Соленоидный электромагнитный клапан: устройство, виды, назначение и принцип работы

Как установить своими руками электроклапан для воды (12 Вольт, 220В)

С установкой электромагнитного клапана (12 Вольт, 220В) на воду можно справиться самостоятельно. Чтобы избежать ошибок в процессе этого, желательно придерживаться некоторых правил:

не допускается монтаж запорного устройства, оснащенного катушкой, которая способна выполнять функцию рычага;
все работы по установке или демонтажу клапана можно выполнять только после того, как система полностью обесточена;
нужно позаботиться о том, чтобы вес трубопровода не оказывал давления на корпус клапана.

Запорные устройства могут использоваться в условиях открытой местности, например, на локальных очистных сооружениях, которые нередко можно встретить на дачных участках. В этом случае электромагнитный прибор нуждается в дополнительной защите. Для этих целей подойдет стандартная ФУМ-лента. Ее также необходимо использовать, если работа осуществляется при низких температурах.

Статья по теме:

При подключении устройства к сети электропитания обязательно нужно применять гибкий кабель. Рекомендуемое сечение жил – 1 мм.

В процессе установки устройства своими руками необходимо контролировать направление стрелки на корпусе электроклапана

Процесс установки соленоидного клапана (220В, 12В): практические советы

Прежде чем перейти к непосредственному монтажу, нужно определить, какой тип подключения будет для этого использоваться.

При резьбовом соединении на выходном и входном патрубках имеется внутренняя или внешняя резьба. Применяя фитинги соответствующего размера и конфигурации, арматуру можно встроить в трубопроводную систему. Этот вариант считается наиболее удобным, если клапан устанавливается своими руками.

При фланцевом соединении используются патрубки, которые на концах имеют фланцы. Эти же элементы должны присутствовать и на трубах. Стягивание деталей осуществляется с помощью болтов. Фланцевое соединение позволяет создать в системе высокую интенсивность потока, а также давление немалой величины. Чаще всего оно встречается на магистралях со средним и высоким показателем давления.

Инструкция с подробным описанием процесса монтажа прилагается к каждой упаковке с клапаном. Если все сделать правильно, устройство будет исправно работать, обеспечивая защиту от протечек. Устанавливая прибор, необходимо оставить немного дополнительного пространства в зоне его монтажа. Это нужно для того, чтобы при необходимости можно было снять и заменить соленоид. Кроме этого, наличие свободного места позволит контролировать работу клапана, используя для этого механизм, обеспечивающий подъем штока вручную.

Каждый электромагнитный клапан комплектуется подробной инструкцией по установке устройства

Желательно установить фильтр на входе в клапан. Он будет задерживать твердые частицы, размер которых превышает 800 мкм. Перед ТРВ следует монтировать только нормально закрытый клапан. Чтобы исключить вероятность гидроудара при открывании запорного устройства, между ним и ТРВ нужно оставить как можно меньше места.

Не рекомендуется использовать переходники на отрезке до и после клапана. Эти элементы могут сузить диаметр трубопровода, повышая риск возникновения гидроудара. Переходники лучше размещать перед ТРВ. Если установить вертикально в соленоидный клапан трубку Т-образной конфигурации, которая будет выполнять функцию демпфера, можно снизить силу гидроудара, возникающего при закрытии. Кроме этого, наличие такой трубки позволит увеличить срок службы устройства. Демпфер крайне необходим, если трубопровод имеет большую протяженность и малый диаметр.

Особенности соленоидных электромагнитных клапанов Asco

Американская компания Asco является одним из лидирующих производителей гидропневматических, электромагнитных и отсечных клапанов, а также пневматических цилиндров, пневмоавтоматики и других устройств автоматизации.

Преимущества продукции:

оборудование КИПиА изготавливается на современных производственных линиях, обладающих широким спектром функциональных возможностей;
при необходимости клапаны легко поддаются ремонту, причем сам процесс не занимает много времени;
высокий уровень надежности;
способность выдерживать контакт с агрессивными средами и экстремальные нагрузки.

Производитель выпускает более 5000 стандартных наименований запорных вентилей. Кроме этого, компанией Asco производятся специальные модификации и версии этих устройств, число которых превышает 20000. Все они разработаны с учетом различных потребностей покупателей. При этом производитель соблюдает строжайшие требования качества, отслеживая все этапы производства, включая процесс разработки, продажи, а также сервисного обслуживания.

