Электромагнитный (соленоидный) клапан: назначение и принцип работы

Электромагнитный (соленоидный) клапан: назначение и принцип работы

Запорная арматура призвана уберечь от аварий и трагедий. При любых подозрениях на утечку в первую очередь перекрывается газовый кран, а потом проводятся ремонтные работы. Однако не всегда можно самостоятельно своевременно почувствовать повышенную концентрацию газа в помещении. Для подобных случаев и были разработаны электромагнитные клапаны (или соленоидные).

В этой статье мы разберем, устройство и принцип работы электромагнитного клапана, рассмотрим какие виды существуют, а также изучим требования по установке этих устройств.

Зачем нужен электромагнитный клапан: описание и назначение

В отличие от термозапорного (перекрывает подачу газа при высоких температурах, например, при пожаре) электромагнитный клапан призван в первую очередь не допустить аварии. Если обычный кран приходится крутить вручную, то современная запорная арматура приводится в действие автоматически при подаче тока на катушку соленоида. Таким образом можно не только перекрывать, но и регулировать подачу топлива с помощью автоматики.

Такие клапаны могут применяться в системах водоснабжения, отопления или на газопроводах. Они используются быту, на промышленных объектах и автомобильных системах.

Устройство и принцип работы

Электромагнитный клапан состоит из следующих элементов:

• корпус с крышкой – отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или прочных полимеров;
• затвор – изготавливают в виде поршня, шара или тарелки;
• катушка с сердечником (соленоид) – размещаются в герметичном корпусе, а обмотка выполнена проводом из высокопрочной меди, позволяя открывать и закрывать клапан десятки тысяч раз;
• шток, возвратная пружина, плунжер и мембрана.

Все это позволяет использовать электромагнитные клапаны в различных средах (в то числе активных), позволяя обеспечить устойчивость к воздействию внешних электромагнитных полей, шумов и вибраций.

Принцип работы устройства построен на электромагнитной индукции. Как только ток поступает на катушку внутри нее создается магнитное поле, которое воздействует на сердечник. Эта сила втягивает или вытягивает сердечник внутрь корпуса, открывая или закрывая затворный механизм.

На дому чаще используется связка электромагнитного клапана с датчиком утечки газа. Как только датчик зафиксирует повышенную концентрацию газа в помещении, он подаст напряжение на клапан, который и перекроет подачу топлива в помещение.

Виды электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны используются в различных сферах производства и быта, поэтому различают множество конструктивных решений по разным параметрам.

По положение запорного элемента вентили делятся на:

• нормально открытые (НО) – по умолчанию запорный механизм открыт, а при подаче напряжения перекрывается подача топлива;
• нормально закрытые (НЗ) – по умолчанию запорный механизм находится в закрытом состоянии, а при подаче напряжения открывается подача топлива;
• универсальные или бистабильные – при подаче напряжения могут быть открытыми или закрытыми.

Современные модели предусматриваются возможность перенастройки первоначального положения мембраны. Поэтому НО устройства можно перенастроить к НЗ состоянию.

Запорную арматуру выпускают для различных сред:

• воздуха;
• воды;
• газа;
• пара;
• горюче-смазочных материалов и активных сред (используются вакуумные клапаны с повышенной радиационной защитой).

Клапаны также подразделяются исходя из характеристик внешней среды:

• нормальные условия;
• для влажных помещений;
• для повышенных или низких температур;
• с защитой от взрыва – в таких устройствах применяются специальные решения, которые не должны искриться при включении и выключении.

По типу напряжения катушки выделяют:

• высокое напряжение и переменный ток – используются на магистралях, где трубы большого диаметра с высоким давлением;
• низкое напряжение и постоянный ток – применяются на трубах с низким давлением и небольшим диаметром.

По типу функционирования клапаны делят на одно-, двух-, трех- и четерхходовые. Такие устройства используются для перенаправления потоков из одного контура в другой, либо используются для смешивания двух потоков.

И, наконец, по способу присоединения к трубопроводу электромагнитные клапаны делят на муфтовые (резьбовые) и фланцевые.

Монтаж и эксплуатация

Перед началом монтажных работ трубопровод должен быть пуст, а электрическая цепь обесточена. Мастера также рекомендуют придерживаться следующих правил:

• электромагнитный клапан устанавливается в горизонтальном положении, катушкой вверх;
• место установки может быть любым, главное, чтобы к клапан был организованный свободный доступ для дальнейшего обслуживания и ремонта;
• рекомендуется установка дополнительного фильтра для предотвращения загрязнения и повреждения деталей;
• направление движения среды должно соответствовать направлению, указанном стрелкой на корпусе устройства;
• электромагнитный клапан не должен испытывать нагрузку от трубопроводов (изгиб, сжатие и прочее);
• если клапан монтируется на улице, тогда следует его защитить от различных природных явлений – обычно хватает кожуха с подогревом для защиты от воды и низких температур;
• после монтажа клапан обязательно проверяется на отсутствие утечки.

