РазноеЭлектромагнитный клапан для чего нужен: Электромагнитный (соленоидный) клапан — Википедия – назначение, виды и особенности установки

Электромагнитный клапан для чего нужен: Электромагнитный (соленоидный) клапан — Википедия – назначение, виды и особенности установки

Содержание

какой выбрать? Особенности, отличия, эксплуатационные ограничения

Введение

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

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

1. Виды, принцип работы и особенности эксплуатации электромагнитных клапанов

1.1. Конструкция соленоидных клапанов прямого действия

Устройство наиболее простого соленоидного клапана представлено на рисунке 1.

Конструкция соленоидного клапана прямого действия
Рисунок 1 – Конструкция соленоидного клапана прямого действия

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

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

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

Пример расчёта усилия, необходимого для втягивания сердечника

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

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

где:
Р – давление среды;
F — усилие, оказываемое средой на поверхность;
S — площадь поверхности.

Поскольку седло клапана имеет форму окружности, то площадь рассчитывается по следующей формуле:

S=π×d24,S= { %pi times d^2 } over {4}, (2)

где:
d – диаметр седла клапана;
π — уматематическая постоянная, равная отношению длины окружности к её диаметру, приблизительно равна 3.14.

Выражая усилие F из формулы (1) и подставляя в неё значение площади S из формулы (2), получим:

F=P×π×d24.F= { P times %pi times d^2 } over {4}. (3)

Данная формула служит для расчета силы, с которой вода внутри клапана прижимает сердечник к седлу при заданном давлении P и диаметре седла d. Произведем расчет этой величины для электромагнитного клапана GEVAX 1901R-KDVD006-050-24DC (Клапан электромагнитный прямого действия, латунь, 1/2" (5 мм), 2/2 НЗ, -10°С...+130°С, 0...6 бар, 24В=, уплотнения FPM). Данные для расчета приведены в паспорте клапана: максимальное давление рабочей среды P = 6 бар, диаметр проходного сечения d = 5 мм. Подставляя эти значения в формулу (3), получим:

F=6бар×3,14×(5мм)24=600000Па×3,14×(0,005м)24=11,8H.F= { 6бар times 3,14 times (5мм)^2 } over {4}={ 600 000 Па times 3,14 times (0,005м)^2 } over {4}=11,8 H. (4)

Для корректной работы соленоидного клапана усилие втягивания сердечника, вызванное электромагнитным полем катушки, должно быть больше усилия прижима сердечника к седлу. Для обеспечения такого усилия на клапане установлена катушка AMISCO EVI 5P/13 мощностью W1 =17 Вт.

Произведем аналогичный расчет для соленоидного клапана размером 2" (диаметр седла 50мм) с рабочим давлением 10 бар. Тогда мы получим, что минимальное усилие втягивания должно составлять:

F=10бар×3,14×(50мм)24=1000000Па×3,14×(0,05м)24=1962,5HF= { 10бар times 3,14 times (50 мм)^2 } over {4} = { 1000 000Па times 3,14 times (0,05 м)^2 } over {4}=1962,5H (5)

Втягивающее усилие F, создаваемое магнитным полем катушки, приближенно, рассчитывается по формуле:

F=(I×N×μr×μ0)2L2×A2×μ0,F= { (I times N times %mu_r times %mu_0 )^2 } over {L^2} times {{A} over {2 times %mu_0}, (6)

где:
I – ток, потребляемый катушкой;
N — число витков провода внутри катушки;
µr — магнитная проницаемость сердечника;
µ0 — магнитная постоянная, равная 4π·10-7 Гн/м;
L — длина намотки провода внутри катушки;
A — площадь поперечного сечения сердечника.

Мощность W, потребляемая катушкой из электрической сети, равна:

где:
R – сопротивление катушки.