Качество электромагнитных клапанов компании Asco подтверждено сертификатами ISO 9002 и 9001.На заметку! Перед тем как попасть на полки магазинов, продукция тщательно проверяется на предмет производственного брака, а также проходит испытания. Высочайшее качество клапанов подтверждено сертификатами ISO 9002 и 9001.

Соленоидный электромагнитный клапан: где используется + виды и принцип работы

Помимо обычных ручных вентилей в магазине также можно увидеть соленоидный электромагнитный клапан автоматического действия. Он позволяет не только управлять током жидкостей и газов в трубопроводах на расстоянии, но и автоматизировать этот процесс.

Такие устройства различаются по внутренней конструкции и назначению. Однако принцип работы у всех них одинаков – закрытие/открытие крана происходит за счет срабатывания электромагнита.

В этой статье рассмотрим, зачем нужен такой клапан и как он работает. Также поговорим об основных разновидностях соленоидных электроклапанов.

Выбор клапана

Прежде чем приступать к выбору клапана, необходимо выяснить устройство арматуры, принцип ее действия и область применения.

Устройство арматуры

Электромагнитный или соленоидный клапан состоит из следующих элементов:

корпуса запорной арматуры, который может быть изготовлен из латуни, бронзы и иных материалов, не подверженных коррозии;
поршня и штока, изготовленных из материалов, обладающих достаточными для работы устройства магнитными свойствами;
мембраны – чувствительного элемента, подающего сигналы о возникновении аварийной ситуации;

Мембраны могут изготавливаться из различных материалов, что влияет на технические параметры арматуры.

электромагнитной катушки (соленоида), располагаемой в защитном корпусе.

Составляющие элементы соленоидного клапана

Как работает клапан

Принцип работы клапана:

в обычном положении, в зависимости от вида устройства, пружина клапана находится в опушенном/поднятом состоянии;
при подаче электромагнитного сигнала на катушку клапана (220в) пружина поднимается, пропуская излишний поток жидкости, или поднимается для перекрытия потока соответственно;
после снятия напряжения составляющие арматуры приходят в обычное состояние.

Схема действия электромагнитного клапана

Область использования

Для чего нужен соленоидный клапан? Арматура используется:

в системах водоснабжения для смешивания потоков и достижения оптимальной температуры или аварийного перекрытии системы;

Соленоидные клапан на трубах подачи воды в жилое помещение

в системах отопления для снижения потерь при испарении жидкости;
в канализационных сетях, особенно в местах общественного пользования. Арматура также устанавливается для снижения потерь;
в оросительных системах. Монтаж электромагнитного клапана позволяет задавать временные интервалы подачи воды для полива растений;
в моечной технике бытового и промышленного назначения для обеспечения бесперебойной работы слива.

Разновидности клапанов

Произвести классификацию электромагнитных клапанов можно по нескольким признаками:

в зависимости от механизма действия клапаны подразделяются на арматуру:
- прямого действия. Запорный элемент клапана работает под управлением сердечника, на который подается напряжение;
пилотного действия. Такая арматура дополнена пилотным клапаном, который и осуществляет управление запорным элементом;

Арматура с дополнительным клапаном управления

по положению запорного элемента выделяют:
- нормально открытые клапаны – запорный элемент в стандартном положении открытый и не препятствует прохождению рабочей среды;

Открытый электромагнитный клапан в стандартном положении

- нормально закрытые клапаны. В отличие от предыдущего вида нормально закрытый клапан не позволяет проходить рабочей среде на определенный участок трубопровода. Открытие арматуры происходит в результате аварийной ситуации или возникновения избыточного давления;

Принцип работы закрытого электромагнитного клапана

- бистабильным. Смена режима работы клапан происходит при подаче электропитания на катушку.

по количеству патрубков:
- одноходовые – клапаны с одним патрубком. Используются для аварийного перекрытия;
двухходовые – имеют два патрубка. Арматура может использоваться как для перекрытия/открытия потока, так и для смешивания;
трехходовые – три патрубка. Способны выполнять как функцию смешивания, так и функции регулирования и перекрытия.

