Устройство электромагнитного клапана: Электромагнитные соленоидные клапаны — устройство, принцип работы

Устройство клапана | Справочная информация

Справочная информация

Электромагнитные клапаны подразделяются по исполнению на:

«НЗ» — нормально закрытые клапаны.

«НО» — нормально открытые клапаны.

«БС» — бистабильные (импульсные) клапаны, переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса.

По принципу действия электромагнитные клапаны подразделяются на клапаны прямого действия, срабатывающие при отсутствии перепада давления и клапаны пилотного (непрямого) действия, для работы которых необходим минимальный перепад давления. Также клапаны можно разделить на поршневые и мембранные.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Клапан прямого действия	Клапан пилотного действия

Электромагнитная катушка (соленоид) имеет медную обмотку, защищенную композитным диэлектрическим составом, которая помещается в металлический или литой пластиковый корпус. Степенью защиты катушек IP65 (пылевлагонепроницаемые).

Напряжение питания:

Переменный ток AC220V; AC110V; AC24V.

Постоянный ток DC24V; AC12V.

Шток клапана выполнен из нержавеющий стали.

Крышка и Корпус в зависимости от серии клапана могут быть выполнены из следующих материалов: латунь; нержавеющая сталь; чугун; нейлон, эколон.

Крепеж выполнен из нержавеющей стали

Пружина 1 выполнена из нержавеющей стали

Плунжер выполнен из нержавеющей стали и уплотнения из полимерного материала

Пружина 2 выполнена из нержавеющей стали

Мембрана изготовлена из высококачественных эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава.

Свойства материалов мембран и уплотнений.

Благодаря развитию химической промышленности, полимерные материалы из которых создаются мембраны, и уплотнения для соленоидных клапанов SMART получают уникальный набор свойств и отвечают самым различным запросам, и потребностям.

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически, термостойкий и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и погодным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу керосину, маслам, и углеводородам. Температура применения −40… +140 °С.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к износу, старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30… +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, обладающий относительно высокой стойкостью к истиранию и износостойкостью, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана, воды, морской воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.

Принцип действия электромагнитного клапана прямого действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение нормально-закрытое, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана эластична и имеет перепускное отверстие, по центру мембраны расположено запрессованное кольцо с подъемной пружиной из нержавеющей стали и выравнивающий канал. При отсутствии или присутствии давления в системе мембрана и плунжер прижаты к седлу и выравнивающему каналу, усилием возвратной пружины. Так же мембрану будет прижимать давление среды, равное давлению на входе в клапан, поступающее через перепускное отверстие в мембране, в над мембранное пространство.

При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает выравнивающий канал. В случае если в системе есть давление произойдет снижение давления в над мембранном пространстве, т.к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Если в системе нет давления, мембрану потянет в верхнее положение подъемная пружина, которая закреплена на плунжере. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-открытым, без напряжения на электромагнитной катушке он открыт. Плунжер поднят, выравнивающий канал открыт. В случае если в системе есть давление, в над мембранном пространстве давление падает, т. к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх, и клапан находится в открытом положении. Если в системе нет давления, мембрану поднимает в верхнее положение подъемная пружина, закреплённая на плунжере, который в свою очередь изначально находится в верхнем положении. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

При подаче напряжения на электромагнитную катушку клапана якорь сжимает подъемную пружину, возвратная пружина выталкивает шпиндель, который оказывает усилие на плунжер и закрывает выравнивающий канал. Мембрана прижимается к седлу за счет усилия возвратной пружины и перепада давления. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

Принцип действия электромагнитного клапана пилотного действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-закрытым, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

Рабочее положение данного клапана является нормально-открытым, т. е. клапан открыт без подачи на электромагнитную катушку напряжения и есть минимальный перепад давления 0,5 бар. В случае, если в системе на входе в клапан будет, отсутствовать давление или оно будет менее 0,5 бар, то мембрана клапана останется, прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер опускается и закрывает пилотный канал. Диаметр пилотного канала больше чем диаметр перепускного отверстия в мембране. Клапан закрывается при помощи пружины и давления среды на входе в клапан, которое попадает в над мембранное пространство через перепускное отверстие в мембране. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Принцип действия бистабильного электромагнитного клапана.

Данный клапан имеет два постоянных положения «открыто» или «закрыто», переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче кратковременного импульса на соленоидную катушку плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до момента подачи импульса обратной полярности на электромагнитную катушку.

Клапан электромагнитный: устройство и принцип работы

26.10.2016 #Клапан электромагнитный

Клапан электромагнитный: устройство и принцип работы

На всех типах автомобилей, автобусов, тракторов и спецтехники широко применяются устройства управления потоками жидкостей и газов — электромагнитные клапаны. О том, что такое электромагнитные клапаны, как они устроены и работают, и какое место занимают в автотракторной технике — читайте в этой статье.

Что такое электромагнитный клапан, и где он применяется?

Электромагнитный клапан — электромеханическое устройство для дистанционного управления потоками газов и жидкостей.

В автотракторной технике электромагнитные клапаны применяются в различных системах:

— В пневматической системе;
— В гидравлической системе;
— В топливной системе;
— Во вспомогательных системах — для дистанционного управления агрегатами трансмиссии, самосвальной платформой, навесными агрегатами и другими устройствами.

При этом электромагнитные клапаны решают две основных задачи:

— Управление потоками рабочей среды — подача сжатого воздуха или масла на различные агрегаты в зависимости от режима работы системы;
— Отключение подачи рабочей среды в аварийных ситуациях.

Данные задачи решаются различными по типам и конструкции электромагнитными клапанами, о чем необходимо рассказать подробнее.

Типы электромагнитных клапанов

В первую очередь электромагнитные клапаны делятся на две группы по типу рабочей среды:

— Воздух — пневматические клапаны;
— Жидкости — клапаны для топливной системы и различных по назначению гидравлических систем.

По количеству потоков рабочей среды и особенностям работы клапаны делятся на два типа:

— Двухходовые — имеют только два патрубка.
— Трехходовые — имеют три патрубка.

В двухходовых клапанах предусмотрено два патрубка — впускной и выпускной, между ними рабочая среда протекает только в одном направлении. Между патрубками находится клапан, который может открывать или перекрывать поток рабочей среды, обеспечивая ее подачу к агрегатам.

В трехходовых клапанах предусмотрено три патрубка, которые могут соединяться друг с другом в различных комбинациях. Например, в пневматических системах часто используются клапаны с одним впускным и двумя выпускными патрубками, и при различных положениях управляющего элемента сжатый воздух от впускного патрубка может подаваться на один из выпускных патрубков. С другой стороны, в клапанах ЭПХХ (экономайзера принудительного холостого хода) присутствует один выпускной и два впускных патрубка, которые обеспечивают подачу нормального атмосферного и пониженного давления на систему холостого хода карбюратора.

Двухходовые клапаны делятся на два типа по положению управляющего элемента при обесточивании электромагнита:

— Нормально открытые (НО) — клапан открыт;
— Нормально закрытые (НЗ) — клапан закрыт.

По типу привода и управления клапаны делятся на два типа:

— Клапаны прямого действия — управление потоком рабочей среды осуществляется только силой, развиваемой электромагнитом;
— Пилотные электромагнитные клапаны — управление потоком рабочей среды осуществляется частично за счет использования давления самой этой среды.

В автомобилях и тракторах чаще всего применяются более простые по конструкции клапаны прямого действия.

Также клапаны отличаются рабочими характеристиками (напряжением питания 12 или 24 В, условный проход и другие) и конструктивными особенностями.

Отдельно стоит упомянуть о клапанах, которые могут собираться в блоки по 2-4 штуки — они благодаря определенному положению патрубков и крепежных элементов (проушин) могут объединяться в единую конструкцию с большим числом впускных и выпускных патрубков.

