Электромагнитный клапан это: назначение, применение, проверка и ремонт

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.

 

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 и других рабочих сред производятся с уплотнительными материалами: EPDM (этилен-пропилен), NBR (нитрил-бутадиеновая резина), FPM (Фторэластомер), PTFE (политетрафторэтилен), VITON (фторкаучук, фтористая резина).

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).

Электромагнитные клапаны для воды: принцип работы, виды

Современные средства автоматизации позволяют управлять процессами подачи воды, газа и пара дистанционно в нуждах, как сложных индустриальных технологических, так и в домашних, чисто, бытовых процессах.

Электромагнитный клапан, имеющий в своей конструкции соленоидный клапан, в полной мере отвечает этим требованиям дистанционного управления подачей сжиженных и газообразных веществ.

На современных производствах, в работе котелен, в процессах отопительных систем, подачи и слива воды, в промышленности, сельском хозяйстве, на предприятиях питания и в быту широко применяются различные модели электромагнитных клапанов.

Среди всего множества конструкций, электромагнитный клапан для воды занимает особое, первостепенное значение. Розничная и оптовая покупка электромагнитных клапанов этого типа занимает на нашем рынке приоритетное положение. Соленоидный клапан легко устанавливается, регулируется и прост в эксплуатации и обслуживании. В некоторых устройствах применение этих конструкций нельзя заменить другими агрегатами.

Полный список мест применения клапанов с электрическим управлением трудно перечислить, как в промышленности, малых производствах, так и в бытовом использовании в различных видах домашней техники.

Где применяются электроклапаны

Как уже было сказано, применение соленоидных клапанов очень обширное. Мы можем наблюдать их действия в газо- и нефтеперегонке, в поливе и орошении сельхозугодий, поении скота, работе газовых и тепловых котельных, в перенаправлении потоков газа и воды по нескольким направлениям на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях.

Соленоидный клапан для воды:

• помогает садоводам и жителям коттеджных построек при поливе и орошении своих дачных и приусадебных участков;
• при подаче воды на различные бытовые гидроустановки: автоматические посудомойки,
стиральные машины, душевые кабины и сливные бачки;
• при подаче воды и газа в системы обогрева, к котлам и бойлерным установкам;
• для распределения подачи воды в канализационные системы частных и промышленных зданий для обеспечения работы туалетов и душевых кабин в местах общего пользования;
• на малых моечных предприятиях регулирует подачу воды при мойке техники;
• в пекарях — для обеспечения процесса выпечки хлебобулочных изделий;
• в частных и общественных заведениях питания при приготовлении кофе в комбайнах по дозированию воды для заварки в точном дозировании подачи кипятка и многих других отраслях и видах деятельности человека.

Электрические клапаны не только распределяют, но и регулируют количество подаваемой воды и газа к каждому потребителю и внутри гидро и газовых установок.

Мы ежедневно пользуемся бытовыми автоматическими гидромашинами, но даже не задумываемся о том, что внутри этих конструкций установлен электромагнитный клапан, а то и несколько одновременно, для выполнения целого ряда процессов.

Для примера, в быту используют электромагнитный клапан для подачи воды для стиральной машины. Мы включаем это гидроустройство и тем самым подаем электросигнал на соленоидную катушку, которая открывает поступление воды в бак стиралки. А в процессе стирки, электроклапан на каждом этапе программы управляет подачей воды в нужном количестве внутрь машины из водной магистрали или сливом грязной смеси из стирального бака в канализационный коллектор.

Устройство и характеристики

Устройство электромагнитного клапана зависит от его типа, но общий принцип работы этих электроустройств одинаков, в их конструкцию входят:

• Электромагнитная катушка — соленоид;
• Штекер или ввод электрического кабеля сети напряжения;
• Подвижный шток или плунжер;
• Возвратная пружина штока;
• Силовой плунжер с изолирующей прокладкой;
• Крышка мембранного отсека;
• Крепеж крышки;
• Возвратная пружина мембраны;
• Эластичная мембрана;
• Корпус соленоидного клапана.

К характеристикам электромагнитных клапанов относится ряд технических параметров, которым отвечает та или иная конструктивная модель изделия. К этим параметрам относятся:

Давление. Манометрическая величина превышения давления внутри жидкости над воздушным (атмосферным) давлением, которые зависят от:

• Дифференциала давления – разницы давлений на входе и выходе изделия. 
• Для электроуправляемых конструкций давление на входе должно быть всегда выше давления на выходе из устройства.Материала мембраны.
• Диаметра отверстия для прохода жидкости.
• Конструктивных и физических особенностей уплотнительных материалов.
• Мощности электромагнитной катушки и применяемого вида тока, подаваемого на соленоидный пакет управления.

Расход жидкости или пропускная возможность соленоидного клапана (Kv), которую определяют экспериментальным путем на каждом производстве конкретных моделей клапанов. При этом берется чистая вода с температурой +20 С и в течении часа прогоняют через открытое тело установки при разнице давлений на входе и выходе (дифференциал) в 1 бар и просчитывают эту величину.

Зная коэффициент пропускной возможности (Kv) можно вычислить расход воды по формуле: 

,где:

• Q – величина расхода воды в метрах кубических за час работы устройства; 
• Kv – практически измеренный коэффициент пропускной возможности установочной модели электроклапана, измеряемый в кубических метрах за час работы; 
• ΔP- дифференциальная величина давления; 
• ρ – величина плотности жидкости при данной температуре, измеряемая в  кг/м³.

На основе этих расчетов на каждый клапан производитель делает дифференциальную диаграмму потерь:

Время срабатывания механизма клапана, которое зависит от типа и вида конструкции электрически управляемого клапана и от применяемого напряжения на соленоидную катушку;

Время, затраченное на реакцию клапана после получения электросигнала – зависит от выбранной конструкции и вида клапана, а также применяемых дополнительных вспомогательных механизмов внутри устройства.

Принцип работы

Принцип работы электромагнитного клапана для воды пилотного (непрямого) действия можно понять по приложенным схемам устройства. Независимо от типа применяемой модели электрического клапана (нормально закрытая, нормально открытая или с бистабильным управлением), эта работа электрически управляемого клапана будет выглядеть примерно в следующем порядке:

1. Электромагнитный клапан первоначально закрыт и на катушку еще не поступал электросигнал. Вода заперта во входной части клапана штоком с прокладкой;
2. При поступлении электросигнала на катушку, в соленоиде возникае.т электромагнитная сила, которая втягивает шток (плунжер) во внутрь катушки, тем самым создавая пространство между штоком и пространством над мембраной. Давление под мембраной пересиливает давление сверху и открывается проход для перелива жидкости через тело клапана. 

При открытом кране этот же процесс протекает в обратном порядке – плунжер выталкивается из тела соленоида и открывает доступ давления воды над мембраной и совместно с усилием пружины закрывает проход воды через тело клапана.

Самая простая схема работы электромагнитного клапана прямого действия:

1. При подачи сигнала (электроцепь замкнута) на соленоид, шток втягивается во внутрь катушки и открывает проход жидкости из-за разницы давления от входной части на выход из клапана;
2. при прекращении подачи сигнала на катушку соленоида (электроцепь разомкнута) пружина возвращает шток на свое место и седло клапана перекрывает проток жидкости через тело клапана.

Электромагнитный клапан может быть выполнен в разных видах конструкций:

• соленоидный клапан седельчатого вида;
• клапан с использованием мембранного плавающего усилителя;
• клапан с использованием мембранного усилителя с принудительным подъемом;
• электроклапан поршневого вида;
• клапан шиберного вид;а
• клапаны шарнирные;
• клапаны рычажные;
• соленоидные клапаны тарельчатого вида;
• клапаны золотниковые.

По виду подаваемого тока на индукционные катушки соленоидные клапаны могут быть разделены на:

• установки с постоянным током в сети, что характерно для изделий, где нет больших давлений и нет надобности в создании большой силы электромагнитного излучения;
• изделия для сетей с большими давлениями используют переменный сетевой ток для создания электромагнитного поля большой величины действия на шток или мембрану, чтобы преодолеть большие нагрузки сопротивления водной или газовой среды.

Также, электромагнитные клапаны подразделяются по рабочему положению штока на:

1. Нормально закрытые;
2. Нормально открытые;
3. Бистабильные – с переключением положения штока в зависимости от поступающего сигнала электроимпульса.

Нормально закрытые

Электромагнитный нормально закрытый клапан для воды имеет при обесточенной катушке закрытый штоком клапан, перекрывающий поток жидкости. При подаче электросигнала на катушку соленоида, шток с клапаном открывают этот проход.

Нормально открытые

Соленоидные клапаны для воды нормально открытые как, например, UNIPUMP серии BOX при обесточенной катушке селеноида находятся в открытом положении и жидкость имеет свободный проток по телу клапана. При подаче электросигнала, клапан со штоком перекрывают этот проход и поток жидкости останавливается.

Как подключить электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан подсоединяется в систему трубопроводов установки в местах, где необходимо его включение для обеспечения управления потоком воды или газа, а также в местах распределения этих потоков по разным магистралям для обеспечения рабочих процессов одновременно нескольких устройств.

Процесс установки электрического клапана управления потоками жидкости и газа сводится к нескольким простым монтажным действиям. Это:

• Резьбовое соединение клапана в нужном месте с трубопроводом, где протекает жидкость или подается газ;
• Подсоединение электрической сети для обеспечения получения электрического сигнала на катушку соленоида;
• Возможное присоединение к электромагнитному клапану дополнительных устройств и передающих линий для продвижения электрических импульсов в цепи коммуникации сигналов управления;
• Обеспечение электромагнитного клапана средствами защиты от внешних воздействий на его работу.
• При установке электромагнитного клапана нужно соблюдать некоторый свод правил монтажа этих гидроэлектрических конструкций:
  
• Следить за тем, чтобы при установке конструкции она не находилась под напряжением, и катушка не испытывала дополнительных нагрузок;
• На электромагнитный клапан при монтаже не должны влиять внешние нагрузки от веса трубопровода и других узлов системы подачи воды;
• При отрицательных температурах воздуха на открытых, незащищенных пространствах следует закрывать соленоидную часть арматуры дополнительными защитными средствами;
• Если арматура клапана находится под постоянным воздействием солнечных лучей и осадков, необходимо позаботится об ее закрытии с помощью фумизированной ленты или гибкого изоляционного кабеля, других защитных средств.