Электромагнитный клапан с тремя патрубками

При выборе клапана также рекомендуется учитывать технические характеристики, так как несоответствие требований трубопроводной системы и данных клапана может привести к поломкам арматуры и преждевременному износу.

О разных видах клапан, устройстве арматуры и принципе работы подробно рассказано на видео.

Устройство электромагнитного газового клапана

Рабочим элементом газового электромагнитного клапана является седло – расположенное внутри корпуса отверстие для прохода рабочей среды, а также затвор. В зависимости от модели и конфигурации устройства затвор может быть выполнен как в виде тарелки, так и в виде поршня. Совершая возвратно-поступательные движения, затвор открывает или перекрывает подачу газа. Устанавливается он на магнитный стержень (сердечник), который подсоединен к электромагниту. Сама же катушка электромагнита устанавливается в верхней части корпуса с наружной стороны клапана.

Газовый электромагнитный клапан: принцип действия

Принцип работы электромагнитного газового клапана состоит в том, что при подаче электричества на катушку создается магнитное поле. Под действием этого поля электромагнит втягивается в катушку, и тем самым задает направление движения затвору.

Во время эксплуатации клапан подвергается воздействию двух сил – с одной стороны это сила сопротивления возвратной пружине, а другой – сила магнитного поля. Последняя регулируется силой электрического тока – чем сильнее электрический ток, тем выше сила, с помощью которой преодолевается воздействие пружины. Таким образом, с помощью регулировки подачи тока можно регулировать степень открытия или закрытия электромагнитного газового клапана, а, следовательно, и подачу рабочей среды.

При отключении электропитания клапан приходит в исходное положение, которое определяется его конструкцией.

Разновидности электромагнитных газовых клапанов

Все существующие сегодня модели газовых электромагнитных клапанов можно условно разделить на три большие группы:

Нормально открытые (НО). При отключении подачи электричества нормального открытые газовые клапаны находятся в открытом положении, обеспечивая свободный проход рабочей среды.

Нормально закрытые (НЗ). Нормально закрытые электромагнитные клапаны без подачи электричества приходят в закрытое состояние, тем самым перекрывая поток газа в трубопроводе или какой-либо системе.
Универсальные. Универсальный газовый электромагнитный клапан сконструирован таким образом, что при отключении электричества он может оставаться как в закрытом, так и в открытом положении.

Что касается других различий, то здесь можно выделить электромагнитные газовые клапаны прямого и непрямого действия. Первые предполагают, что затвор клапана приводится в действие только за счет движения сердечника; вторые используют для движения затвора не только сердечник, но и силу воздействия рабочей среды, что позволяет значительно экономить усилия при больших проходах.

Различаются электромагнитные газовые клапаны и по количеству ходов. В настоящее время существуют:

Двухходовые клапаны, имеющие только входное и выходное отверстие. Устройства этого типа предназначены исключительно для подачи или перекрытия рабочей среды в какую-либо систему.

Трехходовые клапаны, имеющие одно входное и два выходных отверстия. Такой электромагнитный газовый клапан может не только пропускать, но и перенаправлять поток газа в системе.
Четырехходовые клапаны – это устройства, которые имеют четыре отверстия – одно впускное и три выпускных. Как и трехходовые клапаны, они могут перераспределять поток рабочей среды, но в отличие от них дают больше возможностей для подключения к различным системам.

Стоит отметить, что внутри каждого типа электромагнитных газовых клапанов существует множество моделей и модификаций этих устройств, различающихся, как размерами, так и функциональными возможностями. К примеру, в соответствии с условиями эксплуатации некоторые модели клапанов могут иметь специальное покрытие, устойчивое к воздействию агрессивных сред.

Где приобрести электромагнитный газовый клапан?

Электромагнитные газовые клапаны – это устройства, работающие на газовых трубопроводах, и выход их из строя может привести к самым неприятным последствиям. Именно поэтому клапаны должны отвечать самым строгим требованиям, предъявляемым к их безопасности и надежности. А это значит, что приобретать их нужно только у прекрасно зарекомендовавшего себя производителя.