Выражая квадрат тока из формулы (7) и подставляя его значение в формулу (6), получим:

F=W×(N×μr×μ0)2×A2×L2×μ0×RF= W times (8)

Обозначим совокупность всех коэффициентов, определяемых конструкцией узла клапана "катушка-сердечник" как Kcc

Kcc=(N×μr×μ0)2×A2×L2×μ0×RK_cc= { ( N times %mu_r times %mu_0 )}^2 times A over { 2 times L^2 times %mu_0 times R } (9)

Тогда формула, втягивающего усилия катушки примет следующий вид

F=W×KccF=W times K_cc (10)

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

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

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

Выражая из данного равенства W2 получим:

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

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

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

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

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

1.2 Устройство соленоидных клапанов непрямого действия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Примеры клапанов с плавающей мембраной

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Примеры клапанов с плавающей мембраной

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

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

1.3. Факторы, ограничивающие использование соленоидных клапанов

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

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

Заклинивание сердечника клапана вследствие загрязненияРисунок 4 – Заклинивание сердечника клапана вследствие загрязнения

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

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

Повреждение катушки под воздействием агрессивной окружающей средыРисунок 5 – Повреждение катушки под воздействием агрессивной окружающей среды

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.4. Ключевые особенности эксплуатации соленоидных клапанов

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

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

2. Принцип работы и особенности эксплуатации клапанов с пневмоприводом

2.1. Устройство угловых седельных клапанов с пневмоприводом

Конструкция седельного клапана с пневматическим приводом показана на рисунке 10.

Конструкция седельного клапана с пневмоприводомРисунок 10 – Конструкция седельного клапана с пневмоприводом

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

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

Клапан с пневмоприводом в открытом состоянииРисунок 11 – Клапан с пневмоприводом в открытом состоянии

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

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

Примеры угловых клапанов с пневмоприводом

2.2. Схема управления клапанами с пневмоприводом

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

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

Пневматическая схема распределителя 3/2Рисунок 12 – Пневматическая схема распределителя 3/2

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

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

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

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

Распределительные клапаны 3/2 различных конструкцийРисунок 13 – Распределительные клапаны 3/2 различных конструкций

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

На рисунке 14 показана обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом.

Обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводомРисунок 14 – Обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом

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

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

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

Каждый из этих способов монтажа имеет свои преимущества и недостатки.

Установка распределителей на клапанах с пневмоприводом

Преимущества

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

Недостатки

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

Установка распределителей в шкафу управления

Преимущества

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

Недостатки

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

3. Сравнение клапанов с пневмоприводом с соленоидными клапанами

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

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

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

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

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

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

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

Допустимые направления движения жидкости для клапанов с пневмоприводомРисунок 17 – Допустимые направления движения жидкости для клапанов с пневмоприводом

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

Пример изменения рабочего давления при подаче среды над и под диском

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

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

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

График зависимости давлений рабочей и управляющей средыРисунок 19 – График зависимости давлений рабочей и управляющей среды

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

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

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

Заключение

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

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

Электромагнитные клапаны

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

Клапаны с пневмоприводом

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

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А.Ю.

Читайте также:

Зачем нужен электромагнитный клапан? | Смарт Полив

Для начала рассмотрим две полезные фичи этого устройста.

Еще одной полезной функцией клапана является возможность ручного управления клапаном, посредством поворота соленоида на четверть оборота. Эта функция часто используется, когда необходимо оперативно открыть клапан без подачи электрического импульса, например при консервации системы автополива.

Также еще одной полезной функцией является регулировка скорости протока жидкости, пропускаемой через электромагнитный клапан. Не все клапана поддерживают эту функцию, но там где она есть — позволяет провести тонкую регулировку системы автополива.

Теперь подходим к самому главному — для чего он нужен в системе автополива?

  1. Автоматизация полива. Система полива без автоматизации по своей сути теряет смысл. Как легко управлять системой в автоматическом режиме? Конечно, это проще всего достигнуть с помощью управления клапанами посредством электрических импульсов. Подробнее о том, как устроена система автополива, читайте здесь. Если в системе полива нет автоматизации, то проще и дешевле вместо электромагнитных клапанов установить обычные шаровые краны.
  2. Полить участок малым объемом воды. Как известно, даже участок в 10-12 соток может легко за раз потребить 10-12 кубических метров воды. Естественно, не каждый владелец участка захочет устанавливать на участке 10 кубовую емкость. Также, представим какие размеры труб нужны для того, чтобы пропустить такой объем воды сквозь весь участок. Трубы большого размера нецелесообразно закапывать на участке и просто дорого. То есть в системе с большой емкостью, с большим диаметром труб чтобы за раз вылить 10 м3 на участок, смысла особого нет. Для чего на самом деле нужна емкость, смотрите здесь. Также нужно иметь ввиду, что далеко не каждый источник сможет выдать такой объем воды за раз. Поэтому логичнее устанавливать емкость меньшего объема и наполнять ее периодически и также периодически выполнять полив разных частей участка. Именно по этой причине участок делят на зоны полива и осуществляют орошение поочередно и в разные дни. Это позволяет существенно сократить затраты на монтаж системы и позволяет сделать ее более компактной и эффективной с точки зрения полива.