Газовый электромагнитный клапан

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

Газовый запорный электромагнитный клапан

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

Также вы можете подробнее прочитать про типы регулировочных клапанов.

Cодержание статьи

Назначение газового клапана

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

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

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

Газовый клапан автоматически перекрывает подачу газа на трубопроводе в аварийных ситуациях

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

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

Устройство газового клапана

Электромагнитный газовый клапан “Lovato” серии ВН состоит из седла и затвора. По внешнему виду определяется вид затвора устройства. Он может напоминать поршень или тарелку. Затвор – это своего рода мембрана, функцией которой, как раз, и является открытие или закрытие хода газа. Затвор устанавливается на сердечник, подсоединенный к электромагниту и передающий электрические импульсы от одного устройства к другому.

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

Схема устройства электромагнитного газового клапана

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

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

Устройство и принцип действия газового электромагнитного клапана (видео)

Виды и особенности

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

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

Внутреннее устройство клапана

Принципы движения затворов:

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

Количество ходов:

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

Как выбрать электромагнитный газовый клапан?

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

Отсекающие клапана с пневмоприводом

При выборе данного устройства обращаем внимание на следующие характеристики:

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

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

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

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

Также вы можете прочитать про электромагнитные клапаны-отсекатели.

Нюансы монтажа

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

Надежность в деталях: как выбрать соленоидные клапаны

Надежность

Общая надежность любой системы на производственном предприятии не может превышать надежность последнего звена в цепочке управления. Во многих случаях таким звеном является соленоидный клапан с дистанционным управлением, который запускает или останавливает производственный процесс.

По сути, соленоидный клапан — это устройство для электрического прерывания или отвода потока рабочей среды в трубе. Существует множество типов соленоидных клапанов, однако все они основаны на одном принципе: отверстие закрывается или открывается для того, чтобы регулировать поток. Области применения таких клапанов разнообразны. С одной стороны, их можно использовать для управления стандартными отсечными и регулирующими клапанами или же специальными клапанами — например, клапанами систем повышенной надежности для защиты от превышения давления (High Integrity Pressure Protection System, HIPPS) и клапанами аварийного отключения (Emergency Shutdown, ESD). С другой, они подходят и для непосредственного управления рабочими средами при контроле пожаротушения или управления системами обеспечения паром, водой и воздухом. Соленоидные клапаны также широко используются в пневматических системах и элементах управления. Во всех этих случаях надежность работы оборудования имеет первостепенное значение.

Для сокращения издержек некоторые предприятия приобретают соленоидные клапаны, основываясь только на их цене. Однако ошибочно полагать, что все клапаны одинаковы и мало что может пойти не так с этими, казалось бы, простыми устройствами, которые обычно состоят из катушки, плунжера и седла. Разработанный на высоком техническом уровне соленоидный клапан может стоить дороже, но расходы в течение срока его службы будут значительно ниже, чем у более дешевых эквивалентных клапанов.

Для подтверждения этого тезиса о ложной экономии рассмотрим традиционный соленоидный клапан. Чтобы уплотнить шток для предотвращения утечки, в них обычно используются специальные кольца. Такая конструкция имеет множество недостатков. Герметизирующая способность уплотнительного кольца со временем снижается из-за износа резины, что приводит к утечкам рабочей среды. Из-за этого рабочая среда или присутствующие в ней загрязнения могут накапливаться на штоке клапана, увеличивая трение. Кроме того, в некоторых конструкциях требуется вентиляционное отверстие, чтобы обеспечить плавное движение штока клапана. Однако из-за такого отверстия внутренние части клапана становятся уязвимыми к загрязнениям из атмосферы, которые также могут откладываться на штоке.

Все эти факторы могут привести к замедлению срабатывания и потенциальным сбоям клапана, а, например, в HIPPS и системах аварийного отключения важна каждая доля секунды. Чтобы справиться с повышенным трением, некоторые поставщики используют более упругую пружину, которая позволит клапану по-прежнему работать при увеличении трения. Для преодоления такой упругости пружины требуется большее значение FFR (Force Friction Ratio — соотношение силы и трения). Соответственно, необходим соленоид большей мощности, а при увеличении мощности выделяется больше тепла. Повышение температуры, в свою очередь, может отрицательно сказаться на сроке службы соленоида. Помимо этого, катушка с повышенным энергопотреблением может повысить расходы на установку клапана, поскольку могут потребоваться провода большего сечения или инженеры будут вынуждены использовать меньше клапанов в одном контуре управления.

Отказы соленоидных клапанов приводят к простоям оборудования со всеми сопутствующими проблемами и затратами. А если клапан заклинит в ситуации, когда требуется аварийное отключение, то результат может быть фатальным.

Надежность можно определять по-разному, однако в инженерной терминологии она характеризует степень доверия к оборудованию, т. е. способность системы или компонента работать в заявленных условиях в течение указанного периода без неполадок и отказов. Надежность, безусловно, тесно связана с безопасностью системы: для анализа обоих показателей применяются общие методы и они зависят друг от друга. Кроме того, данный параметр оказывает влияние на стоимость сбоев, которая состоит из стоимости простоя системы, запасных частей, оборудования для ремонта, труда персонала и затрат на претензии по гарантиям.

 

Рис. 1. Предполагаемый срок службы катушки

Особенности катушки

Одной из важнейших частей соленоидного клапана является электромагнитная катушка, которая существенно влияет на его надежность. Задача катушки — создавать электромагнитное поле, которое будет поднимать сердечник/шток, чтобы открыть нормально закрытый клапан (НЗ) или закрыть нормально открытый (НО). Без нее внутренние компоненты клапана просто не смогут перемещаться при подаче напряжения.

Некоторые поставщики соленоидных клапанов приобретают катушки у сторонних производителей, зачастую не имеющих собственного интереса в их оптимизации. Им предоставляется чертеж и технические характеристики, и они поставляют продукт, отвечающий этим требованиям. В свою очередь, собственное производство катушек позволяет отслеживать каждый аспект производственного процесса, совершенствовать его и внедрять новые технологии, а не просто разрабатывать конструкцию, которая будет использоваться без изменений в течение длительного времени.

Для изготовления надежной электромагнитной катушки производитель должен соблюдать стандарты IEC 335 для электрических устройств. Также нужно установить класс изоляции: у стандартных катушек это E, F или H. Класс изоляции определяет максимальную рабочую температуру катушки в течение конкретного срока службы (рис. 1). Например, в соответствии с европейским стандартом IEC 335 катушки класса H должны выдерживать 20 000 ч при +180 °C, а катушки класса F — 20 000 ч при +155 °C. Однако по требованиям американского стандарта UL катушки должны выдерживать 30 000 ч как в классе H (при +180 °C), так и в классе F (при +155 °C). Оптимизированный соленоидный клапан будет содержать проводник из меди высокой чистоты, отвечающей более строгим международным стандартам, а также изолирующее покрытие класса H по UL, которое обеспечит длительный срок службы.

При производстве катушки одной из важных целей является «идеальная обмотка»: чтобы витки катушки были абсолютно однородны и каждый последующий слой идеально ложился на предыдущий (рис. 2). Такая обмотка приближается к 100%-ной эффективности, а также уменьшает риск возникновения горячих участков, которые являются потенциальными точками отказа.

Рис. 2. «Идеальная обмотка»

После намотки проводника катушку следует заключить в оболочку, чтобы обеспечить изоляцию и защиту от повреждения и влаги. Эпоксидная литая оболочка имеет лучшие характеристики, поскольку является прекрасным изолятором и негигроскопична. В конечном счете, каждая катушка, предназначенная для использования в соленоидном клапане, должна быть спроектирована и испытана для непрерывной службы, а также отвечать требованиям стандарта IEC 216 к термостойкости.

 

Оптимальная конструкция

Как уже отмечалось выше, традиционные конструкции клапана, в которых используются уплотнительные кольца и вентиляционные отверстия, не соответствуют требованиям безопасности и надежности.

Необходим иной подход к разработке соленоидного клапана — без уплотнения, с низким коэффициентом трения и без заедания. Для этого между штоком и корпусом клапана можно использовать специальное двухслойное динамическое уплотнение, не содержащее никаких резиновых компонентов, которые, как уже говорилось, со временем разрушаются. Внутренний слой уплотнения (U-образное кольцо), находящийся в соприкосновении со штоком клапана, может быть изготовлен из PTFE и поддерживаться уплотнительным кольцом из эластомера. Для таких колец используется эластомер, устойчивый к воздействию окружающей среды. Он создает преднагрузку для U-образного кольца из PTFE и обеспечивает статическое уплотнение. В сочетании со штоком клапана, поверхность которого отполирована с точностью до микрона, такая конструкция эффективно предотвращает любое заедание и сводит к минимуму трение штока.

Риск заедания также снижается за счет устранения необходимости в вентиляционных отверстиях. Клапан с «недышащей» конструкцией не допускает проникновения грязи из окружающей среды.

Представленная конструкция имеет низкое значение FFR, что позволяет избежать потребности в мощной пружине и использовать катушку с пониженным энергопотреблением (1,8 Вт, 0,5 Вт IS). У такого решения множество преимуществ. Например, при модернизации завода можно устанавливать новые соленоидные клапаны без замены кабелей или добавления источников питания. Катушка с пониженным энергопотреблением позволяет выполнять больше работы в той же инфраструктуре — например, питать большее количество устройств. Дополнительным преимуществом является то, что меньшая мощность означает меньшую температуру: это приводит к более длительному сроку службы катушки с сокращением эксплуатационных расходов.

