды в зонах над мембраной и под мембраной.

В исходном состоянии (см. рисунок 2а) напряжение на катушку клапана не подано. Жидкость, поступающая на вход электромагнитного клапана, через небольшое перепускное отверстие в мембране, проникает в область над мембраной. Площадь поверхности мембраны, с которой взаимодействует жидкость, в зоне над мембраной больше, чем в зоне под мембраной. При равенстве давлений над и под мембраной, это приводит к возникновению силы, прижимающей мембрану к седлу клапана. Одним из ключевых элементов конструкции, оказывающих влияние на работу электромагнитного клапана, является перепускное отверстие. Его расположение на схеме и фотография показаны на рисунке 2б.

Подача напряжения на катушку (см. рисунок 2в) вызывает подъём сердечника. В результате этого жидкость из области над мембраной через пилотное отверстие начинает поступать на выход электромагнитного клапана. Диаметр пилотного отверстия больше диаметра перепускного отверстия, поэтому давление над мембраной уменьшается, а сама мембрана поднимается, открывая основной проход клапана.

Подъём мембраны осуществляется за счет давления жидкости, поступающей на вход клапана, поэтому клапаны такой конструкции не могут работать при низком давлении среды. Разница давлений между входом и выходом, как правило, должна составлять не менее 0.3 – 0.5 бар. Этот параметр указывается в технических характеристиках электромагнитного клапана.

До тех пор, пока катушка находится под напряжением (см. рисунок 2г), сердечник поднят и пилотное отверстие открыто. Это приводит к тому, что давление над мембраной и сила упругости сжатой пружины становится меньше давления жидкости под мембраной. В результате чего мембрана остается поднятой, а клапан открытым.

При снятии напряжения с катушки (см. рисунок 2д), сердечник под действием пружины опускается и перекрывает пилотное отверстие электромагнитного клапана. Жидкость перестает выходить из области над мембраной, в результате чего давление в этой зоне растет и становится равным давлению жидкости под мембраной (на входе клапана). Под действием силы упругости сжатой пружины мембрана начинает опускаться, перекрывая проход жидкости через клапан.

После закрытия клапана (см. рисунок 2е) мембрана плотно прижимается к седлу за счет силы, вызванной давлением жидкости и разной площадью смоченной поверхности мембраны.

В вышеописанном процессе при открытии электромагнитного клапана мембрана поднимается под действием жидкости – «всплывает», поэтому клапаны такой конструкции часто называют соленоидными клапанами с плавающей мембраной.

Примеры клапанов с плавающей мембраной

  • электромагнитные клапаны GEVAX серии 1901R-KBN
  • электромагнитные клапаны ASCO серии 238 (модели 002 – 021)

Описанный принцип действия справедлив для нормально закрытых (НЗ) электромагнитных клапанов. Нормально открытые (НО) электромагнитные клапаны устроены аналогичным образом, но пилотное отверстие открыто в нормальном состоянии и закрывается при подаче напряжения на катушку. Мембрана этих клапанов также поднимается в результате воздействия на неё давления жидкости.

Таким образом, если перепад давления ΔP меньше минимально допустимого ΔPмин, то мембрана будет закрывать основной проход клапана, но пилотное отверстие будет открыто. Поэтому при ΔP мин НО клапан будет открыт, но расход через него будет значительно меньше, чем в рабочем режиме, когда ΔP > ΔPмин.

Электромагнитные клапаны с плавающей мембраной корректно работают при ΔPмин макс. При ΔP мин клапаны работают, но расход рабочей среды через них намного меньше номинального.

Существует ещё одна распространённая конструкция электромагнитных клапанов непрямого действия – клапаны с мембраной принудительного подъёма. Она изображена на рисунке 3. Принцип действия этих клапанов аналогичен ранее рассмотренным.

Рисунок 3 – Конструкция и принцип действия электромагнитных клапанов с мембраной принудительного подъем

В исходном состоянии (см. рисунок 3а) напряжение на катушку клапана не подано. Жидкость, поступающая на вход клапана через небольшое перепускное отверстие, проникает в область над мембраной и прижимает мембрану к седлу клапана.

Подача напряжения на катушку (см. рисунок 3б) вызывает подъем сердечника. Через пилотное отверстие жидкость начинает поступать на выход клапана и давление над мембраной падает.

Мембрана поднимается за счет разности давлений над и под ней, открывая основное проходное сечение соленоидного клапана (см. рисунок 3в).

В отличии от ранее рассмотренных клапанов, электромагнитные клапаны с мембраной принудительного подъёма могут работать без перепада давления (ΔP = 0 бар). В такой ситуации подъем мембраны осуществляется за счет усилия электромагнитной катушки, втягивающей сердечник. Он поднимает мембрану, связанную с сердечником пружиной.

Способность этих клапанов работать без перепада давления привела к тому, что их часто ошибочно называют клапанами прямого действия. Более правильное название – соленоидные клапаны с мембраной принудительного подъема – обусловлено тем что при отсутствии давления, мембрана поднимается принудительно (не зависимо от рабочей среды) за счет усилия, создаваемого электромагнитным полем катушки.

Примеры клапанов с плавающей мембраной

  • электромагнитные клапаны GEVAX серии 1901R-KHN
  • электромагнитные клапаны ASCO серии 238 (модели 046 – 050)

Выше были рассмотрены три наиболее распространенные конструкции клапанов с электромагнитным приводом. Однако, все они имеют следующие общие особенности:

  • рабочая жидкость, проходящая через клапан, находится вокруг сердечника клапана, внутри трубки сердечника;
  • внутри имеется не менее одного небольшого отверстия, критически важного для работы клапана;
  • большая часть электромагнитных клапанов непрямого действия, имеют мембрану из гибкого материала. Как правило, это одна из разновидностей резины: NBR – нитрилбутадиеновая, EPDM – этилен-пропиленовая или FPM – фтористая.

1.3. Факторы, ограничивающие использование соленоидных клапанов

1.3.1 Рабочая жидкость, проходящая через клапан, находится вокруг сердечника клапана и внутри трубки сердечника

Если через клапан проходит чистая и однородная среда без каких-либо примесей, она практически не влияет на работу самого соленоидного клапана. Однако, если среда загрязнена и содержит в себе мелкодисперсные элементы (например, вода с примесями ржавчины), эти частицы со временем оседают на сердечнике и стенках трубки сердечника. Загрязнение трубки сердечника может привезти к заклиниванию сердечника внутри неё, что вызывает залипание клапана (см. рисунок 4). При этом электромагнитный клапан может остаться как в открытом, так и в закрытом состоянии.

Рисунок 4 – Заклинивание сердечника клапана вследствие загрязнения

Также прямой контакт рабочей жидкости с трубкой сердечника обеспечивает хороший теплообмен между ними. Поэтому если через электромагнитный клапан проходит горячая среда (пар или горячая вода), то сердечник будет нагреваться, вызывая нагрев катушки и ускоренное старение межвитковой изоляции. Как правило, катушки соленоидных клапанов, рассчитанных на работу с паром, имеют высокий класс нагревостойкости изоляции (F или H). Несмотря на это, перегрев и дальнейшее перегорание катушки парового клапана не яв- ляется чем-то необычным и встречается достаточно часто.

В случаях, когда через соленоидный клапан проходит холодная среда (например, охлажденный раствор пропиленгликоля), трубка сердечника охлаждается до температуры ниже температуры окружающей среды. Это приводит к выпадению конденсата, под действием которого ржавеют металлические части катушки и нарушается целостность изоляционной оболочки (см. рисунок 5). В итоге, влага проникает внутрь катушки, вызывает повышенное токопотребление, а со временем, и пробой изоляции.

Рисунок 5 – Повреждение катушки под воздействием агрессивной окружающей среды

Для защиты от этого явления следует исключить выпадение конденсата на клапанах (например, уменьшением влагосодержания цехового воздуха). Если полностью исключить конденсат не удаётся, то можно добиться существенного уменьшения его негативного влияния, воспользовавшись клапанами, катушка которых имеет влагозащиту, например, электромагнитными клапанами GEVAX серии 1901R-KBN. Если же и это невозможно, то следует вручную герметизировать уязвимые узлы катушки, защитив их от попадания конденсата.

1.3.2 Внутри клапана имеется не менее одного небольшого отверстия, критически важного для работы всего клапана

Для соленоидных клапанов прямого действия – основное проходное сечение, имеющее малый диаметр; для соленоидных клапанов непрямого действия – перепускное и пилотное отверстия. Дело в том что засорение перепускного или пилотного отверстия приводит к нарушению нормальной работы соленоидного клапана. Как правило, это не вызывает необратимых разрушений конструкции, и подобные неисправности могут быть легко устранены путем чистки клапана. Однако, очистка внутренних частей клапана требует его разборки и, как следствие, невозможна во время его работы.

Таким образом, чистота рабочей среды является одним из наиболее важных факторов, позволяющих обеспечить длительную и безотказную работу соленоидных клапанов.

1.3.3 Большая часть электромагнитных клапанов непрямого действия имеют мембрану из гибкого материала

Ранее было отмечено, что соленоидные клапаны рассчитаны на работу с чистыми средами. Наличие в среде крупных загрязнений может привести не только к засорам клапана, но и к разрыву мембраны, после чего потребуется её замена.

При возникновении в системе гидроударов также возможно повреждение мембраны из-за кратковременного превышения допустимого давления.

Энергия среды, проходящей через клапан, является одним из основных факторов, обеспечивающих как открытие клапана, так и его герметичность в закрытом состоянии. Поэтому соленоидные клапаны непрямого действия являются однонаправленными – корректная работа обеспечивается только при протекании среды от входа к выходу. Верное направление подачи среды показано на рисунке 6. Если при монтаже клапана вход и выход будут перепутаны, то рабочая среда будет поступать только в зону под мембраной, в результате чего «передавит» пружину и откроет клапан (см. рисунок 7).

Рисунок 6 – Верное направление подачи жидкости в клапанРисунок 7 – Не верное направление подачи жидкости в клапан

Определить правильное положение при монтаже можно по стрелке на корпусе клапана (см. рисунок 8).

Рисунок 8 – Стрелка на корпусе клапана для определения направления подачи среды

Однако, даже при правильном направлении потока жидкости, мембранная конструкция может вызывать проблемы при эксплуатации. Они проявляются в момент подачи жидкости на вход клапана или при резких изменениях давления газообразных сред.

Дело в том, что перепускное отверстие в мембране имеет небольшой размер. Жидкость, проходящая через него, не может сразу заполнить всю полость над мембраной клапана (см. рисунок 9а). В этот момент времени давление жидкости под мембраной больше, чем давление жидкости над ней. Это вызывает подъем мембраны и самопроизвольное открытие электромагнитного клапана. Клапан будет находиться в открытом состоянии до тех пор, пока жидкость не заполнит область над мембраной через перепускное отверстие (см. рисунок 9б). После завершения этого процесса давление над и под мембраной клапана уравновешивается и клапан закрывается (см. рисунок 9в).

Рисунок 9 – Последовательность возникновения эффекта самопроизвольного открытия соленоидного клапана с плавающей мембраной при подаче жидкости

Время открытия клапана в описанном переходном процессе зависит от многих факторов, но даже для больших клапанов оно не превышает 1. ..2 с. Однако, за это время через клапан может пройти несколько литров жидкости.

Несмотря на то, что давление среды, как правило, не выходит за пределы рабочего диапазона, клапан подвергается повышенным ударным нагрузкам. Частое повторение данного явления при эксплуатации приводит к повышенному износу мембраны и пружины клапана, а со временем и к их поломке.

1.4. Ключевые особенности эксплуатации соленоидных клапанов

  • Соленоидные клапаны предназначены для работы с чистыми, гомогенными средами. Загрязненная среда вызывает нарушение работы клапана, а иногда и его поломку.
  • Использование соленоидных клапанов для управления потоком среды, температура которой сильно отличается от температуры окружающей среды, имеет свои особенности и требует особой внимательности при выборе клапана и его эксплуатации.
  • Направление подачи среды в электромагнитный клапан является критически важным. Соленоидный клапан следует считать однонаправленным, если иное не указано в технической документации.

Несмотря на то, что были рассмотрены лишь наиболее часто встречающиеся факторы, ограничивающие использование соленоидных клапанов, может сложиться впечатление, что соленоидный клапан является источником проблем и частых неполадок. На самом деле это не так. Электромагнитные клапаны являются надежным устройством управления потоком жидкости или газа при соблюдении условий эксплуатации.