Общее устройство и принцип действия электромагнитных клапанов

Все электромагнитные клапаны, независимо от типа и назначения, имеют принципиально одинаковую конструкцию, и в них есть несколько основных компонентов:

— Электромагнит (соленоид) с якорем той или иной конструкции;
— Управляющий/запорный элемент (или элементы), соединенные с якорем электромагнита;
— Полости и каналы для потоков рабочей среды, соединенные со штуцерами или патрубками на корпусе; — Корпус.

Также клапан может нести на себе различные вспомогательные элементы — устройства для регулировки натяжения пружин или хода управляющего устройства, сливные штуцеры, рукоятки для ручного управления потоками рабочей среды, выключатели для управления другими устройствами в зависимости от состояния клапана, фильтры и т.

д.

Клапаны делятся на три группы по типу и конструкции управляющего элемента:

— Золотниковые — управляющий элемент выполнен в виде золотника, который может распределять потоки рабочей среды по каналам;
— Мембранные — управляющий элемент выполнен в виде эластичной мембраны;
— Поршневые — управляющий элемент выполнен в виде поршня, прилегающего к седлу.

При этом в клапане может быть один, два или более управляющих элементов, соединенных с одним якорем электромагнита.

Принцип работы электромагнитного клапана очень прост. Рассмотрим работу наиболее простого двухходового мембранного нормально закрытого клапана, используемого в системах подачи топлива. Когда клапан обесточен, якорь под действием пружины прижат к мембране, которая перекрывает канал и предотвращает поступление жидкости дальше по системе. При подаче тока на электромагнит в его обмотке возникает магнитное поле, за счет чего якорь втягивается внутрь — в этот момент мембрана, которая больше не прижимается якорем, под действием давления рабочей среды поднимается и открывает канал.

При последующем снятии тока с электромагнита якорь под действием пружины вернется в первоначальное положение, прижмет мембрану и перекроет канал.

Двухходовые клапаны работают аналогичным образом, однако в них вместо мембраны используются либо золотники, либо управляющие элементы поршневого типа. Для примера рассмотрим конструкцию и работу клапана ЭПХХ карбюраторных автомобилей. При обесточенном электромагните якорь под действием пружины поднят вверх, и запорным элементом закрывает верхний штуцер, соединяя боковой и нижний (атмосферный) штуцеры — в этом случае на пневмоклапан ЭПХХ подается атмосферное давление, он закрыт и система холостого хода карбюратора не работает. При подаче тока на электромагнит якорь втягивается, преодолевая усилие пружины, закрывает нижний штуцер, одновременно открывая верхний, который связан с впускной трубой двигателя (где наблюдается пониженное давление) — в этом случае на пневмоклапан ЭПХХ подается разрежение, он открывается и включает в работу систему холостого хода.

Электромагнитные клапаны очень надежны и неприхотливы в работе, они обладают значительным ресурсом (до нескольких сотен тысяч срабатываний), и, как правило, не требуют специального обслуживания. Однако при возникновении неисправности любой клапан необходимо как можно скорее заменить — только в этом случае будут обеспечиваться необходимые эксплуатационные характеристики и безопасность транспортного средства.

Другие статьи

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15. 06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Барабан тормозной ГАЗ: управляемость и безопасность горьковских автомобилей

08.06.2022 | Статьи о запасных частях

Тормозные системы большинства ранних и актуальных моделей автомобилей ГАЗ оснащаются колесными механизмами барабанного типа. Все о тормозных барабанах ГАЗ, их существующих типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о выборе, замене и обслуживании данных деталей — читайте в статье.

#Палец поршневой

Палец поршневой: прочная связь поршня и шатуна

02.02.2022 | Статьи о запасных частях

В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.

Вернуться к списку статей

устройство и принцип работы, способы установки

Современный газовый электромагнитный клапан представляет собой вид запорной арматуры и применяется для управления потоками газа и жидкости в системе трубопровода. Детали делятся на несколько типов, у каждого из которых есть свои особенности. При выборе клапана нужно учитывать его сферу применения, критерии подбора и нюансы, касающиеся монтажа.

Содержание

1. Предназначение и устройство
2. Классификация газовых клапанов
3. По виду исполнения
4. По типу рабочей среды
5. По особенностям эксплуатации
6. По принципу действия
7. От количества ходов седла
8. По типу управления
9. По типу функционала
10. Принцип работы
11. Сфера применения
12. Критерии выбора клапанов
13. Установка прибора
14. Преимущества и недостатки

Предназначение и устройство

Газовый электромагнитный клапан предназначен для управления потоками газа в трубах

Газовый клапан такого типа может быть регулирующим либо запорным, управлением им осуществляется в ручном режиме или при помощи автоматической системы. По конструктиву и назначению этот элемент напоминает свой стандартный аналог с той разницей, что запорная часть в нем приводится в движение при помощи электромагнита, дополненного подвижным сердечником. Во время подачи напряжения на катушку она начинает выталкивать или втягивать сердечник, который подсоединен к штоку. Такая деталь предназначена для использования в промышленных установках, бытовых отопительных системах и в сфере водоснабжения. Устройство клапана имеет стандартную конструкцию:

• корпус с двумя патрубками;
• камера с седлом;
• запорная часть тарельчатого, лепесткового или шарового вида;
• пружина с возвратом;
• шток для соединения с запорной частью и сердечником;
• соленоид.

Корпус для установки делают из металлических сплавов немагнитного типа либо прочного пластика. Его оптимальная герметичность позволяет использовать клапан в различной среде. Процесс управления деталью осуществляется по проводам, которые присоединяются к электрическим контактам датчика, расположенным на наружной стороне корпуса.

Клапан должен соответствовать нужному уровню устойчивости к воздействию шумов, вибраций и электромагнитных полей.

Классификация газовых клапанов

Конструкция э/м клапана для газа

Электромагнитный клапан для бытового газа делится на категории в зависимости от внешних особенностей, рабочей среды, способу действия и монтажа, а также ряда других нюансов.

По виду исполнения

С учетом положения основного элемента и его схемы клапан запорный газовый может быть нормально открытым или закрытым. В первом случае в элементе будет открыт проход для газа либо жидкости, при подаче напряжения он автоматически закроется, во втором случае этот процесс происходит наоборот. Помимо таких устройств существуют их универсальные аналоги, работающие сразу в двух направлениях.

По типу рабочей среды

С учетом этого параметра арматура такого типа выпускается специально для работы в воздушной, паровой, водной, горюче-смазочной или активной среде. Приборы, функционирующие в условиях радиации, изготавливаются из специальных стойких материалов.

По особенностям эксплуатации

По характеристикам внешней среды газовый электроклапан выпускается для работы в обычных условиях, специально для помещений с высоким уровнем влажности, функционирования при высоких и экстремально низких температурах. Также клапаны дополняются с защитой от взрыва, которую обеспечивают особые детали и материалы.

По принципу действия

Принцип работы магнитного клапана зависит от типа напряжения катушки, которая может быть с переменным или постоянным током. Элементы первого типа используют для магистральных трубопроводов высокого давления, второго – для труб с небольшим сечением и низким напором.

От количества ходов седла

На функционирование элемента влияет количество ходов, в зависимости от которых он может быть одноходовым, двухходовым или трехходовым с учетом числа и типа патрубков затвора. В зависимости от конструкции они бывают входящими и выходящими.

По типу управления

Электроклапан для бытового газа работает двумя способами, по типу управления такая арматура может быть прямой или непрямой. Детали первого типа предназначены для сред с полным отсутствием давления, их аналоги второго типа дополнены пилотным элементом, который срабатывает автоматически при различиях в среде на входе и выходе.