Таким образом, мы сейчас понимаем, что электромагнитный клапан — это обязательный атрибут автоматизированной системы полива. При этом системы автополива с такой концепцией разбиения на зоны способна осуществлять полив не только участки маленьких площадей, но и участки размером в несколько гектар.

Для грамотного проектирования и правильного расчета труб, разбиения на зоны полива, а также подбора всех элементов системы, обращайтесь к профессионалам в области автополива. Если Вы до сих пор сомневаетесь, нужна ли Вам система автополива или нет — прочитайте нашу статью про преимущества систем полива и взвесьте все за и против.

Оставить заявку на расчет системы можно у нас на сайте и получите расчет на систему автополива уже завтра!

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

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

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

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

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

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

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.

Электромагнитный (соленоидный) клапан

Электромагнитные (соленоидные) клапаныЭлектромагнитные (соленоидные) клапаны –  это электромеханические управляющие устройства, используемые для контроля и управления потоком различных сред, таких например, как вода или газ, а также многих других. Электромагнитным клапан называется потому, что для активации управляющего устройства используется электромагнитная катушка (соленоид).

Как работает электромагнитный клапан?

Когда возникает нужда в перекрытии потока среды  (закрытии клапана) с управляющего устройства на электромагнитную катушку подается электрическое напряжение. Под действием электричества сердечник опускается, (или поднимается - в зависимости от конструкции клапана), и перекрывает поток среды. Когда напряжение пропадает, сердечник возвращается в исходное состояние.

 

В чем заключаются преимущества и недостатки электромагнитного клапана?

ПреимуществаНедостатки
Быстрая работаВ случае исчезновения управляющего сигнала (например в случае обрыва сети), клапан становится неработоспособным.
Высокая надежность
Длительный срок службы
Компактность

Применение электромагнитных клапанов.

Электромагнитные клапаны используются в различных отраслях промышленности. Они используются в машиностроении, химической и нефтегазовой промышленности, системах очистки, холодильном оборудовании, системах центрального отопления, системах автоматического пожаротушения и многих других областях

Виды электромагнитных клапанов и их механизмов работы

В зависимости от состояния клапана до подачи на него напряжения, клапаны делятся на нормально закрытые клапаны, и нормально-открытые клапаны. Нормально-закрытые клапаны в нерабочем состоянии закрыты, а при подаче напряжения – открываются. Нормально-открытые клапаны открыты в рабочем состоянии, и закрываются при подаче напряжения. 

В зависимости от степени воздействия на поток, клапаны могут быть отсечными – они используются тогда, когда нужно мгновенное перекрытие потока, например при возможной аварии, и регулирующими – они предназначены для постепенного изменения мощности потока, а также для их смешивания

По способу подключения к трубопроводу, клапаны могут быть муфтовыми (крепится при помощи резьбового соединения), фланцевыми (с использованием фланцев), межфланцевыми  (клапан находится между фланцами, стягивающихся специальными шпильками) и приварными (присоединеие осуществляется при помощи электросварки)

По характеру действия клапаны бывают одноходовые, двухходовые, трехходовые, и четырехходовые,

Механизмов работы таких клапанов тоже два:

  • Прямого действия, использующийся на небольших расходах – то есть, регулировка происходит исключительно при подаче напряжения на катушку и приведению в движение сердечника;
  • Пилотного действия, использующийся на больших расходах – подача напряжения воздействует на пилотный, а открытие основного клапана происходит посредством использования  энергии потока воды. Такой механизм работы требует обязательного наличия перепад давления около 0,2 атм. По такому принципу работает электромагнитный обратный клапан для воды, предотвращающий обратный поток в трубопроводе.

Какие материалы используются в электромагнитных клапанах?

Компоненты соленоидного клапана

Электромагнитные клапаны используются в самых разных комбинациях оборудования, в том числе и для контроля сред с высокой  агрессивностью. Корпус клапана должен быть изготовлен из высокопрочного материала, для того, чтобы предотвратить его преждевременный выход из строя. Наиболее важными компонентами тут являются материалы уплотнения.

