Электромагнитные соленоидные клапаны — устройство, принцип работы
Электромагнитный соленоидный клапан — это комбинация двух функциональных узлов: соленоид (электромагнит) с сердечником и клапан с проходным отверстием, в котором установлен диск или поршень. Клапан открывается (закрывается) движением магнитного сердечника (он втягивается в соленоид), когда на катушку подается электропитание. Если проще, это запорный кран для моментального автоматического перекрытия потока рабочей среды, который управляется с помощью электричества. Существуют двухходовые клапаны (2 порта для управления электроприводом) и трехходовые (3 порта).
Корпус соленоидного клапана изготовляется из латуни, литейного чугуна, нержавеющей стали или бронзы. Катушка — это электрическая часть, которая создает магнитный поток при подаче напряжения, состоит из бобины с изолированным медным проводом. Металлическая оболочка катушки служит для электрической и механической защиты, от воды и пыли.
Соленоидные клапана для воды, воздуха
Соленоидные клапаны прямого и непрямого действия
В клапане прямого действия сердечник соленоида механически соединен с диском и открывает/закрывает проходное отверстие при вкл/выкл соленоида. Его работа не зависит от рабочего давления в трубопроводной системе. Клапаны непрямого действия используют для работы давление в трубопроводе (разность давления между входом и выходом). Он оснащен пилотным перепускным отверстием. При подаче электрического напряжения на соленоид, пилотное отверстие открывается и сбрасывает давление с верха поршня на выход клапана. При этом давление рабочей среды поднимает поршень (мембрану) с седла клапана, тем самым открывая его. При отключении питания от соленоида пилотное отверстие закрыто и всё давление прикладывается к поршню или мембране сверху — происходит герметичное закрытие.
Основные сферы применения
Клапаны применяются во многих отраслях промышленности: канализация, котельные агрегаты, расширительные системы, моечные системы, поливочные системы, пищевое производство, другие гидравлические системы. Основные производители: Danfoss, Dendor, Tork (АДЛ), ASCO, АСТА, СЕМЕ. Область использования клапана напрямую связана с материалом, из которого он изготовлен и уплотнением. Соленоидные клапаны DENDOR прямого действия могут работать при нулевом давлении, без учета перепада давления среды. Клапаны непрямого действия при нулевом давлении неработоспособны. Так, муфтовый соленоидный клапан Dendor серии VG может эксплуатироваться при температуры рабочей среды до +180°C, в условиях высокого давления (до PN 25).
какой выбрать? Особенности, отличия, эксплуатационные ограничения
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 действияКатушка (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 )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 F
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 мембранойВ 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
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 подъемВ 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
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 загрязненияТакже 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 средыДля 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 клапан Рисунок 7 – Не верное направление подачи жидкости в клапанОпределить правильное положение при монтаже можно по стрелке на корпусе клапана (см. рисунок 8).
Рисунок 8 – Стрелка на корпусе клапана для определения направления подачи средыОднако, 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 жидкостиВремя 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 пневмоприводомВнутри 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 состоянииДля 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
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 3/2Порт 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 конструкцийУ 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 пневмоприводомЭлектрический 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 управленияКаждый из этих способов монтажа имеет свои преимущества и недостатки.
Установка распределителей на клапанах с пневмоприводом
Преимущества
- +Меньше время срабатывания клапанов (так как воздух поступает сразу в пневмопривод).
- +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
- —Необходимость прокладки двух линий до клапана: пневматической и электрической.
- —Распределитель находится возле клапана с пневмоприводом, где может подвергаться негативному воздействию окружающей среды.
Установка распределителей в шкафу управления
Преимущества
- +Упрощение разводки электрических цепей (все распределители в одном шкафу, до клапана с пневмоприводом прокладывается только одна линия – пневматическая).
- +Все распределители легко доступны для обслуживания, так как находятся в шкафу управления.
- +Все распределители надежно защищены от воздействия окружающей среды (повышенная температура, запыленность, мойка оборудования химическими реагентами и так далее).
Недостатки
- —Больше время срабатывания клапанов с пневмоприводом.
- —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.
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 пневмоприводомОчевидно, 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-UРабочее 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 средыПо 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.
Читайте также:
назначение, применение, проверка и ремонт
Клапан с электромагнитным приводом — это современный вид запорной арматуры. Они позволяют на расстоянии управлять потоками жидкости или газа в трубопроводных системах. Такие затворы хорошо встраиваются в автоматизированные системы управления технологическими процессами, позволяют экономить дефицитные человеческие ресурсы и делают работу предприятий более безопасной. Существует большое количество различных видов клапанов для разных сред, различаются они и по своему устройству и назначению.
Назначение и применение электромагнитных клапанов
Электромагнитный клапан предназначен для управления потоками жидких и газообразных продуктов на расстоянии. Он может быть запорным и регулирующим. Управление при этом может осуществляться как вручную, так и с помощью систем автоматики. По своей конструкции и назначению электромагнитный затвор весьма похож на обычный, с той разницей, что в движение запорный элемент приводится в движение не мускульной силой, а соленоидом, электромагнитом с подвижным сердечником. При подаче напряжения на катушку индуктивности соленоида, она, в зависимости от полярности, втягивает или выталкивает сердечник, соединенный со штоком клапана.
Такие запорные и регулирующие устройства используются как в сложных промышленных установках, так и в домашних системах отопления, водоснабжения, в бытовой технике. Применяются они и в транспортных средствах, работающих на жидком топливе.
Устройство клапана
Соленоидный клапан по составу основных деталей и узлов во многом совпадает с обычным устройством с ручным управлением:
- Корпус с подводящим и отводящим патрубком.
- Рабочая камера с седлом.
- Тарельчатый, шаровой или лепестковый запорный элемент.
- Возвратная пружина.
- Шток, соединенный с запорным элементом и сердечником соленоида
- Соленоид.
Корпус магнитного клапана изготавливается из металлических немагнитных сплавов или прочных пластиков. Высокая герметичность корпуса позволяет применять клапан в различных средах, в том числе и активных. Соленоидные клапана для воды в качестве уплотняющих прокладок используют резину, для более активных сред выбирают фторопласт. Открывать и закрывать клапан соленоид за время службы должен тысячи или даже десятки тысяч раз, поэтому для обмоток берут самые высококачественные медные провода, покрытые изолирующей эмалью.
Управление электромагнитным клапаном осуществляется по проводам, для их присоединения на корпусе снаружи предусмотрены контактные группы.
Устройство должно быть устойчивым к воздействию внешних электромагнитных полей, шумов и вибраций.
Существуют и другие типы электромеханических приводов, такие, как электродвигатель с редуктором, пневматические или гидравлические.
Принцип работы электромагнитных систем
Принцип работы электромагнитного запорного клапана основан на физическом явлении электромагнитной индукции. При протекании тока по катушке индуктивности внутри нее возникает магнитное поле, воздействующее на сердечник из магнитных материалов силой, приложенной в продольном направлении. Эта сила, в зависимости от полярности приложенного напряжения, пытается втянуть сердечник внутрь катушки либо вытолкнуть его. При этом происходит открытие либо закрытие затворного элемента.
Катушки соленоидных клапанов могут работать как на постоянном токе напряжением от 5 до 36 вольт, так и на переменном токе напряжением 220 В.
Устройства с низким управляющим напряжением обладают небольшой мощностью и ограниченным усилием, передаваемым на запорный элемент. Это позволяет использовать для управления ими низковольтные полупроводниковые схемы. Применяются такие устройства в системах низкого напора рабочей среды, на трубопроводах малых диаметров.
Приводы, работающие на переменном токе, развивают гораздо большие усилия и могут применяться на магистральных трубопроводах высокого давления и больших диаметров.
О разновидностях изделий
Классификация изделий проводится по нескольким параметрам.
Исходя из положения запорного элемента в отсутствие напряжения на катушке различают:
- Нормально открытые, или НО. Проход для жидкости или газа открыт, а при подаче напряжения- он закрывается.
- Нормально закрытые, или НЗ. Проход для среды перекрыт, а при подаче напряжения он открывается.
Некоторые модели выпускаются универсальными, а нормально положение запорного элемента настраивается при установке и подключению к управляющей сети. Такие переключаемые устройства называют бистабильными.
В зависимости от рабочей среды запорную арматуру выпускают для:
- Воздуха.
- Воды.
- Пара.
- Активных сред.
- Горюче-смазочных материалов.
Приборы для работы в радиоактивных средах отличаются специальным подбором материалов с повышенной радиационной стойкостью. Вакуумный электромагнитный клапан должен обеспечивать особо высокую герметичность
Исходя из характеристик внешней среды, исполнение прибора может быть:
- Обычное
- Для влажных помещений.
- Термостойкие (для высоких температур).
- Морозостойкие (для экстремально низких температур).
- Взрывозащищенное. Такие устройства не должны искрить при включении либо выключении. Для этого в них применяются специальные конструктивные решения и материалы.
По типу питающего напряжения катушки делятся на
- Переменного тока, высокого напряжения. Развивают большие усилия, используются на магистральных трубопроводах высокого давления и больших диаметров.
- Постоянного тока, низкого напряжения. Применяются на трубах небольшого сечения и низкого напора.
Есть отдельный класс электромагнитных отсечных клапанов высокого давления. Их называют отсечными. Они предназначены для моментального перекрытия трубопроводов или герметизации емкостей в случае возникновения нештатных или аварийных ситуаций.