По типу функционала

Функционал клапана зависит от материала, из которого он изготовлен. Чаще всего такие элементы изготавливают из эластичных полимеров различных групп, которые сделаны по специальной технологии. Благодаря высокой прочности они выдерживают температуру от -40 до +250 градусов.

Принцип работы

Работа прибора основана на принципе электромагнитной инструкции, когда по катушке протекает ток, внутри нее образуется магнитное поле, влияющее на сердечник, в зависимости от положения которого затворный элемент открывается или закрывается. Клапан на любую газовую трубу может иметь разное управляющее напряжение. Устройства с низким уровнем отличаются небольшой мощностью, поэтому они работают за счет низковольтных полупроводниковых схем. Такие клапаны используют в системах с низким напором рабочих средах, на газопроводах с малым диаметром.

Более эффективными считаются приводы, функционирующие на переменном токе, по этой причине их можно устанавливать на магистральных трубопроводах с высоким давлением.

Сфера применения

Бытовые и промышленные устройства

Газовый клапан стандартный электромагнитный имеет широкий спектр применения и может использоваться во всех сферах, где присутствует необходимость управлять дистанционными потоками жидкостей и газов. В этот перечень входят системы отопления, водоподготовки и водоснабжения, орошения и канализации, бытовые приборы, трубопроводный транспорт. Прибор редко используют для транспортных средств, но его актуальность возрастает в других отраслях.

Критерии выбора клапанов

Чтобы выбрать клапан, способный регулировать потоки жидкости и газа в полную силу, нужно обращать внимание на основные параметры. Главным критерием является рабочее давление детали, которое должно соответствовать системе, в которой она будет установлена, предельное значение может достигать 200С. Кроме этого учитывают диаметр присоединения, измеряемый в дюймах либо миллиметрах. Стоит помнить о том, что нередко проходное сечение прибора меньше, чем условный проход. Также понадобится учесть среду применения детали, которая должна быть совместима с материалом, из которого он сделан, и напряжение катушки клапана, составляющее 24 или 220 вольт.

Установка прибора

Схема установки в квартире

Подключение клапана осуществляется специалистами или самостоятельно при наличии соответствующих навыков и квалификации. Сначала определяют принцип подсоединения детали, который может быть резьбовым или фланцевым.

В первом случае выходной и входной патрубок будет дополнен наружной или внутренней резьбой и фитингами, через которые арматуру встраивают в трубопровод, такой способ считается более удобным для монтажа своими руками.

Во втором случае патрубки и концы труб дополняются фланцами, стянутыми болтами между собой. Этот вариант чаще применяют для магистралей со средним или высоким давлением. Перед установкой понадобится разметить, обрезать и зачистить трубы, а также выбрать подходящее место для прибора. Устройство подключают в соответствии с направлениями стрелок, нанесенных на его корпус, которые указывают направление потока.

Трубопроводную систему обязательно дополняют фильтром, предотвращающим попадание внутрь загрязнений. В процессе подсоединения клапана необходимо соблюдать правила безопасности и рекомендации профессионалов.

У электромагнитного газового клапана много преимуществ и практически нет недостатков. Его главный плюс заключается в возможности быстрого и удаленного регулирования потоков в рабочей среде. С его помощью можно подключаться к автоматизированной и централизованной системе управления, что заметно повышает оперативность и точность регулирования параметров по сравнению с ручной эксплуатацией.

Элемент помогает заметно снизить затраты на технологические процессы, повысить безопасность производства и сократить воздействие опасных факторов производственной среды, а также повысить эффективность работы различных приборов и установок. Соленоидный привод клапана не оснащен зубчатой и червячной передачей, за счет чего заметно усиливается его надежность и простота управления.

Основной недостаток прибора заключается в отсутствии возможности плавного регулирования открытия затвора, который может находиться только в открытом или закрытом положении.

Устройство и принцип действия электромагнитного клапана

Электромагнитный клапан — специальное устройство, назначение которого – регулировка потоков всех имеющихся видов газов и жидкостей.

Полный перечень тех мест, где задействуются такие клапаны, сложно перечислить. Это и малые производства, и промышленность. Не обойтись без них и в бытовом использовании.

Подобные запорные элементы электромеханического действия представляют собой надежную и высоко функциональную трубопроводную арматуру. Они оптимальны для встраивания в управленческие системы-автомат по технологическим процессам, применяются в качестве отключающих, переключающих либо отсечных электроклапанов. Также данные затворы делают безопасной деятельность предприятий, в том числе экономятся человеческие ресурсы.

Функционал соленоидов рассчитан на не менее, чем миллион включений. Временной промежуток, который требуется для того, чтобы устройство сработало – от тридцати до пятисот миллисекунд (это средний показатель). Все зависит от того, как выполнено устройство, давления, иных важных параметров. Независимо от того, что представляет собой запорная часть устройства (поршень это либо мембрана) механизм функционирования у клапанов подразделяется на следующие типы действия:

Для лучшего понимания принципа работы рассмотрим, как устроен электромагнитный клапан.

А в общем, о функционале устройства наглядно дают понять схемы. На них принцип работы электромагнитного клапана для воды демонстрируется наглядно.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Кроме привычных ручных вентилей, существует и вышеозначенный клапан-автомат, благодаря ему возможно управление газожидкостным током в трубопроводах на расстоянии, в автоматическом режиме.

Различаются подобные устройства назначением и внутри конструкционно. Все же принцип функционирования у всех аналогичен: кран открывается/закрывается после срабатывания электромагнита. Благодаря электромагнитной катушке возможна подача требующихся поточных объемов дозировано и в конкретный период времени.

Прежде чем узнать принцип действия электромагнитного клапана, стоит разобраться: что включено в его состав. В состав данного типового устройства включены:

• отлитый из износоустойчивых, прочных материалов корпус. В качестве материалов могут использоваться латунь, нержавеющая сталь либо полимеры;

• пружина-демпфер;

• управляющий течением жидкости поршень/диск;

• соленоидная индуктивная катушка.

Подробнее узнать про электромагнитный клапан для воды https://www.polivcentr.ru/catalog/klapany-i-aksessuary/ можно здесь или на других сайтах подобной тематики.

Катушка индуктивности – это главный электромагнитный элемент, от которого в целом зависит функционирование затвора. Помещается она в изолированную от внешних воздействий капсулу, заливается эпоксидной смолой. Подобная герметизация надежна, возможность проникновения в катушку воды, которая прекрасно проводит ток, исключена.

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана

Данный тип вентиля срабатывает лишь тогда, когда перепад давления зафиксирован на минимальных показателях.

Если рассматривать то, как работает электромагнитный клапан (представляемый в таком случае тип), то принцип его функционирования можно разобрать по прилагаемым схемам. Но вне зависимости от того, каким является тип задействуемой модели затвора (нормально закрытая/открытая либо с импульсным управлением), функционирование клапана, управляемого посредством электричества, выглядит следующим образом:

1. Изначально вентиль находится в закрытом состоянии, электросигнал на катушку не поступил. На входе устройства вода замкнута штоком.

2. Когда на катушку поступил электросигнал, возникает электромагнитная сила, шток втягивается внутрь катушки, между мембраной и штоком образовывается пространство. Проход для продвижения воды по устройству становится возможен благодаря пересиливанию давления под мембраной того, которое поступает сверху.

Если кран открыт, аналогичный процесс проходит в обратном порядке – из тела электрокатушки выталкивается вытеснитель, доступ давления жидкости над мембраной открывается, под напором пружины прохождение жидкости через тело клапана оказывается закрытым.

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия

У такой разновидности запорного элемента нет пилотного канала. Расположенная по центру мембрана оснащена кольцом, выполненным из металла; вытеснителем она соединяется посредством пружины.