2. Принцип работы и особенности эксплуатации клапанов с пневмоприводом

2.1. Устройство угловых седельных клапанов с пневмоприводом

Конструкция седельного клапана с пневматическим приводом показана на рисунке 10.

Рисунок 10 – Конструкция седельного клапана с пневмоприводом

Внутри корпуса пневмопривода (1) находится поршень (2), герметично прилегающий к стенкам пневмопривода за счет уплотнения (3). Под действием пружины (4) поршень занимает положение, соответствующее начальному состоянию пневмоклапана (закрытому для НЗ клапанов и открытому для НО клапанов). На поршне жестко закреплён шток (5) с диском (6). В закрытом состоянии диск надежно прижимается к седлу (7) и обеспечивает герметичность клапана. Большая часть клапанов с пневмоприводом имеет визуальный индикатор (8), механически связанный с поршнем клапана.

Для открытия клапана (см. рисунок 11) необходимо подать сжатый воздух в пневмопривод. Пневмоклапан открывается под действием сжатого воздуха, перемещающего поршень вместе со штоком вверх, что также приводит к сжатию пружины.

Рисунок 11 – Клапан с пневмоприводом в открытом состоянии

Для закрытия клапана достаточно сбросить воздух из пневмопривода. Поршень под действием пружины опускается вниз, прижимая диск к седлу.

Открытие клапана с пневмоприводом осуществляется только за счет давления сжатого воздуха, а закрытие – за счет мощной пружины. Таким образом, работа клапанов с пневмоприводом существенно меньше зависит от параметров среды, проходящей через него, в отличии от соленоидных клапанов.

Примеры угловых клапанов с пневмоприводом

  • клапаны с пневмоприводом VALMA серии ASV
  • клапаны с пневмоприводом ASCO серии 290

2.

2. Схема управления клапанами с пневмоприводом

Для управления пневмоклапанами используются специальные электромагнитные клапаны, называемые пилотными или распределительными клапанами. Эти клапаны называются так, потому что они не просто перекрывают подачу рабочей среды, но и перераспределяют её между различными входными и выходными портами.

Для управления клапанами с пневмоприводом используются распределительные клапаны типа 3/2, схема работы которых показана на рисунке 12.

Рисунок 12 – Пневматическая схема распределителя 3/2

Порт 1 соединяется со входным портом пневмопривода, к порту 2 подключается подвод сжатого воздуха, а порт 3 остается открытым и используется для выхлопа – выпуска воздуха из пневмопривода в атмосферу при закрытии клапана с пневмоприводом.

До тех пор, пока катушка распределительного клапана обесточена, порт 1 соединен с портом 3, а порт 2 перекрыт. Таким образом, сжатый воздух в пневмопривод не поступает, а сам пневмопривод соединен с атмосферой – клапан с пневмоприводом закрыт.

При подаче напряжения на катушку порт 1 соединяется с портом 2, а порт 3 перекрывается. Сжатый воздух поступает в пневмопривод, за счет чего пневмоклапан открывается.

На рисунке 13 показаны распределительные электромагнитные клапаны 3/2 различной конструкции.

Рисунок 13 – Распределительные клапаны 3/2 различных конструкций

У клапана, изображенного слева, выхлоп в атмосферу проходит сквозь трубку сердечника. У клапана, изображенного справа, порты подачи воздуха и выхлопа находятся сверху и снизу клапана.

На рисунке 14 показана обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом.

Рисунок 14 – Обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом

Электрический сигнал из системы управления поступает на распределительный клапан (2), который осуществляет управление потоком сжатого воздуха, подавая его в пневмоклапан (1). Требуемая степень очистки воздуха и стабилизация давления обеспечивается фильтром-регулятором (3).

Распределительные клапаны могут быть установлены непосредственно на клапане с пневмоприводом (см. рисунок 15) или отдельно в шкафу управления (см. рисунок 16).

Рисунок 15 – Монтаж пилотного клапана на клапан с пневмоприводомРисунок 16 – Монтаж распределительных клапанов в шкафу управления

Каждый из этих способов монтажа имеет свои преимущества и недостатки.

Установка распределителей на клапанах с пневмоприводом

Преимущества

  1. +Меньше время срабатывания клапанов (так как воздух поступает сразу в пневмопривод).
  2. +Выше энергоэффективность за счет экономии сжатого воздуха (при каждом срабатывании клапана с пневмоприводом весь воздух после распределительного клапана сбрасывается в атмосферу; при монтаже распределителя непосредственно на привод клапана между ними отсутствует пневмотрубка, следовательно расходуемый объем сжатого воздуха ниже).

Недостатки

  1. Необходимость прокладки двух линий до клапана: пневматической и электрической.
  2. Распределитель находится возле клапана с пневмоприводом, где может подвергаться негативному воздействию окружающей среды.

Установка распределителей в шкафу управления

Преимущества

  1. +Упрощение разводки электрических цепей (все распределители в одном шкафу, до клапана с пневмоприводом прокладывается только одна линия – пневматическая).
  2. +Все распределители легко доступны для обслуживания, так как находятся в шкафу управления.
  3. +Все распределители надежно защищены от воздействия окружающей среды (повышенная температура, запыленность, мойка оборудования химическими реагентами и так далее).

Недостатки

  1. Больше время срабатывания клапанов с пневмоприводом.
  2. Повышенный расход воздуха.

3. Сравнение клапанов с пневмоприводом с соленоидными клапанами

Основным преимуществом клапанов с пневмоприводом перед электромагнитными клапанами является их повышенная устойчивость к воздействию негативных факторов окружающей среды и среды, проходящей через клапан. Это обусловлено тем, что клапаны с пневмоприводом:

  • приводятся в действие сжатым воздухом, а не средой, проходящей через клапан;
  • не имеют дополнительных перепускных отверстий, которые легко забиваются малейшими загрязнениями;
  • менее подвержены влиянию окружающей среды, так как имеется возможность вынести распределительный клапан в шкаф управления, где он будет защищен от вредных воздействий.

Каким же образом система, построенная на клапане с пневмоприводом, может оказаться надежнее системы, основанной на соленоидных клапанах? Ведь любой клапан с пневмоприводом требует своего распределителя, что увеличивает количество последовательно соединенных элементов системы. Это должно приводить к уменьшению общей надежности системы. Данное замечание справедливо при эксплуатации клапанов в идеальных условиях.

Однако, при неблагоприятных условиях запаса устойчивости соленоидного клапана может оказаться недостаточно. Это вытекает из особенностей его конструкции, описанных выше.

Следующим фактором, говорящим в пользу клапанов с пневмоприводом, является их меньшее гидравлическое сопротивление и, как следствие, больший расход среды при том же давлении на входе. Это достигается благодаря угловой (наклонной) конструкции клапана. Проходящий через него поток существенно меньше отклоняется от прямолинейного движения, следовательно расходует меньше энергии на преодоление сопротивления клапана. Для примера в таблице 1 приведены данные коэффициента расхода Kv для электромагнитных клапанов GEVAX серии 1901R-KBN и клапанов с пневмоприводом VALMA серии ASV.

Таблица 1 – Сравнение коэффициента расхода Kv клапанов разных конструкций
Тип клапана Электромагнитный клапан Клапан с пневмоприводом
Схема движения потока жидкости
Размер клапана Коэффициент расхода Kv, л/мин
DN 15 65 70 (+ 8%)
DN 20 110 150 (+ 36%)
DN 25 180 308 (+ 71%)
DN 32 250 608 (+ 143%)
DN 40 390 700 (+ 79%)
DN 50 575 910 (+ 58%)

В отличии от соленоидных клапанов, клапаны с пневматическим приводом преимущественно являются двунаправленными, то есть могут пропускать среду как в прямом, так и в обратном направлении (см. рисунок 17). Направление, показанное на изображении слева, называют «вход под диском», на изображении справа – «вход над диском».

Рисунок 17 – Допустимые направления движения жидкости для клапанов с пневмоприводом

Очевидно, что при подаче рабочей среды «над диском», её давление препятствует открытию клапана. Этот эффект приводит к снижению рабочего давления клапана, однако в некоторой мере он может быть скомпенсирован увеличением управляющего давления воздуха.

Пример изменения рабочего давления при подаче среды над и под диском

На рисунке 18 изображен шильдик клапана с пневмоприводом VALMA ASV-T-040-AL063.

Рисунок 18 – Шильдик клапана с пневмоприводом VALMA ASV-T-040-AL080-U

Рабочее давление пневмоклапана при подаче среды «под диском» составляет 6 бар, при подаче среды «над диском» – 5 бар. Эти данные указаны для давления управляющего воздуха 6 бар. Однако, изменением давления управления возможно увеличить рабочее давление клапана при подаче среды «над диском». Данная зависимость показана на рисуноке 19.

Рисунок 19 – График зависимости давлений рабочей и управляющей среды

По графику видно, что увеличение управляющего давления до 8 бар позволяет увеличить давление рабочей среды (при входе «над диском») до 10 бар, а увеличение управляющего давления до 9 бар позволяет увеличить давление рабочей среды до 12 бар.

Однако, соленоидные клапаны тоже имеют преимущества перед клапанами с пневмоприводом. Системы, построенные на основе соленоидных клапанов, как правило, проще и дешевле систем, построенных на основе клапанов с пневмоприводом, поскольку состоят из меньшего числа компонентов.

Электромагнитные клапаны могут применяться на объектах, в составе которых отсутствует пневмосистема. Установка оборудования для сжатия воздуха и его очистки на таких объектах приводит к сильному удорожанию и усложнению системы в целом.

Заключение

В данной статье описана конструкция электромагнитных клапанов и седельных клапанов с пневмоприводом, рассмотрены их преимущества и недостатки. Вся информация, изложенная в статье, основана на конструктивных особенностях клапанов обоих типов и может быть применима к клапанам указанных конструкций независимо от конкретных моделей или изготовителей клапанов.

Обобщенные преимущества и недостатки электромагнитных клапанов и клапанов с пневмоприводом приведены ниже.

Электромагнитные клапаны

  • +Подключаются напрямую к электрической системе управления
  • +Не требуют подвода сжатого воздуха
  • +Системы на основе данных клапанов, как правило, проще и дешевле
  • Имеют особые требования к чистоте рабочей среды
  • Однонаправленные

Клапаны с пневмоприводом

  • +Устойчивы к загрязнениям рабочей среды
  • +Давление, вязкость, скорость потока и другие параметры рабочей среды не влияют на работу клапана
  • +Как правило, двунаправленные
  • Для подключения к системе управления, требуют установки распределительных (пилотных) электромагнитных клапанов
  • Для работы требуют подключение сжатого воздуха

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А. Ю.

принцип действия, устройство, виды || ИТАЛГАЗ

 

 

  Электромагнитный (соленоидный) клапан — это устройство для управления рабочей средой под давлением в трубопроводе. Его действие заключается в том, чтобы открывать / закрывать проходное отверстие плунжером, на который воздействует магнитное поле электромагнитной катушки или усилением за счет давления рабочей среды и мембраны.

 

 

Принцип действия электромагнитного (соленоидного) клапана


Клапан оснащен соленоидом, который представляет собой электрическую катушку с подвижным ферромагнитным сердечником в центре. Это ядро называется плунжером. В положении покоя плунжер закрывает небольшое отверстие. Электрический ток через катушку создает магнитное поле. Магнитное поле оказывает силу на плунжер, в результате плунжер тянет к центру катушки так, что отверстие открывается. Это основной принцип, который используется для открытия и закрытия электромагнитных клапанов.

 

 

Устройство электромагнитного клапана


 

Основные компоненты:


1. Корпус клапана, который состоит из впускного и выпускного отверстия, а также седла.
2. Арматурная трубка с сердечником, на которую устанавливается катушка.
3. Плунжер, который скользит внутри арматурной трубки и в некоторых случаях служит уплотнением.
4. Катушка электромагнитная, которая создает магнитное поле, необходимое для перемещения плунжера.