Кроме того, качественные клапаны поставляются с соответствующими целевому назначению руководствами по установке и обслуживанию. Эти документы также содержат рекомендации по достижению «чистой» среды и обеспечению максимальной защиты с помощью фильтров и выхлопных устройств, которые позволят избежать попадания в клапан любых загрязнений, способных нарушить его нормальную работу и/или снизить долговечность.

 

Экстремальные рабочие условия

Надежность соленоидных клапанов становится еще важнее в экстремальных рабочих условиях. Например, рассмотрим управление приводом клапана при очень низкой температуре.

Существует множество документальных свидетельств того, что уровень надежности соленоидных клапанов уменьшается по мере понижения температуры. Решение такой проблемы — сертифицированные соленоидные клапаны, работающие при температурах –60…+90 °C.

При работе в коррозионных средах, например содержащих сернистый газ, где часто происходит сульфидное растрескивание под напряжением, все материалы внутренних и внешних компонентов клапана должны отвечать требованиям NACE.

В целом, для любых экстремальных рабочих условий рекомендуется подбирать соленоидные клапаны, защищенные от коррозии и имеющие долгий срок службы, а также сертифицированные признанными в отрасли органами, такими как Exida и TÜV.

Наконец, для потенциально взрыво­опасных сред инженерам следует остановить свой выбор на соленоидных клапанах с широким ассортиментом вариантов взрывозащиты и сертификацией, делающей их пригодными для использования в опасных средах, — ТР ТС 012/2011, ATEX, IECEx, NEMA/UL/CSA, NEPSI, PESO, INMETRO и KOSHA.

 

Решение Emerson

Клапаны ASCO серии 327 от компании Emerson (рис. 3, табл.) — это универсальные соленоидные клапаны 3/2 прямого действия (со сбалансированной тарелкой), доступные в различных исполнениях по материалам, мощности, пропускной способности и сертификации. Они подходят для различных задач, например для управления приводом, разгрузки компрессора и контроля над средствами обеспечения, и могут использоваться в составе широкого диапазона инженерных решений, среди которых системы управления приводом, системы управления с резервированием и байпасные панели.

Рис. 3. Соленоидные клапаны ASCO серии 327

Благодаря уникальной конструкции и заверенному сертификатами соответствию требованиям безопасности, клапаны серии 327 являются проверенным, безопасным, надежным и адаптируемым решением, подходящим для использования в жестких промышленных условиях. Такой клапан обладает взрывозащитой и превосходит строгие требования нефтегазовой отрасли.

Таблица. Технические характеристики клапанов ASCO серии 327

Материал корпуса клапана	Нержавеющая сталь 316L / латунь / алюминий
Размер	1/4″, 1/2″
Пропускная способность (Kv)	До 1,5 м3/ч
Давление	ΔP 0–10 бар
Рабочая температура	–60…+120 °С
Класс SIL	До 3 (Exida и TÜV)
Энергопотребление	от 0,5 Вт
Материал корпуса / оболочки /  катушки	Алюминий / нержавеющая сталь 316L / заливка эпоксидной смолой
Дополнительные возможности	Ручное управление, ручной сброс, съемное ручное управляющее устройство
Международная сертификация Ex	CU TR (ТР ТС), ATEX, IECEx, NEMA/ UL/CSA, NEPSI, PESO, INMETRO, KOSHA и т. д.
Сертификаты безопасности	Exida, TÜV

Клапаны обладают прочной «недышащей» конструкцией, специальным устройством уплотнения и катушкой с увеличенным сроком службы. Все катушки проектируются и изготавливаются на собственных заводах Emerson.

Также клапаны серии 327 позволяют значительно сократить время технического обслуживания и расходы на ввод в эксплуатацию. Например, устройство для управления клапаном при недостаточном давлении можно извлечь вручную, без демонтажа клапана или выключения пневматической системы оборудования.

К другим преимуществам данных клапанов относятся:

• модели с пониженным энергопотреблением, которые уменьшают размеры источников питания и кабелей;
• отвечающие требованиям NACE материалы, снижающие риск коррозии;
• катушки класса H с эпоксидной оболочкой для долгого срока службы;
• внутренняя устойчивость к вибрациям;
• наличие постоянного воздушного зазора (даже при подаче питания), который снижает любые риски заедания (рис. 4), вызванные остаточным магнетизмом.
  

  Рис. 4. Конструкция для снижения риска заедания

 

Пример применения

Чтобы подчеркнуть преимущества высококачественных соленоидных клапанов, рассмотрим управление клапаном ESD на нефтеперерабатывающем заводе. При нормальной работе на такие клапаны подается питание для поддержки технологического клапана в открытом состоянии. Соответственно, в случае аварийной ситуации соленоидный клапан должен быть обесточен и быстро закрыться, чтобы перекрыть технологический клапан. Поскольку соленоид такого типа обычно подолгу работает в режиме ожидания, разрушение уплотнительного кольца и повышенное трение значительно замедлят его отклик при закрытии.

Чтобы измерить время отклика соленоидного клапана после работы в режиме ожидания, было проведено испытание. Оно показало, что клапан ASCO 327 срабатывал значительно быстрее, чем изделие конкурента, которое, помимо прочего, имело большее усилие возврата пружины. Таким образом, клапаны ASCO демонстрируют более стабильное и надежное поведение по прошествии долгого времени, чем аналогичные устройства (рис. 5).

Рис. 5. Быстро закрывающийся соленоидный клапан повышает безопасность применения

 

Заключение

Покупка недорогого соленоидного клапана на первый взгляд может показаться выгодной. Для многих инженеров клапаны — это простые устройства для прерывания или отвода потока в трубе. Однако если необходимо быть уверенным в том, что соленоидный клапан мгновенно откроется или закроется, когда это потребуется, даже после длительного периода ожидания, единственным вариантом являются высококачественные инженерные решения.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Нормально открытый и нормально закрытый клапаны

Соленоидный или электромагнитный клапан представляет запорное устройство, назначение которого — перекрывание и регулирование потока рабочей среды в автоматическом режиме. Эти системы устанавливаются на магистральных линиях, транспортирующих жидкие или газообразные потоки (в том числе и среды взрывоопасного характера).

 

По принципу срабатывания электромагнитные запорные устройства разделяются на нормально открытые и нормально закрытые. Наиболее распространён вариант —  нормально закрытый электромагнитный клапан.

Нормально закрытый клапан — это вариант запорной арматуры, в котором при подаче электрического напряжения происходит открывание канала (то есть обеспечивается проход рабочего потока). Если напряжение не подаётся, то клапан остаётся в положении, перекрывающим проход.

Катушка отключена (система закрыта): запирающий элемент (поршень или мембрана) прижимается к рабочему отверстию закрывающей пружиной, при этом рабочий поток создаёт давление, удерживающее тарелку. То есть клапан в закрытом положении удерживают и пружина, и давление среды.

Катушка подключена (система открыта): в момент подачи напряжения удерживающее усилие прекращается, запирающий элемент поднимается, открывая проход для движения рабочей среды.

Обратный алгоритм действия предусмотрен в нормально открытом клапане.

Нормально открытый клапан — вариант запорной арматуры, в котором при отсутствии напряжения на индукционной катушке запирающий элемент находится в открытом положении и обеспечивается движение рабочей среды. В момент подачи напряжения система переводится в закрытое положение, которое сохраняется всё время, пока на катушке поддерживается напряжение.

Кроме этих двух наиболее распространённых вариантов исполнения существуют специальные бистабильные электроклапаны. В данных устройствах запирающий элемент меняет своё  положение по сигналу короткого электрического импульса постоянного тока, благодаря чему этот вариант управления получил название импульсного.

Для того чтобы записать основные характеристики разработана следующая форма записи:

DNxx, PNxx, ∆Pxx (-НО, -НЗ или -БС).

DN — обозначение условного прохода (здесь и для остальных обозначении хх — цифровая  характеристика).

PN — условное давление.

∆P — диапазон перепада давлений.

Символы НО, которые ставятся после условной записи параметров электромагнитного клапана, обозначают, что система исполнена как нормально открытый клапан.  Если используются символы НЗ, то это нормально закрытый клапан. Специальная бистабильная запорная арматура обозначается символами БС.

Как работает электромагнитный клапан

Что такое электромагнитный клапан?

Определение электромагнитного клапана — это электромеханический клапан, который обычно используется для управления потоком жидкости или газа. Существуют различные типы электромагнитных клапанов, но основные варианты — с пилотным или прямым действием. Клапаны с пилотным управлением, наиболее широко используемые, используют давление в трубопроводе системы для открытия и закрытия главного отверстия в корпусе клапана.

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

Принцип действия электромагнитных клапанов

Принцип действия электромагнитного клапана заключается в управлении потоком жидкостей или газов в положительном, полностью закрытом или полностью открытом режиме. Их часто используют для замены ручных клапанов или для дистанционного управления.Функция электромагнитного клапана включает открытие или закрытие отверстия в корпусе клапана, что позволяет или предотвращает прохождение потока через клапан. Плунжер открывает или закрывает отверстие, поднимаясь или опускаясь внутри гильзы за счет подачи питания на катушку.

Электромагнитные клапаны состоят из змеевика, плунжера и втулки в сборе. В нормально закрытых клапанах возвратная пружина плунжера прижимает плунжер к отверстию и препятствует потоку. Когда на катушку соленоида подано напряжение, возникающее магнитное поле поднимает плунжер, обеспечивая поток.Когда катушка соленоида находится под напряжением в нормально открытом клапане, плунжер закрывает отверстие, что, в свою очередь, предотвращает поток.

Почему используется электромагнитный клапан?