Когда затвор открывается, благодаря воздействию соленоидного магнитного поля вытеснитель поднимается вверх, усилие с мембраны снимается, она тотчас поднимается, вентиль оказывается открытым.

Когда магнитное поле отсутствует, при закрытии затвора подпружиненный вытеснитель опускается, мембрана с усилием поджимается к уплотняющей поверхности через кольцо.

Для вентиля прямого электромагнитного действия не нужен минимум перепада давления. Такие затворы способны функционировать и в ресиверах-накопителях, и на емкостях, предназначенных для слива, и в системах, где предусматривается давление в трубопроводе, а также в иных локациях с отсутствующим либо минимальным давлением.

Принцип действия бистабильного клапана

Данный вентиль отличается наличием двух положений («Закрыто», «Открыто»). Характеризуются последние устойчивостью. Переключаются они между собой последовательно следующим образом: производится коротко импульсная подача на вентильную катушку.

В чем особенность управления в данном случае? Необходима подача переменно-полярных импульсов, потому клапаны бистабильные функционируют исключительно от источников с постоянным током. Чтобы удерживать состояние «Закрыто» либо «Открыто» подача на соленоид напряжения не нужна. Для подобных клапанов требуется минимум перепада давления: конструктивно они производятся по подобию пилотных.

Таков вкратце принцип работы электромагнитного клапана.

какой выбрать? Особенности, отличия, эксплуатационные ограничения

Содержание:

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

Введение

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

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

1. Виды, принцип работы и особенности эксплуатации электромагнитных клапанов

1.1. Конструкция соленоидных клапанов прямого действия

Устройство наиболее простого соленоидного клапана представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Конструкция соленоидного клапана прямого действия

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

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

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

Пример расчёта усилия, необходимого для втягивания сердечника

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

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

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

Тогда формула, втягивающего усилия катушки примет следующий вид

F=W×Kcc(10)F=W times K_cc ~( 10 )

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

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

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

Выражая из данного равенства W₂ получим:

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

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

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

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

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

1.2 Устройство соленоидных клапанов непрямого действия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Примеры клапанов с плавающей мембраной

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Примеры клапанов с плавающей мембраной

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

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

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

1.3. Факторы, ограничивающие использование соленоидных клапанов

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

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

Рисунок 4 – Заклинивание сердечника клапана вследствие загрязнения

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

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

Рисунок 5 – Повреждение катушки под воздействием агрессивной окружающей среды

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.4. Ключевые особенности эксплуатации соленоидных клапанов

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

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

2. Принцип работы и особенности эксплуатации клапанов с пневмоприводом

2.1. Устройство угловых седельных клапанов с пневмоприводом

Конструкция седельного клапана с пневматическим приводом показана на рисунке 10.

Рисунок 10 – Конструкция седельного клапана с пневмоприводом

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

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

Рисунок 11 – Клапан с пневмоприводом в открытом состоянии

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

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

Примеры угловых клапанов с пневмоприводом

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

2.

2. Схема управления клапанами с пневмоприводом

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

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

Рисунок 12 – Пневматическая схема распределителя 3/2

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

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

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

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

Рисунок 13 – Распределительные клапаны 3/2 различных конструкций

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

На рисунке 14 показана обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом.

Рисунок 14 – Обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом

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

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

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

Каждый из этих способов монтажа имеет свои преимущества и недостатки.

Установка распределителей на клапанах с пневмоприводом

Преимущества

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

Недостатки

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

Установка распределителей в шкафу управления

Преимущества

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

Недостатки

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

3. Сравнение клапанов с пневмоприводом с соленоидными клапанами

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

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

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

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

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

Таблица 1 – Сравнение коэффициента расхода Kv клапанов разных конструкций

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

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

Рисунок 17 – Допустимые направления движения жидкости для клапанов с пневмоприводом

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

Пример изменения рабочего давления при подаче среды над и под диском

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

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

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

Рисунок 19 – График зависимости давлений рабочей и управляющей среды

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

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

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

Заключение

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

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

Электромагнитные клапаны

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

Клапаны с пневмоприводом

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

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А. Ю.

Соленоидный (электромагнитный) клапан

Классификация клапанов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Что такое электромагнитный клапан?

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

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

Метод активации соленоида

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

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

Для небольших технологических клапанов диаметром трубы примерно до 2 дюймов соленоид может создавать достаточное усилие для непосредственного управления клапаном. Эти типы компактных соленоидных технологических клапанов очень полезны для управления включением/выключением потока сжатых газов или жидкостей на машине или части оборудования.

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

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

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

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

Размер электромагнитного клапана

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

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

Выбор подходящего электромагнитного клапана для работы

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

Электромагнитные клапаны для медиальных устройств

• Компактные 2-ходовые/3-ходовые электромагнитные клапаны для химических жидкостей

• Пережимные клапаны

Представление продукта

1. Плавный поток предотвращает химическое загрязнение.

   Конструкция мембранного тарельчатого клапана прямого действия электромагнитных клапанов Takano упрощает внутреннюю структуру клапанной коробки внутри. Это обеспечивает плавный поток жидкости и предотвращает химические остатки, которые становятся причиной химического загрязнения.

2. Он плоский и тонкий. Несколько единиц могут быть установлены в ограниченном пространстве.

   

   Одной из уникальных особенностей является их форма. Плоские и тонкие, несколько клапанов могут быть установлены параллельно в ограниченном пространстве.

3. Совместим с различными типами химикатов.

   В соленоидных клапанах

   Takano используются смолы и резиновые материалы с высокой химической и коррозионной стойкостью для смачиваемых частей. Это позволяет быть совместимым с широким спектром химикатов и областей применения.

4. Индивидуальный дизайн в соответствии с вашими уникальными требованиями.

   В дополнение к стандартным линейкам, мы готовы предложить индивидуальные продукты в соответствии с вашими уникальными требованиями по форме, характеристикам и т. д.

Сравнительная таблица серии

2-ходовой/3-ходовой электромагнитный клапан с независимым управлением линейным потокомW13, серия

• Отдельные соленоиды и клапаны с каждой стороны для обеспечения независимого управления потоком.
• Низковольтное вращение электромагнитного рычага для потребляемой мощности.
• Уменьшение передачи тепла химическим жидкостям.
• Без масла, без металла. Для влажных деталей используются только PEEK и FKM.

Применения

• Открытие, закрытие и переключение клапанов в противотоке клеток крови.
• Клапан управления реагентами для машин для химического анализа.

видео

Модель	Клапан Эксплуатация	Номинальное Напряжение	Номер портов	Рабочий диапазон давления	Отверстие Диаметр	Cv (Вода)	Документы/чертежи
W13X-25A	НЗ	24 В постоянного тока	2×2	-75～250 (кПа изб. )	1,3	0,03	Брошюра 2D САПР (DXF) 3D САПР (ШАГ)
W13X-35A	НЗ	24 В постоянного тока	3	-75～250 (кПа изб.)	1,3	0,03	Брошюра 2D САПР (DXF) 3D САПР (ШАГ)

Тип мембраны 2-ходовой/3-ходовой электромагнитный клапан с линейным расходом, серия 30

• Направление свободного потока, регулируемое соединение ВХОД/ВЫХОД
• Без масла, без металла. Жидкость течет только по трубке и не соприкасается с соленоидом.
• Простой монтаж на трубе.

Применения

• Открытие, закрытие и переключение клапанов в противотоке клеток крови.
• Клапан управления реагентами для машин для химического анализа.