 

 


 

Основные типы электромагнитных клапанов


 

Электромагнитный клапан непрямого действия

 

Данный вид клапанов доступен с присоединительными размерами 1/4″… 3″. При больших диаметрах статическое давление рабочей среды увеличивается, и необходимо, чтобы магнитное поле, создаваемое катушкой, способно было справится с ним. Это достигается за счет использования сервоуправляемого действия в клапане. При этом варианте конструкции давление среды помогает удерживать уплотнение главного клапана.

 

 

Нормально-закрытый клапан (2/2 NC) имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. Когда соленоид не находится под напряжением, поток блокируется основным уплотнением, которое может быть либо диафрагма, либо поршень. В этом режиме среда течет через небольшое отверстие в диафрагме или поршне и помогает удерживать клапан закрытым. Когда на электромагнитную катушку подается напряжение, открывается пилотное отверстие, позволяющее среде выйти из полости над основным уплотнением и открыть главный клапан.

 

Этот тип требует минимального перепада давления для работы, иначе поток среды через клапан будет минимальным или клапан просто не откроется.

 

 

 

 

 

Нормально-открытый клапан непрямого действия (2/2 NO) имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. При больших диаметрах статическое давление рабочей среды увеличивается, и все еще необходимо, чтобы магнитное поле, создаваемое соленоидной катушкой, способно было справляться с ним. В этой конструкции давление среды помогает удерживать открытым основной клапан. Когда катушка без напряжения, поток не перекрывается основным уплотнением, которое может быть либо диафрагмой, либо поршнем. В этом режиме среда течет через небольшое отверстие в диафрагме или поршне и помогает удерживать клапан открытым. Когда на катушку подается напряжение, пилотное отверстие закрывается и рабочая среда из полости над основной мембранной перестает попадать в выходной трубопровод, что приводит к закрыванию мембраны главного клапана.

 

Эта конструкция требует минимального перепада давления для работы, иначе клапан просто не закроется.

 

 

 

Электромагнитный клапан прямого действия

 

Двухходовой клапан имеет впускное и выпускное присоединительное отверстие в корпусе.

 

 

Нормально-закрытый клапан прямого действия (2/2 NC).
При этом варианте рабочая среда не протекает через клапан, а перекрыта плунжером, который прижат пружиной. При включении напряжения электромагнитная катушка поднимает плунжер и среда двигается к выпускному отверстию.

 

 

 

 

Нормально-открытый клапан прямого действия (2/2 NO).

При этом варианте отверстие открыто, рабочая среда направляется от впускного отверстия к выпускному. При подаче напряжения отверстие закрывается. Операция в обоих случаях зависит только от магнитного поля, создаваемого соленоидной катушкой.

 

Эти клапаны способны работать при нулевом давлении.

 

 

 

Клапан с принудительным подъемом мембраны

 

Нормально-закрытый клапан (2/2 NC) с принудительно поднимаемой диафрагмой, имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе.  В этих моделях плунжер механически прикреплен к диафрагме и управляет центральным пилотным отверстием и ходом основного уплотнения, что позволяет ему работать при нулевом перепаде давления.

 

 

Трехходовой электромагнитный клапан прямого действия

 

Трехходовой клапан имеет впускное и выпускное присоединительное отверстие в корпусе, а третье присоединительное отверстие находится в арматурной трубке («выхлоп»).

 

 

Нормально-закрытый трехходовой клапан (3/2 NC).
При этом варианте среда не пропускается через впускное отверстие, так как плунжер прижат к седлу пружиной. Но среда из выходного трубопровода выводится через «выхлоп». При подключении к электросети впускное отверстие открывает подачу рабочей среды, а «выхлоп» закрывается.

 

 

 

Нормально-открытый трехходовой клапан (3/2 NO).
В этом исполнении отверстие открыто, рабочая среда направляется от впускного отверстия к выпускному, а «выхлоп» закрыт. При подключении к электросети впускное отверстие закрывается, в то же время «выхлоп» открывается и соединяется с выходным трубопроводом. В обоих случаях операция зависит только от магнитного поля, создаваемого соленоидной катушкой.

 

Трехходовые электромагнитные клапаны могут работать при нулевом давлении.

 

 

 

Соленоидный клапан является одним из наиболее используемых компонентов в газовых и жидкостных системах, количество применений почти бесконечно. Вот некоторые примеры использования: системы отопления, технология сжатого воздуха, промышленная автоматизация, бассейн, стиральные машины, стоматологическое оборудование, системы мойки и оросительные системы.

 

Надеемся, что данная статья окажется Вам полезной и поможет разобраться в теме — электромагнитный клапан.

 

 

 

Весь список

Для чего нужен электромагнитный (соленоидный) клапан

Электромагнитный клапан способствует дистанционному перекрытию или открытию подачи газа или жидкости в трубопроводной системе за счёт передачи на него электрического напряжения, которое подаётся на индукционную катушку. Катушка принимает на себя электрическое напряжение и приводит соленоидный клапан и всю систему в работу. Электромагнитная катушка индуктивности работает во всех известных напряжениях переменного и постоянного тока (220В АС, 24 AC, 24 DC, 5 DC и др.). Соленоидные клапаны характеризуются быстродействием по сравнению с другими видами трубопроводной запорной арматуры.

Применение соленоидных клапанов

Клапан (соленоид) состоит из электрических магнитов, которые называются соленоидами, поэтому и называют клапаны электромагнитными или соленоидными.

Соленоидный клапан предназначен для перекрытия потоков рабочих сред (холодной и перегретой воды, сжатого воздуха и технических газов, антифризов на основе этиленгликоля и пропилен гликоля, других жидкостей и газов). Популярность применения клапанов возрастает благодаря возможности автоматизировать контроль перемещения носителей по трубопроводам. Способен работать в различных диапазонах давления и температуры. Используется для выполнения широкого спектра функций управления, регулирования и дозирования в системах водоснабжения, водоподготовки, пожаротушения, технологических процессах в промышленности и сельском хозяйстве.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Основные элементы:

Общее описание:

Крышки и корпуса обычно изготавливают из латуни, чугуна, нержавеющей стали или специальных полимеров. Для штоков и плунжеров применяют специальные магнитные материалы. Обмотка катушек изготавливается из электротехнической меди. Для подключения к электросети используется штекер. Присоединение к трубопроводной системе осуществляется резьбовым или фланцевым способом. Управление осуществляется подачей напряжения на катушку. Под действием электрического напряжения соленоидный клапан открывается благодаря магнитному полю, которое создаётся внутри устройства, и втягивает плунжер в катушку. Мембраны (диафрагмы) изготавливаются из прочных эластичных полимеров.

ВИДЫ МЕМБРАН

Мембраны для клапанов электромагнитных различаются по составу и техническим характеристикам.

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Химически и механически стойкий эластичный сополимер этилена и пропилена. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, растворам солей, горячей и холодной воде, пару низкого давления (до 2 бар), воздуху и нейтральным газам. Разрушается при контакте с углеводородами (бензином, дизельным топливом), маслами, ароматическими спиртами (бензолом). Температура эксплуатации -20…+130?С.

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Эластичный полимер. Нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом. Температура эксплуатации -10…+90 ?С. Длительная эксплуатация при температурах выше 90 ?С приводит к потере эластичных свойств и старению материала.

FKM – Фтор-каучук. Эластичный сополимер. Высокая устойчивость к старению, озону, ультрафиолету. Нейтрален к щелочным средам, нефтепродуктам, дизтопливу и бензину, спирту, воде, воздуху, пару низкого давления (до 2 бар). Разрушается эфирами и органическими кислотами.

VMQ – Кремний-органический эластомер. Высокая устойчивость к горячему воздуху, озону, ультрафиолету, минеральным маслам. Область использования: медицинская промышленность и пищевые производства (вода, спирты, растворы). Характеризуется стойкостью к истиранию и низкой адгезией.

PTFE – Поли-тетра-фтор-этилен. Данный фторполимер является одним из самых химически стойких полимерных материалов. Используется для кислот и щелочей высокой концентрации, растворителей, бензола, окислителей, масел, топлива, агрессивных газов, горячей воды, перегретого пара. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – PTFE с наполнителем из углеродистых волокон и минеральной смолы. Характеризуется более высокой температурой эксплуатации и механическими характеристиками по сравнению с PTFE.

VITON – эластомер на основе фторкаучука. Совместим с минеральными маслами, жирами, эфирами, сырой нефтью. Рабочая температура -20…+130?С.

ВИДЫ ИНДУКЦИОННЫХ КАТУШЕК

переменного тока – клапан имеет большую силу электромагнитного поля. Используется для регулировки потока высокого давления. При потреблении большого количества электроэнергии увеличивается скорость закрытия клапана, что обеспечивает более мощный поток;

постоянного тока – клапан имеет небольшую силу действия электромагнитного поля. Соответственно используется для регулировки потока низкого давления.

ВИДЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КЛАПАНОВ

прямого действия – используется при небольшом расходе; срабатывает под воздействием усилия, возникающего при подключении к электросети;

пилотного (непрямого) действия – используется преимущественно при больших расходах; срабатывает под воздействием энергии потока воды, управление которым осуществляется при помощи электрического напряжения. Для нормальной работы соленоида необходим минимальный перепад давления (0,2 атм.).

нормально закрытые (НЗ) – при отсутствии электроэнергии находятся в закрытом состоянии, при подаче электроэнергии открываются;

нормально открытые (НО) – при отсутствии электроэнергии находятся в открытом состоянии, при подаче электроэнергии закрываются;

бистабильные (импульсные) (БС) — переключаются с открытого на закрытое положение под действием управляющего импульса.

Самым востребованным является 2/2-позиционный латунный электромагнитный клапан для воды, исполнения «НЗ» ? нормально-закрытый, с пилотным каналом, а также клапан прямого действия.

В ассортименте компании Термосклад представлены клапаны латунные электромагнитные нормально закрытые Emmeti (производство Италия) для воды и электромагнитные (соленоидные) нормально-закрытые пилотного (непрямого) действия производства Ningbo Kailing Pneumatic CO. ,LTD, которые предназначены для перекрытия потоков рабочих сред (холодной и перегретой воды, сжатого воздуха и технических газов, антифризов на основе этиленгликоля и пропилен гликоля, других жидкостей и газов) https://termosklad.ru/category/elektromagnitnye-klapany/ . Клапаны имеют отличные показатели надёжности, но стоит подчеркнуть, что надёжность полностью зависит от правильного монтажа и эксплуатации.

Таблица устранения неисправностей:

Соленоидный (электромагнитный) клапан

Классификация клапанов

Собственно регулирование потока (открытие и закрытие основого пропускного отверстия) осуществляется с помощью поршня или диафрагмы.
Поршень представляет собой металлический цилиндр, который, поднимаясь или опускаясь, открывает или закрывает основное пропускное отверстие. Часто окончанием поршня являются один или несколько мембранных уплотнителей, которые открывают или закрывают одно или несколько пропускных отверстий.
Диафрагма представляет собой резиновую мембрану, закрепленную в корпусе клапана. Основное пропускное отверстие закрыто, когда мембрана прижата к седлу клапана. Поднимаясь, диафрагма открывает основное пропускное отверстие.

В электромагнитных (соленоидных) клапанах прямого действия открытие/закрытие клапана осуществляется только за счет усилия, развиваемого электромагнитом. По этой причине такие клапаны имеют ограниченный диапазон условных
диаметров и давлений и соленоиды достаточно большой мощности. Преимущество клапанов прямого действия — возможность срабатывания при нулевом давлении и высокая частота срабатывания.
Принцип работы электромагнитного клапана непрямого действия основан на наличии разницы давлений между входом и выходом. Клапаны непрямого действия для открытия/закрытия используют давление рабочей среды, протекающей
через клапан. Вследствие этого они имеют более широкий диапазон рабочих давлений, условных диаметров и соленоиды относительно небольшой мощности.
Преимущество клапанов непрямого действия — отсутствие гидроудара в трубопроводах за счет более плавного открытия и закрытия клапанов, меньшая потребляемая мощность.

Мембранный уплотнитель смонтирован непосредственно на поршень, который, совершая поступательные движения вверх или вниз, открывает или закрывает основное пропускное отверстие. В тот момент, когда на катушку не подано напряжение, поршень находится в крайнем нижнем положении, закрывая мембраной пропускное отверстие и не пропуская
рабочую среду к выходному отверстию.
При подаче напряжения на катушку поршень перемещается в крайнее верхнее положение, открывая тем самым пропускное отверстие, и дает возможность рабочей среде протекать к выходному отверстию. Принцип работы нормально закрытого клапана прямого действия с диафрагмой аналогичен.