И, наконец, по типу функционирования клапаны делятся на
- Одноходовые. Такой затвор имеет только входящий патрубок. Обычно они нормально закрытые и открывают путь водяному или воздушному потоку во внешнюю среду. Используются в качестве предохранительных.
- Двухходовые. Самый распространенный вид, имеют входящий и выходящий патрубки и монтируется в разрыве трубопровода. Применяются для управления потоком в одном из контуров трубопроводной системы.
- Трехходовые. Могут иметь один входной и два выходных патрубка либо два входных и один выходной.
Трехходовые клапаны первого типа применяются для перенаправления потоков из одного контура в другой (например, в системе отопления). Это позволяет поддерживать температуру рабочей среды постоянной без изменения параметров работы источника тепла. Устройства второго типа используются для смешения двух потоков, имеющих разную температуру. Характерным примером служит однорычажный шаровой смеситель на кухне или в ванной.
Область использования
Применение электромагнитных клапанов осуществляется в самых разных областях человеческой деятельности, везде, где возникает необходимость управлять потоками жидкостей и газов дистанционно. Сюда входит:
- Бытовые системы отопления.
- Системы водоснабжения и водоподготовки.
- Технологические установки.
- Трубопроводный транспорт.
- Генерация и распределение тепла.
- Бытовые приборы.
- Канализация.
- Орошение.
- Транспортные средства.
Использование электромагнитных клапанов на транспорте понемногу снижается, поскольку все больше видов транспортных средств переходят на электрические источники энергии и отказываются от жидкого топлива и гидравлики, заменяя их на более надежные электрические приводы. Сходные перспективы просматриваются и в системах отопления. Но в водоснабжении, канализации и других отраслях роль электромагнитных затворов будет только возрастать.
Преимущества электромагнитных клапанов для воды
Главным преимуществом устройства является возможность удаленного и быстрого регулирования потоков рабочей среды. Без электромагнитных затворов становится невозможной работа сложных технологических установок и простых бытовых приборов, таких, как кофеварка и стиральная машина.
Кроме того, электропривод позволяет:
- Подключать соленоидный клапан к централизованной и автоматизированной системе управления. Это многократно повышает точность и оперативность регулировок параметров по сравнению с ручным управлением.
- Снижать трудозатраты на управление технологическими процессами.
- Повышать безопасность производства и исключать воздействие на оператора вредных факторов производственной среды.
- Повышать эффективность работы бытовых приборов и производственных установок за счет точного и быстрого управления потоками рабочих сред и их параметров.
Важным достоинством соленоидного привода по сравнению с электромотором и редуктором является отсутствие зубчатых и червячных передач, исключительная простота устройства и минимум подвижных частей.
Это обеспечивает высокую надежность оборудования, минимальный износ и долгий срок его службы.
Недостатком данного типа устройств являет невозможность плавной регулировки степени открытия затвора. Обеспечивается только два положения: «открыто» и «закрыто».
Установка электромагнитного клапана для воды своими руками
Прежде чем приступать к установке, необходимо определить тип подключения. Наиболее часто применяемыми являются:
- Резьбовое. Входной и выходной патрубки снабжены внешней либо внутренней резьбой, через соответствующие фитинги арматура встраивается в разрыв трубопровода. Наиболее удобное для самостоятельной установки, лучше выбрать подключение такого типа.
- Фланцевое. Патрубки оборудованы фланцами, на концах труб также должны быть фланцы соответствующего типоразмера, они стягиваются между собой болтами. Обеспечивают высокое давление и интенсивность потока, чаще применяются на магистралях высокого и среднего давления.
До начала монтажа устройства следует выполнить ряд подготовительных операций. Трубы должны быть размечены, обрезаны под размер и зачищены. Место для установки электромагнитного устройства должно давать свободный доступ к устройству для его монтажа, обслуживания и ремонта. Опытные мастера сформулировали также несколько рекомендаций:
- Все работы по установке или снятию прибора можно проводить только в отключенном от сети виде.
- Трубопроводную систему необходимо дополнить фильтром механической очистки. Это предотвратит загрязнение и повреждение деталей посторонними включениями, такими ка песок, чешуйки ржавчины и известковые отложения.
- Корпус устройства не должен принимать на себя вес участка трубопровода.
- Следует подключать устройство в соответствии с нанесенными на корпусе стрелками. Они указывают направление потока.
- При уличной установке следует защитить клапан от воздействия природных явлений. Обычно бывает достаточно водонепроницаемого кожуха. При работе в условиях низких температур нужно обеспечить подогрев кожуха.
- Резьбовые соединения нужно обязательно уплотнять лентой ФУМ или сантехнической нитью.
- Кабель для подключения к управляющей системе следует выбирать медный. Он должен иметь достаточное поперечное сечение не менее 2 мм2.
Подбор конкретной модели осуществляется на основе расчетов параметров трубопроводной системы.
Следует учитывать напор, сечение труб, необходимую скорость срабатывания и характеристики управляемой среды.
Признаки неисправности электромагнитного клапана карбюратора
В карбюраторах последних моделей применяется соленоидный привод управления подачей топлива. Как проверить электромагнитный клапан на исправность?
Его поломку определяют по следующим признакам:
- Двигатель неустойчиво работает на низких оборотах.
- Мотор глохнет при использовании наката.
- После выключения двигателя наблюдается детонация рабочей смеси.
Косвенными признаками неисправности также является снижение оборотов при подключении мощных потребителей электроэнергии, таких, как магнитола, ближний или дальний свет, подогрев стекол.
Проверка клапана
Проверять клапан карбюратора следует на следующих режимах:
- На холостом ходу. После запуска доводят обороты до 2100 и вслушиваются в работу карбюратора. Должен быть слышен резкий характерный звук, означающий закрытие затвора. Далее плавно снижают обороты до значения в 1900, должен быть слышен щелчок открывания.
- Торможение двигателем. Нужно сбросить газ, не выключая передачу. Исправный клапан в этом случае не сработает, даже если обороты снизились до 1900. Если слышен щелчок – устройство неисправно.
- После остановки двигателя. Если при выключенном зажигании в цилиндрах продолжаются самопроизвольные вспышки детонирующей рабочей смеси, двигатель дергается и вибрирует – значит, клапан не перекрывает подачу горючего в камеры и далее в цилиндры.
- Если при работающем моторе вытащить из разъема провод питания электроклапана- двигатель должен заглохнуть. Если он продолжает работать- значит, клапан неисправен.
Кроме способов проверки электромагнитного клапана «на ходу», можно вывинтить клапан из корпуса карбюратора и попробовать подать на него напряжение с аккумулятора. Один провод от батареи присоединяют к контактной колодке, другой- к корпусу прибора. При подключении напряжения клапан должен щелкнуть и втянуть иглу внутрь себя. После размыкания цепи слышен еще один щелчок, и возвратная пружина втянет иглу. Заодно можно проверить, не загрязнены ли детали устройства смолистыми отложениями. Их нужно отмочить в бензине и удалить мягкой ветошью.
Нужно проверить также, подается ли на контакты управляющее напряжение. Его нормальное значение — 10,5-14,4 в. Если на блоке управление напряжение есть, а на контакте –нет, значит, неисправен провод. Его надо отремонтировать или заменить.
Если на разъеме блока управления напряжения нет, то, скорее всего, неисправен сам блок. Его проверяют, подключив клапан к батарее еще одним временным проводом. К выводу блока управления, управляющему клапаном, подключают вольтметр или контрольную лампочку. Далее следует запустить двигатель. По достижении оборотов в 900 об/мин лампочка должна вспыхнуть, при 2100 об/мин- погаснуть. Если снизить обороны до 1900 об/мин-опять вспыхнуть. Такое поведение лампочки означает исправность блока управления. Если же лампочка вообще не загорается и не гаснет, а также включается и выключается при других оборотах- блок управления подлежит углубленной проверке и, возможно, замене.
Электромагнитный клапан
В промышленности и в быту постоянно происходит усовершенствование различных элементов, способствующих бесперебойной подаче разного рода жидкостей и газообразных веществ. Одним из таких элементов является электромагнитный клапан. Он очень эффективен в своей работе и предназначается для корректного регулирования прохождения разных типов жидкостей.
Устройство имеет электромеханический принцип действия и включает в себя следующие элементы – корпус, соленоид (электромагнит), оснащённый сердечником, на котором в свою очередь устанавливается поршень или же диск, который и предназначен для регуляции потока проходящим по нему жидкостям. Благодаря одному из основных элементов, а именно соленоиду, электромагнитный клапан также может называться и соленоидным.
Принцип действия электромагнитного клапана
Принцип действия электромагнитного клапана таков. Электричество поступает к устройству и передаётся на электромагнитную катушку. После этого, сердечник путём примагничивания затягивается в соленоид. Этот процесс приводит к тому, что канал либо закрывается, либо наоборот открывается. Магнитный сердечник намеренно располагается внутри специальной герметичной трубки в катушке соленоида. Его герметичность – это одно из самых важных условий.
Электромагнитный клапан по своему устройству напоминает привычный запорный клапан. Но у клапана с использованием соленоида закрытие и открытие может происходить без непосредственного на него воздействия. И открытие, и закрытие магнитного клапана происходит благодаря тому, что на его электромагнитную катушку подаётся электрический ток.