Как подобрать уплотнение для клапана?

Подбор уплотнения – наиболее сложный аспект подбора электромагнитного клапана. Тут нужно учитывать химические свойства среды, температуру и давление. Наиболее распространенными уплотнительными материалами  являются  бутадиен-нитрильный каучук (NBR), этилен-пропиленовый каучук (EPDM), фторкаучук VITON  и политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Материалы уплотнений для клапанов

МатериалНаиболее распространенные средыХорошая сопротивляемостьПлохая сопротивляемость
NBR

 

  • Вода
  • Воздух
  • Различные виды топлива
  • Масла, газы

 

 

  • Алифатические углеводороды
  • Нефть
  • Топливо
  • Минеральное масло
  • Растительное масло
  • Гидравлические жидкости
  • Алкоголь
  • Кислоты 

 

  • Озон
  • Ацетон
  • Метилэтилкетон
  • Хлорированные углеводороды
  • Простые и сложные эфиры

 

EPDM

 

  • Горячая / холодная вода
  • Фреон
  • Воздух

 

  • Тепло
  • Озон
  • Окислительные химикаты
  • Кислоты средних классификаций
  • Щелочи
  • Противопожарные гидравлические жидкости
  • Кетоны и спирты 

 

  • Масла и топливо
  • Углеводороды
  • Ароматические и алифатические углеводороды
  • Галогенированные растворители
  • Концентрированные кислоты 
Viton

 

  • Горячая вода
  • Кислота
  • Щелочь
  • Масло
  • Углеводороды
  • Растворы солей 

 

  • Углеводороды
  • Агрессивные химикаты
  • Разбавленные кислоты
  • Слабые щелочи
  • Минеральные масла
  • Алифатические и ароматические углеводороды
  • Хлорированные углеводороды
  • Озон 
  • Кетоны
  • Ацетоны 

 

 

Как работают электромагнитные клапаны (видео)

Клапаны электромагнитные для воды: виды и описание

В современном мире автоматизация процессов управления потоками воды прочно вошла в нашу жизнь. Клапан электромагнитный (соленоидный) для воды широко применяется в разнообразных трубопроводных системах и приборах с автоматическим управлением. Устройство используется не только в сложных технологических процессах, но и в бытовых целях. С помощью соленоидного клапана можно дистанционно подавать нужный объем воды в определенный промежуток времени. Например, поливочные системы с автоматической подачей воды, контроль отопительных процессов, регулирование работы котельных объектов и слив воды.

клапаны электромагнитные для воды

Устройство электромагнитного клапана

Типовой электромагнитный клапан для воды, фото которого представлено слева, состоит из таких основных элементов:

  • соленоидная катушка;
  • якорь катушки;
  • пружина закрывающая;
  • тарелка электромагнитного клапана;
  • пилотное отверстие;
  • диафрагма мембранного усилителя;
  • основное проточное отверстие;
  • выравнивающее проточное отверстие;
  • принудительная система открытия клапана при помощи пружины.

Из чего изготавливают клапаны электромагнитные для воды?

Конструкция электромагнитных клапанов достаточно понятна:

  • корпус и крышку клапана обычно изготавливают из латуни, специальных полимеров, чугуна и нержавеющей стали, так как устройство работает в различных средах, при различных температурных режимах и давлениях;
  • в качестве основы для создания мембран, уплотнителей и прокладок корпусов наилучшим образом подходит каучук, резина, силикон и фторопласт;
  • плунжероны и штоки производят из специального магнитного материала;
  • электрокатушки клапанов расположены в герметичных корпусах, которые защищают прибор от попадания пыли;
  • для обмотки катушек используется эмаль-провод, изготовленный из электротехнической меди.

Принцип работы

электромагнитный клапан для горячей водыВ статическом положении, когда катушка устройства обесточена, благодаря механическому воздействию пружины мембрана или поршень клапана находятся в герметичном соединении с седлом клапана. Под действием электрического напряжения электромагнитный клапан открывается. Это объясняется тем, что магнитное поле, создаваемое внутри устройства, втягивает плунжер в катушку клапана.