Возможные неисправности и как их устранить

Стоит заметить, что качественный монтаж и соблюдение всех правил эксплуатации, указанных заводом-изготовителем, позволяют обеспечить надежную и длительную работу устройства.

Но бывают случаи, когда клапан выходит из строя гораздо раньше:

• Разгерметизация клапана – скорей всего внутрь устройства попали мелкие механические частицы. Рекомендуем демонтировать и разобрать прибор, а затем установить вместе с дополнительным фильтром.
• Индукционная катушка может выйти из строя при неправильно подаваемой мощности напряжения, превышением температуры и ли давления внутри газопровода. Кроме того, возможно попадание влаги на катушку, что приведет к короткому замыканию. Во всех случаях рекомендуется демонтировать устройства и заменить катушку.
• Неполное открытие или закрытие клапана может быть связано с загрязнением деталей внутри, дефектом мембраны или на соленоиде остается напряжение.

В любом случае ремонт устройства может проводить только квалифицированный сотрудник специализированной организации с допуском к работам.

Электромагнитный газовый клапан не выполняет роль газового крана, поэтому между газовой магистралью и клапаном необходимо установить газовый кран. Если вы планируете не пользоваться газом длительное время, например зимний период, перекрытие подачи газа осуществляйте с помощью газового крана, а не клапана.

Электромагнитный газовый клапан GV-80

GV-80 – электромагнитный клапан, перекрывающий подачу газа, предназначен для обеспечения безопасности использования бытовых газовых приборов, используется совместно с сигнализатором утечки газа. Например, наши мастера рекомендуют связку с датчиком газа КЕНАРЬ GD100-CN.

Технические характеристики клапана GV-80:

Допустимые рабочие газы	натуральный газ (метан СН4), бытовые газы (пропан С3Н8, бутан С4Н10)
Открытие клапана	ручное
Закрытие клапана	электрическим импульсом, ручное
Рабочее напряжение электрического импульса	9 – 12 В
Потребляемый ток при срабатывании	< 1,5 А (импульсный)
Время перекрытия клапана	< 1 сек
Рабочее давление газа	< 10 кПа
Материал корпуса	алюминиевый сплав
Газонепроницаемый материал	резина NBR
Рабочий диапазон температур	-10°С — +50°С
Исполнение	влагозащищенное
Максимально допустимая длина кабеля, соединяющего клапан с газовым детектором	20 м
Размер резьбы для соединения с трубами подачи газа	1/2″, 3/4″, 1″

Где купить электромагнитный клапан или заказать его установку?

Специализированная организация «ГАЗ Эксплуатация» уже 11 лет занимается обслуживанием запорной газовой арматуры. Наши сотрудники помогут подобрать подходящий электромагнитный клапан, а также проведут его установку, соблюдая все нормы монтажа и правила пожарной безопасности.

Соленоидный электромагнитный клапан: сфера применения и основные виды

Использование электромагнитных клапанов обуславливается их высокой многофункциональностью, надежностью и долговечностью в системах, где требуется автоматизировать регулирование потока различных рабочих сред – современный рынок предлагает устройства с возможностью дистанционного и программного управления жидкостями и газами в самых разнообразных отраслях и промышленностях. В данной статье мы подробно разберем основные разновидности соленоидных клапанов, а также рассмотрим их основные сферы применения.

Виды электромагнитных клапанов

Виды электромагнитных клапанов, основанных на принципе действия, делятся на две основные разновидности: клапаны прямого действия и клапаны непрямого действия, по-другому – пилотные клапаны.

Клапаны прямого действия управляются напрямую с помощью электромагнитной катушки, которая является непосредственной причиной открытия и закрытия клапана. Электромагнитное поле активируется вокруг сердечника посредством подачи на катушку напряжения – оно создает силу определенной направленности, которая перемещает запорную мембрану и открывает путь для движения жидкости или газа. Когда электромагнитное поле отключается, пружина возвращает мембрану в исходное положение, перекрывая поток рабочей среды. Клапаны прямого действия обеспечивают быстрое реагирование на сигнал дистанционного управления и могут быть использованы в широком диапазоне промышленных применений, например, в сельскохозяйственных оросительных системах.