Область применения клапанов
Области применения электромагнитных клапанов достаточно широки. Их используют, как в бытовых нуждах, так и на крупных предприятиях для трудоёмких и сложных по своей сути процессах
Благодаря его работе можно на расстоянии осуществлять подачу практически любых типов жидкости, а также газа или же пара. Это действие также можно произвести практически в любой момент времени, когда потребуется. Самыми простыми и понятными примерами работы клапана может стать подача или слив воды, управление процессами отопления по заданным параметрам или обеспечение водой различные поливальные системы, которые тоже должны работать по времени.
Данными типами устройств пользуются в промышленных масштабах и крупные компании такие как «Газпром», «Норильский Никель», «Сургутнефтегаз», ЛУКойл и другие.
Далее более подробно рассмотрим способы применения электромагнитного клапана. Один из самых распространённых видов устройств, где используется клапан, является газовый фильтр, применяемый на автомобилях. В целом эта конструкция представляет собой единый узел, оснащённый предохранителем, которым и служит электромагнитный запорный клапан. Когда зажигание в автомобиле выключено этот запорный клапан перекрывает подачу газа в редуктор. Перекрывается газ дистанционно. Это обеспечивает переключатель видов топлива, осуществляющий переход с бензина на газ. Обычно он располагается непосредственно в салонах автомобилей, прямо у приборной панели. В этом варианте использования электромагнитного клапана он играет роль аварийного выключателя, который прекращает подачу газа, если неожиданно происходит аварийная ситуация.
Преимущества электромагнитных клапанов
Преимущество использования соленоидного клапана также заключается при его использовании можно достаточно быстро управлять любыми системами водоснабжения. Времени для того чтобы клапан сработал, требуется совсем немного – порядком две-три секунды. И за счёт этого такое устройство становиться особенно востребованным в управлении горячим водоснабжением в небольшой замкнутой системе, какой может быть квартира либо же частный дом. Устанавливая клапан, можно с максимальной точностью придерживаться необходимой температуры, благодаря реагированию на любые перемены в нагрузке, что обеспечит защиту от возникновения так называемых «холодных пробок».
За счёт установки электромагнитного клапана, таким образом, продляется срок службы всей отопительной системы в целом, поскольку обеспечивает равномерное распределение тепла на пластины и вместе с этим снижает их загрязнение. Помимо этого, значительно сокращаются расходы на обслуживание отопительной системы. И поскольку в магнитном приводе клапана отсутствуют механические части, это намного продляет срок его службы. Эксплуатировать электромагнитный клапан можно в системе с различным давлением, поскольку его работа от давления не зависит.
Принцип действия электромагнитных клапанов
Данное устройство получило свое название по принципу создания управляющего усилия. Электромагнитный клапан — это, по сути, запорный вентиль, в котором плунжер поднимается (в нормально закрытых моделях) или опускается (в нормально открытых моделях) при помощи силы электромагнитного поля, которое создается посредством катушки (соленоида).
Рассмотрим принцип работы электромагнитного клапана ODE нормально закрытого типа, то есть который при отсутствии напряжения на катушке закрыт. При подаче напряжения сердечник катушки втягивается и поднимает, преодолевая усилие пружины, жестко закрепленный с ним плунжер. Освободившись от плунжера, поршень (мембрана) под действием давления среды поднимается, открывая проход.
При обесточивании катушки, плунжер, толкаемый пружиной, давит на мембрану и тем самым перекрывает проход.
Принцип действия электромагнитного клапана ODE нормально открытого исполнения точно такой же. Единственное отличие — при подаче напряжения на катушку, плунжер наоборот, преодолевая сопротивление пружины, опускается вниз, давит на мембрану, которая перекрывает отверстие.
Существует несколько видов конструкций электромагнитных клапанов ODE, у которых различен принцип действия с точки зрения гидравлики. Рассмотрим их.
Принцип работы соленоидного клапана ODE прямого действия
Его схема работы абсолютно идентична вышеописанной. То есть открытие (закрытие в нормально открытых моделях) происходит ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО благодаря силе электромагнитного поля соленоида. Плюс такого решения — простота конструкции, в которой минимальное число деталей. А значит высокая надежность и более низкая цена по сравнению с моделями непрямого действия.
Принцип работы электромагнитного клапана ODE непрямого действия
В отличие от моделей прямого действия, в данном варианте мембрана, перекрывающая проход, находится между двумя полостями – надмембранной и подмембранной. В закрытом состоянии в них давление среды одинаково. Но за счет того, что мембрана выполнена таким образом, что со стороны надмембранной полости имеет большую площадь, результирующее усилие прижимает мембрану к седлу. Также в таком клапане имеется перепускной канал, соединенный с надмембранной полостью, и который закрывается плунжером, связанным с соленоидом. При подаче на него напряжения, плунжер открывает перепускной канал. Давление в надмембранной полости падает, и результирующее усилие поднимает мембрану, и рабочая среда может свободно идти через клапан.
Для нормальной работы такого вида устройства необходима разность давления на его входе и выходе, которая указывается в паспорте. Обычно она составляет 0,1-0,9 атм.
Принцип работы соленоидного клапана ODE комбинированного действия
В этих клапанах, как и в моделях непрямого действия также имеется перепускной канал, закрываемый плунжером. Но есть особенность. Конструктивно выполнено так, что плунжер может непосредственно воздействовать на мембрану, как в клапанах прямого действия. Поэтому клапан комбинированного действия может работать:
- при разности давления равной нулю по принципу прямого действия;
- при отличной от нуля разности давления по принципу непрямого действия.
Демонстрация работы электромагнитного клапана.
- Информация о материале
- Опубликовано: 15 апреля 2016
- Просмотров: 4214
Kipvalve – описание конструкции соленоидных клапанов
Назначение и применение
Соленоидные клапаны предназначены для управления потоками жидкости или пара, как в сложных технологических процессах, так и в быту. С их помощью можно дистанционно включить и отключить подачу жидкости или пара в нужный момент времени.
Клапаны KIPVALVE широко используются для подачи воды в поливочных системах, системах водоснабжения и пожаротушения, управления отопительными процессами, подачи охлаждающей жидкости в экструдерах, обеспечения работы котельных объектов и парогенераторов, смешивания различных сред, а также для заполнения и опустошения емкостей в системах автоматического контроля уровня. Использование соленоидных клапанов делает технологический процесс более удобным и надежным.
Принцип работы
Серия WTR220 NC (нормально закрытые, 2/2 ходовые):Клапаны серии WTR220 по принципу работы относятся к клапанам прямого действия. Они не имеют пилотных и перепускных отверстий, а запорная втулка вмонтирована в сердечник соленоида, что обеспечивает гарантированную работоспособность клапана при нулевом перепаде давления между входом и выходом и обеспечивает быстродействие работы клапана.
При отсутствии напряжения питания на катушке соленоида, пружина сжатия, воздействуя на сердечник соленоида сверху, прижимает запорную втулку к седлу, закрывая тем самым клапан.
При подаче напряжения питания на катушку соленоида, сердечник соленоида втягивается, преодолевая сопротивление пружины сжатия, поднимает запорную втулку вверх, и клапан открывается.
а
б
Рисунок 1 — Принцип работы соленоидного клапана серии WTR220 NC (нормально закрытый, 2/2 ходовой)
а) клапан закрыт; б) клапан открыт
Серия WTR223 NC (нормально закрытые, 2/2 ходовые) :
Клапаны серии WTR223 по принципу работы относятся к клапанам с плавающей мембраной принудительного подъема. Они снабжены пилотным отверстием и меньшим по диаметру перепускным отверстием, а сердечник соленоида соединен с мембраной при помощи пружины растяжения, что обеспечивает гарантированную работоспособность клапана при нулевом перепаде давления между входом и выходом.
При отсутствии напряжения питания на катушке соленоида, рабочая среда через перепускное отверстие попадает в полость над мембраной, уравновешивая давление с двух сторон мембраны. Однако из-за разности площадей мембраны, на которые действует давление рабочей среды, усилие, приложенное к мембране давлением среды сверху, чуть больше усилия, приложенного к мембране давлением среды снизу. Благодаря давлению пружины сжатия и дополнительному усилию, создаваемому давлением среды, мембрана плотно прижимается к седлу клапана, закрывая его.
При подаче напряжения питания на катушку соленоида, сердечник соленоида втягивается, открывая пилотное отверстие в центре мембраны. Давление рабочей среды стравливается через это отверстие из полости над мембраной на выход клапана, уменьшая тем самым давление сверху мембраны. Под давлением среды, действующим на мембрану снизу, и усилием пружины растяжения мембрана поднимается вверх, открывая клапан.
а
б
Рисунок 2 — Принцип работы соленоидного клапана серии WTR223 NC (нормально закрытый, 2/2 ходовой)
а) клапан закрыт; б) клапан открыт
Серия WTR224B NC (нормально закрытые, 2/2 ходовые):
Клапаны WTR224B по принципу работы относятся к клапанам непрямого действия с плавающей мембраной. Они снабжены пилотным отверстием и меньшим по диаметру перепускным отверстием, а сердечник соленоида не имеет непосредственной связи с мембраной (мембрана прижата к седлу пружиной сжатия).