Основное пропускное отверстие, расположенное непосредственно в корпусе, открывается за счет создания разницы давления между верхней и нижней поверхностями диафрагмы (или на входе и выходе клапана).
При отсутствии напряжения на клеммах катушки дополнительное пропускное отверстие на выходе клапана перекрыто поршнем, давление среды с нижней стороны диафрагмы уравновешивается таким же давлением с верхней стороны (рабочая среда попадает туда через небольшое отверстие в диафрагме) и под дополнительным воздействием основной пружины
диафрагма оказывается прижатой к корпусу и перекрывает поток рабочей среды через клапан.
При появлении напряжения на контактах катушки клапана поршень втягивается и открывает дополнительное пропускное отверстие, которое соединено с выходным отверстием клапана. Давление из верхней камеры диафрагмы стравливается на выход, усилие на диафрагме, возникающее из-за давления среды на входе, превышает силу сопротивления основной
пружины, и диафрагма поднимается, открывая клапан. Для срабатывания таких клапанов необходимо, чтобы давление на входе превышало давление на выходе на некоторую величину.
Принцип работы нормально закрытого клапана непрямого действия с поршнем аналогичен.

Принцип действия является противоположным по отношению к принципу действия нормально закрытого клапана.
Это означает, что при отсутствии питания на катушке электромагнитный клапан открыт, и жидкость свободно протекает от входного отверстия к выходному. При подаче питания на катушку поршень перемещается в крайнее нижнее положение
и перекрывает пропускное отверстие, не позволяя тем самым жидкости протекать через клапан. Принцип работы нормально открытого клапана прямого действия с диафрагмой аналогичен.

Принцип работы схож с принципом работы двухходового нормально закрытого клапана непрямого действия.
Отличие заключается в том, что при отсутствии питания соленоидный клапан находится в открытом состоянии, а при подаче питания — закрывается. Принцип работы нормально открытого клапана непрямого действия с поршнем аналогичен.

Трехходовые клапаны имеют входное (A), выходное (B) и, в отличие от двухходовых клапанов, выпускное отверстие (C).
Два мембранных уплотнителя закреплены на плунжере, который имеет возможность совершать вертикальные возвратно-поступательные движения и тем самым открывать или закрывать одним из двух уплотнителей основное пропускное отверстие. Одновременно с этим второй уплотнитель, закрепленный на плунжере, открывает или закрывает выходное отверстие. В тот момент, когда на электромагнитную катушку не подается напряжение, плунжер находится в крайнем нижнем
положении и перекрывает уплотнителем основное пропускное отверстие, преграждая тем самым путь жидкости к выходному отверстию. При этом открыт доступ к выпускному отверстию. Когда на катушку подается напряжение, плунжер перемещается в крайнее верхнее положение, при котором открывается основное пропускное отверстие и закрывается выпускное
отверстие. При этом соленоидный клапан переходит в открытое состояние, и жидкость свободно протекает от входного отверстия к выходному

VITON – эластомер на основе сшитого бисфенолом фторокаучука («Витон» – торговая марка «Дю Понт»). Предназначается для пазовых колец, грязесъемников, губчатых колец, шевронных манжет и др. Обладает высокой устойчивостью
к температурам, химикатам, экстремальным погодным условиям и озону. Диапазон температур: −40…+180°С (кратковременно до 230°С). Применяется в гидравлических системах с тяжеловоспламеняющимися жидкостями группы HFD (на
основе фосфора). Имеет низкую устойчивость к аммиачным и аминным средам, полярным растворителям (ацетону, метилэтилкетону, диоксану), к тормозным жидкостям на гликольной основе.
EPDM – эластомер на основе сшитого пероксидным образом этилен-пропилен-диен-каучука. Обладает хорошими механическими свойствами и широким температурным диапазоном применения (−40…+120°С). Вследствие своей неполярности неустойчив в гидравлических жидкостях на основе минеральных масел и углеводов. Используется в условиях горячей
воды, пара, щелочей и полярных растворителей (вмоющей и чистящей технике). При использовании в тормозных жидкостях на основе гликоля требуется согласование с региональными нормативами. Устойчив к погодным воздействиям и старению.
PTFE – кристаллический термопласт на химической основе политетрафтороэтилена (тефлона). Исключительно широкий температурный диапазон применения (−180. ..+300°С), самый низкий коэффициент трения среди всех пластмассовых материалов и очень высокая степень устойчивости почти ко всем средам. PTFE имеет неприлипающую поверхность, не впитывает влагу и обладает очень хорошими электрическими свойствами. Важно учитывать зависящее от времени пластическое
формоизменение PTFE даже при незначительной нагрузке (холодная текучесть). Устойчив почти ко всем химикатам, за исключением элементарного фтора, хлортрифторида и расплавленных щелочных металлов, поэтому имеет наиболее широкий
спектр применения в технике.
NBR – эластомер на основе сшитого серой акрил-нитрил-бутадиен-каучука. Обладает высокой твердостью и высокой устойчивостью к стиранию по сравнению с другими резиновыми эластомерами. При высоких температурах, особенно в
кислородной среде (воздух 80°С) ускоряется старение, материал становится твердым и хрупким. При перекрытии доступа воздуха процесс старения значительно замедляется. Благодаря своей ненасыщенной структуре NBR обладает низкой
устойчивостью к озону, погодному воздействию и старению. Набухание в минеральных маслах является незначительным, однако находится в сильной зависимости от состава масла. Газопроницаемость относительно высокая, вследствие чего
имеется опасность взрывной декомпрессии, при которой разрываются части материала. Применяется в тех областях, где наряду с высокой устойчивостью к горючим и минеральным маслам также требуются высокая эластичность и остаточная
деформация (уплотнения цилиндра при низких давлениях).
Силикон – эластомер на основе метил-винил-силикон-каучука. Не наполнен сажей и пригоден для электроизоляции.
Температурный диапазон: −20…+200°С. Применяется для О-колец, плоских и специальных уплотнений, в пищевой и химической промышленности. Из-за низких механических значений (по сравнению с другими резиновыми материалами)
используется прежде всего в статических уплотнениях. Набухание в минеральных маслах является незначительным, однако зависит от состава масла.

Рекомендации по выбору клапанов
Для того, чтобы из множества клапанов выбрать необходимый, нужно учесть ряд параметров.
1. Принцип действия, скорость срабатывания.
Для технологического процесса, где требуется быстрое открытие/закрытие клапана, выбирают соленоидные клапаны. Если требуется плавное регулирование и не допускаются гидроудары, необходимо использовать шаровые краны или краны с электроприводом (см. с. 598 – 617).
2. Тип клапана.
При выборе соленоидного клапана необходимо определить тип клапана: нормально закрытый (НЗ), нормально открытый (НО), трехходовой (3/2) или бистабильный (БС).
Нормально закрытый клапан при подаче питания на катушку открывается (при отсутствии напряжения на катушке клапан закрыт). 
Нормально открытый клапан при подаче питания на катушку закрывается (при отсутствии напряжения на катушке клапан открыт). 
Принцип работы трехходового клапана заключается в регулировании или перераспределении потока рабочей среды между тремя линиями (1 вход, 2 выхода или 2 входа, 1 выход). 
Бистабильный клапан открывается (или закрывается) при подаче на катушку питания и остается в том же положении после прекращения подачи питания. Для переключения клапана в обратное положение необходимо подать питание на катушку обратной полярности. Преимуществами бистабильных клапанов являются: практически нулевое потребление энергии,
снижение тепловыделения катушки, отсутствие перегрева, исключительно долгий срок службы. 
3. Присоединение клапана.
Существуют три основных варианта присоединения клапанов:
• фланцевое: клапаны AR-Gh200-5, AR-GRV, AR-G100-IB, AR-2W21F, AR-2W12F, AR-YCD21F, AR-YCD22F, AR-YCPG11F, AR‑YCPS11F, AR‑YCP32F;
• быстроразъемное (или штуцер под трубку): AR-RMF-DD, AR-YCWS3/S4/S5/S6, AR-YCWS10–01/03/04/05/06, AR‑5523, AR-5524 (A)-03, AR-HX-3, AR-RFS-SLF, AR-5515A;
• резьбовое: все остальные клапаны.
4. Давление, температура, среда.
Основными параметрами, определяющими выбор клапана, являются давление, температура и рабочая среда.
Рабочее давление – это значение давления, при котором обеспечивается нормальное функционирование клапана и безопасность его работы. Большинство клапанов работает при давлении среды до 1. ..1,6 МПа, но есть также клапаны,
рассчитанные на более высокие давления:
• до 2,5 МПа: AR-Gh200–4, AR-Gh200–5, AR-G100-IB, AR-DL-6E;
• до 4…5 МПа: AR-YCh21, AR-YCh22, AR-SB116–5, AR-CS-720W (до 8 МПа), AR-RMF22-SS08.
Необходимо учитывать, что клапаны, предназначенные для относительно высоких давлений, плохо работают или не работают вовсе на давлениях, близких к нулевым. Минимальное давление таких клапанов, как правило, составляет 0,03 МПа.
При выборе клапана нужно знать диапазон температур рабочей среды. Высокотемпературная среда, такая, как перегретый пар, может сильно нагревать катушку электромагнита, что негативно отразится на его работе. Клапаны, работающие
до 300°C: AR-YCPG11, AR-YCPG11F.
Также очень важно учитывать среду применения при выборе уплотнения и материала корпуса клапана. Типичные среды для электромагнитных клапанов: воздух, инертные и неагрессивные газы, вода, пар, природный газ, светлые нефтепродукты и др. Материал изготовления электромагнитного клапана должен быть совместим со средой. В противном случае может
появиться коррозия корпуса или произойти разрушение материала мембраны или уплотнения. При выборе клапана на нужную среду можно воспользоваться таблицей на с. 466–471 каталога.
5. Расход, Ду.
Для систем с расходом до 30 л/мин (Ду до 6…10 мм) можно использовать миниатюрные клапаны. Для систем с расходом от 4 м³/ч (Ду 12 мм и выше) выбирают обычные соленоидные клапаны.
6. Энергопотребление.
Для некоторых технологических задач важно учитывать энергопотребление клапана. В таких случаях можно использовать бистабильные клапаны, у которых потребление энергии происходит только в моменты открытия или закрытия клапана

 

Соленоиды — особенности устройства и применения

Соленоид – это разновидность катушек индуктивности, представляющая собой цилиндрический каркас с намотанным на него проводником в один или несколько слоев. Название этого элемента сформировано из двух слов – solen («труба») и eidos («подобный»). Благодаря тому, что длина соленоида намного больше размера его сечения, при поступлении электротока на обмотку во внутреннем пространстве возникает близкое к однородному магнитное поле. Оно втягивает внутрь сердечник, что заставляет его совершать механическое движение.

Виды и принцип работы соленоидов

Обмотки этих электромагнитных устройств чаще всего изготавливают из медной проволоки, реже – алюминиевой. Сердечники могут быть – стальными, чугунными или изготовленными из других сплавов. Разделяют две конструкции соленоидов – линейную и вращательную. Оба вида этих устройств функционируют при подаче постоянного тока или переменного тока при использовании в схеме двухполупериодного диодного выпрямителя.

Линейные соленоиды – конструкция и принцип действия

Эти электромагнитные устройства получили наибольшее распространение. Они трансформируют электроэнергию в механическую – перемещение, усилия толкания, тяги. В конструкцию линейных моделей, как правило, входят: проводник, намотанный вокруг трубки и ферромагнитного сердечника (плунжера), способного легко скользить или перемещаться внутри корпуса.

Эти устройства также используются для пропорционального руководства движением рабочего органа, величина перемещения которого пропорционально потребленной мощности.

При поступлении электропитания на обмотки соленоид начинает вести себя как электромагнит. Плунжер втягивается внутрь корпуса. При этом он сжимает небольшую пружину, закрепленную к одному его концу. Скорость перемещения сердечника определяется величиной магнитного потока, сформированного внутри цилиндрической трубки. При отключении электротока электромагнитное поле внутри соленоида исчезает, и энергия сжатой пружины выталкивает плунжер в начальное положение. Расстояние, преодолеваемое сердечником в направлении «входа» или «выхода» называется ходом соленоида. Линейные модели разделяют на толкающие и тянущие. Разница между ними заключается в месте положения возвратной пружины и конструкции сердечника.