В большинстве приложений управления потоком необходимо запускать или останавливать поток в контуре, чтобы контролировать жидкости в системе. Для этого обычно используется электромагнитный клапан с электронным управлением. Электромагнитные клапаны, приводимые в действие соленоидом, могут быть расположены в удаленных местах и ​​могут управляться с помощью простых электрических переключателей.

Электромагнитные клапаны — наиболее часто используемые элементы управления в жидкостной технике. Они обычно используются для отключения, выпуска, дозирования, распределения или смешивания жидкостей. По этой причине они используются во многих областях. Соленоиды обычно обеспечивают быстрое и безопасное переключение, длительный срок службы, высокую надежность, низкую мощность управления и компактную конструкцию.

Где используется электромагнитный клапан?

Электромагнитные клапаны применяются в широком диапазоне промышленных настроек, включая общее двухпозиционное управление, контуры управления заводом, системы управления технологическим процессом и различные приложения производителей оригинального оборудования, и это лишь некоторые из них.

Электромагнитные клапаны можно найти во многих различных секторах, в том числе:

• Водоснабжение
• Очистка питьевой воды
• Очистка сточных вод
• Очистка / очистка серой и черной воды
• Машиностроение
• Охлаждение, смазка и дозирование
• Строительные услуги
• Крупные системы отопления, климат-контроль
• Техника безопасности
• Системы защиты водопроводов и пожаротушения
• Компрессоры
• Сброс давления и дренаж
• Подача топлива
• Транспортные и резервуарные помещения
• Пожары системы
• Управление мазутом и газом
• Газовая хроматография
• Регулировка газовой смеси
• Приборы для анализа крови
• Управление процессами очистки

Как заменить электромагнитные клапаны

Для правильного и точного управления работой, электромагнитные клапаны должны быть настроены и выбраны в соответствии с конкретным приложением.Наиболее важными параметрами для выбора электромагнитного регулирующего клапана являются значение Kv (выраженное в кубических метрах в час) и диапазон давления в приложении.

Чем ниже отверстие клапана или чем прочнее змеевик, тем выше давление, при котором клапан может закрыться. На основе рассчитанного значения Kv и диапазона давления для планируемого применения можно определить соответствующий тип клапана и его требуемое отверстие.

Что такое электромагнитный клапан NAMUR?

NAMUR — это аббревиатура от User Association of Automation Technology in Process Industries, которая служит стандартом для технологии автоматизированных клапанов.Стандартные интерфейсы полезны для монтажа приводов, поскольку они помогают снизить затраты на изготовление и установку соленоидов. Bürkert предлагает для покупки широкий выбор электромагнитных клапанов NAMUR. Посетите наш веб-сайт сегодня, чтобы просмотреть полный ассортимент электромагнитных клапанов.

Где купить электромагнитный клапан

Клапаны Bürkert можно найти практически во всех отраслях промышленности. От сварочных роботов до гидротехнических сооружений, от пылеудаления при добыче полезных ископаемых до контроля давления в кабине самолета — все возможно с нашими клапанами в качестве надежного компонента вашей системы.Если вам нужен отдельный клапан, клапанные блоки или индивидуальные решения, вся наша линейка продуктов ориентирована на обеспечение контролируемого обращения с жидкостями и газами.

Наша продукция предназначена для доставки:

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

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

Таблица выбора Электромагнитные клапаны

Таблица выбора Электромагнитные клапаны

504,58 КБ

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 (Н / О) , клапан остается открытым, когда соленоид не заряжен.
• Нормально закрытый (НЗ) , клапан остается закрытым, когда соленоид не заряжен.

Зачем нужен электромагнитный клапан?

Электромагнитные клапаны устраняют необходимость в ручном или пневматическом управлении пневматическим контуром и требуют 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 далее, 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 для содействия движению клапана используется воздух из внешнего источника, 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 клапан

Тип 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.

Что еще нужно для работы электромагнитного клапана?

Да, для подключения к вашей системе потребуются фитинги, электрические соединения и трубки. Также требуется источник питания, чтобы клапан мог работать.Наконец, необходимы средства управления для управления клапаном с помощью переключателя, платы управления или более сложных средств управления.

Электромагнитный клапан

— обзор

Электромагнитные клапаны используются везде, где требуется автоматическое регулирование потока жидкости, например, при автоматизации производства. Компьютер, на котором запущена программа автоматизации для заполнения контейнера некоторым количеством жидкости, может послать сигнал на соленоидный клапан на открытие, позволяя контейнеру заполниться, а затем удалить сигнал, чтобы закрыть соленоидный клапан, и, таким образом, остановить поток жидкости до тех пор, пока следующий контейнер на месте.Захват для захвата предметов на роботе часто представляет собой устройство с пневматическим управлением. Можно использовать электромагнитный клапан, чтобы давление воздуха могло закрыть захват, а второй электромагнитный клапан можно использовать для открытия захвата. Если используется двухходовой соленоидный клапан, два отдельных клапана в этом случае не нужны. Разъемы электромагнитных клапанов используются для подключения электромагнитных клапанов и реле давления.

(1) Принципы работы

Электромагнитные клапаны — это блоки управления, которые при включении или отключении электропитания либо перекрывают, либо пропускают поток жидкости.Привод внутри электромагнитного клапана имеет форму электромагнита. При подаче напряжения создается магнитное поле, которое натягивает плунжер или поворотный якорь против действия пружины. В обесточенном состоянии плунжер или поворотный якорь возвращается в исходное положение под действием пружины.

В зависимости от режима срабатывания различают клапаны прямого действия, клапаны с внутренним управлением и клапаны с внешним управлением. Еще одна отличительная черта — это количество подключений к портам или количество потоков или «путей».

Электромагнитные клапаны прямого действия имеют уплотнение седла, прикрепленное к сердечнику соленоида. В обесточенном состоянии отверстие седла закрыто и открывается при подаче напряжения на клапан. В клапанах прямого действия силы статического давления увеличиваются с увеличением диаметра отверстия, что означает, что магнитные силы, необходимые для преодоления силы давления, соответственно становятся больше. Поэтому электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются для переключения более высоких давлений в сочетании с отверстиями большего размера; в этом случае дифференциальное давление жидкости выполняет большую часть работы по открытию и закрытию клапана.

Двухходовые электромагнитные клапаны — это запорные клапаны с одним входным и одним выходным портами, как показано на Рисунке 4.17 (a). В обесточенном состоянии пружина сердечника при помощи давления жидкости удерживает уплотнение клапана на седле клапана, перекрывая поток. При подаче напряжения сердечник и уплотнение втягиваются в катушку соленоида, и клапан открывается. Электромагнитная сила больше, чем объединенная сила пружины и силы статического и динамического давления среды.

Рисунок 4.17. Принцип действия электромагнитных клапанов.

(Любезно предоставлено OMEGA)

Трехходовые электромагнитные клапаны имеют три соединения порта и два седла клапана. Одно уплотнение клапана всегда остается открытым, а другое закрытым в обесточенном режиме. Когда катушка находится под напряжением, режим меняется на противоположный. Трехходовой электромагнитный клапан, показанный на Рисунке 4.17 (b), спроектирован с сердечником плунжерного типа. Доступны различные операции клапана в зависимости от того, как текучая среда связана с рабочими портами. На Рисунке 4.17 (b) давление жидкости увеличивается под седлом клапана.Когда катушка обесточена, коническая пружина плотно прижимает нижнее уплотнение сердечника к седлу клапана и перекрывает поток жидкости. Порт A выпускается через R. Когда катушка находится под напряжением, сердечник втягивается, и седло клапана в порте R закрывается подпружиненным верхним уплотнением сердечника. Текучая среда теперь течет от P к A.

В отличие от версий с сердечником плунжерного типа, электромагнитные клапаны с поворотным якорем имеют все соединения портов внутри корпуса клапана. Изолирующая диафрагма предотвращает контакт текучей среды с камерой змеевика.Клапаны с поворотным якорем могут использоваться для управления любым трехходовым электромагнитным клапаном. Основной принцип конструкции показан на Рисунке 4.17 (c). Клапаны с поворотным якорем стандартно оснащены ручным дублером.

Электромагнитные клапаны с внутренним управлением оснащены двухходовым или трехходовым пилотным соленоидным клапаном. Мембрана или поршень обеспечивают уплотнение для седла главного клапана. Работа такого клапана показана на Рисунке 4.17 (d). Когда пилотный клапан закрыт, давление жидкости увеличивается с обеих сторон диафрагмы через выпускное отверстие.Пока существует перепад давления между впускным и выпускным портами, запорная сила доступна за счет большей эффективной площади в верхней части диафрагмы. Когда пилотный клапан открыт, давление сбрасывается с верхней стороны диафрагмы. Большая эффективная сила чистого давления снизу поднимает диафрагму и открывает клапан. Как правило, клапаны с внутренним управлением требуют минимального перепада давления для обеспечения удовлетворительного открытия и закрытия.

Четырехходовые электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются в основном в гидравлических и пневматических системах для приведения в действие цилиндров двустороннего действия.Эти клапаны имеют четыре соединения порта; впускной патрубок P, два патрубка A и B порта цилиндра и одно патрубок выпускного патрубка R. Четырех / двухходовой тарельчатый соленоидный клапан с внутренним управлением показан на Рисунке 4.17 (e). В обесточенном состоянии пилотный клапан открывается на соединении входа давления с пилотным каналом. Обе тарелки главного клапана теперь находятся под давлением и переключаются. Теперь соединение порта P соединено с A, а B может выпускаться через второй дроссель через R.

В этих типах для приведения в действие клапана используется независимая управляющая среда.На рисунке 4.17 (f) показан поршневой клапан с угловым седлом и закрывающей пружиной. В безнапорном состоянии седло клапана закрыто. Трехходовой электромагнитный клапан, который может быть установлен на приводе, управляет независимой управляющей средой. Когда электромагнитный клапан находится под напряжением, поршень поднимается против действия пружины, и клапан открывается. Версия с нормально открытым клапаном может быть получена, если пружина расположена на противоположной стороне поршня привода. В этих случаях независимая управляющая среда подключается к верхней части привода.Версии двойного действия, управляемые четырех- / двухходовыми клапанами, не содержат пружины.