При отсутствии напряжения питания на катушке соленоида, рабочая среда через перепускное отверстие попадает в полость над мембраной, уравновешивая давление с двух сторон мембраны. Однако из-за разности площадей мембраны, на которые действует давление рабочей среды, усилие, приложенное к мембране давлением среды сверху, чуть больше усилия, приложенного к мембране давлением среды снизу. Благодаря давлению пружины сжатия и дополнительному усилию, создаваемому давлением среды, мембрана плотно прижимается к седлу клапана, закрывая его.
При подаче напряжения питания на катушку соленоида, сердечник соленоида втягивается, открывая пилотное отверстие в корпусе клапана. Давление рабочей среды стравливается через это отверстие из полости над мембраной на выход клапана, уменьшая тем самым давление сверху мембраны. Давление среды, действующее на мембрану снизу, поднимает ее вверх, открывая клапан. В виду отсутствия непосредственной механической связи мембраны с сердечником соленоида, открытие клапана происходит только за счет давления рабочей среды, т.е. при наличии минимального давления между входным и выходным портами клапана.
а
б
Рисунок 3 – Принцип работы соленоидного клапана серии WTR224B NC (нормально закрытый, 2/2 ходовой)
а) клапан закрыт; б) клапан открыт
Серия WTR224B NO (нормально открытые, 2/2 ходовые):
Клапаны WTR224B по принципу работы относятся к клапанам непрямого действия с плавающей мембраной. Они снабжены пилотным отверстием и меньшим по диаметру перепускным отверстием, а сердечник соленоида не имеет непосредственной связи с мембраной (мембрана прижата к седлу пружиной сжатия).
При отсутствии напряжения питания на катушке, сердечник соленоида поднят вверх, а пилотное отверстие в корпусе клапана открыто. Давление рабочей среды постоянно стравливается через это отверстие из полости над мембраной на выход клапана, уменьшая тем самым давление сверху мембраны. Давление среды, действующее на мембрану снизу, поднимает ее вверх, оставляя клапан открытым. В виду отсутствия непосредственной механической связи мембраны с сердечником соленоида, клапан находится в открытом состоянии только за счет давления рабочей среды, т.е. при наличии минимального давления между входным и выходным портами клапана.
При подаче напряжения питания на катушку, соленоид закрывает пилотное отверстие, рабочая среда через перепускное отверстие попадает в полость над мембраной, уравновешивая давление с двух сторон мембраны. Далее из-за разности площадей мембраны, на которые действует давление рабочей среды, усилие, приложенное к мембране давлением среды сверху, чуть больше усилия, приложенного к мембране давлением среды снизу. Благодаря давлению пружины сжатия и дополнительному усилию, создаваемому давлением среды, мембрана плотно прижимается к седлу клапана, закрывая его.
a
б
Рисунок 4 – Принцип работы соленоидного клапана серии WTR224B NO (нормально открытый, 2/2 ходовой)
а) клапан открыт; б) клапан закрыт
Серия STM423 NC (нормально закрытые, 2/2 ходовые):
Клапаны серии STM423 по принципу работы аналогичны клапанам серии WTR224B. Но в отличии от серии WTR224B клапаны серииSTM423 имеют латунный поршень вместо гибкой мембраны, что позволяет применять их при более высоких температурах рабочей среды. Клапаны серии STM423 снабжены пилотным отверстием и меньшим по диаметру перепускным отверстием, а сердечник соленоида не имеет непосредственной связи с поршнем (поршень прижат к седлу пружиной сжатия).
При отсутствии напряжения питания на катушке соленоида, рабочая среда через перепускное отверстие попадает в полость над поршнем, уравновешивая давление с двух сторон поршня. Однако из-за разности площадей поршня, на которые действует давление рабочей среды, усилие, приложенное к поршню давлением среды сверху, чуть больше усилия, приложенного к поршню давлением среды снизу. Благодаря давлению пружины сжатия и дополнительному усилию, создаваемому давлением среды, поршень плотно прижимается к седлу клапана, закрывая его.
При подаче напряжения питания на катушку соленоида, сердечник соленоида втягивается, открывая пилотное отверстие в корпусе клапана. Давление рабочей среды стравливается через это отверстие из полости над поршнем на выход клапана, уменьшая тем самым давление сверху поршня. Давление среды, действующее на поршень снизу, поднимает его вверх, открывая клапан. В виду отсутствия непосредственной механической связи поршня с сердечником соленоида, открытие клапана происходит только за счет давления рабочей среды, т.е. при наличии минимального давления между входным и выходным портами клапана.
а
б
Рисунок 5 – Принцип работы соленоидного клапана серии STM423 NC (нормально закрытый, 2/2 ходовой)
а) клапан закрыт; б) клапан открыт
Модельный ряд:
- WTR220
Быстродействующие клапаны прямого действия - WTR223
Универсальные клапаны для широкого применения с мембраной принудительного подъема - WTR224B
Клапаны с плавающей мембраной для систем под давлением - STM423
Клапаны для горячей воды и пара
Комплектующие для клапанов KIPVALVE
Электромагнитный соленоидный клапан KIPVALVE сертифицирован и имеет разрешительную документацию. Вы можете узнать больше об электромагнитных клапанах KIPVALVE, связавшись с представителями KIPVALVE в вашем регионе.
Особенности конструкции клапанов KIPVALVE
Прочный материал корпуса
КОВАНАЯ ЛАТУНЬ. Основные свойства этого материала — высокая прочность и пластичность, которые позволяют выдерживать клапану (в отличие от распространенных на рынке дешевых корпусов из прессованной латуни) повышенные механические нагрузки, удары, а также сохраняют резьбу при усиленном затягивании и обеспечивают надежное соединение клапана с трубопроводом. Корпуса из кованой латуни имеют большую толщину стенок, что придает им дополнительную прочность.
НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ. Корпуса из этого материала используются для работы в агрессивных средах, а также при взаимодействии с пищевыми продуктами и т.п.
Особый конструктив мембран для надежного запирания клапанов
В сериях WTR223 и WTR224B устанавливаются мембраны с металлической опорной шайбой. Такой конструктив мембраны повышает ее жесткость и обеспечивает надежное прилегание к седлу, а также предотвращает деформацию мембраны клапана при высоких давлениях и температурах. В серии STM423 устанавливается латунный поршень с фторопластовым уплотнением седла и графитовыми кольцами скольжения.
Надежный конструктив и материал трубки сердечника катушки
Трубка сердечника надежно приварена к стальному основанию, что обеспечивает ее механическую прочность (в сравнении с распространенными на рынке более простыми конструкциями, где трубка сердечника завальцована в мягкое латунное основание, что может привести к поломке трубки).
Высокопрочный материал катушки
Изготавливается из термостойкой эпоксидной смолы, способной длительно выдерживать температуру +200 °С (в отличие от пластика, температура которого не должна превышать 80 °С).
Гарантия — 12 месяцев
устройство и принцип работы, способы установки
На чтение 6 мин Просмотров 327 Опубликовано Обновлено
Современный газовый электромагнитный клапан представляет собой вид запорной арматуры и применяется для управления потоками газа и жидкости в системе трубопровода. Детали делятся на несколько типов, у каждого из которых есть свои особенности. При выборе клапана нужно учитывать его сферу применения, критерии подбора и нюансы, касающиеся монтажа.
Предназначение и устройство
Газовый электромагнитный клапан предназначен для управления потоками газа в трубахГазовый клапан такого типа может быть регулирующим либо запорным, управлением им осуществляется в ручном режиме или при помощи автоматической системы. По конструктиву и назначению этот элемент напоминает свой стандартный аналог с той разницей, что запорная часть в нем приводится в движение при помощи электромагнита, дополненного подвижным сердечником. Во время подачи напряжения на катушку она начинает выталкивать или втягивать сердечник, который подсоединен к штоку. Такая деталь предназначена для использования в промышленных установках, бытовых отопительных системах и в сфере водоснабжения. Устройство клапана имеет стандартную конструкцию:
- корпус с двумя патрубками;
- камера с седлом;
- запорная часть тарельчатого, лепесткового или шарового вида;
- пружина с возвратом;
- шток для соединения с запорной частью и сердечником;
- соленоид.
Корпус для установки делают из металлических сплавов немагнитного типа либо прочного пластика. Его оптимальная герметичность позволяет использовать клапан в различной среде. Процесс управления деталью осуществляется по проводам, которые присоединяются к электрическим контактам датчика, расположенным на наружной стороне корпуса.
Клапан должен соответствовать нужному уровню устойчивости к воздействию шумов, вибраций и электромагнитных полей.
Классификация газовых клапанов
Конструкция э/м клапана для газаЭлектромагнитный клапан для бытового газа делится на категории в зависимости от внешних особенностей, рабочей среды, способу действия и монтажа, а также ряда других нюансов.
По виду исполнения
С учетом положения основного элемента и его схемы клапан запорный газовый может быть нормально открытым или закрытым. В первом случае в элементе будет открыт проход для газа либо жидкости, при подаче напряжения он автоматически закроется, во втором случае этот процесс происходит наоборот. Помимо таких устройств существуют их универсальные аналоги, работающие сразу в двух направлениях.
По типу рабочей среды
С учетом этого параметра арматура такого типа выпускается специально для работы в воздушной, паровой, водной, горюче-смазочной или активной среде. Приборы, функционирующие в условиях радиации, изготавливаются из специальных стойких материалов.