Области применения линейных соленоидов:

  • дверные замки с электроуправлением;
  • регулировочные клапаны;
  • робототехника;
  • привода ДВС;
  • клапаны для полива.

Вращательные

Во вращательных моделях сердечник движется по часовой или против часовой стрелки. Движение – угловое или вращательное. Ротационные модели чаще всего рассчитаны на угловые перемещения на – 25°, 35°, 45°, 60°. В их конструкцию входят: рама с одно- или многорядной намоткой, магнитный диск в комплексе с выходным валом. При поступлении электропитания электромагнитное поле формирует множество полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, что заставляет его вращаться. Угол вращения определяется конструктивным исполнением ротационного соленоида.

Вращательные модели востребованы в приводе ТНВД в ДВС, торговых и игровых автоматах, точечно-матричных принтерах, пишущих машинках.

Преимущества и недостатки соленоидов

Плюсы этих устройств: компактные габариты, высокое быстродействие, длительный эксплуатационный период, надежность. Минусом является неработоспособность клапана при отсутствии электропитания. Поэтому на ответственных объектах предусматривают возможность запитывания электромагнитных клапанов в аварийных ситуациях от резервного источника электропитания.

Где используются соленоиды

Линейные и ротационные соленоиды применяются в разных отраслях промышленности: в машиностроении, нефтехимической и нефтегазовой индустриях, системах очистки, холодильном оборудовании, системах пожаротушения. На постоянном токе работают соленоиды клапанов ДВС, гидросистем, механизмов отделения чеков в кассовых аппаратах.

Электромагнитный клапан в системе остановки двигателя

Соленоидный клапан представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником. Остановка дизельного ДВС осуществляется втягиванием рычага привода рейки топливного насоса высокого давления. Такие электромагнитные клапаны отличаются простотой эксплуатации и долговечностью. Но при превышении допустимых температур и повреждении изоляции происходят сбои в системе, которые могут привести к полному ее выходу из строя.

Клапан монтируется в верхней части головки распределительного насоса. При работающем ДВС он обеспечивает открытое положение канала, ведущего в камеру высокого давления. При остановке двигателя клапан блокирует поступление дизтоплива и механизм останавливается.

Электромагнитные клапаны в системах дизельных ДВС от «ЛитЭнерго»

В каталоге «ЛитЭнерго» представлены соленоиды на 12/24В, разработанные для комплектации дизельных двигателей, различных производителей: Lister Pepper, Cummins, Yanmar, Ricardo, Weifang, Yangdong и др.

Что такое электромагнитный клапан и как он работает?

Электромагнитные клапаны используются везде, где требуется автоматическое управление потоком жидкости. Они находят все более широкое применение в самых различных типах установок и оборудования. Разнообразие различных доступных конструкций позволяет выбрать клапан в соответствии с конкретной областью применения.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электромагнитные клапаны используются везде, где требуется автоматическое управление потоком жидкости. Они находят все более широкое применение в самых различных типах установок и оборудования. Разнообразие различных доступных конструкций позволяет выбрать клапан в соответствии с конкретной областью применения.

КОНСТРУКЦИЯ

Электромагнитные клапаны представляют собой блоки управления, которые при подаче или отключении питания либо перекрывают, либо пропускают поток жидкости. Привод выполнен в виде электромагнита. При подаче питания создается магнитное поле, которое тянет плунжер или поворотный якорь против действия пружины. В обесточенном состоянии плунжер или поворотный якорь под действием пружины возвращаются в исходное положение.

РАБОТА КЛАПАНА

По способу срабатывания различают клапаны прямого действия, клапаны с внутренним управлением и клапаны с внешним управлением. Еще одним отличительным признаком является количество соединений портов или количество путей потока («путей»).

КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

В электромагнитном клапане прямого действия уплотнение седла прикреплено к сердечнику электромагнита. В обесточенном состоянии отверстие седла закрыто, которое открывается, когда клапан находится под напряжением.

ДВУХХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Двухходовые клапаны представляют собой запорные клапаны с одним входным и одним выходным портами (рис. 1). В обесточенном состоянии пружина сердечника с помощью давления жидкости удерживает уплотнение клапана на седле клапана, перекрывая поток. При подаче питания сердечник и уплотнение втягиваются в катушку соленоида, и клапан открывается. Электромагнитная сила больше, чем объединенная сила пружины и силы статического и динамического давления среды.

фигура 1

3-ХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Трехходовые клапаны имеют три портовых соединения и два седла клапана. Одно уплотнение клапана всегда остается открытым, а другое закрытым в обесточенном режиме. Когда катушка находится под напряжением, режим меняется на противоположный. Трехходовой клапан, показанный на рис. 2, выполнен с сердечником плунжерного типа. Различные операции клапана могут быть получены в зависимости от того, как текучая среда подключена к рабочим отверстиям на рис. 2. Давление жидкости увеличивается под седлом клапана. Когда катушка обесточена, коническая пружина плотно прижимает нижнее уплотнение сердечника к седлу клапана и перекрывает поток жидкости. Порт A выпускается через R. Когда на катушку подается питание, сердечник втягивается внутрь, седло клапана в порту R закрывается подпружиненным верхним уплотнением сердечника. Текучая среда теперь течет от Р к А.

фигура 2 В отличие от версий с сердечниками плунжерного типа, задвижки с поворотным якорем имеют все присоединительные отверстия в корпусе задвижки. Изолирующая диафрагма предотвращает контакт жидкой среды с камерой катушки. Клапаны с поворотным якорем могут использоваться для обеспечения работы любого трехходового клапана. Основной принцип конструкции показан на рис. 3. Клапаны с поворотным якорем в стандартной комплектации снабжены ручным управлением.

цифра 3

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ УПРАВЛЕНИЕМ

В клапанах прямого действия силы статического давления увеличиваются с увеличением диаметра отверстия, что означает, что магнитные силы, необходимые для преодоления сил давления, соответственно становятся больше. Поэтому электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются для переключения более высоких давлений в сочетании с отверстиями большего размера; в этом случае перепад давления жидкости выполняет основную работу по открытию и закрытию клапана.

ДВУХХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ УПРАВЛЕНИЕМ

Электромагнитные клапаны с внутренним управлением оснащаются 2- или 3-ходовым пилотным электромагнитным клапаном. Мембрана или поршень обеспечивают уплотнение седла главного клапана. Работа такого клапана показана на рис. 4. Когда пилотный клапан закрыт, давление жидкости увеличивается с обеих сторон диафрагмы через выпускное отверстие. Пока существует перепад давления между впускным и выпускным отверстиями, запирающее усилие доступно благодаря большей эффективной площади в верхней части диафрагмы. Когда пилотный клапан открывается, давление с верхней стороны диафрагмы сбрасывается. Большая эффективная сила чистого давления снизу теперь поднимает диафрагму и открывает клапан. Как правило, клапаны с внутренним управлением требуют минимального перепада давления для обеспечения удовлетворительного открытия и закрытия. Компания Omega также предлагает клапаны с внутренним пилотированием, в конструкции которых используется соединенный сердечник и диафрагма, которые работают при нулевом перепаде давления (рис. 5).

цифра 4

МНОГОХОДОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ УПРАВЛЕНИЕМ

4-ходовые электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются в основном в гидравлических и пневматических устройствах для приведения в действие цилиндров двойного действия. Эти клапаны имеют четыре патрубка: нагнетательный патрубок P, два патрубка цилиндра A и B и один патрубок выпускного патрубка R. На рис. 6 показан 4/2-ходовой тарельчатый клапан с внутренним управлением. Пилотный клапан открывается при соединении напорного патрубка с пилотным каналом. Обе тарелки главного клапана теперь находятся под давлением и переключаются. Теперь соединение порта P подключено к A, а B может выпустить воздух через второй ограничитель через R.

цифра 5

КЛАПАНЫ С ВНЕШНИМ УПРАВЛЕНИЕМ

В этих типах для приведения в действие клапана используется независимая пилотная среда. На рис. 7 показан поршневой клапан с угловым седлом и запорной пружиной. В безнапорном состоянии седло клапана закрыто. 3-ходовой соленоидный клапан, который может быть установлен на приводе, управляет независимой управляющей средой. Когда на электромагнитный клапан подается питание, поршень поднимается против действия пружины, и клапан открывается. Нормально открытый вариант клапана может быть получен, если пружина размещена на противоположной стороне поршня привода. В этих случаях независимая управляющая среда подключается к верхней части привода. Версии двойного действия, управляемые 4/2-ходовыми клапанами, не содержат пружины.

цифра 6

МАТЕРИАЛЫ

Все материалы, используемые в конструкции клапанов, тщательно отбираются в соответствии с различными видами применения. Материал корпуса, материал уплотнения и материал соленоида выбраны для оптимизации функциональной надежности, совместимости с жидкостями, срока службы и стоимости.

МАТЕРИАЛЫ КОРПУСОВ

Корпуса клапанов нейтральной жидкости изготавливаются из латуни и бронзы. Для жидкостей с высокими температурами, например пара, доступна коррозионностойкая сталь. Кроме того, полиамидный материал используется в различных пластиковых клапанах по экономическим причинам.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Все детали соленоидного привода, контактирующие с жидкостью, изготовлены из аустенитной коррозионностойкой стали. Таким образом гарантируется устойчивость к коррозионному воздействию нейтральных или слабоагрессивных сред.

УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Конкретные механические, термические и химические условия применения влияют на выбор материала уплотнения. стандартный материал для нейтральных жидкостей при температуре до 194°F обычно соответствует FKM. Для более высоких температур используются EPDM и PTFE. Материал ПТФЭ универсально устойчив практически ко всем жидкостям, представляющим интерес с технической точки зрения.

НОМИНАЛЬНЫЕ ДАВЛЕНИЯ — ДИАПАЗОН ДАВЛЕНИЙ

Все значения давления, приведенные в этом разделе, относятся к манометрическому давлению. Номинальные значения давления указаны в фунтах на квадратный дюйм. Клапаны надежно работают в заданных диапазонах давления. Наши цифры относятся к диапазону от 15 % пониженного напряжения до 10 % повышенного напряжения. Если 3/2-ходовые клапаны используются в другом режиме, допустимый диапазон давления изменяется. Более подробная информация содержится в наших технических паспортах.

В случае работы с вакуумом необходимо позаботиться о том, чтобы вакуум был на стороне выхода (A или B), а более высокое давление, т. е. атмосферное давление, подключено к входному отверстию P.

ЗНАЧЕНИЕ РАСХОДА

Скорость потока через клапан определяется характером конструкции и типом потока. Размер клапана, необходимый для конкретного применения, обычно определяется номинальным значением Cv. Эта цифра рассчитана для стандартных единиц и условий, т. е. расхода в галлонах в минуту и ​​использования воды при температуре от 40°F до 86°F при перепаде давления 1 фунт/кв. дюйм. Приведены значения Cv для каждого клапана. Стандартизированная система значений расхода также используется для пневматики. В этом случае поток воздуха в SCFM выше по потоку и перепад давления 15 PSI при температуре 68°F.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД

Общей чертой всех соленоидных клапанов Omega является соленоидная система, залитая эпоксидной смолой. В этой системе вся магнитопроводная катушка, соединения, ярмо и направляющая трубка сердечника объединены в одном компактном блоке. Это приводит к тому, что высокая магнитная сила удерживается в минимальном пространстве, обеспечивая первоклассную электрическую изоляцию и защиту от вибрации, а также от внешних коррозионных воздействий.

КАТУШКИ

Катушки Omega доступны для всех широко используемых напряжений переменного и постоянного тока. Низкое энергопотребление, особенно при использовании небольших соленоидных систем, означает, что возможно управление с помощью полупроводниковой схемы.

цифра 7 Доступная магнитная сила увеличивается по мере уменьшения воздушного зазора между сердечником и гайкой заглушки, независимо от того, задействован ли переменный или постоянный ток. Система соленоидов переменного тока имеет большую магнитную силу, доступную при большем ходе, чем сопоставимая система соленоидов постоянного тока. Характерные графики зависимости хода от силы, показанные на рис. 8, иллюстрируют эту взаимосвязь.