Модель	Клапан Эксплуатация	Номинальное Напряжение	Номер портов	Рабочий диапазон давления	Отверстие Диаметр	Cv (Вода)	Документы/чертежи
h302U-XXX	НЗ	12 В постоянного тока	2	-90～200 (кПа изб. )	2	0,065	Брошюра 2D САПР (DXF) 3D САПР (ШАГ)
h303U-XXX	Универсальный	12 В постоянного тока	3	-90～200 (кПа изб.)	2	0,065	Брошюра 2D САПР (DXF) 3D САПР (ШАГ)

Представление продукта

Пережимной клапан — это клапан, который открывает и закрывает путь потока жидкости, пережимая резиновую трубку. Поскольку жидкий материал не проходит через корпус клапана, он не накапливает жидкость в клапане и подходит для гигиеничного контроля потока жидких химикатов.

1. Встроенный механизм остановки трубки

   Поскольку стопорный механизм трубки встроен в корпус клапана, нет необходимости устанавливать внешний стопорный механизм трубки.

2. Низкое энергопотребление, низкая температура

   Потребление энергии и выделение тепла во время работы значительно снижены благодаря нашей оригинальной конструкции магнитной цепи.

3. Вывод подводящего провода

   Подводящий провод расположен под поверхностью основного корпуса, что позволяет без напряжения устанавливать клапан.

Характеристика продукта

Пережимные клапаны Серия TPV

Применение

• Открытие, закрытие и переключение клапанов в противотоке клеток крови.
• Клапан управления реагентами для машин для химического анализа.
• Регулятор расхода жидкости, включая взвеси.

видео

Модель	Внешний Размеры	Рабочий Напряжение	Рабочее Диапазон давления	Совместимый Диаметр трубы	Документы/чертежи
ТПВ-Н040	φ26×57 （㎜）	12 В постоянного тока	0～150 (кПа изб.)	Н.Д. 3/И.Д. 1 （㎜）	Брошюра 2D САПР (DXF) 3D САПР (ШАГ)
ТПВ-Н160	φ26×57 （㎜）	12 В постоянного тока	0～150 (кПа изб. )	Н.Д. 3/И.Д. 1 （㎜）	Брошюра 2D САПР (DXF) 3D САПР (ШАГ)

Характеристика продукта

Прямой поток путем зажимания или отпускания трубки.

Поскольку жидкость не проходит через клапан, это гигиенично и снижает риск перекрестного загрязнения.

Многоцелевой

Способ управления потоком можно свободно регулировать, изменяя монтажное положение трубки.

Н.З. Тип

Трубка устанавливается над зажимом.

Н.О. Тип

Трубка, установленная под зажимом.

3-ходовой Тип

Трубки, установленные над и под зажимом.

Механизм стопорения пробирок

Простая установка и снятие пробирок при сохранении безопасности пробирок с помощью стопоров.

Электромагнитные клапаны для медицинского оборудования

Электромагнитные клапаны для медицинского оборудования | Компания Ли

Промышленность | Медицинское оборудование | Продукты | Электромагнитные клапаны

Бета-заглушкиОбратные клапаныПредохранительные клапаныОграничители расхода Клапаны измерения расходаТрубные фитинги и компонентыЭлектромагнитные клапаны— Запорные клапаны— Раздаточные клапаны— Регулирующие клапаныФорсункиЗащитные экраныНасосы— Насосы переменного объема— Насосы постоянного объемаКоллекторыДополнительные продукты

Новый продукт

Инновационный соленоидный клапан с внутренней пережимной трубкой

Xover ^® — это прорыв в быстром и простом выборе расхода благодаря инновационной конструкции пережимной трубки и малому переносимому объему. Узнайте, как этот компонент сочетает в себе путь потока пережимного клапана с универсальными, не требующими обслуживания характеристиками химически инертного запорного клапана для обеспечения критически важных приложений в высокотехнологичных медицинских и научных приборах.

Посмотреть видео Посмотреть продукт

Соленоидные клапаны

Прецизионные соленоидные клапаны для медицинского оборудования

Компания Lee является ведущим поставщиком миниатюрных прецизионных соленоидных клапанов для управления подачей жидкости, которые обеспечивают критически важные характеристики в медицинских приложениях. Надежность и адаптивность наших конструкций не имеют себе равных. Независимо от того, разрабатываете ли вы медицинское оборудование для лечения пациентов или обучаете медицинских работников, наша цель — помочь вам обеспечить уход за пациентами и улучшить качество их жизни. Мы предлагаем широкий ассортимент электромагнитных клапанов для удовлетворения ваших потребностей в перекачке жидкостей, предоставляя вам инженерные решения для преодоления основных проблем, таких как экономия места, веса и мощности, без ущерба для требований к производительности на уровне системы.

Разработанный с использованием долговечных материалов, каждый клапан проходит 100% функциональное тестирование для обеспечения надежной, стабильной и долгосрочной работы. Компания Lee может настроить характеристики клапана в соответствии с конкретными требованиями, включая напряжение срабатывания, условия портирования, рабочее давление, скорость потока, утечку седла, время отклика, материалы уплотнения и многое другое. Пожалуйста, свяжитесь с вашим местным инженером по продажам Lee с вашими индивидуальными потребностями.

Ищете электромагнитный клапан? Используйте Product Finder, чтобы найти конфигурации, соответствующие вашим требованиям, и получить доступ к подробной информации о продукте, такой как размеры, технические характеристики, модели CAD и многое другое!

НАЧАТЬ

Поговорите с инженером по продажам

Управляющие электромагнитные клапаны

Управляющие электромагнитные клапаны используются для подачи воздуха или газа в пневматические системы, где универсальность и надежность не могут быть поставлены под угрозу из-за быстрого времени отклика или работы с малой мощностью. Эти компактные клапаны доступны в 2-ходовой или 3-ходовой конструкции с различными вариантами монтажа. Эти компактные клапаны легко монтируются на коллектор или подсоединяются к мягкой трубке, что делает их идеальным решением для приложений, в которых большое количество клапанов должно быть сконструировано в минимально возможном пространстве. В дополнение к обычным электромагнитным клапанам мы предлагаем электромагнитные клапаны с магнитной защелкой, которые потребляют гораздо меньше энергии, что помогает экономить энергию в устройствах с батарейным питанием. Наконец, мы даже предлагаем бесшумные соленоидные клапаны с пониженным уровнем шума при срабатывании, что делает их идеальными для прикроватного применения.

Узнать больше

Раздаточные электромагнитные клапаны

Как следует из названия, дозирующие электромагнитные клапаны предназначены для дозирования небольших объемов жидкости в диапазоне от нанолитров до миллилитров. Наши раздаточные клапаны, доступные в двухходовой нормально закрытой конфигурации с осевым потоком, отличаются высокой скоростью работы, что позволяет точно регулировать поток жидкости. Компактная конструкция позволяет легко интегрировать дозирующие клапаны в самые узкие места. Возможность работы при высоком давлении и высокой температуре позволяет точно дозировать вязкие жидкости, а химически инертные материалы повышают совместимость с агрессивными жидкостями.

Узнать больше

Запорные электромагнитные клапаны

Запорные клапаны используются, когда вступают в действие агрессивные жидкости. Доступные модели с диафрагмой или пережимной трубкой, эти клапаны сконструированы таким образом, что чувствительные внутренние компоненты соленоида отделены от пути потока. Это значительно продлевает срок службы вашего инструмента без ущерба для производительности и надежности. Запорные клапаны Lee выпускаются в 2-ходовом или 3-ходовом исполнении и в нескольких вариантах монтажа, что обеспечивает инженерам гибкость для интеграции в минимально возможное пространство. Небольшой внутренний объем и быстрая реакция переключения этих клапанов позволяют легко промывать их между циклами для эффективного контроля жидкости.