В случае отключения подачи электричества или выхода из строя дистанционного пульта управления клапаны электромагнитные для воды можно использовать в качестве обычного водопроводного крана. Для этого необходимо повернуть кран в указанном стрелкой направлении на ¼ оборота.

Виды электромагнитных клапанов

Запорный электромагнитный клапан для воды в зависимости от механизма включения и выключения бывает:

  • прямого действия;
  • пилотного действия.
электромагнитный клапан для воды фотоКлапаны электромагнитные для воды прямого действия используются при небольшом расходе. Механизм открытия и закрытия клапана таков: прибор срабатывает под воздействием усилия, которое возникает при подключении к электрической сети.

В отличие от предыдущего клапан пилотного действия закрывается и открывается посредством энергии потока воды, управление которым происходит при помощи электрического напряжения. Используется данное приспособление преимущественно при больших расходах. Стоит помнить, что для бесперебойной работы электромагнитного клапана важен перепад давления (0,2 атм).

В зависимости от основного рабочего положения электромагнитные клапаны подразделяются:

  • на нормально открытые – при отсутствии источника энергии находятся в открытом состоянии, а при подаче тока закрываются;
  • нормально закрытые – при отсутствии электрического напряжения находятся в закрытом состоянии, а при подаче энергии закрываются;
  • бистабильные – способны переключаться из одного положения в другое под действием управляющего импульса.
запорный электромагнитный клапан для водыВиды индукционных катушек:
  • постоянного тока – клапан характеризуется небольшой силой действия электромагнитного поля. Используются для регулировки потока низкого давления;
  • переменного тока – имеют большую силу электромагнитного поля. При потреблении большого количества электроэнергии скорость закрытия клапана увеличивается, что обеспечивает более мощный поток.

Установка электромагнитных клапанов

По способу подсоединения к трубопроводу встречается:

  • электромагнитный клапан фланцевый для воды;
  • резьбовой электромагнитный клапан.

Монтаж электромагнитного клапана следует выполнять на предварительно очищенном трубопроводе. Желательно, чтобы система была снабжена фильтром-грязевиком. Место в трубопроводе следует выбирать таким образом, чтобы к клапану был свободный доступ. Однако за счет компактных размеров установить его просто даже в стесненных условиях.

клапан электромагнитный соленоидный для водыПоложение клапана никак не влияет на работу устройства, поэтому может быть любым. Стоит помнить, что обратный электромагнитный клапан для воды следует монтировать с учетом направления потока воды.

Область применения

В современном мире область использования электромагнитных клапанов достаточно обширна. Чаще всего их устанавливают:

  • в промышленном производстве – в системах автоматических промывов водоочистных линий, для поддержания необходимого уровня воды в резервуарах нефтегазовой, химической и энергетической промышленности;
  • в жилищном строительстве – при создании системы «умный дом», для регулирования потока воды в аквариумах;
  • в канализационной системе – электромагнитный клапан для горячей воды и холодной при помощи таймера контролирует подачу воды к общественным сантехническим узлам;
  • в системе мойки – обеспечивают нормальную работу бытовых и промышленных стиральных машин, посудомоечных машин, автомобильных моек;
  • в котловых агрегатах - регулируют заполнение водой емкостей и паровых котлов;
  • в расширительных системах – обеспечивают автоматическое пополнение отопительных систем;
  • на крупногабаритных кухнях – для хлебопекарен, кофейных комбайнов, варочных баков и др.

Правила монтажа и эксплуатации

электромагнитный клапан фланцевый для водыКлапаны электромагнитные для воды при установке и эксплуатации требуют соблюдения определенных правил:
  • правил безопасности;
  • не рекомендуется выполнять монтаж, при котором катушка клапана будет выступать в роли рычага;
  • установку и снятие клапана следует производить только в обесточенном состоянии;
  • перед электромагнитным клапаном нужно установить фильтр для защиты седла устройства от попадания крупных механических элементов;
  • корпус клапана не должен испытывать нагрузку от веса трубопровода, а также занимать место крутящего и изгибающего элемента системы;
  • направление потока воды в трубах должно совпадать с указателями на корпусе клапана;
  • при монтаже на открытой местности электромагнитную арматуру следует дополнительно защитить от попадания атмосферных осадков;
  • в качестве уплотнителя в местах стыка корпуса клапана и трубы рекомендуется использовать ленту ФУМ;
  • при монтаже клапана с фланцевым соединением применяют уплотнительное кольцо или прокладку из паронита;
  • при подключении устройства к электрической сети используется гибкий кабель с сечением жил не меньше 1 мм;
  • эксплуатацию клапана следует проводить в соответствии с правилами эксплуатации конкретного прибора;
  • один раз в три месяца нужно проверять затяжку питающих элементов, а также проводить очистку катушки от грязи и пыли.