(2) Основные типы

Электромагнитные клапаны открываются и закрываются с помощью соленоида, который активируется электрическим сигналом. В большинстве промышленных применений электромагнитные клапаны бывают следующих пяти типов.

(1) Двухходовые электромагнитные клапаны

Электромагнитные клапаны этого типа обычно имеют одно впускное и одно выпускное отверстия и используются для открытия и закрытия потока жидкости. Два типа операций для этого типа — «нормально закрытый» и «нормально открытый».

(2) Трехходовые электромагнитные клапаны

Эти клапаны обычно имеют три трубных соединения и два отверстия. Когда одно отверстие открыто, другое закрывается, и наоборот. Они обычно используются для попеременного приложения давления к давлению выхлопа от привода клапана или цилиндра одностороннего действия. Эти клапаны могут быть нормально закрытыми, нормально открытыми или универсальными.

(3) Четырехходовые электромагнитные клапаны

Эти клапаны имеют четыре или пять трубных соединений, обычно называемых портами.Один из них представляет собой входное отверстие для давления, а два других — это входные отверстия цилиндра, обеспечивающие давление в цилиндр или привод двойного действия, а также один или два выходных отверстия для выпуска давления из цилиндров. У них есть три типа конструкции; одиночный соленоид, двойной соленоид или одиночный пневмопривод.

(4) Электромагнитные клапаны прямого монтажа

Это двухходовые, трехходовые и четырехходовые электромагнитные клапаны, которые предназначены для группового монтажа на клапаны различного количества. Любая комбинация нормально закрытых, нормально открытых или универсальных клапанов может быть сгруппирована вместе.Эти серии представляют собой стандартные электромагнитные клапаны, трубопроводные соединения и монтажные конфигурации которых были заменены монтажной конфигурацией, которая позволяет устанавливать каждый клапан непосредственно на привод без использования жестких трубопроводов или трубок.

(5) Коллекторные клапаны

Коллектор электромагнитных клапанов состоит из матрицы электромагнитных клапанов, установленных в модулях на салазках с регулируемыми ножками в одном направлении (рисунок 4.18). Количество клапанов зависит от подключаемых элементов и функций каждого из этих элементов.Множество электромагнитных клапанов расположено и размещено на монтажной поверхности коллектора, а также плата, образованная с электрической цепью для питания этих электромагнитных клапанов (рисунок 4.18). Каждый соленоидный клапан включает в себя клапанную часть, содержащую клапанный элемент, и рабочую часть соленоида для приведения в действие клапанного элемента. Плата установлена ​​на первой боковой поверхности коллектора под рабочей частью соленоида. Плата может быть прикреплена и отсоединена, оставив при этом электромагнитные клапаны установленными на коллекторе, соединители подачи и сигнальные лампы предусмотрены в положениях на плате, соответствующих соответствующим электромагнитным клапанам.Каждый питающий соединитель расположен в таком положении, что он подключается к приемному выводу соленоидного клапана втычным образом при установке соленоидного клапана на коллекторе. Каждая световая индикация расположена в таком положении, чтобы ее можно было визуально распознать сверху соленоидного клапана, оставив соленоидный клапан установленным на коллекторе.

Рисунок 4.18. Несколько типов коллекторов электромагнитных клапанов.

(Любезно предоставлено KIP Inc.)

Этот коллектор позволяет централизовать функции одного или нескольких резервуаров модульным способом, повышая эффективность системы и степень контроля над процессом.Коллектор с электромагнитным клапаном представляет собой автоматизированную альтернативу гибким шлангам и панелям отвода потока с переключаемыми изгибами. К резервуару или рабочей линии подключено столько клапанов, сколько функций должен выполнять элемент. Никаких ручных операций не требуется. Операция автоматизирована, что исключает риск несчастных случаев.

Основная работа электромагнитного клапана | Паркер

Электромагнитным клапанам прямого действия требуется значительное количество электроэнергии для перехода из нормально закрытого состояния в открытое или приведенное в действие состояние.Когда клапан полностью приведен в действие, количество электроэнергии, необходимое для поддержания этого состояния, значительно ниже, чем начальная энергия, необходимая для инициирования срабатывания. Следовательно, в приложениях с соленоидным клапаном прямого действия, где важны срок службы батареи и / или выделение тепла, использование электрического сигнала «удар и удержание» может привести к значительной экономии энергии и снижению нагрева при сохранении требуемой пневматической функции. В этой статье объясняются основы теории соленоидных клапанов прямого действия, методы испытаний для определения параметров тока срабатывания и отключения, методология удержания ШИМ-управления и общие рекомендации / типичные примеры для поддержки конечных пользователей в снижении энергопотребления и тепловыделения в их приложениях.

Этот блог является первой частью серии из трех частей, включающей полный технический документ «Эффективное и эффективное управление электромагнитным клапаном прямого действия: преимущества использования электрического управления« нажми и удерживай »на электромагнитных клапанах прямого действия». Скачать копию здесь.

Основная работа электромагнитного клапана

Чтобы понять теорию и преимущества электрического управления нажатием и удержанием, мы должны сначала получить базовое представление о конструкции и работе электромагнитного клапана прямого действия.Типичный соленоидный клапан прямого действия состоит из следующих подкомпонентов: (См. Рисунок-1).

• Изолированная медная катушка
• Полюс, флюсовая втулка, флюсовая втулка, якорь
• Плунжерное уплотнение, шток, уплотнительное кольцо, корпус
• Возвратная пружина

Рисунок 1: 2-ходовой / 2-позиционный электромагнитный клапан прямого действия.

Примечание. Компоненты железного сердечника / соленоида показаны синим цветом. Пневматические компоненты обозначены зеленым цветом, а возвратная пружина — оранжевым.

Когда к катушке прикладывается электрический потенциал и по медному проводнику течет ток, компонент катушки превращается в магнит или соленоид. Магнитное поле, создаваемое соленоидом, затем улавливается и направляется через компоненты с железным сердечником клапана, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2: Магнитное поле, захваченное и направленное через компоненты железного сердечника

По мере установления магнитного поля между якорем и подкомпонентами полюса формируются противоположные магнитные полюса, как показано на рисунке 3.(Также показаны линии магнитной силы или плотности потока, соединяющие полюса зеленым и синим цветом).

Рисунок 3: Расположение магнитных полюсов

Результирующая магнитная сила, генерируемая между этими компонентами, обратно пропорциональна квадрату расстояния между двумя компонентами, как показано на рисунке 4. Это расстояние называется магнитным зазором.

Рисунок 4: Магнитная сила на якоре

Когда магнитная сила на якорь превышает установленную нагрузку возвратной пружины (и любую дополнительную пневматическую дифференциальную силу), якорь срабатывает / перемещается для контакта с полюсом, как показано на рисунке 5.В частности, для 2-ходового / 2-позиционного соленоидного клапана, показанного на Рисунке 5, как только происходит срабатывание, канал текучей среды открывается между портами клапана.

Рисунок-5: Состояние срабатывания клапана (открытый жидкостный тракт)

Чтобы закрыть путь прохождения жидкости и вернуть клапан в нормально закрытое состояние, источник напряжения снимается / отсоединяется от катушки. После удаления источника питания магнитное поле разрушается, и пружина возвращает якорь в нормально закрытое положение.

Важно понимать, что соленоидные клапаны — это устройства, управляемые током, где напряженность магнитного поля соленоида пропорциональна величине тока, проходящего через катушку. Следовательно, два состояния клапана, описанные выше (срабатывание и отпускание), в конечном итоге будут определяться эффективным током, проходящим через катушку.

Теперь, когда у вас есть представление об основных принципах работы электромагнитного клапана, прочтите вторую часть этой серии из трех блогов, озаглавленную: Использование механики клапана.Эта вторая часть дает глубокое понимание того, как эти принципы связаны с сокращением потребления и тепловыделения внутри электромагнитного клапана.

Этот блог является первой частью серии из трех частей, включающей полный технический документ «Эффективное и эффективное управление электромагнитным клапаном прямого действия: преимущества использования электрического управления« нажми и удерживай »на электромагнитных клапанах прямого действия». Скачать копию здесь.

Paker Precision Fluidics разрабатывает и производит электромагнитные клапаны более 25 лет.Наши инженеры специализируются на помощи OEM-производителям в обновлении оригинальных клапанов с низким выходом. Наша команда разработчиков приложений всегда готова предоставить рекомендации и настроить оборудование в соответствии с требованиями заказчика. Чтобы узнать больше о миниатюрных клапанах, контроллерах потока, насосах и принадлежностях Precision Fluidics, посетите наш веб-сайт или позвоните по телефону 603-595-1500 , чтобы поговорить с инженером.

Эта статья предоставлена ​​Филом Доджем, старшим инженером Parker Precision Fluidics.

Связанное содержание:

Важные советы при выборе клапанов для аналитических приборов

Основные советы при выборе клапанов для аналитических приборов

Новый миниатюрный тарельчатый электромагнитный клапан увеличивает срок службы батареи

Электромагнитные клапаны

| Промышленный индекс SafeRack

Роль электромагнитных клапанов в пневматических и гидравлических системах питания

Что такое электромагнитный клапан?

Электромагнитный клапан — это клапан с электрическим приводом, который в основном используется для регулирования потока воздуха или жидкости в пневматических и гидравлических силовых системах.В основном он сконфигурирован для катушки или тарелки, которая, в свою очередь, соединена с плунжером из черного металла, который может быть центрирован или смещен пружиной. Сам плунжер движется внутри трубы с сердечником из цветного металла, которая, в свою очередь, окружена катушкой, состоящей из электрических обмоток.