ОАО «Пензенский арматурный завод» – это предприятие с более чем полувековой историей. За время работы завода наши устройства не раз доказывали свое высочайшее качество и непревзойденную надежность

Поэтому при необходимости приобретения трубопроводной арматуры, рекомендуем вам обратить внимание на продукцию ОАО «ПАЗ», среди которой представлены и различные модели электромагнитных газовых клапанов

Принцип работы электромагнитных клапанов для воды и воздуха GEVAX®

Клапаны – электромагнитные (соленоидные) 2/2-ходовые нормально закрытые непрямого действия для воды и воздуха с плавающей мембраной.

Преимущество электромагнитных клапанов непрямого действия с плавающей мембраной, состоит в низком потреблении электроэнергии: она необходима лишь для открытия небольшого пилотного отверстия. Мембрана же, закрывающая пропускное отверстие, откроется под действием силы давления рабочей среды.

Принцип действия электромагнитного клапана НЗ с плавающей мембраной

	1 В исходном положении вода или воздух, поступающая в электромагнитный клапан, проходит через перепускное отверстие мембраны и заполняет полости над мембраной и над пилотным отверстием. Пилотное отверстие закрыто плунжером, закреплённым сердечнике электромагнитного клапана. Сердечник удерживается в исходном положении силой упругости пружины. Мембрана, прижатая пружиной к седлу, закрывает проходное отверстие. Давление среды на входе (под мембраной) и над мембраной одинаково. Электромагнитный клапан закрыт, среда не проходит дальше.

	2 При подаче напряжения на электромагнитную катушку клапана (в линейке они представлены в исполнении 12в, 24в или 220в), в трубке сердечника создаётся магнитное поле, которое приводит к втягиванию сердечника и открытию пилотного отверстия. Вода(или воздух, газ) из полостей над мембраной и открытым пилотным отверстием начинает выходить из электромагнитного клапана через пилотное отверстие. Пилотное отверстие шире перепускного, поэтому среда выходит из внутренних полостей быстрее, чем снова их заполняет. Давление среды во внутренних полостях (в т.ч. над мембраной) падает и становится меньше, чем давление среды на входе соленоидного клапана. В итоге давление поступающей среды оказывается сильнее давления пружины, прижимающей мембрану к седлу: мембрана поднимается и открывает проходное отверстие. Электромагнитный клапан открыт, среда проходит через клапан.

	3 До тех пор пока катушка находится под напряжением – сердечник с плунжером подняты, пилотное отверстие открыто и давление над мембраной и сила упругости пружины меньше давления поступающей рабочей среды. Сила давления рабочей среды оставляет мембрану в поднятом положении, и среда свободно проходит через электроклапан.

	4 Для закрытия электромагнитного клапана необходимо прекратить подачу напряжения на катушку. В трубке сердечника исчезает магнитное поле. Сердечник под действием пружины вновь опускается, и плунжер, закреплённый на нём, перекрывает пилотное отверстие.

	5 Рабочая среда перестает выходить через пилотное отверстие и накапливается во внутренних полостях электромагнитного клапана, в т.ч. над мембраной. Давление на входе (под мембраной) и над мембраной становится одинаковым, и под силой упругости пружины (и под силой давления рабочей среды) мембрана прижимается к седлу и закрывает пропускное отверстие.

	6 Электромагнитный клапан закрыт, среда не проходит дальше.

Устройство клапана PCV

Вот мы плавно подошли и к устройству клапана PCV, чтобы наглядно посмотреть, что он не такой простой, как кажется на первый взгляд и, что там не пружинка с шариком, как многие утверждают

После снятия резьбовой части

нам становятся доступны — плунжер, затем большая пружина и дополняет это всё малая пружина

Плунжер, как видно, выполнен под конус и имеет следы выработки

Казалось бы, это и всё. Но нет. Если потрясти корпус клапана, то четко слышно, что там что-то издаёт отчётливые звуки. Разбираем дальше

И находим мы там шайбу, которая и тарахтит, когда мы трясем клапан PCV

В эту шайбу вставляется наш плунжер и на ней также видны следы работы

Вот из этого состоит клапан PCV

Надежность

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

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

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

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

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

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

Рис. 1. Предполагаемый срок службы катушки

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение. Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Виды соленоидов представлены на рисунке ниже.

Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку. Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид.

Соленоид и сфера применения

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности. Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода.

Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита. Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.