Потребляемый ток соленоида переменного тока определяется индуктивностью. С увеличением хода индуктивное сопротивление уменьшается и вызывает увеличение потребляемого тока. Это означает, что в момент обесточивания ток достигает своего максимального значения. Противоположная ситуация применима к соленоиду постоянного тока, где потребление тока зависит только от сопротивления обмоток. Сравнение характеристик возбуждения соленоидов переменного и постоянного тока во времени показано на рис. 9.. В момент подачи питания, т. е. когда воздушный зазор максимален, электромагнитные клапаны потребляют гораздо более высокие токи, чем когда сердечник полностью втянут, т. е. воздушный зазор закрыт. Это приводит к высокой производительности и расширенному диапазону давления. В системах постоянного тока после включения тока поток увеличивается относительно медленно, пока не будет достигнут постоянный ток удержания. Таким образом, эти клапаны способны регулировать только более низкие давления, чем клапаны переменного тока при тех же размерах отверстия. Более высокое давление может быть получено только за счет уменьшения размера отверстия и, следовательно, пропускной способности.

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ

Когда катушка соленоида находится под напряжением, всегда выделяется определенное количество тепла. Стандартная версия соленоидных клапанов характеризуется относительно низким превышением температуры. Они рассчитаны на достижение максимального повышения температуры 144°F в условиях непрерывной работы (100%) и при 10% перенапряжении. Кроме того, обычно допустима максимальная температура окружающей среды 130°F. Максимально допустимая температура жидкости зависит от конкретных указанных материалов уплотнения и корпуса. Эти цифры можно получить из технических данных.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ (VDE0580) ВРЕМЯ ОТВЕТА

Небольшие объемы и относительно высокие магнитные силы, связанные с электромагнитными клапанами, позволяют получить быстрое время отклика. Для специальных применений доступны клапаны с различным временем срабатывания. Время отклика определяется как время между подачей сигнала переключения и завершением механического открытия или закрытия.

НА ПЕРИОД

Период включения определяется как время между включением и выключением тока соленоида.

ПЕРИОД ЦИКЛА

Суммарное время включенного и обесточенного периодов является периодом цикла. Предпочтительный период цикла: 2, 5, 10 или 30 минут.

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ

Относительный рабочий цикл (%) представляет собой процентное отношение периода включения к общему периоду цикла. Непрерывная работа (100% рабочий цикл) определяется как непрерывная работа до тех пор, пока не будет достигнута установившаяся температура.

РАБОТА КЛАПАНА

Код работы клапана всегда состоит из заглавной буквы. В сводке слева подробно описаны коды различных операций клапана и указаны соответствующие стандартные символы контура.

ВЯЗКОСТЬ

Технические данные действительны для вязкостей до указанной цифры. Допустимы более высокие значения вязкости, но в этих случаях диапазон допустимых значений напряжения уменьшается, а время отклика увеличивается.

ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУР

Температурные ограничения для текучей среды всегда детализированы. Различные факторы, напр. Тем не менее, условия окружающей среды, езда на велосипеде, скорость, допуск по напряжению, особенности установки и т. д. могут, однако, повлиять на температурные характеристики. Поэтому приведенные здесь значения следует использовать только в качестве общего руководства. В случаях, когда речь идет об эксплуатации в экстремальных температурных диапазонах, вам следует обратиться за консультацией в технический отдел компании Omega.

  • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
  • КОНСТРУКЦИЯ
  • РАБОТА КЛАПАНА
  • КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ
  • 2-ХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ
  • 3-ХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ
  • ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ УПРАВЛЕНИЕМ
  • ДВУХХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ УПРАВЛЕНИЕМ
  • МНОГОХОДОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КЛАПАНЫ С ВНУТРЕННИМ УПРАВЛЕНИЕМ
  • КЛАПАНЫ С ВНЕШНИМ УПРАВЛЕНИЕМ
  • МАТЕРИАЛЫ
  • МАТЕРИАЛЫ КОРПУСА
  • МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
  • УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
  • НОМИНАЛЬНЫЕ ДАВЛЕНИЯ — ДИАПАЗОН ДАВЛЕНИЙ
  • ЗНАЧЕНИЯ РАСХОДА
  • ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД
  • КАТУШКИ
  • ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ
  • ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ (VDE0580) ВРЕМЯ РЕАКЦИИ
  • НА ПЕРИОД
  • ПЕРИОД ЦИКЛА
  • ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ
  • РАБОТА КЛАПАНА
  • ВЯЗКОСТЬ
  • ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУР

Как работает электромагнитный клапан

Что такое электромагнитный клапан?

Соленоидный клапан представляет собой электромеханический клапан, который обычно используется для управления потоком жидкости или газа. Существуют различные типы электромагнитных клапанов, но основными вариантами являются пилотные или прямого действия. Пилотные клапаны, наиболее широко используемые, используют линейное давление системы для открытия и закрытия основного отверстия в корпусе клапана.

В то время как электромагнитные клапаны прямого действия напрямую открывают или закрывают отверстие основного клапана, которое является единственным путем потока в клапане. Они используются в системах, требующих низкой пропускной способности, или в системах с низким перепадом давления на отверстии клапана.

Принцип работы электромагнитных клапанов

Принцип работы электромагнитного клапана заключается в управлении потоком жидкости или газа в положительном, полностью закрытом или полностью открытом режиме. Они часто используются для замены ручных клапанов или для дистанционного управления. Функция электромагнитного клапана заключается в открытии или закрытии отверстия в корпусе клапана, что либо пропускает, либо предотвращает поток через клапан. Плунжер открывает или закрывает отверстие, поднимая или опуская трубку втулки, возбуждая катушку.

Электромагнитные клапаны состоят из катушки, плунжера и втулки. В нормально закрытых клапанах возвратная пружина плунжера удерживает плунжер напротив отверстия и предотвращает поток. Как только на катушку соленоида подается напряжение, результирующее магнитное поле поднимает поршень, открывая поток. Когда электромагнитная катушка находится под напряжением в нормально открытом клапане, плунжер перекрывает отверстие, что, в свою очередь, предотвращает поток.

Для чего используется электромагнитный клапан?

В большинстве приложений управления потоком необходимо запускать или останавливать поток в контуре для управления жидкостями в системе. Для этой цели обычно используется электромагнитный клапан с электронным управлением. Приводимые в действие соленоидом, электромагнитные клапаны могут быть расположены в удаленных местах и ​​могут удобно управляться простыми электрическими переключателями.

Электромагнитные клапаны являются наиболее часто используемыми элементами управления в гидротехнике. Они обычно используются для отключения, выпуска, дозирования, распределения или смешивания жидкостей. По этой причине они используются во многих областях применения. Соленоиды обычно обеспечивают быстрое и безопасное переключение, длительный срок службы, высокую надежность, низкую мощность управления и компактный дизайн.

Где используется электромагнитный клапан?

Электромагнитные клапаны применяются в широком диапазоне промышленных установок, включая общее двухпозиционное управление, контуры управления предприятиями, системы управления технологическими процессами и различные приложения производителей оригинального оборудования, и это лишь некоторые из них.

Электромагнитные клапаны используются во многих отраслях, в том числе:

  • Водоснабжение
  • Очистка питьевой воды
  • Очистка сточных вод
  • Очистка/обработка серой и черной воды
  • Машиностроение
  • Охлаждение,
  • смазка и дозирование
  • Строительные службы
  • Крупные системы отопления, климат-контроль
  • Техника безопасности
  • Защита водопроводных сетей и системы пожаротушения
  • Компрессоры
  • Снятие давления и дренаж
  • . Поставка топлива
  • Транспортные и баки.

Как заменить электромагнитные клапаны

Для правильного и точного управления электромагнитные клапаны должны быть сконфигурированы и выбраны в соответствии с конкретным применением. Наиболее важными параметрами для выбора электромагнитного регулирующего клапана являются значение Kv (указывается в кубических метрах в час) и диапазон давления применения.

Чем меньше отверстие клапана или чем прочнее катушка, тем выше давление, которое клапан может перекрыть. На основе рассчитанного значения Kv и диапазона давления для планируемого применения можно определить соответствующий тип клапана и его требуемое проходное сечение.

Что такое электромагнитный клапан NAMUR?

NAMUR — это аббревиатура от Ассоциации пользователей технологий автоматизации в обрабатывающей промышленности, которая служит стандартом для технологии автоматизированных клапанов. Стандартные интерфейсы полезны для монтажа исполнительных механизмов, поскольку они помогают снизить затраты на производство и установку соленоидов. Компания Bürkert предлагает широкий выбор электромагнитных клапанов NAMUR, доступных для покупки. Посетите наш веб-сайт сегодня, чтобы ознакомиться с полным ассортиментом электромагнитных клапанов.

Где купить электромагнитный клапан

Клапаны Bürkert можно найти практически в любой отрасли. От сварочных роботов до гидротехнических сооружений, от обеспыливания в горнодобывающей промышленности до контроля давления в кабине самолета — все возможно с нашими клапанами в качестве надежного компонента вашей системы. Нужен ли вам отдельный клапан, блоки клапанов или индивидуальные решения, вся наша линейка продуктов ориентирована на обеспечение контролируемого обращения с жидкостями и газами.

Наша продукция предназначена для доставки:

  • Высокая гибкость благодаря модульной конструкции
  • Широкий выбор материалов
  • Высокая надежность и длительный срок службы
  • Низкое воздействие на окружающую среду

Приобретите высококачественные электромагнитные клапаны в интернет-магазине Burkert уже сегодня. Или, чтобы получить дополнительную информацию, позвоните нам по телефону 1-800-325-1405, напишите по электронной почте [email protected] или заполните нашу контактную форму.

Что такое электромагнитный клапан?

Клапаны являются основными устройствами для управления потоками газа и жидкости, а добавление соленоидов позволяет управлять ими дистанционно и автоматизировать их.

Клапаны бывают разных форм и размеров и являются основным типом механических компонентов, используемых во всех видах оборудования, машин и процессов. Клапаны могут физически открываться или закрываться полностью, а иногда и в промежуточные положения, чтобы контролировать доступность, расход и давление газов и жидкостей. В этом блоге особое внимание уделяется электромагнитным клапанам, обычно называемым электромагнитными клапанами, и тому, как они работают для обеспечения многих возможностей промышленной автоматизации.

Способ срабатывания соленоида

Все, что физически перемещает клапан, называется приводом. Ручные клапаны требуют, чтобы человек управлял ручкой, чтобы открывать и закрывать клапан. В автоматических клапанах используются электромеханические устройства для их приведения в действие, что позволяет управлять ими из удаленных мест операторами или системами управления и открывает множество дополнительных функциональных возможностей.

Один из методов приведения в действие клапанов использует электромеханические соленоиды для прямого или непрямого управления клапанами. Базовый соленоид состоит из электрической обмотки, также называемой катушкой, расположенной вокруг подвижного металлического сердечника или поршня, который может быть подпружинен. При подаче управляющего напряжения — обычно 12 В постоянного тока, 24 В постоянного тока, 24 В переменного тока или 120 В переменного тока в промышленных целях — катушка становится электромагнитом и перемещает сердечник.

Для небольших технологических клапанов с диаметром трубы примерно до 2 дюймов соленоид может генерировать достаточное усилие для непосредственного управления клапаном. Эти типы компактных соленоидных технологических клапанов очень полезны для управления двухпозиционным потоком сжатых газов или жидкостей на машине или оборудовании.

Представьте себе машину, которая транспортирует детали для мойки. Электромагнитные технологические клапаны можно использовать для подачи сжатого воздуха в цилиндр, который выдвигается для удерживания детали, и для подачи воды в сопло, предназначенное для промывки детали.

А как насчет больших клапанов? Популярным методом приведения в действие клапанов, от малых до больших, является использование пневматического управления. Небольшие электромагнитные регулирующие клапаны можно использовать для подачи сжатого воздуха (или любого сжатого газа) для управления пневматическим механизмом, который, в свою очередь, открывает и закрывает клапан большего размера. Пневматические механизмы могут быть поворотными или линейными приводами, а небольшие электромагнитные регулирующие клапаны иногда называют пилотными клапанами.

Регулирующие клапаны доступны как отдельные автономные компоненты. Там, где для данной области требуется большое количество электромагнитных регулирующих клапанов, они также доступны в виде модульных узлов, где несколько соленоидов могут быть объединены в один коллектор.