Клапаны непрямого действия используются для управления потоком с помощью пилотного элемента, который также управляется электромагнитной катушкой, при этом реагируя на различия в давлении рабочих сред на входе и выходе. Когда электромагнитная катушка активируется вследствие перепада давления, она создает магнитное поле, которое удерживает пилотное устройство в открытом или закрытом положении, позволяя веществу двигаться или находиться в состоянии покоя. Когда электромагнитная катушка выключается, магнитное поле рассеивается, и пружина возвращает пилотный механизм в исходное положения.

Назначение соленоидного клапана

Работа соленоидного клапана основана на активации электромагнитной катушки, которая создает магнитное поле и притягивает плунжер, а вместе с ним и мембрану внутрь катушки – таким образом открывается просвет для прохождения рабочей среды. При выключении электромагнитного поля пружина возвращает плунжер в исходное положение, закрывая поток с помощью мембраны.

Данная запорная арматура применяется на малых и крупных предприятиях в целях автоматизации рабочего процесса. Так, сотрудник воздействует на открытие/закрытие потока дистанционно с помощью пульта управления или таймера, а в случае с пилотными устройствами рабочая среда саморегулируется перепадами давления.

Конструкция соленоидных клапанов прямого действия

Соленоидные клапаны прямого действия имеют простую конструкцию, состоящую из следующих основных элементов:

• Корпус – внешняя оболочка клапана обычно изготавливается из стали, чугуна или пластика в зависимости от назначения и требуемых характеристик. Корпус вмещает в себе внутренние компоненты и обеспечивает их герметичную защиту;
• Электромагнитная катушка – является сердцевиной источника энергии, служащей в качестве основного элемента управления и состоит из медного провода, намотанного вокруг ферромагнитного сердечника;
• Шток – трубовидный элемент из нержавеющей стали, помогающий улучшить действие магнитного поля при подаче питания;
• Плунжер – представляет собой подвижный элемент клапана, который перемещается внутри катушки. Чаще всего изготавливается из любого магнитного материала, включая железо или никель;
• Мембрана – перекрывает седло клапана и ограничивает движение потока, изготавливается из таких материалов, как фтор-эластомер, этиленпропиленовый эластомер или бутадиен-нитрильный каучук, которые выдерживают повышенные и пониженные рабочие температуры от -400 до +1500°C;
• Пружины – одна из них расположена между штоком и плунжером, другая соединяет мембрану и плунжер, отвечает за возвращение клапана в исходное положение и его фиксацию в состоянии покоя, обеспечивает давление и силу, необходимые для закрытия клапана.

Устройство соленоидных клапанов непрямого действия

Соленоидные пилотные клапаны имеют электромагнитную катушку меньшей мощности и включают в себя аналогичные составные элементы:

• Корпус – служит внешней оболочкой клапана и обеспечивает защиту внутренних компонентов;
• Электромагнитная катушка – выполняет роль управляющего элемента, при подаче электрического тока на медную катушку создает магнитное поле, которое действует на остальные компоненты клапана;
• Мембрана – перекрывает поток, изготавливается из устойчивых к повышенным и пониженным температурам материалов;
• Пилотный затвор – представляет из себя отдельную камеру с отверстиями для подачи воды и создания давления в системе, отвечает за открытие/закрытие потока посредством движения плунжера из-за разницы в давлении;
• Пружины – как и в случае с клапанами прямого действия, соленоидные пилотные клапаны также располагают пружинами, которые обеспечивают возврат пилотного устройства или основного клапана в исходное положение при отключении электромагнитного поля.

Типы электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны являются устройствами, используемыми для управления потоком жидкости или газа в различных промышленных системах. Они имеют две основные разновидности: клапаны прямого действия и клапаны непрямого (пилотного) действия. В обоих случаях устройства обеспечивают автоматическое регулирование потока рабочей среды, а выбор конкретного типа зависит от следующих требований системы:

• Давление;
• Температура;
• Тип жидкости;
• Энергопотребление системы;
• Требуемая точность управления.

Особенности соленоидного клапана прямого действия

В таких устройствах непосредственное воздействие соленоида на шпиндель является причиной открытия или закрытия клапана – они обладают высокой надежностью и точностью управления, поскольку процесс протекает не вручную (механически), а с помощью дистанционного управления и задействования электромагнитного поля, что позволяет переключать поток за доли секунды. Изделия часто используются в бытовых трубопроводах, пневматических и гидравлических системах автоматического управления, в различных промышленных процессах и системах охлаждения.

Особенности соленоидного клапана пилотного действия

В электромагнитном клапане непрямого действия соленоид управляет потоком рабочей жидкости, которая, в свою очередь, регулирует открытие или закрытие клапана посредством перепадов давления. Устройства не требуют высокого уровня энергопотребления, однако система должна обладать минимальным рабочим давлением со значениями в пределах от 0,1 до 1 бар для нормальной работы. Пилотные механизмы применяются там, где требуется меньшее энергопотребление или когда необходимо управлять большими потоками жидкости или газа. Кроме того, они используются в системах с высоким давлением, где клапаны с прямым действием окажутся неэффективными для регулирования потока.