Как работают электромагнитные клапаны

Катушка электромагнитного клапана может пропускать электрический ток в диапазоне 12–48 В постоянного тока и 110–220 В переменного тока. Как только через него подается энергия, создается магнитное поле, которое толкает и тянет плунжер в процессе перемещения клапана.

Простейшие электромагнитные клапаны представляют собой двухходовые двухпозиционные тарельчатые клапаны, которые просто открываются и закрываются для обеспечения потока, когда их катушка снабжается энергией. Кроме того, существуют трехходовые двухпозиционные тарельчатые клапаны, которые также довольно часто используются. Они позволяют отводить жидкость из одного канала в другой. Этот тип клапана может использоваться как для пневматических, так и для гидравлических операций.

Детали электромагнитного клапана

Мы можем получить хорошее представление о компонентах электромагнитного клапана , описанном немного ранее в этой статье, посмотрев на иллюстрацию ниже, которая изображает нормально закрытый прямой -действующий клапан.Этот тип клапана типичен для работы электромагнитного клапана .

Типы электромагнитных клапанов

Как упоминалось ранее в статье, наиболее часто используемый электромагнитный клапан является двухходовым клапаном, который, как следует из названия, имеет два порта. Более продвинутые электромагнитные клапаны могут иметь три или более порта, но общим для всех является тот факт, что они будут либо спроектированы как клапаны прямого действия, либо с пилотным управлением, используемые для предотвращения утечек.

Двухходовые клапаны

В случае этих клапанов один альтернативно использует один из двух своих портов, чтобы пропустить поток, а также закрыть его.Можно специально выбрать положение нормально открытый или нормально закрытый . Нормально открытый клапан остается открытым до тех пор, пока его не закроет электрический ток. При отключении электроэнергии клапан снова открывается. Электромагнитный клапан , нормально закрытый, , , является наиболее часто используемым и работает в обратном порядке по сравнению с нормально открытым клапаном . Он остается закрытым до тех пор, пока включение питания не приведет к его открытию.

Трехходовые клапаны

Они, как можно себе представить, оснащены тремя портами и находят применение в обстоятельствах, когда необходимо использовать альтернативное и исчерпывающее давление для работы чего-либо. Кофемашины и посудомоечные машины — хорошие примеры использования трехходового электромагнитного клапана.

Четырехходовые клапаны

Четырехходовые клапаны поставляются с четырьмя или более отверстиями и в основном используются в цилиндрах или приводах двойного действия. Половина портов развернута для обеспечения давления питания, а другая половина — для давления выхлопных газов.Эти клапаны могут быть нормально закрытого, нормально открытого или универсального типа.

Клапан прямого действия

В этом типе электромагнитного клапана катушка сможет магнитным образом открыть клапан, потянув вверх вал и установив клапан, не полагаясь на какое-либо внешнее давление. Преимущество клапанов прямого действия заключается в том, что им требуется полная мощность только при открытии клапана, после чего они могут в значительной степени работать на малой мощности.

Клапан с пилотным управлением

Это включает в себя соленоид, активирующий значительно меньший пилотный клапан , который, в свою очередь, открывает клапан большего размера, способный работать при гораздо более высоком давлении.Это идеальный вариант в случае использования гидравлики или пара — всего, что связано с гораздо более высоким объемным расходом. Типичным примером может быть выброс большого количества газов, воздуха, пара или жидкостей.

Хотя клапаны с пилотным управлением не требуют такой большой мощности для работы, им необходимо работать на полной мощности, чтобы оставаться в открытом состоянии. Их производительность ниже, чем у клапанов прямого действия.

Вы можете приобрести соленоидные клапаны некоторых из самых известных марок от SafeRack, в том числе от Brodie International, которые предоставляют широкий выбор соленоидов и пилотных клапанов для различных применений, включая управление противодавлением и дифференциальное регулирование.

Пневматические и гидравлические соленоидные клапаны

Пневматические соленоидные клапаны

Гидравлические электромагнитные клапаны

Пневматические клапаны имеют 5/5 пневматических клапанов. возможность управления работой цилиндров. Пневматический клапан также имеет выпускные отверстия (обычно 2 из них). Они в основном имеют намоточную конструкцию и состоят из алюминиевого корпуса с цилиндрическим отверстием с портами клапана, соединяющимися с цилиндром.В процессе перемещения катушки внутри цилиндра различные порты могут открываться и закрываться. Пневматические клапаны больше подходят для ситуаций, когда не требуется очень высокое давление. Он идеально подходит для чего-то вроде систем внутреннего контроля под давлением, в которых используется безмасляный воздух низкого давления. Пневматические системы лучше всего подходят для более легкой автоматизации.

Гидравлические электромагнитные клапаны используются для использования электроэнергии для направления гидравлической жидкости в привод и из привода путем перемещения золотника тарелки внутри клапана. Клапаны могут быть 2-, 3-, 4- или 5-ходовыми и могут перемещаться с помощью одной или двух электрических катушек. Поскольку гидравлическая жидкость не сжимается, вероятность поломки при более высоком давлении ниже по сравнению с пневматической системой при аналогичном давлении. Гидравлические системы лучше подходят для высокопроизводительных отраслей.

Когда дело доходит до выбора правильного электромагнитного клапана , вы должны знать, в какой среде он будет работать.Это важно, потому что такие клапаны предназначены для работы в среде, свободной от твердых частиц. Обычно электромагнитный клапан используется в среде, состоящей из воды, теплоносителей, побочных продуктов нефти, сжатого воздуха и пара. Важно владеть этой информацией, поскольку она поможет вам определить материал, из которого должен быть изготовлен ваш электромагнитный клапан. Например, нержавеющая сталь идеально подходит для жидкостей пищевых продуктов и агрессивных жидкостей или газов.В случае топлива предпочтительными материалами являются инертный газ, топливо и воздух. В пищевой и химической промышленности это пластик.

Выбор электромагнитного клапана зависит от того, для чего он предназначен. Если вы хотите получить идеальное время подачи с помощью соленоидного клапана, вам, возможно, придется выбирать между нормально закрытым соленоидным клапаном и нормально открытым соленоидным клапаном, в то время как шаровой поплавковый клапан или обратный клапан используется в распределительных каналах. для газовых насосов.Есть несколько других параметров, которые помогают решить, какой тип электромагнитного клапана использовать:

• Вы также должны знать, следует ли вам выбирать автономный тип или монтируемый на коллектор. В случае автономных клапанов линейные клапаны должны быть установлены рядом с приводом для повышения производительности, и все порты являются частью корпуса внутреннего порта. В случае агрегатов, смонтированных на коллекторе, клапаны разделяют как выпускной, так и подающий каналы.
• Чтобы выбрать правильный тип электромагнитного клапана, нужно четко контролировать преобладающую скорость потока.Если клапан будет слишком большим, это приведет к потере жидкости или газа, что повлияет на чистую прибыль компании. С другой стороны, если он слишком мал, у вас будет случай, когда привод вообще не работает.
• Количество требуемой мощности также зависит от типа электромагнитного клапана, выбранного для конкретного применения. Сила электрического тока, необходимого для перемещения сердечника отверстия, определяется размером отверстия. Важно выбрать клапан, который может работать в тандеме с подаваемой мощностью.Чем больше отверстие, тем больше потребляемая мощность.

Если вы смотрите на ситуацию с высоким расходом и низким энергопотреблением, вам следует выбрать клапан с пилотным управлением.

• Рабочее давление, описанное в руководстве производителя электромагнитного клапана, также определяет правильный тип клапана, наиболее подходящий для конкретного применения.
• Вам также необходимо проверить размер порта, чтобы убедиться, что вы выбрали правильный размер фитингов клапана. Клапаны должны быть установлены либо на одной базе, либо в коллекторе с несколькими станциями в соответствии с методом, используемым для впуска воздуха в контур.

Применение электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны используются в различных отраслях промышленности. Например, они используются для запуска множества бытовых приборов, таких как машины для приготовления кубиков льда, посудомоечные машины, стиральные машины и диспенсеры для охлаждаемой воды. Они также находят применение в более коммерческих отраслях, таких как автоматические оросители, кондиционеры, медицинское оборудование и автомобильные трансмиссии. Ниже приведены несколько других примеров промышленного применения электромагнитных клапанов:

• Стулья стоматолога
• Диспенсер для горячих напитков
• Воздушные компрессоры
• Предохранительные клапаны давления
• Дозирующие устройства
• Вибропитатели
• Промышленные гладильные доски
• Диспенсеры для кофе
• Сушилки
• Системы мойки автомобилей
• Электронные миксеры
• Машины для мытья полов
• Пенообразователи
• Гидросауны
• Швейные машины
• Термоэлектрические обогреватели
• Экспозиционные блоки
• Счетчики воды
• Системы загрузки хладагента
• Вакуумные насосы

Как можно видеть, применения электромагнитных клапанов разнообразны и многочисленны.Давайте теперь рассмотрим несколько широких категорий, охватываемых ими:

Автомобильная промышленность

Электромагнитные клапаны являются неотъемлемой частью пусковой системы всех автомобилей. Каждый раз, когда водитель включает замок зажигания, он или она вызывает передачу электрического тока к электромагнитному клапану. Это, в свою очередь, заставляет электромагнитный клапан запускать двигатель автомобиля. Как только это происходит, водитель больше не использует выключатель зажигания, в результате чего ток к электромагнитному клапану и оттуда к двигателю автомобиля останавливается.

Холодильная промышленность

Соленоиды широко используются в холодильной промышленности. Например, они используются в кондиционерах, чтобы помочь контролировать направление потока хладагента, чтобы их можно было использовать для охлаждения летом и для обогрева зимой.

Гидравлика и пневматика

В гидравлических системах электромагнитные клапаны управляют направлением потока гидравлической жидкости внутри цилиндра, который управляет движением поршня.В случае гидравлических систем электромагнитные клапаны регулируют давление воздуха, поступающего к приводу, и тем самым контролируют действие, вызываемое приводом.