Основные причины выхода из строя

обратный электромагнитный клапан для водыСо временем даже самое надежное оборудование может испортиться. Не исключение и электромагнитный клапан для воды. Поломки могут быть вызваны рядом причин:
  • электрический ток не доходит до клапана – возникает в случае разрыва кабеля от пульта управления;
  • при нормальной подаче электрической энергии устройство не срабатывает – может быть сломана пружина, требуется замена соленоида;
  • отсутствует звук щелчка при включении – перегорела электромагнитная катушка;
  • отверстие, на которое накручен соленоид, засорилось – требуется очистка отверстия путем раскручивания конструкции.

Правильный монтаж и соблюдение условий эксплуатации обеспечивают надежную работу электромагнитных клапанов на протяжении длятельного времени.

что это и где применяется

Клапан соленоидный электромагнитный состоит из нескольких основных деталей: электрической катушки, штока, плунжера, пружины, поршня, крышки и корпуса. Латунь используется при изготовлении клапанов и крышки устройства. Также возможно использование полимеров (нейлон, эколон, полипропилен), чугуна и нержавеющей стали. Исходя из базовых характеристик, клапаны могут использоваться при различных температурах, давлении и средах.

 

Для штоков и плунжера принято использовать специальные материалы (магнитные). Соленоиды для электрических катушек делаются герметичными и пылезащищенными. Высококачественная эмаль используется при изготовлении обмотки для катушек. Тип используемого присоединения фланцевое или резьбовое. Штекер используется для подключения к сети. Импульс на катушку помогает привести устройство в движение.

Общая информация

 

Запорный электромагнитный клапан предназначается для использования в качестве запорного и регулирующего устройства, с функцией дистанционного управления потоками рабочей среды (газа, воздуха, пара, жидкости) в системе трубопроводов. Чаще всего используется именно соленоидный клапан электромагнитный.

 

Для его изготовления принято использовать высококачественные электрические магниты, которые оснащены соленоидами (неподвижными элементами). В связи с чем устройство и получило такое наименование. Состоит система из поршня, отвечающего за регулировку рабочей среды, диска, сердечника, клапана, катушки и корпуса. Для изготовления основных элементов (клапана и корпус) используется сталь, латунь или пластик.


В качестве дополнительных материалов могут применяться прокладки для корпуса (силиконовые, фторпластовые, каучуковые, прорезиненные), клапана, уплотнители и мембрана. По принципу действия устройство можно сравнить со всеми известными запорными клапанами.

 

Однако закрытие  или открытие клапанов, как основного рабочего органа модели, будет осуществлять не вручную, а путем передачи электрического импульса на катушку того же клапана в виде электронапряжения. Прибор нашел свое применение как в быту, так и в сложных технологических процессах. Применяя клапан запорный электромагнитного типа, можно подать определенное количество пара, газа или жидкости в определенный промежуток времени в систему, отвечающую за регулировку различных бытовых процессов (отопление).

Принцип действия

 

Вариантов изготовления приборов несколько. Все будет зависеть от разновидностей моделей и качества их функционирования.

 

На сегодняшний день градуировка выглядит таким образом:

  1. С возможностью регулировки на квадратных трубах. Ручные настройки позволят перевести его из одного состояния в другое, что крайне необходимо в ряде ситуаций.
  2. Беспрепятственное открытие. Большую часть времени запорный элемент конструкции находится в открытом положении. Закрытие произойдет только после подачи специального электросигнала на катушку.
  3. Беспрепятственное закрытие. Откроется заслонка только после подачи специального сигнала.

Принцип работы такого устройства, как клапан соленоидный, будет напрямую зависеть от показателя напряжения, что позволит перекрывать рабочий поток в случае необходимости. Основной функцией можно назвать своевременную передачу сигнала на соленоид, что приводит к открытию, или закрытию заслонки. Сердечник требует повышенного внимания, так как оказывает сильное воздействие на общие функциональные особенности прибора.