Электромагнитные коллекторы компактны по сравнению с отдельными клапанами, и они уменьшают потребность в водопроводе, упрощая установку и техническое обслуживание. Каждый соленоид может быть традиционно жестко подключен, но новые интеллектуальные коллекторы могут использовать промышленные протоколы связи, так что программируемые логические контроллеры могут управлять многими соленоидами через одно сетевое соединение.

Размер электромагнитного клапана

При выборе электромагнитных клапанов для своего применения конструкторы должны учитывать несколько деталей.

  • Электрика: Напряжение соленоида и потребляемый ток должны быть совместимы с теми, что доступны от аппаратных средств управления или управления на основе ПЛК.
  • Сервис: Технологические клапаны устанавливаются в технологических трубопроводах для управления средами (воздух, масло, инертный газ, вода и т. д.), в то время как регулирующие клапаны обычно управляют другими клапанами и оборудованием пневматически, используя сжатый газ, обычно воздух.
  • Размер: Электромагнитные клапаны должны быть рассчитаны на ожидаемые рабочие условия и давление, обеспечивая при этом достаточный поток для нагрузки. Каждый соленоидный клапан будет иметь допустимый диапазон давления (обратите внимание, что для работы некоторых клапанов требуется как минимум минимальное давление) и опубликованный коэффициент расхода (C v ) значение, указывающее характеристики потока. Многие поставщики клапанов предлагают программное обеспечение для расчета, помогающее определить размеры.
  • Размер порта: Соединительные порты должны соответствовать размерам труб и фитингов, но обратите внимание, что размер потока также влияет на доступные размеры портов.
  • Тип технологического клапана: Самые основные клапаны — 2-ходовые, 2-позиционные. Эти клапаны имеют два соединительных порта и два положения (открыто или закрыто). Другой популярной конфигурацией является 3-сторонняя, 2-позиционная, в которой три порта расположены так, что общий порт одновременно подключается только к одному из двух других.
  • Тип регулирующего клапана: Регулирующие клапаны также доступны в 2-ходовых, 2-позиционных и 3-ходовых, 2-позиционных конфигурациях, а также во многих других конфигурациях, таких как 5-ходовые, 3-позиционные. В регулирующих клапанах могут использоваться катушки одностороннего действия, в которых пружина используется для возврата клапана в состояние покоя при отключении питания. В более сложных комбинациях может использоваться несколько витков и различные устройства с пружинным возвратом в центр.
  • Опции: Некоторые соленоиды имеют жесткое подключение, в то время как для упрощения установки к другим можно подключить наборы кабелей с разъемами. Светодиодные индикаторы и защита от перенапряжений — удобные опции для облегчения поиска и устранения неисправностей и увеличения срока службы.

Выбор подходящего электромагнитного клапана для работы

С таким количеством вариантов может быть сложно выбрать лучший продукт для каждого применения. Веб-сайт AutomationDirect предоставляет множество способов поиска и фильтрации результатов по продуктам, а также предлагает множество ресурсов и методов поддержки клиентов, упрощая разработчикам поиск подходящих электромагнитных клапанов для их применения.

Что такое электромагнитные клапаны? | Bola Systems

Электромагнитные электромагнитные клапаны (также известные как электромагнитные клапаны) — это клапаны, управляемые электрическим током. Они состоят из двух основных частей – корпуса клапана и соленоида (катушки). Соленоид состоит из намотанной медной проволоки, которая окружает сердечник с подвижным замыкающим плунжером. Задача катушки — создать магнитное поле с помощью проходящего электрического тока, который затем перемещает поршень и либо открывает, либо закрывает клапан. Таким образом, электромагнитные клапаны используют электрический ток для преобразования в линейное движение.

Электромагнитные клапаны используются для многих целей. Подходят для жидких и газообразных сред — для закрытия, открытия, дозирования, распределения или смешивания в распределительных системах. Классические области применения включают системы отопления, орошения, посудомоечные и стиральные машины, системы охлаждения и кондиционирования воздуха, медицину, стоматологию, промышленную очистку и резервуары для воды.

Электромагнитные клапаны бывают обычных двухходовых или даже более сложных трехходовых и многоходовых конструкций, используемых для переключения и смешивания потоков. Чаще всего корпуса клапанов изготавливают из латуни, нержавеющей стали, алюминия или даже пластика. Перед покупкой всегда проверяйте, подходит ли материал для предполагаемого использования и совместим ли он со средой.

Конструкция клапана

Клапан состоит из корпуса клапана и установленной на нем катушки. Вход и выход оснащены соединениями, чтобы их можно было подключить к трубопроводу. Внутри корпуса клапана мы можем найти кольцо, пружину, плунжер и уплотнение или диафрагму.

1) катушка 2) якорь 3) защитное кольцо 4) пружина 5) плунжер 6) уплотнение 7) корпус клапана 6) уплотнение 7) корпус клапана 8) отверстие корпуса 9) диафрагма

Нормально открытая или нормально закрытая?

Двумя основными категориями соленоидов являются NO и NC — нормально открытые и нормально закрытые. При подаче на катушку электрического тока создается магнитное поле, сила которого зависит от силы тока, количества витков провода и материала подвижного сердечника, также называемого поршнем. Магнитное поле перемещает этот поршень и таким образом закрывает или открывает клапан. Без питания клапан может быть либо закрыт, либо открыт.

При нормально закрытом клапане при подаче питания плунжер поднимается под действием магнитного поля. Таким образом, клапан открывается, позволяя среде течь. Сила магнитного поля поднимает поршень против пружины, которая, в свою очередь, толкает его вниз. Когда питание прерывается, магнитное поле исчезает, и пружина плунжера сжимает его обратно в исходное положение. Таким образом, клапан закрыт. Это более широко используемый вариант из соображений безопасности в случае сбоя питания.

Нормально открытый клапан позволяет среде течь без подачи энергии. Плунжер всегда выдвинут, и среда может течь через клапан. Однако при подаче питания магнитное поле толкает поршень вниз и закрывает клапан. Этот вариант в основном используется в приложениях, где более энергоэффективно держать клапан открытым в течение более длительного времени.

Электромагнит прямого или косвенного действия?

Электромагнитные клапаны также различаются по принципу действия. Либо они могут работать напрямую, когда змеевик напрямую открывает отверстие, либо они работают косвенно, т. Е. Они регулируются разницей давлений между входом и выходом. Стрелка на их корпусе должна указывать направление потока в трубопроводных системах.

Клапаны прямого действия (прямого действия)

Клапаны прямого действия работают по очень простому принципу. Для этого примера у нас будет нормально закрытый клапан. Когда соленоид обесточивается, его пружина давит на плунжер, который затем закрывает отверстие клапана и упирается в уплотнение. При включении питания катушка поднимает поршень и открывает соленоид. С нормально открытым клапаном все ровно наоборот.

Эти соленоиды больше используются для небольших потоков, где нет высокого давления. Для работы им не требуется никакого давления или перепада давления, поэтому их можно использовать даже при нулевом давлении в магистрали.

Клапаны непрямого действия (пилотные)

Клапаны непрямого действия, иногда также называемые пилотными, работают по принципу перепада давления между входом и выходом. В этом случае отверстие клапана закрыто диафрагмой, которая разделяет входное и выходное отверстия. В диафрагме имеется отверстие, через которое среда может поступать в верхнюю камеру из впускного отверстия. Это уравновешивает давление, действующее на диафрагму, и она остается закрытой. Опять же, давайте возьмем в качестве примера нормально закрытый клапан. Когда на клапан не подается питание, диафрагма толкается вниз под действием пружины и увеличения давления в камере над диафрагмой. Таким образом, диафрагма закрывает клапан, и среда не может течь. Камера над диафрагмой соединена с выходным отверстием небольшим каналом (пилотным отверстием), который закрывается поршнем. Когда на катушку подается питание, она поднимает поршень, позволяя среде течь через направляющее отверстие к выходу. Поскольку оно больше, чем меньшее отверстие, давление над диафрагмой уменьшается, в то время как давление во входном отверстии остается прежним, а теперь даже выше. Таким образом, он поднимает диафрагму и позволяет среде течь к выпускному отверстию. Дифференциальное давление колеблется от 0,3 бар до 1 бар. С нормально открытым клапаном принцип работы прямо противоположный.

Эти клапаны подходят для больших расходов.

Двухходовой или трехходовой соленоид?

Двухходовые клапаны являются одними из самых основных электромагнитных клапанов. На их теле есть отмеченная стрелка, указывающая направление потока. Для правильной работы клапана необходимо придерживаться этого направления. Двухходовые клапаны используются для открытия или закрытия потока. Однако иногда требуются более сложные приложения, такие как микширование. Для этого используются трех- и многоходовые клапаны.

Трехходовые клапаны имеют в общей сложности три порта для соединений. Они могут переключаться между двумя контурами или смешивать два контура вместе. Некоторые клапаны выполняют обе эти функции, в зависимости от того, что необходимо в данный момент. Соленоид всегда подключен одновременно только к двум портам, через которые в данный момент протекает среда.

Распределительные соленоиды

Катушка соленоида определяет, какое выходное соединение используется для потока. В обесточенном состоянии среда проходит через верхний выпускной патрубок. Если катушка находится под напряжением, поршень вытягивается вверх, закрывая путь к верхнему выходу, но открывая путь к нижнему выходу. Среда перенаправляется на второй выход.

Смесительные соленоиды

В этом случае клапан имеет два входа и один выход. Катушка определяет, какой выход используется в данный момент. Среда течет от верхнего входа к выходу без питания. С другой стороны, при подаче питания катушка тянет поршень вверх, останавливая поток из верхнего входа и открывая доступ из нижнего входа.

Универсальный электромагнитный клапан

Этот клапан работает в обоих направлениях. Либо в виде дистрибутива, либо в виде микширования. Однако одновременно могут работать только два порта.

Электромагнитный электромагнит Tork

  • прямого действия       
  • НО — нормально открытый
  • источник питания 230 В переменного тока   
  • вода, газ, воздух
  • корпус из латуни      

Источник питания катушки

Катушки питаются от постоянного или переменного тока. Катушки постоянного тока имеют больше витков, чем катушки переменного тока. Они менее склонны к собиранию грязи, а подъемная сила в исходном и поднятом положении остается одинаковой. Однако потребляемая энергия и магнитная сила катушек постоянного тока зависят от температуры. Катушки переменного тока имеют меньшую зависимость, но более подвержены загрязнениям, которые могут вызвать гудение катушки. Они отличаются более высокой скоростью переключения. Если поршень заблокирован, катушка может перегреться. При одинаковом напряжении сопротивление катушки переменного тока меньше сопротивления катушки постоянного тока.

Широкий диапазон напряжений катушек. Для постоянного тока оно находится в пределах 12-48 В, для переменного тока оно находится в пределах 110-230 В. Электромагнитные клапаны обычно продаются с катушкой, но можно найти и без нее. Катушки полностью заменяемы, и вы можете найти сменную катушку для каждого клапана, если существующая перестанет работать. Замена выполняется быстро и легко.

Электромагнитный соленоид Danfoss

  • пилотный
  • нормально закрытый
  • источник питания 230 В переменного тока    
  • вода, газ, пар, масло
  • встроенный фильтр           
  • сменная катушка      

Чем отличаются уплотнительные материалы?

Материал уплотнения и диафрагмы всегда должен быть совместим со средой. Для различных сред всегда больше подходит другой тип уплотнения.

NBR — или нитриловый каучук синтетического происхождения. Характеризуется высокой износостойкостью. Это эластомер с высокой прочностью на растяжение. Вероятность деформации очень мала. Он подходит для жидкостей на основе воды и гликоля, масел и газообразных сред, таких как воздух. Температура должна быть в пределах от -10 до +90/100°С.

EPDM — каучук этилен-пропиленовый. Характеризуется высокой устойчивостью к старению, озону, теплу и ультрафиолетовым лучам. Вероятность деформации здесь очень мала. Температурный диапазон шире, чем у NBR, от -30° до +140°C. EPDM чаще всего используется для жидкостей на основе воды и гликоля, а также для работы с паром.

ViTON — для применения в диапазоне температур от -15 до 220°C. Это фторкаучук, устойчивый к большому количеству химических веществ, таких как минеральные масла, озон, топливо, органические растворители и многое другое. Он характеризуется превосходными изоляционными свойствами и устойчивостью к вакууму. Он не очень гибкий и легко царапается.