Узнать больше

Поддержка и ресурсы

Поддержка и ресурсы от команды, говорящей на вашем языке

Станьте партнером The Lee Company и получите гораздо больше, чем просто поставщик высококачественных продуктов для контроля жидкости. Наша надежная команда технической поддержки доступна на каждом этапе пути, чтобы помочь вам найти решения, максимально повысить производительность и повысить эффективность вашей деятельности. Ознакомьтесь с этими ресурсами, относящимися к отрасли медицинского оборудования.

Перейти в Центр поддержки и ресурсов

Расчет

Газ LOHM

Всегда проверяйте расчеты расхода экспериментально.

Расчет LOHMS для жидкости

Расчет

Газ LOHM

Расчет жидкости LOHMS

Решить для:

Лома

Расход

Давление

Введите значения: Все поля обязательны

Газ:

Воздух

ВоздухАргон (Ar)Двуокись углерода (CO₂)Угарный газ (CO)Этан (C₂H₆)Фреон-12 (CCl₂F₂)Гелий (He)Водород (H₂)Природный газНеон (Ne)Азот (N₂)Двуокись азота (N₂O) Кислород (O₂)Диоксид серы (SO₂)Ксенон (Xe)

Температура газа:

°F

°F°C

Давление на входе:

psia

psiapsigbarkPamm Hg

Давление на выходе:

фунтов на квадратный дюйм

psiapsigbarkPamm Hg

Расход:

SLPM

SLPMSCFMмин³/минмл/минPPHlb _м /кг/минм/мин

Ом:

Критическое давление:

Критическая температура:

Единицы Константа «K»:

Расчет

Жидкость LOHM

Всегда проверяйте расчет расхода экспериментально.

 

Расчет газа LOHMS

^* Существует множество параметров, которые необходимо учитывать при определении V-фактора. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.

Расчет

Жидкость LOHMs

Расчет газа LOHMS

Решить для:

Лома

Расход

Давление

Введите значения: Все поля обязательны

Жидкость:

Вода

#2 Дизельное маслоИзопропиловый спиртMIL-PRF-7024MIL-PRF-5606MIL-PRF-83282MIL-PRF-23699MIL-PRF-7808MIL-PRF-5624 (JP-4)MIL-PRF-5624 (JP-5)SAE 10 OilSilicone (200 cS)Skydrol 500B-4Skydrol LD-4Transaqua HTWaterOther

Температура жидкости:

°F

°F°C

Давление на входе:

psi

psibarkПакг/кв. сммм рт.ст.

Давление на выходе:

psi

psibarkПакг/кв. сммм рт.ст.

Расход:

гал/мин

gpmL/minmL/minin³/minPPHgm/min

Ом:

Вязкость:

Удельный вес:

V-фактор ^* :

Вручную введите

^* Существует множество параметров, которые следует учитывать при определении V-фактора. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.

Управляющие электромагнитные клапаны для медицинского оборудования

Управляющие электромагнитные клапаны для медицинского оборудования | Компания Ли

Отрасли | Медицинское оборудование | Продукты | Электромагнитные клапаны | Клапаны управления

Регулирующие клапаныРаздаточные клапаныЗапорные клапаны

Регулирующие клапаны

Миниатюрные регулирующие клапаны для применения в медицинском оборудовании

Регулирующие клапаны используются для подачи воздуха или газа через пневматическое оборудование. Наши конструкции доступны в 2-х или 3-х стороннем исполнении и с различными способами крепления, а их компактность делает их идеальными для портативных устройств. Кроме того, мы предлагаем электромагнитные клапаны с магнитной фиксацией, которые потребляют гораздо меньше энергии, что помогает экономить энергию в устройствах с батарейным питанием. Наконец, мы даже предлагаем бесшумные соленоидные клапаны с пониженным уровнем шума при срабатывании, что делает их идеальными для прикроватного применения.

Ищете регулирующий клапан? Используйте Product Finder, чтобы найти конфигурации, соответствующие вашим требованиям, и получить доступ к подробной информации о продукте, такой как размеры, технические характеристики, модели CAD и многое другое!

НАЧАТЬ

Поговорите с инженером по продажам

Клапаны серии LHD

Клапаны серии LHD представляют собой компактные регулирующие электромагнитные клапаны диаметром 7 мм, которые обеспечивают превосходную производительность в течение длительного срока службы. Обладая пропускной способностью до 450 Ом, мощностью всего 550 мВт и утечкой менее 50 мкл/мин, эти клапаны обеспечивают максимальную эффективность регулирования без ущерба для надежности.

Узнать больше

Серия LHL

Клапаны серии LHL представляют собой компактные управляющие электромагнитные клапаны с магнитной защелкой диаметром 7 мм, которые отличаются сверхнизким энергопотреблением (всего 5,5 мДж/переключатель) и низким тепловыделением. Этим клапанам, идеально подходящим для приложений с питанием от батареи, протекающих воздух или газ, требуются только мгновенные импульсы тока (10–30 мс) для переключения и пребывания в каждом состоянии потока. Находясь в определенном состоянии потока в течение длительного периода времени, эти клапаны не потребляют энергию, не выделяют тепло и не создают электрических помех. Кроме того, клапаны серии LHL обеспечивают надежное бистабильное переключение при минимально возможной занимаемой площади.

Узнать больше

Серия LHQ

Клапаны серии LHQ представляют собой компактные 7-миллиметровые бесшумные управляющие электромагнитные клапаны с технологией шепота для снижения шума при срабатывании. Когда типичный электромагнитный клапан находится под напряжением, слышен характерный щелкающий звук, вызванный контактом металла с металлом подвижного якоря и неподвижного сердечника. Благодаря низкому шумовому профилю, который на 50 % тише (≤ 37 дБА) по сравнению с нашим уже лучшим в своем классе соленоидным клапаном серии LHD, эта надежная конструкция идеально подходит для прикроватных применений с потоком воздуха или газа.

Узнать больше

genvi ^® Серия LGV

genvi Клапаны серии LGV представляют собой 10-мм трехходовые регулирующие электромагнитные клапаны с высоким расходом, низкой утечкой и сверхнизким энергопотреблением. Они были разработаны с использованием инновационных технологий производства, которые обеспечивают непревзойденную надежность по экономичной цене. Обладая пропускной способностью до 200 Ом, мощностью всего 318 мВт и утечкой менее 25 мкл/мин, клапаны genvi идеально подходят для пневматических медицинских приложений с высоким расходом воздуха или газа.

Узнать больше

Поддержка и ресурсы

Поддержка и ресурсы от команды, говорящей на вашем языке

Станьте партнером The Lee Company и получите гораздо больше, чем просто поставщик высококачественных продуктов для контроля жидкости. Наша надежная команда технической поддержки доступна на каждом этапе пути, чтобы помочь вам найти решения, максимально повысить производительность и повысить эффективность вашей деятельности. Ознакомьтесь с этими ресурсами, посвященными применению медицинского оборудования.

Перейти в Центр поддержки и ресурсов

Расчет

Газ LOHM

Всегда проверяйте расчеты расхода экспериментально.

Расчет LOHMS для жидкости

Расчет

Газ LOHM

Расчет жидкости LOHMS

Решить для:

Лома

Расход

Давление

Введите значения: Все поля обязательны для заполнения

Газ:

Воздух

ВоздухАргон (Ar)Двуокись углерода (CO₂)Угарный газ (CO)Этан (C₂H₆)Фреон-12 (CCl₂F₂)Гелий (He)Водород (H₂)Природный газНеон (Ne)Азот (N₂)Двуокись азота (N₂O) Кислород (O₂)Диоксид серы (SO₂)Ксенон (Xe)

Температура газа:

°F

°F°C

Давление на входе:

psia

psiapsigbarkPamm Hg

Давление на выходе:

psi

psiapsigbarkPamm Hg

Расход:

SLPM

SLPMSCFMмин³/минмл/минPPHlb _м /кг/минм/мин

Ом:

Критическое давление:

Критическая температура:

Единицы Константа «K»:

Расчет

Жидкость LOHM

Всегда проверяйте расчет расхода экспериментально.