Системы запирания

Электромагнитные клапаны находят применение в системах запирания, устанавливаемых в офисах, гостиницах и других местах, требующих защиты. Электромагнитные клапаны в этих случаях являются частью запорных устройств, установленных в дверях. В случае запирания двери электромагнитный клапан не потребляет электроэнергию.Такие системы запирания используются на автостоянках, в барьерах доступа, системах удаленного доступа, торговых автоматах и ​​т. Д.

Можно назвать соленоидные исполнительные устройства, которые заставляют магнитный материал двигаться с помощью магнитного поля, которое создается катушкой соленоида под напряжением. Основные части соленоидного клапана включают корпус клапана, впускной порт, выпускной порт, соленоид, обмотку соленоида, подводящие провода, поршневую пружину и диафрагму.

Соленоиды используются в большом количестве газовых и нефтяных приложений.Они также используются в наших автомобилях, лодках и множестве бытовых приборов. Электромагнитные клапаны широко используются, потому что они имеют множество преимуществ. Во-первых, они чрезвычайно универсальны и могут использоваться в большом количестве разнообразных систем, охватывающих приложения, относящиеся к воздуху, воде, газу, пару и другим бесчисленным газам и жидкостям.

Кроме того, они чрезвычайно эффективны при управлении автоматическим регулированием потока, когда речь идет о жидкостях и газах. По сравнению с другими типами клапанов, эти клапаны требуют очень мало проводки или усилий.Они также дешевле

Чрезвычайно большое количество промышленных процессов связано с перемещением газа или жидкости, и для этой цели использование клапана для регулирования потока является обязательным. Это не то, с чем люди могут очень эффективно справиться, делая это вручную. Автоматизированная система — лучший способ сделать это, отсюда необходимость и важность соленоидных клапанов. Таким образом, соленоидный клапан на языке непрофессионала — это устройство, которое автоматически регулирует поток жидкости или газа.

Эта их способность позволяет им управлять потоком топлива в двигателе и потоком воды в посудомоечных машинах. Электромагнитный клапан, который используется для регулирования потока гидравлической жидкости, называется гидравлическим соленоидным клапаном. Когда он используется для регулирования потока сжатого газа, он называется пневматическим соленоидным клапаном. Электромагнитный клапан находит применение в очень широком спектре промышленных и коммерческих процессов. К ним относятся управление гидравлическими операциями, управление давлением воздуха, установки обратного осмоса, обрабатывающие воду, управление топливом в автомобилях, производственные компании, приборы для анализа крови и нефтеперерабатывающие заводы.

Учитывая важность этих клапанов для эффективного управления приложениями в различных отраслях, важно, чтобы их закупали у лучших поставщиков. Среди поставщиков высшего уровня SafeRack, чьи клапаны находят применение в регулировании давления, управлении насосами и обеспечении безопасности резервуаров. Они широко используются на погрузочных терминалах, заправочных станциях самолетов и других подобных операциях.

Электромагнитные клапаны, возможно, не то, о чем большинство людей думает в своей повседневной жизни, но это то, что является важной его частью, поскольку они также подходят для бесчисленных областей применения.Хотя большинство из нас не совсем понимают, что они собой представляют, они являются важной частью процессов и систем, составляющих современную жизнь. От помощи в управлении автомобилями и обеспечения возможности полетов самолетов и от обеспечения безопасности гостиничных помещений до помощи в приведении в действие наших стиральных машин и электромагнитных клапанов кондиционеров, которые делают нашу жизнь намного лучше, даже если мы об этом не подозреваем.

Электромагнитные клапаны настолько популярны, потому что они просты, очень эффективны и экономичны. Они являются неотъемлемой частью большинства промышленных проектов из-за их способности повышать эффективность и, таким образом, увеличивать прибыльность.Тот факт, что существует широкий ассортимент соленоидных клапанов для удовлетворения разнообразных потребностей множества отраслей, гарантирует их повсеместное присутствие в промышленности и на коммерческих предприятиях.

Выбор правильного электромагнитного клапана

Электромагнитный клапан Brickmann

При выборе электромагнитного клапана необходимо знать, для какого типа среды он будет использоваться. Как правило, электромагнитные клапаны предназначены для работы со средами без твердых частиц, такими как вода, масло, нефтепродукты, пар, сжатый воздух или теплоносители.Эта важная информация позволяет вам определить материалы, из которых будет изготовлен ваш соленоидный клапан. Большинство электромагнитных клапанов изготовлено из латуни (идеально подходит для воды, топлива, воздуха или инертного газа), нержавеющей стали (для агрессивных жидкостей или газов, жидкостей пищевых продуктов) или пластика (в основном для пищевой и химической промышленности).

Во избежание любого риска неисправности из-за наличия твердых частиц, также называемых примесями, мы рекомендуем использовать перед электромагнитным клапаном входной фильтр.

Электромагнитные клапаны могут быть двухходовыми или иметь несколько портов.Обычно они обозначаются двумя цифрами, одна из которых определяет количество портов, а другая — количество позиций. Например, электромагнитный клапан 3/2 — это клапан с 3 портами и 2 положениями.

Большинство соленоидных клапанов работают по принципу вкл. Или выкл. (открыт или закрыт), в то время как некоторые спроектированы так, чтобы быть пропорциональными току или напряжению питания.

В зависимости от вашего применения и для оптимизации времени подачи питания вашего соленоидного клапана у вас есть выбор между нормально закрытыми (NC) соленоидными клапанами и нормально открытыми (NO) электромагнитными клапанами:

• Нормально закрытый электромагнитный клапан открывается при питании от электричества.
• Нормально открытый электромагнитный клапан закрывается, когда он запитан от электричества.

При необходимости вы также можете выбрать бистабильный электромагнитный клапан, заслонка которого остается в положении даже в случае сбоя питания. Основное преимущество этих электромагнитных клапанов в том, что они потребляют очень мало энергии.

Электромагнитные клапаны обычно чувствительны к влаге . Вы должны проверить внешние условия, чтобы выбрать электромагнитный клапан с достаточным классом защиты (IP) для предполагаемой среды.Вы также можете выбрать более низкий уровень защиты и дистанционно установить электромагнитный клапан в менее влажном месте.

Электромагнитные клапаны

также имеют номинальный диаметр (DN), поскольку они интегрированы непосредственно в контур. Диаметры соединений и труб указаны в стандартах в зависимости от страны или географической области, в которой они будут использоваться, и в зависимости от среды, для которой они будут использоваться.

Электромагнитные клапаны

также могут подпадать под действие других стандартов, например, регулирующих оборудование, установленное в зонах ATEX (взрывоопасная атмосфера), особенно в энергетической промышленности.

Клапаны для пневматических цилиндров и приводов

В мире пневматики клапаны являются эквивалентом реле, управляющего потоком электроэнергии в системах автоматизации. Вместо того, чтобы распределять электроэнергию по двигателям, приводам и другим устройствам, пневматические клапаны распределяют воздух по цилиндрам, исполнительным механизмам и форсункам.

Активация клапана

Пневматические клапаны, также называемые гидрораспределителями, активируются различными способами, включая ручной, соленоидный и пневматический (Рисунок 1).В своей простейшей форме 2-ходовые и 3-ходовые клапаны могут быть нормально открытыми (NO) или нормально закрытыми (NC) — термины, которые относятся к их нормальным состояниям без подачи питания. Другой очень распространенный клапан — это 4-ходовой клапан, который переключает подачу и выпуск между двумя выпускными отверстиями.

Клапаны, активируемые вручную, обычно открываются и закрываются ножной педалью, переключателем, ручкой, ручкой или кнопкой. Оператор контролирует активированное положение клапана и пружины, или оператор возвращает клапан в исходное положение.

Электромагнитные клапаны используют электрическую катушку для управления положением тарельчатого клапана, плунжера или золотника для открытия или закрытия клапана. Типичное управляющее напряжение соленоида составляет 12 В постоянного тока, 24 В переменного / постоянного тока, 120 В переменного тока или 240 В переменного тока.

Клапаны с пневматическим управлением управляются внешним источником воздуха, например электромагнитным клапаном, в удаленном месте. Клапан также может иметь внутреннее пневматическое управление, что позволяет использовать меньший интегрированный электрический соленоид для подачи управляющего сигнала воздуха для управления большим золотником клапана.

Типы пневматических клапанов

Для пневматических клапанов конфигурация или тип клапана указывает, как воздух подключается к устройству и переключается через клапан. Эта конфигурация оказывает сильное влияние на устройство, которым управляет клапан, и понимание этого имеет решающее значение для выбора правильного клапана для применения.

Символы конфигурации клапана должны быть интерпретированы. Пневматический символ клапана состоит из трех частей: срабатывания (как клапан приводится в действие), положения (количества положений и портов) и потока (того, как воздух проходит через устройство).Способы срабатывания находятся слева и справа от символа, и их можно представить как перемещение ящиков влево или вправо. Количество квадратов указывает количество позиций — обычно две или три. Расход приточного или вытяжного воздуха для каждой позиции определяется информацией в каждом поле.

Рис. 2. A: 2-ходовой, 2-позиционный, нормально закрытый электромагнитный клапан прямого действия с пружинным возвратом. B: 3-ходовой, 2-позиционный, нормально закрытый электромагнитный клапан прямого действия с пружинным возвратом. C: 4-ходовой, 2-позиционный поворотный ручной клапан с фиксатором.D: 4-ходовой (5-канальный), 2-позиционный, управляемый соленоидный клапан с пружинным возвратом. E: 4-ходовой (5-канальный), 3-позиционный закрытый центр, соленоид с двойным управлением и центрированием пружиной. F: 2-ходовой клапан с разделением среды. G: 3-ходовой штабелируемый тарельчатый клапан. H: 3-ходовой (3-ходовой) золотниковый клапан с отверстиями в корпусе. I: 5 портов с корпусом (4 порта).