ФКМ — еще один фторкаучук со свойствами, аналогичными ViTON. Температурный диапазон от 0 до 100°С. Используется в приложениях с водой и гликолями, для масел и газообразных сред, таких как воздух.

PTFE — очень прочный полимер с температурным диапазоном от -10 до +150°C. Используется для работы с паром. Он характеризуется очень высокой устойчивостью к старению и химическим веществам, высокой прочностью на растяжение и низким коэффициентом трения.

Как работают электромагнитные клапаны — инженерное мышление

Как работают электромагнитные клапаны

Как работают электромагнитные клапаны, в этой статье мы рассмотрим, как работают электромагнитные клапаны. Мы рассмотрим основные принципы работы двух типов электромагнитных клапанов. Мы также расскажем, как выглядят настоящие электромагнитные клапаны, почему используются электромагнитные клапаны, где используются электромагнитные клапаны и как работают электромагнитные клапаны.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть видео этой статьи на YouTube

Если вы работаете с электромагнитными клапанами, вам нужно загрузить приложение Magnetic Tool от Danfoss.
Приложение Magnetic Tool, входящее в состав Danfoss CoolApps Toolbox, позволяет быстро и легко тестировать катушки электромагнитных клапанов и доступно по всему миру для Android и iPhone.

🎁 Скачать магнитный инструмент для бесплатно – нажмите здесь

Электромагнитные клапаны используются для преобразования электрической энергии в механическую.

Часть электромагнитного клапана.

Электромагнитные клапаны имеют весьма характерный внешний вид. Как и следовало ожидать, у них есть корпус клапана, но сверху у них есть блок с выходящими проводами. Эта верхняя часть является соленоидом, а нижняя часть — клапаном, поэтому получается электромагнитный клапан.

Эти клапаны бывают разных форм и размеров. Ниже я покажу вам несколько примеров. Изменение формы зависит от пропускной способности клапана, давления, с которым он работает, и различных внутренних механизмов.

Типы электромагнитных клапанов

Почему мы используем электромагнитные клапаны

Почему мы используем электромагнитные клапаны? Эти клапаны позволяют инженерам автономно и дистанционно управлять потоком жидкости в системе. Эта жидкость может быть жидкостью или газом. Например, вода, воздух, природный газ, масло, пар, хладагент и т. д. список можно продолжать и продолжать.

Электромагнитная катушка используется для управления клапаном, пропуская через нее электрический ток для создания электромагнитного поля и управления клапаном. Это означает, что если он подключен к контроллеру, им можно управлять автономно и удаленно с помощью компьютера без необходимости для инженеров физически открывать и закрывать клапаны. Это позволяет системам работать намного эффективнее и безопаснее.

Где мы используем электромагнитные клапаны

Где мы используем или находим электромагнитные клапаны? Короткий ответ — ВЕЗДЕ! Электромагнитные клапаны можно найти во всем, от стиральных машин до космических ракет, хотя в этом видео мы сосредоточимся на промышленных приложениях и системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Давайте рассмотрим несколько примеров.

В коммерческих холодильных системах мы почти наверняка найдем по крайней мере один электромагнитный клапан в системе, и он обычно находится в жидкостной линии рядом с расширительным клапаном. Ранее мы также рассказывали о том, как работают расширительные клапаны, проверьте это, нажав здесь.

Электромагнитный клапан, пример AHU

Пример: блок обработки воздуха.
В нем имеется двойной змеевик охлаждения прямого расширения для контроля температуры воздуха, проходящего по зданию. Верхний расширительный клапан и охлаждающий змеевик всегда включены, когда система работает, а второй расширительный клапан и змеевик включаются только летом, когда нагрузка на охлаждение слишком велика для одного змеевика. Поэтому электромагнитный клапан используется здесь для изоляции второго змеевика и расширительного клапана до тех пор, пока они не потребуются. Затем контроллер посылает сигнал клапану открыться и обеспечить дополнительное охлаждение.

Соленоидный клапан оттаивания горячим газом

Пример: Оттайка горячим газом
Еще одним очень распространенным применением электромагнитных клапанов в холодильных системах является линия оттаивания горячим газом для управления потоком горячего хладагента в испаритель во время цикла оттаивания. Когда влага из воздуха конденсируется на трубках испарителя, она замерзает и вызывает образование льда. Нам нужно удалить это, чтобы обеспечить эффективную работу, поэтому мы открываем электромагнитный клапан, чтобы направить горячий хладагент из компрессора и через испаритель вместо конденсатора. Затем, когда разморозка завершена, электромагнитный клапан закрывается, и система продолжает работать в обычном режиме в режиме охлаждения.

Электромагнитный клапан завода по производству напитков

Пример: Производство напитков
В промышленности мы можем использовать эти клапаны для точного управления потоком и смешиванием жидкостей, например, для наливания идеального количества газированного напитка в бутылку на производственной линии.

Мы также можем найти электромагнитные клапаны, используемые на производственной линии для предотвращения утечек. Если датчик обнаруживает утечку из трубопровода, то электромагнитный клапан в этой части технологической линии автоматически перекрывается, чтобы предотвратить потери продукта и защитить производственное оборудование, пока инженеры не смогут его устранить.

Как они работают

Существует несколько вариантов работы клапана в зависимости от требуемой производительности и давления, с которым он работает. Мы собираемся сосредоточиться на клапане прямого действия, который является самой простой версией.

В клапане прямого действия у нас есть соленоид сверху, который в основном представляет собой катушку провода. Как вы, возможно, видели в наших обучающих видео по электрике. Когда мы пропускаем электрический ток через катушку, мы генерируем электромагнитное поле. Это магнитное поле управляет клапаном.

Как работает электромагнитный клапан

У нас есть два типа клапанов: нормально открытый и нормально закрытый. Сначала рассмотрим нормально закрытый тип.

Нормально закрытые электромагнитные клапаны

Внутри клапана находится арматура. Соленоид помещается над ним и полностью окружает якорь, так что он находится в центре его магнитного поля. Внутри цилиндра якоря находится плунжер и пружина.

Как работают нормально закрытые электромагнитные клапаны

Пружина толкает плунжер вниз в нормально закрытом клапане. Поскольку поршень толкается пружиной, он остается в нижнем положении, закрывая клапан на неопределенный срок. Но если на катушку подается электрический ток, она будет генерировать электромагнитное поле, и это магнитное поле проходит через поршень и заставляет его двигаться вверх против пружины, тем самым открывая клапан. (Подробную анимацию смотрите в видео на YouTube)

В центре катушки линии магнитного поля самые компактные и, следовательно, самые сильные. Вот почему мы помещаем поршень в центр.

Как только электрический ток прекратится, магнитное поле исчезнет, ​​и пружина снова опустит поршень, чтобы закрыть клапан.

Нормально открытые электромагнитные клапаны

Нормально открытые электромагнитные клапаны

В случае нормально открытых клапанов катушка снова располагается вокруг якоря, но на этот раз пружина толкает плунжер в верхнее положение, так что клапан всегда открыт, если только на электромагнитную катушку не подается питание. .

Если затем пропустить через катушку ток, он снова создаст электромагнитное поле, но на этот раз поле будет толкать поршень, а не тянуть его. Когда поршень нажимается, он закрывает клапан и останавливает поток жидкости в системе.

Когда подача электрического тока прекращается, пружина возвращает поршень в верхнее положение и снова открывает клапан.

Что такое пневматический электромагнитный клапан?

Электромагнитный клапан, также известный как клапан с электрическим приводом, представляет собой клапан, в котором для работы используется электромагнитная сила. Когда электрический ток проходит через катушку соленоида, создается магнитное поле, которое заставляет стержень из черного металла двигаться. Это основной процесс, который открывает клапан, и он работает прямо или косвенно с воздухом.

Электромагнитные клапаны могут быть нормально открытыми или нормально закрытыми:

  • Нормально открытый (Н/О) , клапан остается открытым, когда электромагнит не заряжен.
  • Нормально закрытый (НЗ) , клапан остается закрытым, когда соленоид не заряжен.
Зачем использовать электромагнитный клапан?

Электромагнитные клапаны устраняют необходимость в ручном или пневматическом управлении пневматической цепью и требуют для работы только электрического входа (и давления воздуха для управляемых клапанов), что упрощает их программирование и установку в самых разных областях применения.

Какие существуют типы электромагнитных клапанов?

Как мы увидим, соленоидные клапаны можно разделить на следующие широкие категории: прямого действия или соленоидные пилотные. Клапаны с электромагнитным управлением можно дополнительно разделить на клапаны с внутренним или внешним управлением, и их иногда называют электромагнитными клапанами с сервоприводом.

  • Прямого действия

В случае электромагнитных клапанов прямого действия сила, создаваемая электромагнитом, должна быть больше, чем сила, создаваемая давлением воздуха. Для их работы не требуется давления в трубопроводе, и они могут работать в условиях вакуума.

В Н/З клапанах прямого действия стержень соленоида прикреплен к золотнику и удерживается на месте пружиной. Когда соленоид заряжается, магнитное поле заставляет стержень соленоида подниматься, перемещая катушку и позволяя воздуху проходить на другую сторону. В нормально замкнутом клапане происходит обратное – пружина удерживает золотник в открытом положении.

Электромагнитные клапаны прямого действия имеют ограниченное применение и встречаются только примерно в 10% применений. Это связано с тем, что поток может быть ограничен, и они потребляют большое количество электроэнергии.

  • С внутренним управлением

В отличие от соленоидов прямого действия, клапаны с внутренним управлением работают с давлением в системе, чтобы способствовать управлению, а не противодействовать ему. Это делает их способными управлять воздушным потоком, используя меньшую мощность, чем давление в линии.

В клапанах с внутренним управлением соленоид закрывает меньший проход между линией и полостью за золотником. Когда он открывается, давление в линии толкает золотник, открывая клапан. Поскольку соленоид управляет гораздо меньшими отверстиями, ему требуется гораздо меньше энергии для перемещения по сравнению с электромагнитным клапаном направленного действия.

  • С внешним управлением

Электромагнитные клапаны с внешним управлением работают аналогично клапанам с внутренним управлением, но используют воздух из внешнего источника для облегчения движения клапана, а не давление внутри клапана. Это должно происходить перед клапаном, но также может быть обеспечено из отдельного контура. Этот внешний источник воздуха подается в дополнительный порт на клапане. Клапаны с внешним управлением обычно используются в сценариях низкого давления, вакуума или альтернативных портов, когда в самом клапане есть низкое, отрицательное давление или его отсутствие для облегчения движения.

Как управляется электромагнитный клапан?

На самом простом уровне соленоидами можно управлять с помощью ручного электрического выключателя, которого достаточно в некоторых случаях. Однако в большинстве случаев требуется более сложное управление с помощью платы управления. Платы управления в цифровом виде настраивают работу клапанов через определенные промежутки времени или могут быть запрограммированы на работу клапана при выполнении определенных условий, например, когда он получает сигнал от реле давления. Электромагнитными клапанами можно управлять с помощью компьютера, что упрощает их интеграцию в системы Industry 4.0.

Как выбрать электромагнитный клапан

Требуемый тип электромагнитного клапана зависит от нескольких факторов.

  • Какое давление в магистрали? От этого будет зависеть, какая мощность потребуется. Он также подскажет, нужен ли клапан прямого действия, с внутренним или внешним управлением.
  • Как быстро должен открываться или закрываться клапан? Пилотным клапанам требуется больше времени для переключения, чем клапанам прямого действия, но они потребляют меньше энергии.
  • Вам нужен Н/О или Н/З клапан? Клапан должен соответствовать применению. Единственным наиболее важным соображением является потенциальный эффект от отключения электроэнергии или отказа клапана — что безопаснее для потока остановить или продолжить, если это произойдет? Если нет соображений безопасности, подумайте, будет ли линия большую часть времени открыта или закрыта. Если линия будет в основном в потоке, то потребуется нормально открытый клапан. Если верно обратное, то понадобится нормально закрытый клапан. Неправильный подход приведет к увеличению затрат на электроэнергию и возможному перегоранию соленоида.
  • Какова требуемая скорость потока, размер порта и количество портов? Как и в случае с любым клапаном, эти факторы полностью зависят от функции клапана и системы, в которую он интегрируется.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.