 

Расчет газа LOHMS

^* Существует множество параметров, которые необходимо учитывать при определении V-фактора. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.

Расчет

Жидкость LOHMs

Расчет газа LOHMS

Решить для:

Лома

Расход

Давление

Введите значения: Все поля обязательны для заполнения

Жидкость:

Вода

#2 Дизельное маслоИзопропиловый спиртMIL-PRF-7024MIL-PRF-5606MIL-PRF-83282MIL-PRF-23699MIL-PRF-7808MIL-PRF-5624 (JP-4)MIL-PRF-5624 (JP-5)SAE 10 OilSilicone (200 cS)Skydrol 500B-4Skydrol LD-4Transaqua HTWaterOther

Температура жидкости:

°F

°F°C

Давление на входе:

psi

psibarkПакг/кв. сммм рт.ст.

Давление на выходе:

psi

psibarkПакг/кв. сммм рт.ст.

Расход:

галлонов в минуту

галлонов в минуту л/минмл/мин³/минPPHгм/мин

Ом:

Вязкость:

Удельный вес:

V-фактор ^* :

Вручную введите

^* Существует множество параметров, которые следует учитывать при определении V-фактора. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.

Соленоиды: управляющие электронные, механические и пневматические устройства

Джереми С. Кук

Внештатный технический журналист / технический писатель, инженер-консультант

Джереми Кук Консалтинг

23 сентября 2021 г.

Блог

Соленоид 5 В (Изображение предоставлено Джереми Куком)

Вычисления в смысле хранения, маршрутизации и обработки данных — это, конечно, обширная и интересная тема. В конце концов, однако, я бы сказал, что нужно на самом деле использовать эту информацию, чтобы она была полезной. Хотя это может означать предоставление информации человечеству, в других случаях самому компьютеру поручено управлять нашим миром напрямую с помощью различных приводов и электромеханических устройств.

Одним из таких приводов является соленоид, который производит прямолинейное движение за счет использования электромагнитной катушки. Когда катушка находится под напряжением, она тянет ферромагнитный сердечник якоря к своему центру. При обесточивании пружина возвращает сердечник и все, что к нему прикреплено, в исходное состояние.

Преимущество такой установки в том, что линейное движение может быть вызвано быстро и просто. Однако по сравнению с мотор-редукторами выходная сила обычно невелика. Требования к току и напряжению значительны по сравнению с тем, что микроконтроллер может выводить напрямую, поэтому работа обычно означает отключение транзистора или специальной микросхемы драйвера двигателя.

Вы можете увидеть этот тип привода, используемый в автоматических дверных замках, и быстрый поиск показывает запорное устройство 24 В постоянного тока при 2,3 А на Amazon. Хотя это, безусловно, полезно, это напряжение / ток потребует немного размышлений, если вы хотите подключить его к Raspberry Pi, Arduino или аналогичному. Хотя здесь хорошо работает прямое действие, часто используются соленоиды, которые запускают другое устройство, которое в конечном итоге выполняет всю работу.

Реле: соленоид с электрическим приводом… Для электрического привода

Электромагнитная катушка (1) притягивает общий контакт (3) между НЗ и НО контактами.   (I mage Автор: Пользователь: Bisgaard, языковая нейтральная версия от Teslaton, CC BY-SA 3.0 , через Викисклад)

Одним из очень распространенных методов косвенного управления соленоидами является использование реле. Здесь электромагнит притягивает общий контакт к другому нормально разомкнутому (НО) контакту, а при отпускании пружина тянет его назад, чтобы коснуться нормально замкнутого (НЗ) контакта. По сути, это просто переключатель с электрическим (то есть соленоидным) приводом. Устройства с питанием могут быть подключены либо к НО, либо к НЗ контакту, либо к обоим, в зависимости от желаемой операции.

Такая установка имеет некоторые общие функции с транзистором; однако реле работает намного медленнее. Реле обеспечивают полную изоляцию с точки зрения электроники и могут использоваться как с переменным, так и с постоянным током. Кроме того, их работа проста для понимания и может быть видна и даже слышна, что облегчает настройку и устранение неполадок.

Электромагнитный клапан: реле для работы с жидкостью

Соленоидная катушка в сборе пневматического клапана. (Изображение предоставлено Сарой Адритой — собственная работа, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=87512525)

Так же, как реле может управлять переключателем электрического тока, можно также переключать клапаны, управляющие потоком газа или жидкости. Электрический сигнал активирует соленоид, который в простейшей реализации этого устройства открывает или закрывает клапан для управления потоком жидкости. Клапаны также могут быть спроектированы так, чтобы внутренний механизм переключался между одним из двух состояний, меняя направление потока жидкости между двумя линиями. Третий тип использует два соленоида для переключения между двумя состояниями направления жидкости. Когда оба соленоида обесточены, возвратная пружина полностью перекрывает поток жидкости.

Эта концепция хорошо объясняется в этом видео.

Электромагнитный клапан > Пневматический привод

Электромагниты работают быстро и просто, но обеспечивают небольшую толкающую силу. Однако поршни с пневматическим приводом (т. е. цилиндры), управляемые электромагнитными клапанами, способны на оба действия. Скорость и силу цилиндра можно контролировать, регулируя поток и давление воздуха, что делает их популярным выбором для промышленной автоматизации. Недостатки пневматического привода включают сложность пневматических воздушных линий и самих электромагнитных клапанов, а также потенциальную неэффективность из-за утечек и других факторов. Оба должны быть взвешены при рассмотрении такой системы.

Одним из потенциальных источников путаницы здесь является то, что когда клапан «открыт», он пропускает жидкость, активируя пневматическую энергию. Это, конечно, противоположно реле или другому электрическому проводнику, где «замкнутый» переключатель позволяет передавать электроэнергию.

Заключение

Соленоиды не всегда являются решением проблемы, но это отличный инструмент, который можно взять с собой в метафорический пояс с инструментами. Методы управления аналогичны двигателю постоянного тока, и для этой цели хорошо подходят моторные шилды Arduino и им подобные. Больше информации о том, как использовать соленоиды с таким экраном, можно найти здесь, а также о том, как использовать транзисторы для управления Arduino. В качестве забавного примера, с небольшим соленоидом 5 В и платой EZ Fan 2 (показана здесь в контексте управления вентилятором Raspberry Pi), вы можете использовать ее, чтобы выстукивать бит прямо на рабочем столе, как показано ниже:0005

 

Макропэд на основе . @arduino воспроизводит ноты, выстукивая бит с помощью соленоида. Скоро будет доступна новая версия клавиатуры: https://t.co/YdvqqM2dwf @kickstarter ??? pic.twitter.com/ObGBRurS1D

— Джереми Кук? (@JeremySCook) 16 сентября 2021 г.

 

Подписаться

Джереми Кук — внештатный технический журналист и технический консультант с более чем 10-летним опытом автоматизации производства. Заядлый производитель и экспериментатор, вы можете подписаться на него в Твиттере или увидеть его электромеханические подвиги на канале Джереми С. Кука на YouTube!

Другие работы Джереми

Категории

Analog & Power — Батареи и блоки питания

Что такое пневматический электромагнитный клапан и как он работает?