Каждое положение клапана имеет один или несколько путей потока, и стрелки в каждом поле представляют поток воздуха и выхлопных газов. Точка, в которой каждый путь касается прямоугольника, называется портом. Чтобы определить количество портов, нужно посчитать один квадрат символа.Путь потока также может быть заблокирован, это обозначено символом «Т».

Типы портов и положений клапана

Количество портов и положений определяет тип работы, для которой предназначен клапан, поэтому выбор этих параметров является критическим конструктивным решением. 2-ходовой или 2-ходовой 2-позиционный клапан имеет одно впускное отверстие и одно выпускное отверстие. Этот тип клапана может быть включен или выключен, и нет возможности сбросить давление воздуха, если только это не его единственная функция.

Количество различных путей, по которым воздух проходит в клапан или выходит из него, называется «путями», а различные доступные состояния называются «положениями».«Клапаны, обычно используемые в промышленности, имеют двух-, трех- или четырехходовую конфигурацию; 2- и 3-ходовые клапаны имеют 2 положения, а 4-ходовые клапаны могут быть 2- или 3-позиционными.

Общие типы пневматических клапанов:

• 2-ходовые (2-ходовые), 2-позиционные

• 3-ходовые (3-ходовые), 2-позиционные

• 5-портовые (4- ходовой), 2-позиционный

• 5-ходовой (4-ходовой), 3-позиционный

При добавлении третьего порта 3-ходовой или 3-ходовой 2-позиционный клапан может одновременно подавать и выпускать давление.Три порта — это вход воздуха, выход воздуха и выхлоп. Хотя выпускное давление важно для движения цилиндра, этот тип клапана хорошо работает только в таких приложениях, как цилиндры одностороннего действия с пружинным возвратом или в приложениях для продувки воздухом, таких как выдувание стружки в процессе обработки.

Добавление еще двух портов превращает клапан в 5-ходовой (4-ходовой) 2-позиционный клапан. 5-ходовой клапан технически является 4-ходовым клапаном, так как есть два отверстия, открытых для выпуска. В основном это сделано для упрощения конструкции клапана.Это самый популярный гидрораспределитель, поскольку он может выдвигать и втягивать цилиндры двустороннего действия, обеспечивая широкий диапазон возможностей управления. Этот тип клапана включает впускной порт, два выпускных отверстия и два выпускных отверстия. В двухпозиционной конфигурации один выход направляет воздух от впускного отверстия, а другой направляет воздух к выпускному отверстию. Когда клапан переключается, два выхода находятся в противоположных режимах. Это наиболее распространенный способ выдвигать и втягивать пневматический привод двойного действия, создавая давление в одной стороне цилиндра при выпуске воздуха из другой.

Имейте в виду, что двухпозиционные одинарные соленоидные клапаны имеют пружинный возврат. Таким образом, с запитанным клапаном, если цилиндр двойного действия, к которому он подключен, выдвигается, этот цилиндр будет втягиваться при потере электроэнергии (например, при нажатии кнопки аварийного останова), но воздух остается. Если аварийный останов также сбрасывает давление воздуха в системе в соответствии с рекомендациями, цилиндр втянется после восстановления давления, если на клапан не будет снова подано питание.

Если двухпозиционный двойной электромагнитный клапан имеет функцию фиксации, золотник удерживается в том положении, в котором он находился в момент активации аварийной остановки.Если цилиндр находился в середине хода при нажатии кнопки аварийного останова, при повторной подаче воздуха клапан подает команду цилиндру продолжить движение в исходное положение под напряжением, даже если оба соленоида на клапане обесточены. Это движение из-за постоянного положения клапана может вызвать проблемы; например, непреднамеренное движение цилиндра после аварийной остановки может повредить инструмент и должно быть проверено при проектировании.

3-позиционные пневматические клапаны

5-ходовой или 4-ходовой 3-позиционный клапан предлагает центральное положение, которое может быть задано либо для сброса давления, либо для блокировки давления, когда ни один из соленоидов клапана не задействован.Эти клапаны обычно используются в приложениях, где требуется остановить цилиндр в середине хода. Они также используются для толчкового или толчкового движения цилиндра или когда воздух должен выйти во время аварийной остановки, и после повторной подачи воздуха движение цилиндра не допускается, пока не будет нажата кнопка сброса или кнопка пуска.

При использовании этих клапанов необходимо соблюдать осторожность, поскольку существует дополнительная сложность управления. Трехпозиционные клапаны с центральным блоком могут задерживать воздух и вызывать неожиданное движение в условиях аварийной остановки, особенно если инструмент заблокирован.Чтобы справиться с этим состоянием, вся энергия, включая захваченный воздух, должна быть удалена при нажатии кнопки аварийного останова. Также может просочиться воздух, что приведет к смещению или падению цилиндра.

Трехпозиционный центральный выпускной клапан сбрасывает все давление в цилиндр в условиях аварийной остановки или когда оба соленоида обесточены. Во время запуска не будет воздуха для управления потоком воздуха к цилиндру, что приведет к очень высокой и, возможно, поврежденной скорости цилиндра во время первого цикла машины. Чтобы предотвратить это состояние, обе стороны цилиндра должны быть заряжены воздухом при запуске.

Форм-фактор клапана

Форм-фактор клапана часто определяется его использованием. Это включает как внутреннюю конфигурацию, так и внешний дизайн. Общие внутренние конфигурации включают тарелку, диафрагму и золотник. Тарельчатые клапаны обычно имеют прямой электромагнитный привод, аналогичный задвижке в 2-ходовом, 2-позиционном исполнении. Пилотный поршень, доступный через пилотный порт, перемещает шток клапана, открывая клапан. Мембранные клапаны работают аналогично тарельчатым клапанам, но физически изолируют соленоид привода от клапана и рабочей жидкости с помощью диафрагмы.Золотниковые клапаны с прямым или пилотным приводом часто используются на 4-ходовых, 2-х и 3-х позиционных клапанах с корпусными отверстиями. Эти золотниковые клапаны представляют собой поршни с уплотнениями, которые при смещении перемещаются по каналу, открывая или закрывая порты, в зависимости от положения. Они обеспечивают упрощенный способ изменения путей потока, просты в использовании и не подвержены влиянию давления.

Внешний форм-фактор многих клапанов делает их штабелируемыми, что позволяет разместить больше клапанов на меньшей площади. Некоторые клапаны легче, чем другие, монтировать по отдельности, а некоторые могут быть установлены для индивидуального монтажа или как часть коллектора.Разработчики могут пожелать рассмотреть компактные модульные клапаны, монтируемые на коллекторе, в приложениях с большим количеством пневматических клапанов.

Подключение клапанов

Клапаны имеют три основных метода электрического подключения: проводное соединение, модульное подключение или цифровая связь. Многие клапаны имеют встроенный разъем со съемными гибкими выводами или разъем для проводки в стиле DIN.

Модульная проводка обычно используется с клапанами, смонтированными на коллекторе. Эта проводка обычно состоит из соединителя D-sub, встроенного в основание коллектора.Это обеспечивает эффективный и чистый вариант интеграции для больших пневматических систем.

Ethernet / IP и другие протоколы цифровой связи становятся популярным способом замены отдельных дискретных проводов одним кабелем. Это особенно эффективно, когда требуется активация большого количества клапанов на небольшом пространстве. Это также может снизить затраты на стороне контроллера системы за счет использования одного коммуникационного порта вместо нескольких модулей вывода.

Также доступны различные резьбовые порты или фитинги для подсоединения пневматических трубок к клапанам.5-ходовой (4-ходовой), 2-позиционный клапан часто является лучшим выбором для применения с пневматическим направленным управлением. Добавление функции ручного управления и светового индикатора на электрическом соединении упрощает техническое обслуживание, поэтому следует рассмотреть эти варианты.

Рисунок 3. 4-ходовой клапан, часто используемый для управления цилиндром двустороннего действия.

Рисунок 2F — это двухходовой мембранный клапан с разделением сред, предназначенный для использования с газами или жидкостями, в которых металлические рабочие компоненты клапанов не контактируют с рабочей жидкостью.Символ клапана одинаков, будь то тарельчатый, диафрагменный или золотниковый клапан.

Трехходовой, штабелируемый, тарельчатый соленоидный электромагнитный клапан (рис. 2G) обеспечивает 2-позиционный, нормально закрытый, с пружинным возвратом. Конструкция позволяет использовать этот клапан отдельно или вместе с несколькими клапанами, совместно использующими общую подачу воздуха. Символ клапана одинаков, будь то тарельчатый, диафрагменный или золотниковый клапан.

Трехкомпонентный (3-ходовой) золотниковый клапан с отверстиями в корпусе (рис. 2H) не имеет отверстий, что означает, что соленоид перемещает золотник.Одинарный соленоидный клапан обеспечивает 2-позиционный нормально закрытый режим с пружинным возвратом, а модели с двойным соленоидом обеспечивают 2-позиционный режим открытия / закрытия.

5-ходовой (4-ходовой) золотниковый клапан с отверстиями в корпусе (рис. 2I) работает с одним соленоидом, с пружинным возвратом или с двойным соленоидом, с 2-позиционным управлением. Кроме того, двойные электромагнитные клапаны имеют 3-позиционный центрально-закрытый или центральный выпускной клапан. Их можно использовать в приложениях с отдельными клапанами или несколько клапанов можно собирать на коллекторах на месте, что упрощает соединения трубопроводов.

Компактные модульные клапаны обеспечивают гибкое решение и позволяют смешивать размеры клапанов по мере необходимости с 3-ходовыми / 2-позиционными (2 золотниковых клапана), 5-ходовыми / 2-позиционными и 5-ходовыми / 3-позиционными клапанами. Возможен возврат с одним соленоидом с пружинным возвратом или два соленоида на клапан и до 16 клапанов (максимум 16 соленоидов) на узел коллектора.