Как он работает

Этот прибор признан одним из наиболее эффективных, так как способен своевременно и бесперебойно проводить регулировку объемов воздуха, газа и жидкостей. В процессе принимает участие сердечник магнитный, который способен затягиваться внутрь соленоида.

 

Таким образом, канал либо закрывается, либо открывается. Клапан работает по принципу оказываемого на него электрического напряжения, который в закрытом положении сильно напоминает клапан запорного типа. В этот же момент мембрана или используемый поршень будет плотно прижат к седлу самого уплотнителя.


Плунжер позволяет сделать закрытие полностью герметичным. Устройство будет оставаться в таком положении, пока не будет подано достаточное количество электричества. На сегодняшний день подобное устройство нашло свое применение в самых разных сферах повседневной деятельности. Как в бытовых условиях, так и в технологических процессах. Такая популярность обусловлена неповторимыми и крайне эффективными конструктивными особенностями устройства.

Где используется

 

Область применения будет зависеть от используемого для изготовления материала. Латунные детали не рекомендуется применять в агрессивной рабочей среде (кислота, топливо), которая способна растворить некоторые элементы изделия. Также с их помощью производится контроль за пневматическими и гидравлическими показателями, что позволяет контролировать установленные цилиндры даже большого диаметра.

 

Зачастую применяются для ограничения поступления рабочей среды в устройствах и механизмах разного назначения (системы отопления, стиральные машинки). В качестве устройства, которое отвечает за подачу воды и воздуха в кабинетах стоматологии, используется клапан импульсивный двойного типа. Также его применяют огородники для полива территории, подпитки различных приборов и даже в холодильниках.

 

Преимущества их использования:

  1. простота обслуживания и установки;
  2. большой срок использования;
  3. небольшие размеры;
  4. возможность обеспечения удаленного доступа;
  5. высокий показатель быстродействия;
  6. возможность перехода на автоматический режим.

Правила эксплуатации и установки

 

Любые работы, направленные на установку и работу с клапаном, следует проводить исключительно при полном отсутствии рабочей среды внутри системы. Также ее необходимо полностью обесточить, исходя из мер предосторожности и базовых правил безопасности. Перед началом работы механизм чиститься от мусора и других скоплений.


Подключение производиться при положении катушки направленной вверх.

 

Также следует обратить внимание на такие правила:

  1. Возможно, понадобятся дополнительные фильтры сетчатые указанного размера в качестве защитного элемента. Таким образом, можно предотвратить попадание инородных частиц и снижению базовых показателей системы.
  2. Клапан не рекомендуется монтировать на тех местах, где собирается конденсат и наблюдаются вибрации там, где ранее уже случались порывы, течи или наблюдалось обледенение поверхностей.
  3. Место следует подобрать такое, чтобы последующие ремонтные и иные работы, направленные на обслуживание системы, проходили без осложнений.
  4. Указатель в виде стрелки, расположенный на корпусе изделия, должен полностью соответствовать направлению движения рабочей среды.

Частые причины образования неисправностей

 

При соблюдении всех перечисленных производителем правил предосторожности и безопасности, а также следуя пошаговой рекомендации касательно установки таких приборов, как клапан соленоидный электромагнитный, никаких непредвиденных проблем возникнуть не должно. В прилагаемом паспорте на приобретенное изделие можно узнать всю необходимую информацию, касательно длительности и надежности выбранной модели. Однако преждевременные неисправности могут случиться, и тому могут быть самые разные причины.

 

Предлагаем рассмотреть основные:

  1. При существенном загрязнении управляющего отверстия закрытие и открытие будет происходить не полностью, что приведет к постепенной деформации используемой мембраны (прокладки). Остаточное напряжение также может стать причиной неисправности.
  2. При поломке индукционной катушки проблемой может служить неправильно подобранная мощность вспомогательных комплектующих, клемм. При существенном повышении температурного или иного режима давление внутри системы существенно изменится. Если на катушке начал образовываться конденсат или попадет влага, в устройстве может произойти замыкание. Производится полный демонтаж устройства и замена катушки.
  3. Ухудшение показателя герметичности может стать следствием скопления инородных частиц в седло модели. В этом случае понадобится полный демонтаж и последующая очистка всех без исключения комплектующих.

Любые ремонтные работы лучше доверить специалисту, который может гарантировать качество проделываемой работы и имеет соответствующую квалификацию и опыт работы с электрическими сетями.
 