По особенностям эксплуатации
По характеристикам внешней среды газовый электроклапан выпускается для работы в обычных условиях, специально для помещений с высоким уровнем влажности, функционирования при высоких и экстремально низких температурах. Также клапаны дополняются с защитой от взрыва, которую обеспечивают особые детали и материалы.
По принципу действия
Принцип работы магнитного клапана зависит от типа напряжения катушки, которая может быть с переменным или постоянным током. Элементы первого типа используют для магистральных трубопроводов высокого давления, второго – для труб с небольшим сечением и низким напором.
От количества ходов седла
На функционирование элемента влияет количество ходов, в зависимости от которых он может быть одноходовым, двухходовым или трехходовым с учетом числа и типа патрубков затвора. В зависимости от конструкции они бывают входящими и выходящими.
По типу управления
Электроклапан для бытового газа работает двумя способами, по типу управления такая арматура может быть прямой или непрямой. Детали первого типа предназначены для сред с полным отсутствием давления, их аналоги второго типа дополнены пилотным элементом, который срабатывает автоматически при различиях в среде на входе и выходе.
По типу функционала
Функционал клапана зависит от материала, из которого он изготовлен. Чаще всего такие элементы изготавливают из эластичных полимеров различных групп, которые сделаны по специальной технологии. Благодаря высокой прочности они выдерживают температуру от -40 до +250 градусов.
Принцип работы
Работа прибора основана на принципе электромагнитной инструкции, когда по катушке протекает ток, внутри нее образуется магнитное поле, влияющее на сердечник, в зависимости от положения которого затворный элемент открывается или закрывается. Клапан на любую газовую трубу может иметь разное управляющее напряжение. Устройства с низким уровнем отличаются небольшой мощностью, поэтому они работают за счет низковольтных полупроводниковых схем. Такие клапаны используют в системах с низким напором рабочих средах, на газопроводах с малым диаметром.
Более эффективными считаются приводы, функционирующие на переменном токе, по этой причине их можно устанавливать на магистральных трубопроводах с высоким давлением.
Сфера применения
Бытовые и промышленные устройстваГазовый клапан стандартный электромагнитный имеет широкий спектр применения и может использоваться во всех сферах, где присутствует необходимость управлять дистанционными потоками жидкостей и газов. В этот перечень входят системы отопления, водоподготовки и водоснабжения, орошения и канализации, бытовые приборы, трубопроводный транспорт. Прибор редко используют для транспортных средств, но его актуальность возрастает в других отраслях.
Критерии выбора клапанов
Чтобы выбрать клапан, способный регулировать потоки жидкости и газа в полную силу, нужно обращать внимание на основные параметры. Главным критерием является рабочее давление детали, которое должно соответствовать системе, в которой она будет установлена, предельное значение может достигать 200С. Кроме этого учитывают диаметр присоединения, измеряемый в дюймах либо миллиметрах. Стоит помнить о том, что нередко проходное сечение прибора меньше, чем условный проход. Также понадобится учесть среду применения детали, которая должна быть совместима с материалом, из которого он сделан, и напряжение катушки клапана, составляющее 24 или 220 вольт.
Установка прибора
Схема установки в квартиреПодключение клапана осуществляется специалистами или самостоятельно при наличии соответствующих навыков и квалификации. Сначала определяют принцип подсоединения детали, который может быть резьбовым или фланцевым.
В первом случае выходной и входной патрубок будет дополнен наружной или внутренней резьбой и фитингами, через которые арматуру встраивают в трубопровод, такой способ считается более удобным для монтажа своими руками.
Во втором случае патрубки и концы труб дополняются фланцами, стянутыми болтами между собой. Этот вариант чаще применяют для магистралей со средним или высоким давлением. Перед установкой понадобится разметить, обрезать и зачистить трубы, а также выбрать подходящее место для прибора. Устройство подключают в соответствии с направлениями стрелок, нанесенных на его корпус, которые указывают направление потока.
Трубопроводную систему обязательно дополняют фильтром, предотвращающим попадание внутрь загрязнений. В процессе подсоединения клапана необходимо соблюдать правила безопасности и рекомендации профессионалов.
Преимущества и недостатки
У электромагнитного газового клапана много преимуществ и практически нет недостатков. Его главный плюс заключается в возможности быстрого и удаленного регулирования потоков в рабочей среде. С его помощью можно подключаться к автоматизированной и централизованной системе управления, что заметно повышает оперативность и точность регулирования параметров по сравнению с ручной эксплуатацией.
Элемент помогает заметно снизить затраты на технологические процессы, повысить безопасность производства и сократить воздействие опасных факторов производственной среды, а также повысить эффективность работы различных приборов и установок. Соленоидный привод клапана не оснащен зубчатой и червячной передачей, за счет чего заметно усиливается его надежность и простота управления.
Основной недостаток прибора заключается в отсутствии возможности плавного регулирования открытия затвора, который может находиться только в открытом или закрытом положении.
Принцип работы электромагнитного клапана
Что такое электромагнитный клапан?
Электромагнитный клапан — это промышленное оборудование, управляемое электромагнетизмом. Это автоматический базовый элемент для управления жидкостью. Он относится к приводу, но не ограничивает гидравлическое давление и пневматическое управление. В промышленной системе управления электромагнитный клапан используется для регулирования направления, расхода, скорости и других параметров среды. Электромагнитный клапан может координироваться с различными цепями для реализации ожидаемого управления, при этом гарантируются как точность управления, так и гибкость.
Электромагнитный клапан состоит из катушки соленоида и магнитопровода. Это корпус клапана, содержащий одно или несколько отверстий. Когда катушка пропускается или отключается подачей питания, работа магнитного сердечника приводит к тому, что жидкость проходит через корпус клапана и отключается, чтобы достичь цели изменения направления жидкости. Электромагнитный компонент соленоидного клапана состоит из неподвижного стального сердечника, подвижного стального сердечника, катушки и так далее. Корпус клапана состоит из сердечника золотникового клапана, жгута золотникового клапана и пружинного основания.Катушка соленоида устанавливается непосредственно на корпусе клапана, в то время как корпус клапана заключен в уплотнительную трубу, так что представляет собой простую и компактную комбинацию.
Как работает электромагнитный клапан?
Электромагнитный клапан имеет закрытую камеру внутри и вентилируемые отверстия в разных положениях. Каждое отверстие связано с разными масляными трубами. В камере посередине расположен поршень. С двух сторон расположены две части электромагнитов. Электрифицирующая магнитная катушка притягивает корпус клапана к своей стороне, так что различные выпускные отверстия для масла будут открываться или закрываться посредством управления движением корпуса клапана.Однако входное отверстие для масла постоянно открыто. Гидравлическое масло поступает в разные отводные трубы. Давление масла будет использоваться для приведения в действие поршня масляного цилиндра, который будет приводить в движение шток поршня, а затем механическое устройство. Таким образом, посредством управления током электромагнитного клапана будет контролироваться механическое движение. Кроме того, давайте вкратце узнаем о принципе работы двух основных типов электромагнитных клапанов.
1. Электромагнитный клапан прямого действия
- Принцип работы
При включении питания катушка соленоида генерирует электромагнитную силу, которая поднимает запорный элемент из седла клапана и открывает клапан.Когда питание отключается, электромагнитная сила исчезает, и пружина прижимает запорный элемент к седлу клапана, чтобы закрыть клапан. - Характеристики
Может нормально работать в вакууме, отрицательном и нулевом давлении. Однако диаметр обычно не превышает 25 мм.
2. Электромагнитный клапан с пилотным управлением
- Принцип работы
При включении питания электромагнитная сила открывает пилотное отверстие, и давление в верхней камере быстро уменьшается, образуя перепад давления, низкий вверху и высокий внизу вокруг запорного элемента.Давление жидкости способствует перемещению запорного элемента вверх для открытия клапана. Когда питание отключено, усилие пружины закрывает пилотное отверстие. Давление через байпасное отверстие быстро образует перепад давления, высокий вверху и низкий внизу вокруг запорного элемента. Давление жидкости заставляет запорный элемент двигаться вниз и закрывать клапан. - Характеристики
Диапазон давления жидкости имеет относительно высокий верхний предел. Его можно устанавливать произвольно, при соблюдении условия разности давлений жидкости.
Купите 2-ходовой, 3-ходовой и 5-ходовой пневматический электромагнитный клапан с высокой производительностью и низкой ценой на ATO.com для управления воздушным потоком.
Принцип работы электромагнитного клапана| Как работает электромагнитный клапан
Электромагнитный клапан — это клапан с электромеханическим управлением, который избавляет инженера от необходимости управлять клапаном вручную. Обычно электромагнитные клапаны используются всякий раз, когда поток среды должен регулироваться автоматически.Все больше предприятий используют преимущества электромагнитных клапанов, поскольку доступны различные конструкции, позволяющие выбрать клапан в соответствии с конкретным применением. В этой статье MGA Controls обсуждает принцип работы электромагнитного клапана и объясняет конструкцию электромагнитного клапана.
Конструкция электромагнитного клапана
Электромагнитный клапан — это блок управления, который находится под напряжением или обесточен, чтобы обеспечить перекрытие или выпуск потока.Он состоит из двух основных частей: соленоида; электрическая катушка с подвижным ферромагнитным сердечником в центре и железный плунжер, который может перемещаться через центр катушки. Когда катушка находится под напряжением, возникающее магнитное поле притягивает поршень к середине катушки. Пружина также необходима для возврата плунжера в исходное положение.
Работа электромагнитного клапана
Итак, как работает электромагнитный клапан? Когда железный плунжер электромагнитного клапана находится в положении покоя, он закрывает небольшое отверстие.Затем через катушку проходит электрический ток, создавая магнитное поле. Затем магнитное поле воздействует на железный плунжер, в результате чего плунжер подтягивается к центру катушки, открывая отверстие. Это, в свою очередь, контролирует поток, позволяя отключать или выпускать среду.
Типы электромагнитных клапанов
Существует три основных типа электромагнитных клапанов: прямого действия, прямого действия и поршневого типа с принудительным подъемом. Каждый из этих электромагнитных клапанов работает по-разному и подходит для разных применений.
- Электромагнитные клапаны прямого действия — Электромагнитные клапаны прямого действия не требуют перепада давления, чтобы оставаться в исходном положении. Это прочные клапаны, которые можно использовать как в технологической линии для простой изоляции, так и в целях безопасности.
- Электромагнитные клапаны прямого действия — Электромагнитные клапаны прямого действия требуют наличия перепада давления на входе и выходе, чтобы они оставались в исходном положении.Эти клапаны лучше всего использовать, если уровни давления находятся в пределах параметров, указанных в техническом описании конкретной модели и инструкциях IOM.
- Электромагнитные клапаны принудительного подъема — Клапаны принудительного подъема используются в приложениях с очень высоким давлением, где ни один из перечисленных выше клапанов не может выдерживать повышенное давление. Этот клапан содержит большую и более мощную катушку для открытия и закрытия отверстия клапана.
Ассортимент электромагнитных клапанов MGA
Компания MGA Controls располагает огромным ассортиментом электромагнитных клапанов от ряда ведущих производителей, включая IMI Precision, Herion, Buschjost, Bürkert, ASV Stubbe и Maxseal.Наш ассортимент электромагнитных клапанов различается по размеру, конфигурации, цене, материалам и специализации применения, поэтому вы можете найти идеальный клапан для вашего применения.
В MGA мы также поставляем одобренные ATEX электромагнитные клапаны для использования во взрывоопасных зонах, а также электромагнитные клапаны высокого давления для нестандартных применений. Чтобы просмотреть полный ассортимент электромагнитных клапанов, щелкните здесь.
Для получения дополнительной информации о работе соленоидного клапана или для обсуждения всего нашего ассортимента электромагнитных клапанов позвоните по телефону 01704 898980 или свяжитесь с нами по электронной почте [электронная почта защищена]
Принцип работы электромагнитного клапана— электротехническое руководство
Клапаны — это механические устройства, предназначенные для управления потоком жидкости и газов.Многие клапаны управляются вручную. Клапаны с электрическим приводом известны как соленоидные клапаны.Электромагнитный клапан состоит из двух основных блоков: сборки соленоида (электромагнита) и плунжера (сердечника) и клапана, содержащего отверстие (отверстие), в котором расположен диск или заглушка для управления потоком жидкости.
- Клапан открывается или закрывается движением магнитного плунжера.
- Когда катушка находится под напряжением, плунжер втягивается в соленоид (электромагнит), и поток через отверстие разрешается.
- Клапан автоматически возвращается в исходное положение, когда ток прекращается из-за давления пружины и поток через отверстие ограничен.
- Корпус клапана обычно представляет собой специальную латунную поковку, которая тщательно проверяется и испытывается, чтобы гарантировать отсутствие утечки из-за пористости. Якорь, или плунжер, изготовлен из высококачественной нержавеющей стали.
- Эффект остаточного магнетизма устраняется за счет использования начального штифта и пружины, которые предотвращают заедание якоря.
- Затеняющая катушка обеспечивает полное уплотнение якоря с плоской поверхностью над ним для устранения шума и вибрации.
- Чтобы гарантировать, что клапан всегда будет правильно сидеть, следует использовать сетчатые фильтры, чтобы предотвратить попадание песка или грязи в отверстие. Грязь в этих местах вызовет утечку.
- Запрещается перепутывать впускные и выпускные патрубки клапана. Герметичность клапана в некоторой степени зависит от давления, действующего на уплотнительный диск вниз.Это давление возможно только тогда, когда впускное отверстие подсоединено к правильной точке, как указано на клапане.
Работа электромагнитного клапана в контуре наполнения бака
Электромагнитные клапаны обычно используются как часть процессов наполнения и опорожнения резервуаров. Принципиальная схема операции заполнения бака показана на рисунке.
Схема управления работает следующим образом:
- Предполагая, что уровень жидкости в резервуаре находится на отметке уровня пустого или ниже, кратковременное нажатие кнопки FILL активирует реле управления 1CR.
- Контакты 1CR1 и 1CR2 закроются для уплотнения в катушке 1CR и активируют нормально закрытый электромагнитный клапан A, чтобы начать заполнение резервуара.
- Когда жидкость достигает полного уровня, нормально замкнутый переключатель датчика полного уровня размыкается, чтобы размыкать цепь с катушкой реле 1CR и переключать электромагнитный клапан A в закрытое обесточенное состояние.
- Кнопка остановки может быть нажата в любое время, чтобы остановить процесс.
Спасибо за то, что прочитали о принципе работы электромагнитного клапана.
Читайте также
© https://yourelectricalguide.com/ Принцип работы электромагнитного клапана.
Типы и функции электромагнитных клапановЭлектромагнитный клапан — это клапан с электромеханическим управлением. Клапан оснащен соленоидом, который представляет собой электрическую катушку с подвижным ферромагнитным сердечником в центре. Этот сердечник называется плунжером.
В исходном положении поршень закрывает небольшое отверстие. Электрический ток через катушку создает магнитное поле.Магнитное поле действует на поршень.
В результате плунжер перемещается к центру змеевика, так что отверстие открывается. Это основной принцип, который используется для открытия и закрытия электромагнитных клапанов.
«Электромагнитный клапан — это клапан с электромеханическим приводом для управления потоком жидкостей и газов».
Функции электрических цепей электромагнитных клапанов
Электромагнитные клапаны используются для закрытия, дозирования, распределения или смешивания потока газа или жидкости в трубе.Конкретное назначение электромагнитного клапана выражается его схемной функцией.
2/2-ходовой клапан имеет два порта (вход и выход) и два положения (открыто или закрыто). 2/2 ходовой клапан может быть «нормально закрытым» (закрытым в обесточенном состоянии) или «нормально открытым» (открытым в обесточенном состоянии).
3/2 ходовой клапан имеет три порта и два положения и поэтому может переключаться между двумя контурами. 3/2 ходовые клапаны могут иметь разные функции, такие как нормально закрытые, нормально открытые, отводные или универсальные.Возможно больше портов или комбинаций клапанов в одной конструкции.
Функцию схемы можно выразить символом. Ниже приведены некоторые примеры наиболее распространенных функций схемы. Функциональная схема клапана изображена в двух прямоугольных прямоугольниках для обесточенного состояния (правая сторона, визуализируется) и включенного состояния (слева). Стрелки в рамке показывают направление потока между портами клапана.
Примеры показывают 2/2-ходовой нормально открытый (NO) клапан, 2/2-ходовой нормально закрытый (NC) клапан и 3/2-ходовой нормально закрытый клапан.Для получения дополнительной информации о символах клапанов и функциях цепей посетите страницу с символами клапанов.
Тип операции
Электромагнитные клапаныможно разделить на разные группы операций.
Электромагнитные клапаны прямого действия:
Электромагнитные клапаны прямого действия (прямого действия) имеют самый простой принцип работы. Среда протекает через небольшое отверстие, которое можно закрыть плунжером с резиновой прокладкой внизу.
Маленькая пружина удерживает поршень, чтобы закрыть клапан. Плунжер изготовлен из ферромагнитного материала. Электрическая катушка расположена вокруг плунжера.
Как только на катушку подается электрическое напряжение, создается магнитное поле, которое подтягивает поршень вверх к центру катушки. Это открывает отверстие, и среда может проходить через него. Это называется нормально закрытым (NC) клапаном.
Нормально открытый (NO) клапан работает противоположным образом: он имеет другую конструкцию, так что отверстие открыто, когда на соленоид не подается питание.Когда соленоид приводится в действие, отверстие закрывается.
Максимальное рабочее давление и расход напрямую зависят от диаметра отверстия и магнитной силы электромагнитного клапана. Поэтому этот принцип используется для относительно небольших расходов.
Электромагнитные клапаны прямого действия не требуют минимального рабочего давления или перепада давления, поэтому их можно использовать от 0 бар до максимально допустимого давления. Показанный электромагнитный клапан представляет собой нормально закрытый 2/2-ходовой клапан прямого действия.
Электромагнитные клапаны непрямого действия (сервопривод или пилот):
Электромагнитные клапаны непрямого действия (также называемые сервоприводом или пилотом) используют перепад давления среды над портами клапана для открытия и закрытия.
Обычно для этих клапанов требуется минимальный перепад давления около 0,5 бар. Вход и выход разделены резиновой мембраной, также называемой диафрагмой. В мембране есть небольшое отверстие, через которое среда может стекать в верхний отсек.Давление и поддерживающая пружина над мембраной гарантируют, что клапан останется закрытым.
Камера над мембраной соединена небольшим каналом с портом низкого давления. Это соединение блокируется в закрытом положении соленоидом. Диаметр этого «пилотного» отверстия больше диаметра отверстия в мембране.
Когда соленоид находится под напряжением, пилотное отверстие открывается, что вызывает падение давления над мембраной. Из-за разницы давлений на обеих сторонах мембраны мембрана поднимается, и среда может течь от впускного отверстия к выпускному отверстию.
Дополнительная камера давления над мембраной действует как усилитель, поэтому с помощью небольшого соленоида все же можно контролировать большой расход. Электромагнитные клапаны непрямого действия можно использовать только для одного направления потока.
Электромагнитные клапаны непрямого действия используются в приложениях с достаточным перепадом давления и высокой желаемой скоростью потока, например, в оросительных системах, душах или системах мойки автомобилей. Клапаны косвенного действия также известны как клапаны с сервоуправлением.
Электромагнитные клапаны полупрямого действия:
Электромагнитные клапаны прямого действия сочетают в себе свойства клапанов прямого и непрямого действия.Это позволяет им работать с нулевой отметкой, но при этом они могут справляться с высокой скоростью потока. Они выглядят как непрямые клапаны, а также имеют подвижную мембрану с небольшим отверстием и напорными камерами с обеих сторон.
Отличие в том, что плунжер соленоида напрямую соединен с мембраной. Когда плунжер поднимается, он непосредственно поднимает мембрану, открывая клапан.
В то же время плунжер открывает второе отверстие, диаметр которого немного больше диаметра первого отверстия в мембране.Это вызывает падение давления в камере над мембраной.
В результате мембрана поднимается не только за плунжер, но и за счет перепада давления. Эта комбинация приводит к тому, что клапан работает при нулевом давлении и может регулировать относительно большие скорости потока.
Часто клапаны полупрямого действия имеют более мощные катушки, чем клапаны непрямого действия. Клапаны с полупрямым управлением иногда называют электромагнитными клапанами с вспомогательным подъемом.
3/2 ходовые электромагнитные клапаны прямого действия:
3/2 ходовой электромагнитный клапан имеет три порта и два состояния переключения.В каждом состоянии переключения подключены два из трех портов. При активации соленоида клапан переключает состояние и устанавливается другое соединение между портами клапана.
На рисунке ниже показан 3/2 ходовой клапан прямого действия. В обесточенном состоянии среда может течь из порта с правой стороны в верхний порт. В состоянии под напряжением среда может течь из левого порта в правый порт. Это так называемый нормально закрытый 3/2 ходовой клапан.
Обозначения электромагнитного клапана
Клапанымогут иметь два или более порта и управлять потоком среды между этими портами.Функциональная схема клапана описывает различные состояния переключения. Для систематического представления используются символы.
Клапаны имеют два номера, например 2/2-ходовой клапан. Первое число указывает количество портов подключения. Второе число — это количество состояний переключения.
2/2-ходовой клапан имеет два трубных соединения (впускное и выпускное) и два состояния переключения (открытое и закрытое). Обозначение нормально закрытый (NC) или нормально открытый (NO) определяет, закрыт или открыт клапан в обесточенном состоянии.
3/2 ходовой клапан имеет три порта и два состояния переключения. В каждом состоянии переключения закрывается отдельный порт. Возможны дополнительные порты и состояния переключения.
Символы клапана
Для каждого состояния клапана рисуется один квадрат. Клапан 2/2 имеет два состояния (открыт / закрыт) и поэтому представлен двумя соседними квадратами. В каждом квадрате показано, как среда может течь между портами.
Это делается с помощью стрелок, которые указывают, какие порты подключены и каково направление потока.Закрытые порты обозначаются буквой «T». Чтобы указать, какой квадрат активен, когда соленоид находится под напряжением, с обеих сторон используется маленький символ исполнительного механизма.
Слева символ соленоида показывает, что левый квадрат — это состояние под напряжением. Справа символ пружины используется для состояния покоя.
Пример: нормально открытый 2/2-ходовой клапан
Большая часть электромагнитных клапанов — это нормально закрытые 2/2-ходовые клапаны. В этом примере показан «нормально открытый» 2/2-ходовой клапан.Открытое и закрытое состояние снова отображаются двумя прямоугольными квадратами. Часто бывает, что символы исполнительного механизма (пружина и катушка) опускаются, поэтому становится неясно, какое состояние является состоянием под напряжением.
Также обратите внимание, что у некоторых производителей левый и правый квадраты меняются местами. Это может привести к путанице, особенно если не указаны символы исполнительных механизмов.
Пример: 3/2 ходовой клапан
3/2-ходовые клапаныимеют два положения и три порта подключения.Эти клапаны можно использовать для различных целей, например, для переключения между двумя контурами или приведения в действие гидроцилиндра.
Символы ниже показывают различные функции контура 3/2 ходовых клапанов.
Также читается: Электромагнитный клапан с ручным сбросом
Как работает электромагнитный клапан с пилотным управлением?
Основы электромагнитных клапанов с пилотным управлением
Электромагнитный клапан состоит из двух основных частей: соленоида и клапана.Соленоид преобразует электрическую энергию в механическую, которая, в свою очередь, механически открывает или закрывает клапан.
Клапан прямого действия имеет только небольшой контур потока, показанный в разделе E этой схемы (этот раздел упоминается ниже как пилотный клапан). В этом примере мембранный пилотный клапан умножает этот небольшой пилотный поток, используя его для управления потоком через гораздо большее отверстие.
Электромагнитные клапанымогут использовать металлические или резиновые уплотнения, а также могут иметь электрические интерфейсы для облегчения управления.Пружина может использоваться для удержания клапана в открытом (нормально открытом) или закрытом (нормально закрытом) состоянии, когда клапан не активирован.
A- Входная сторона
B- Мембрана
C- Напорная камера
D- Канал сброса давления
E- Электромеханический соленоид
F- Выходная сторона
На схеме справа показана конструкция основного клапана, регулирующего поток воды в этом примере. На верхнем рисунке клапан в закрытом состоянии. Вода под давлением поступает на А . B представляет собой эластичную диафрагму, над которой находится слабая пружина, толкающая ее вниз.
Диафрагма имеет отверстие в центре, через которое проходит очень небольшое количество воды. Эта вода заполняет полость C на другой стороне диафрагмы, так что давление одинаково с обеих сторон диафрагмы, однако сжатая пружина создает чистую направленную вниз силу. Пружина слабая и может закрыть входное отверстие только потому, что давление воды уравновешено с обеих сторон диафрагмы.
Когда диафрагма закрывает клапан, давление на выходной стороне ее дна уменьшается, и большее давление выше удерживает его закрытым еще сильнее. Таким образом, пружина не имеет отношения к удерживанию клапана в закрытом состоянии.
Все вышеперечисленное работает, потому что малый сливной канал D был заблокирован штифтом, который является якорем соленоида E и который сжимается пружиной. Если ток проходит через соленоид, штифт выводится под действием магнитной силы, и вода в камере C стекает через канал D быстрее, чем точечное отверстие может заполнить его.
Давление в камере C падает, и входящее давление поднимает диафрагму, открывая, таким образом, главный клапан. Теперь вода течет напрямую из A в F .
Когда соленоид снова деактивируется и канал D снова закрывается, пружине требуется очень небольшое усилие, чтобы снова толкнуть диафрагму вниз, и основной клапан закрывается. На практике часто нет отдельной пружины; диафрагма из эластомера отформована так, что она функционирует как собственная пружина, предпочитая иметь закрытую форму.
Из этого объяснения можно увидеть, что этот тип клапана зависит от разницы давлений между входом и выходом, поскольку давление на входе всегда должно быть больше, чем давление на выходе, чтобы он работал. Если давление на выходе по какой-либо причине превысит давление на входе, клапан откроется независимо от состояния соленоида и пилотного клапана.
5 типов электромагнитных клапанов и принцип их работы
Источник: http: // www.solenoidsupplier.comЭлектромагнитный клапан регулирует поток жидкости в трубке или воздуховоде. Для управления средой используются различные механизмы, что означает широкий спектр этих клапанов, позволяющий учитывать различные вариации.
В дополнение к конструкции эти клапаны поставляются с различными механизмами управления. Здесь мы рассмотрим 5 типов электромагнитных клапанов и принципы их работы.
1. Электромагнитный клапан прямого действия
Источник: http://www.heatingandprocess.comЭти типы клапанов используют самые простые в работе операции.Электромагнитный клапан прямого действия состоит из плунжера, который закрывает небольшое отверстие напрямую, не полагаясь на внешнюю силу.
Эти типы электромагнитных клапанов быстродействующие. Они также могут работать при разном давлении, от минимального до максимально допустимого.
Электромагнитный клапан прямого действия может быть NO (нормально открытый) или NC (нормально закрытый). Когда клапан NO, отверстие закрывается при приложении электрического тока.
В нормально закрытом клапане прямого действия диафрагма остается закрытой и открывается при подаче напряжения на обмотки электромагнитной катушки.
Вариантом клапана прямого действия является трехходовой двухпозиционный электромагнитный клапан. Он работает аналогично 2/2 клапану, с отличием только в способе отвода жидкости. Это можно сделать с помощью печати в верхней или нижней части поршня.
Использование электромагнитных клапанов прямого действия имеет преимущества и недостатки. Эти клапаны быстродействующие и точные. Еще одно преимущество — что эти типы клапанов могут работать с различным давлением в трубопроводе, от низкого до высокая.
Недостатки электромагнитных клапанов прямого действия в основном заключаются в их прочности и размерах.Поскольку клапаны зависят от силы закрытия, обеспечиваемой электромагнитной катушкой, для их работы обычно требуется большой ток.
Это часто означает большую конструкцию соленоида, особенно если системы являются крупномасштабными.
2. Электромагнитный клапан с пилотным управлением
Источник: http://www.globalsources.comТакже называемый непрямого действия , пилотный соленоидный клапан использует перепад давления на портах клапана для закрытия или открытия отверстия. Работа этих типов клапанов несколько сложнее, чем у клапанов прямого действия и состоит из нескольких дополнительных частей.
Вот как работает пилотный электромагнитный клапан.
Мембрана разделяет впускные и выпускные отверстия этих типов соленоидные клапаны. На диафрагме есть небольшое отверстие, через которое среда течет. в верхнюю камеру. Небольшой канал соединяет эту камеру с системой низкого давления. порт.
Давление в системе и небольшая пружина удерживают клапан в закрытом состоянии. Когда соленоид находится под напряжением, пилотное отверстие открывается, в результате чего давление в верхней камере падает.
В результате диафрагма поднимается, и среда теперь свободно течет от входа к выходному отверстию.
Камера давления в электромагнитном клапане с пилотным управлением служит для увеличения сил закрытия и открытия. Это позволяет небольшим соленоидам работать на линии с большим расходом.
Из-за такого увеличения давлений этот тип соленоидного клапана в большинстве случаев не требует большого количества тока для работы.
Несмотря на свою мощную работу, пилотные электромагнитные клапаны имеют несколько ограничений.Это односторонний электромагнитный клапан , способный регулировать среду, которая течет только в одном направлении.
Пилотные электромагнитные клапаны также работают медленнее, чем клапаны прямого действия, к тому же им необходим минимальный уровень рабочего давления, в отличие от электромагнитных клапанов прямого действия, которые могут работать с контурами 0 бар.
Пилотные электромагнитные клапаны подходят для систем с достаточным перепадом давления, таких как системы орошения и оборудование для мойки автомобилей.
Они чаще всего используются в приложениях с высокими расходами или производительностью.К ним относятся системы, контролирующие поток воды, такие как краны.
3. Двухходовые электромагнитные клапаны
Источник: http://www.zoro.comЭти типы клапанов используют два порта для закрытия или открытия потока жидкости. 2-ходовой электромагнитный клапан классифицируется как нормально открытый, если диафрагма позволяет среде течь, когда катушка обесточена и нормально закрыта, если возбуждение змеевика позволяет жидкости течь через любой порт. NC или нормально закрытый соленоидный клапан более распространен, чем тип NO.
Системы с двухходовым электромагнитным регулирующим клапаном, в которых требуется только выпуск и ограничение среды. К ним относятся машины для сжатия воздуха и подобное оборудование.
4. Трехходовой электромагнитный клапан
Источник: http://www.ebay.comТрехходовой электромагнитный клапан обычно оснащен тремя портами и двумя разными отверстиями. Оба отверстия открываются попеременно в зависимости от состояния катушки соленоида.
Обычно эти типы клапанов имеют два впускных отверстия и одно выпускное отверстие.При использовании в этой конструкции трехходовой электромагнитный клапан в основном смешивает две разные жидкости.
В некоторых трехходовых соленоидных клапанах используются два выхода и один входной порт. Такая конструкция позволяет клапану управлять потоком среды в одном из выпускных отверстий, направляя его в другое. Трехходовые электромагнитные клапаны можно найти в обычной бытовой технике, например, в посудомоечной машине.
5. Четырехходовой электромагнитный клапан
Источник: http://www.ebay.comЭтот тип клапана использует четыре порта; два входа давления и два выхода выхлопа.4-ходовые клапаны обычно используются для работы с приводами соленоидных клапанов двойного действия.
Впускные отверстия обеспечивают поступающее давление в привод или цилиндр, а выпускные трубы являются отверстиями для полного давления.
Заключение
Электромагнитные клапаны бывают разных типов, с разными рабочими механизмами и конструкциями.
Используемый тип зависит от многих факторов. В основном требуемое действие диктует конструкцию и принцип работы.
Электромагнитные клапаны прямого действия и двухходовые электромагнитные клапаны подходят для систем, где требуется только отключение.Сложные системы, которые смешивают или направляют жидкости, требуют большего, чем простое действие.
В этих цепях требуются дополнительные порты.
В целом, каждый тип электромагнитного клапана подходит для определенных областей применения.
5 типов электромагнитных клапанов и принцип их работы2019-11-2019-11-25 https://startersolenoid.net/wp-content/uploads/2017/02/tx-logo1.pngT&X https://startersolenoid.net/wp-content / uploads / 2019/11/5-типы-соленоидного-клапана-и-их-принцип-действия-баннер.png200px200px
Что такое пневматический соленоидный клапан?
Электромагнитный клапан, также известный как клапан с электрическим приводом, представляет собой клапан, для работы которого 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 открытым (N / O) , клапан остается открытым, когда соленоид не заряжен.
- Нормально закрытый (НЗ) , клапан остается закрытым, когда соленоид не заряжен.
Электромагнитные клапаны устраняют необходимость в ручном или пневматическом управлении пневматическим контуром и требуют для работы только электрического входа (и давления воздуха для управляемых клапанов), что упрощает их программирование и установку в широком спектре приложений.
Какие бывают типы электромагнитных клапанов?Как мы увидим ниже, электромагнитные клапаны можно разделить на следующие большие категории: прямого действия или управляемые соленоиды.Электромагнитные управляемые клапаны можно разделить на клапаны с внутренним или внешним управлением, и их иногда называют электромагнитными клапанами с сервоуправлением.
В случае электромагнитных клапанов прямого действия сила, создаваемая соленоидом, должна быть больше силы, создаваемой давлением воздуха. Для работы им не требуется давление в трубопроводе, и они могут работать в условиях вакуума.
В клапанах прямого действия с размыкающим контактом стержень соленоида прикреплен к золотнику и удерживается на месте пружиной.Когда соленоид заряжен, магнитное поле заставляет стержень соленоида подниматься, перемещая катушку и позволяя воздуху проходить на другую сторону. В запорном клапане происходит обратное — пружина удерживает золотник в открытом положении.
Электромагнитные клапаны прямого действия имеют ограниченное применение и встречаются только в 10% случаев. Это связано с тем, что поток может быть ограничен, и они потребляют большое количество электроэнергии.
В отличие от соленоидов прямого действия, клапаны с внутренним управлением работают с давлением в системе, чтобы способствовать управлению, а не противодействовать ему.Это позволяет им 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 открыт, давление в линии толкает золотник поперек, открывая клапан. Поскольку соленоид управляет отверстиями гораздо меньшего размера, для его перемещения требуется гораздо меньше энергии по сравнению с соленоидным клапаном прямого действия.
Электромагнитные клапаны с внешним управлением работают аналогично клапанам с внутренним управлением, но используют воздух из внешнего источника для содействия движению клапана, а не давление внутри клапана.Это должно происходить перед клапаном, но также может быть обеспечено от отдельного контура. Этот внешний источник воздуха подается в дополнительный порт клапана. Клапаны с внешним управлением обычно используются в сценариях низкого давления, вакуума или альтернативных портов, когда в самом клапане низкое, отрицательное или нулевое давление для облегчения движения.
Как управляется электромагнитный клапан?На простейшем уровне соленоидами можно управлять с помощью электрического переключателя включения / выключения с ручным управлением, которого достаточно в некоторых случаях.Однако в большинстве случаев требуется более сложное управление с помощью платы управления. Платы управления в цифровом виде настраивают клапаны на работу через определенные промежутки времени или могут быть запрограммированы на управление клапаном 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 Индустрии 4.0.
Как выбрать электромагнитный клапанТип необходимого соленоида будет зависеть от нескольких факторов.
- Какое давление в линии? Это будет определять, сколько энергии требуется. Он также сообщит вам, нужен ли клапан прямого действия, с внутренним или внешним управлением.
- Как быстро клапан должен открываться или закрываться? Управляемые клапаны переключаются дольше, чем клапаны прямого действия, но требуют меньше энергии.
- Вам нужен N / O или N / C клапан? Клапан должен соответствовать области применения. Единственным наиболее важным соображением является потенциальный эффект отключения электроэнергии или отказа клапана — безопаснее ли остановить или продолжить поток, если это произойдет? Если нет соображений безопасности, подумайте, будет ли линия большую часть времени открыта или закрыта.Если линия будет в основном проточной, тогда потребуется нормально открытый клапан. Если верно обратное, то потребуется нормально закрытый клапан. Если вы сделаете это неправильно, это приведет к увеличению затрат на электроэнергию и потенциальному выгоранию соленоида.
- Какой требуемый расход, размер порта и количество портов? Как и в случае любого клапана, эти факторы полностью зависят от функции клапана и от того, в какую систему он интегрируется.