Поток воздуха или технологического газа регулируется пневматическими электромагнитными клапанами, которые представляют собой электромеханические устройства. Пневматические приводы, такие как цилиндры, турбины (пневматические двигатели), диафрагмы и трубы, обычно управляются с их помощью. Вспомогательные воздушные контуры образованы пневматическими электромагнитными клапанами и исполнительными механизмами. Эти устройства используются для регулирования работы заводской техники.

Другие пневматические электромагнитные клапаны являются необходимым компонентом некоторого оборудования или процессов. Системы сжатого воздуха, вакуумные системы, системы вентиляции и пневматическое оборудование — вот лишь несколько примеров.

Многие промышленные и производственные предприятия используют пневматические электромагнитные клапаны. Одним из их главных преимуществ является то, что ими можно управлять дистанционно с помощью маломощных электрических сигналов, посылаемых на большие расстояния. Система управления предприятием может легко обрабатывать эти электрические сигналы. В необслуживаемых местах в технологической зоне панель управления или блок распределяют сигналы, управляющие клапаном. Пневматические электромагнитные клапаны используются в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую, энергетическую, химическую и пластмассовую.

Из-за их чистой работы пневматические электромагнитные клапаны предпочтительны в областях медицины, фармацевтики, продуктов питания и напитков. Они гораздо более экологичны, чем гидравлические электромагнитные клапаны, в которых в основном используется масло. Они могут быть запечатаны, чтобы продукт не попал в полости. В результате снижается риск загрязнения продукта.

Помимо электродвигателей и гидроприводов, пневматические электромагнитные клапаны используются в робототехнике и системах автоматизации. Эти клапаны используются для управления большинством роботизированных манипуляторов и концевых эффекторов. В узлах сборки, сортировки, упаковки и передачи материалов часто используются типы с пневматическим приводом.

Как работает пневматический электромагнитный клапан?

Соленоид является сердцевиной пневматического электромагнитного клапана. Электромагнитный привод, такой как соленоид, преобразует электрическую энергию в механическое действие. Спиральная проволока, плотно обернутая вокруг железного сердечника, и ферромагнитная пробка или поршень составляют устройство. Магнитное поле создается, когда электрический ток проходит через катушку. Линии магнитного поля можно представить в виде ряда окружностей с осью тока, указывающей в одном направлении. Магнитное поле образуется, когда ток течет по замкнутой катушке и круги соединяются.

Ферромагнитный плунжер притягивается магнитным полем, окружающим катушку. Есть два способа увеличить генерируемую электромагнитную силу. Первый способ заключается в увеличении количества петель или витков в катушке. В результате этого увеличивается количество силовых линий магнитного поля или поток, исходящий от катушки.

Увеличение силы тока, протекающего через катушку, — второй метод. Это повышает напряжение, подаваемое на соленоид. Электромагнитные клапаны могут работать как от постоянного, так и от переменного тока.

Диск внутри клапана сопрягается с седлом или отверстием. Поток останавливается, когда седло забивается диском. Через шток другая сторона диска напрямую связана с ферромагнитным плунжером. В зависимости от действия соленоида диск может опускаться или подниматься.

Клапан является другим важным компонентом пневматического электромагнитного клапана. Часть клапана, которая вступает в контакт с воздухом или газом, называется клапаном. Он состоит из компонентов, которые рассчитаны на то, чтобы выдерживать давление системы. Он также защищает от коррозии и эрозии, вызванных загрязняющими веществами в пневматической системе.

Использование сжатого воздуха для срабатывания клапана известно как пневматическое срабатывание (газ). Сжатый воздух выпускается в определенный момент промышленного или производственного процесса, в результате чего клапан открывается или закрывается. Использование соленоидов и пневматики имеет два преимущества. В пневматических процессах используются электромагнитные клапаны, а электромагнитные клапаны и пневматические клапаны используются вместе. Пилотный клапан представляет собой тип комбинированного клапана. Меньший пневматический клапан активирует больший электромагнитный клапан. Пневматический клапан можно использовать для замены воздушного цилиндра в главном клапане. Пилотный клапан сжатого воздуха — это другое название пневматического электромагнитного клапана.

Детали пневматического электромагнитного клапана

Сердечник: Сердечник соленоида, также известный как якорь или плунжер, является движущейся частью. Это магнитный металл, который является мягким (мягкий, то есть ферромагнитный металл, который легко намагничивается и размагничивается в слабых магнитных полях). Сердечник притягивается к катушке, когда на нее подается напряжение, создавая магнитное поле, которое открывает или закрывает клапан.

Пружина сердечника: Когда магнитное поле удаляется, пружина сердечника возвращает сердечник в исходное положение. В зависимости от работы клапана конструкция и конфигурация основной пружины в соленоидном узле различаются. В некоторых конструкциях, таких как электромагнитные клапаны с защелкой, пружины не используются для создания возвратного действия.

Основная трубка: Катушка намотана в основной трубке. Это также служит магнитомягким сердечником, который увеличивает магнитный поток катушки.

Фиксированный сердечник: Устанавливается на закрытом конце трубки сердечника для улучшения магнитного потока. Кроме того, материал представляет собой магнитомягкий металл.

Катушка: Катушка, состоящая из изолированного медного провода, плотно намотанного на трубку с сердечником, является одним из основных компонентов соленоида. Как было сказано ранее, при подаче тока создается магнитное поле.

Мембрана: Узел соленоида изолирован диафрагмой из гибкого материала. Назначение диафрагмы — контролировать давление жидкости.

Шток: Шток — это часть клапана, которая соединяет сердечник или плунжер с клапаном. Шток движется вместе с сердечником, поскольку его притягивает катушка, приводя в действие клапан.

Диск: Когда клапан закрыт, диск блокирует поток жидкости. Вместо диска в некоторых конструкциях электромагнитных клапанов для блокирования потока жидкости используются диафрагмы, сильфоны или пережимные устройства. Диск обычно изготавливается из устойчивых к коррозии и прочных материалов, таких как PTFE или нержавеющая сталь, в зависимости от применения.

Седло: Когда клапан закрыт, седло представляет собой отверстие, которое давит на диск. Обычно седло и диск изготавливаются из одного и того же материала. Клапан станет проходным и не сможет остановить поток после повреждения седла или диска.

Уплотнения: Как и диафрагма, уплотнение изолирует узел соленоида и жидкость от внешнего мира. PTFE, FKM, NBR и EPDM — это лишь некоторые из доступных материалов для уплотнений.

Крышка: Крышка клапана расположена сверху корпуса клапана. Шток и основная трубка клапана проходят через крышку.

Корпус: Мембрана, диск, седло и порты клапана находятся в корпусе клапана.

Спускное отверстие: Спускное отверстие устанавливается на мембрану электромагнитных клапанов непрямого или полупрямого действия. Уравнительное отверстие используется в некоторых конструкциях клапанов. Спускное отверстие позволяет клапану открываться или закрываться с помощью линейного давления.

Пилотный канал: Пилотный канал встроен в корпус клапана для электромагнитных клапанов непрямого действия. Здесь воздух проходит от верхней части диафрагмы к выходной стороне клапана.

Типы пневматических электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны прямого действия

Типы клапанов прямого действия отличаются компактной, быстродействующей конструкцией сбалансированного тарельчатого клапана. Эти многоцелевые клапаны обеспечивают надежную работу независимо от давления подачи, колебаний давления или трубопровода клапана, например:

• Нормально закрытый или Нормально открытый
• Перепускной
• Выбор
• И многое другое

Пневматические электромагнитные клапаны прямого действия обладают следующими преимуществами: надежная конструкция с меньшим количеством деталей по низкой цене

Устойчивость к плохим или нестабильным условиям среды

Универсальность для адаптации клапанов к конкретным условиям применения

Электромагнитные клапаны с пилотным управлением

Эти клапаны используют электромагнитные клапаны прямого действия в качестве пилотных приводов.