Соленоидный (электромагнитный) клапан. Устройство и принцип действия

Основными задачами соленоидного (электромагнитного) клапана в двигателе автомобиля являются: обеспечение точного времени начала впрыска топлива относительно угла поворота коленчатого вала двигателя на различных режимах работы, продолжительности впрыска и количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.

Соленоидный клапан можно разделить на две группы – соленоидную и клапанную. Клапанная группа состоит из игольчатого клапана 2, корпуса 12 клапана составляющего одно целое с корпусом насоса и пружины клапана 1.

Соленоидный клапан для легковых автомобилей

Рис. Соленоидный (электромагнитный) клапан для легковых автомобилей:
1 – пружина клапана; 2 – игольчатый клапан; 3 – камера высокого давления; 4 – камера низкого давления; 5 – компенсационная шайба; 6 – катушка; 7 – упор; 8 – штекер; 9 – щель для прохода топлива; 10 – уплотнительная плоскость корпуса клапана; 11 – уплотнительная плоскость клапана; 12 – корпус; 13 – накидная гайка; 14 – магнитный диск; 15 – магнитный сердечник; 16 – якорь; 17 – уравнительная пружина

Уплотнительная плоскость 10 корпуса клапана имеет конусообразную форму. Посадочная поверхность клапана 11 имеет точно такую форму, однако угол конуса клапана немного больше угла конуса его корпуса. Когда клапан закрыт и прижат к корпусу, корпус и клапан соприкасаются только по линии седла клапана, благодаря чему достигается очень хорошее уплотнение клапана. Клапан и его корпус составляют прецизионную пару и очень плотно подогнаны друг к другу.

Магнит состоит из ярма магнитопровода и подвижного якоря 16. Ярмо состоит из магнитного сердечника 15, катушки 6 и штекеров выводных контактов 8. Якорь соединен с клапаном. Между магнитным ярмом и якорем в исходном положении имеется зазор.

Принцип действия соленоидного (электромагнитного) клапана

Электромагнитный клапан имеет два пе­реключаемых положения – «клапан открыт» и «клапан закрыт». Клапан открыт, когда нап­ряжение питания на катушку не подается. Клапан закрывается при подаче напряжения питания от задающего каскада ЭБУ.

Клапан открыт. Под усилием пружины 1 клапан 2 прижимается к упору 7, в результате чего обеспечивается проход топлива через щель для прохода топлива 9 между иглой и корпусом в области седла клапана. При этом камеры высокого 3 и низкого 4 давления соеди­нены между собой. В этом исходном поло­жении топливо может как втекать в камеру высокого давления, так и вытекать из нее.

Клапан закрыт. Когда наступает момент впрыска топли­ва, на катушку клапана подается напряже­ние питания от задающего каскада ЭБУ. Ток срабатывания вызы­вает магнитный поток в элементах магнит­ного контура (магнитный сердечник и якорь), который генерирует силу магнитно­го притяжения для перемещения якоря к статору. В результате движение якоря оста­навливается иглой при ее посадке на седло в корпусе. При этом между якорем и стато­ром остается небольшой воздушный зазор. Клапан теперь закрыт, и при движении плунжера насос-форсунки вниз осущес­твляется впрыск топлива.

Сила магнитного притяжения использует­ся не только для подтягивания якоря, но и для преодоления силы действия пружины клапа­на и, соответственно, удерживания якоря. Кроме того, сила магнитного притяжения прикладывается к уплотнительным поверх­ностям седла для удерживания их в контакте друг с другом. Якорь удерживается в данном положении до тех пор, пока на катушку клапа­на подается напряжение питания.

Чем сильнее магнитный поток, тем ближе располагается к статору якорь. После зак­рытия клапана можно уменьшить ток до удерживающего уровня. Клапан, таким об­разом, остается закрытым, а потери мощ­ности и, следовательно, выделение тепла, оказываются минимальными.

Для прекращения процесса впрыска топ­лива должна быть прекращена подача напря­жения на катушку клапана, в результате чего магнитный поток исчезает, как и сила магнитного притяжения, и пружина перемещает иглу клапана в ее ис­ходное положение на упоре. Проход топлива через седло клапана открывается.

Видео: Обзор электромагнитных клапанов

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *