В некоторых трубопроводных системах требуется автоматическое отсечение потока жидкости или газа. Автоматизация может быть с помощью шаровых кранов с пневмоприводом, задвижек с электроприводом, электромагнитных клапанов и другой запорной арматуры.
В этой обзорной статье мы постараемся дать вам краткую информацию об электромагнитных клапанах. Здесь вы узнаете о:
- Что такое электромагнитные клапаны?
- Символы и терминология электромагнитных клапанов
- Типы электромагнитных клапанов
- Достоинства и недостатки
- Применение электромагнитных клапанов
Что такое соленоидный клапан?
Соленоидный клапан это электромеханически управляемый клапан, который используется для контролирования направления или силы потока рабочей среды.
Клапан состоит из множества частей, каждая из которой имеет своё функциональное назначение.
Электромагнитная катушка - это электрическая часть клапана, состоящая из намотки изолированного медного провода, создающего магнитный поток при подаче питания. Эта катушка размещается на штоке (плунжерной трубке) с помощью фиксирующих зажимов.
Штекер (DIN коннектор) соленоида - пластиковый ввод, через который провод питания подключается к катушке. Защищает от попадания воды, пыли, грязи на электрические контакты.
Шток - трубка из нержавеющей стали, закрытая сверху, установлена для улучшения магнитного поля катушки при включении питания.
Пружина между штоком и плунжером - это часть электромагнитного клапана, которая помогает сердечнику оставаться в фиксированном положении, когда катушка не находится под напряжением.
Плунжер (сердечник) - движется под действием магнитной силы вверх по штоку.
Пружина между мембраной и плунжером - соединяет мембрану и плунжер. При срабатывании клапана плунжер благодаря наличию пружины тянет мембрану за собой.
Мембрана (иногда поршень) - закрывает седло клапана, не позволяя рабочей среде проходить из одной части клапана в другую (перекрывает трубопровод).
Корпус - это основная часть клапана со всеми входными и выходными отверстиями для монтажа клапана на трубопроводе.
Крышка - устанавливается на корпус клапана и имеет несколько отверстий.
Крепеж - соединяет крышку и корпус клапана.
Обозначение соленоидного клапана
- обозначение нормально-открытого электромагнитного клапана
- обозначение нормально-закрытого электромагнитного клапана
- обозначение соленоидного клапана в иностранной литературеТипы электромагнитных клапанов
Основных видов клапанов два:
- Клапан прямого действия
- Клапан пилотного действия
Основные особенности соленоидного клапана прямого действия
При подаче напряжения на катушку плунжер поднимается благодаря магнитному полю и поднимает за собой мембрану.
Основные характеристики электромагнитного клапана прямого действия:
- Уплотнительный элемент (диафрагма или поршень) клапана напрямую соединен с сердечником;
- Не требуется перепад давления для открытия/закрытия;
- Максимальный перепад давления на клапане ограничен силой магнитного поля используемой катушки и диаметром седла (то место, куда опускается уплотнение клапана).
Основные особенности соленоидного клапана пилотного действия
При подаче напряжения на катушку плунжер поднимается благодаря магнитному полю катушки и перепаду давления в системе.
Перепад давления системы используется благодаря наличию небольшой рабочей камеры непосредственно над диафрагмой, которая помогает в работе клапана. Рабочая среда поступает в камеру через небольшое отверстие, которое сжимает диафрагму и поддерживает герметичность в седле клапана. При подаче напряжения происходит частичное открытие мембраны, выход рабочей среды из камеры над мембраной - появляется разница давлений, которая помогает до конца открыть мембрану.
Основные характеристики электромагнитного клапана пилотного действия:
- Есть отверстие, через которое рабочая среда попадает в надмембранное пространство;
- Клапан использует энергию рабочей среды для открытия и закрытия;
- Клапану для открытия и закрытия требуется перепад давления, известный как «минимальное рабочее давление». Это давление варьируется обычно от 0,1 до 1 бар, в зависимости от размера клапана.
Типы электромагнитных клапанов в зависимости от потоков
Распределение потоков происходит исходя из количество портов подключения к трубопроводу. Наиболее популярными являются следующие 3 вида клапанов.
- 2-ходовой электромагнитный клапан
- 3-ходовой электромагнитный клапан
- 4-ходовой электромагнитный клапан
Двухходовойэлектромагнитный клапан
Это наиболее распространенный тип электромагнитного клапана, используемый в промышленности. Обычно обозначается 2/2-ходовой клапан. Двухходовой клапан имеет два порта, что позволяет ему быть в одном их двух положений: открыто или закрыто. Такой соленоидный клапан может быть «нормально открытым» или «нормально закрытым» по принципу своей работы.
Соленоидный нормально открытый клапан остается открытым до тех пор, пока на катушку не будет подан ток для закрытия клапана.
Соленоидный нормально закрытый клапан остается закрытым до тех пор, пока источник питания не заставит его открыться.
Таким образом: двухходовой электромагнитный клапан имеет два порта (вход и выход) и два положения (открыто и закрыто).
Трехходовый электромагнитный клапан
Трехходовой электромагнитный клапан также бывает двух типов, то есть нормально открытый и нормально закрытый. Обычно обозначается 3/2-ходовой клапан
Соленоидный электромагнитный клапан имеет три парубка для подключения к трубопроводу, причем один из патрубков всегда открыт для обеспечения потока рабочей среды.
Благодаря своим конструктивным особенностям могут быть распределительные, а могут быть переключающие клапаны.
Распределительный трехходовой соленоидный клапан - до включения катушки рабочая среда идёт только одному потребителю, после подачи напряжения на соленоид рабочая среда распределяется между двумя потребителями.
Переключающий соленоидный клапан - рабочая среда до включения катушки идёт одному потребителю, после включения соленоида идёт второму потребителю.
Четырехходовой электромагнитный клапан
4-ходовые электромагнитные клапаны обеспечивают большую эксплуатационную гибкость, поскольку их можно использовать для чего угодно. Могут быть в разных конфигурациях. Обычно используется 2 входа, 2 выхода - так как именно такая конфигурация оптимальна для пневмоцилиндров двойного действия, потому что они фактически переключают направление потока воздуха с нижней части входного отверстия цилиндра на верхнюю часть другого порта цилиндра.
Достоинства и недостатки соленоидных клапанов
Электромагнитные клапаны используются во всех отраслях промышленности из-за их универсальности и к их преимуществам относятся следующие факторы:
- Быстродействие
- Низкое энергопотребление
- Дистанционное управление
- Подходит для различных машин и областей применения
- Дешевые запасные части
- Совместимость с источником питания переменного и постоянного тока
- Использование при низких и высоких температурах
- Может быть установлен вертикально или горизонтально
Но, как и у любого другого клапана есть недостатки:
- Чувствителен к изменению напряжения
- Катушка может нуждаться в замене в течение срока службы клапана
- Сигнал управления должен оставаться включенным во время работы
Применение электромагнитных клапанов
- В холодильных системах используются медные электромагнитные клапаны для реверсирования потока хладагентов. Это помогает охлаждать летом и обогревать зимой;
- В ирригационных системах используются электромагнитные клапаны с автоматическим управлением;
- В посудомоечных и стиральных машинах для управления потоком воды;
- В системах кондиционирования воздуха для регулирования давления воздуха и в чиллерах для воды;
- В медицинском и стоматологическом оборудовании используются для управления воздухом и водой;
- В резервуарах для воды используются электромагнитные клапаны с поплавковым выключателем для управления притоком или оттоком воды;
- На автомойках для контроля потока воды и мыла.