Типы электромагнитных клапанов в зависимости от потоков

В зависимости от потока и его направления, существуют различные типы электромагнитных клапанов, среди них выделяют двухходовые, трехходовые и четырехходовые – рассмотрим каждый из них подробнее.

Двухходовой электромагнитный клапан

Двухходовые клапаны являются наиболее распространенными разновидностями и имеют два состояния: открытое и закрытое, в первом случае клапан обеспечивает прохождение потока, а в закрытом состоянии он перекрывает поток. Механизм располагает двумя портами – вход и выход, а также двумя положениями – открыто и закрыто.

Существуют два вида устройств: нормально открытый клапан и нормально закрытый, первый остается открытым до подачи питания, а второй наоборот характеризуется изначальным закрытым положением до того момента, как на него не будет подан ток – эти две разновидности устройств широко используются в системах, где требуется простое управление двумя состояниями потока.

Трехходовый электромагнитный клапан

Трехходовые клапаны располагают тремя патрубками для подсоединения к трубопроводу, при этом один из них всегда находится в открытом положении для подачи жидкости или газа. Наряду с предыдущей разновидностью эти клапаны также бывают нормально закрытыми и нормально открытыми, но вдобавок делятся еще на два типа:

1. Распределительные;
2. Переключающие.

Первые изначально транспортируют рабочую среду только одному потребителю, а после подачи напряжения распределяют её сразу двум. Вторая разновидность в изначальном положении также передает жидкость или газ одному потребителю, а после подачи сигнала перекрывает один ход и направляет среду только второму потребителю.

Четырехходовой электромагнитный клапан

Четырехходовые соленоидные клапаны применяются в системах кондиционирования воздуха для перенаправления потоков хладогента в зависимости от времени года – в таких механизмах предусмотрен летний режим охлаждения и зимний режим обогрева, которые работают за счет действия паров высокого давления и компрессионных установок.

Сферы применения соленоидных клапанов

Соленоидные клапаны широко применяются в различных сферах и отраслях благодаря своей надежности, точности и быстрому реагированию – перечислим основные из них:

• Промышленное применение – используются в промышленных системах автоматизации и контроля, включая пневматические и гидравлические системы, контролируя потоки сжатого воздуха, газов, воды, масел и других рабочих сред;
• Автомобильная промышленность – применяются для управления топливом, системами впуска и выпуска, охлаждения, пневматического и гидравлического управления;
• Медицина – являются неотъемлемым компонентом в аппаратах искусственной вентиляции легких (ИВЛ), анализаторах крови, системах дозирования лекарств и других;
• Пищевая промышленность – незаменимы в системах наполнения, смешивания, дозирования и упаковки для управления потоком ингредиентов в различных агрегатных состояниях;
• Климатическая техника – применяются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, управляя потоками хладагента и других рабочих сред для охлаждения и нагрева;
• Канализация – хорошо подходят для дозированной подачи воды в общественных водопроводных системах в течение определенного промежутка времени с помощью встроенного таймера;
• Сельскохозяйственная промышленность – используются в системах автоматического полива для выращивания различных культур, а также управляют потоком воды для орошения парков, гольф-полей и других зеленых зон;
• Авиационная и космическая промышленность – востребованы в системах управления топливом, пневматического и гидравлического управления, пожаротушения и других.

Представленный список вмещает в себе лишь несколько примеров сфер применения соленоидных клапанов – они также используются в системах безопасности, оборудовании для обработки воды, промышленных и лабораторных анализаторах и во многих других областях, так или иначе связанных с регулировкой подачи жидкостей и газообразных веществ.

Преимущества выбора соленоидного клапана

Выбор соленоидного клапана для конкретного применения предлагает несколько существенных преимуществ, основными из которых являются:

1. Быстрое реагирование – электромагнитные клапаны имеют высокую скорость открытия и закрытия, позволяя моментально регулировать потоки рабочей среды, что особенно важно в системах, требующих точного управления и мгновенной реакции;
2. Высокая надежность – такие механизмы располагают несложной конструкцией с небольшим количеством подвижных частей, которые могут работать без сбоев в течение длительного периода времени и выдерживать интенсивные рабочие условия;
3. Широкий диапазон рабочих сред – универсальность достигается за счет простоты устройства и использования износостойких материалов, которые не подвергаются воздействию жидкостей и газов, а также защищены от пониженных и повышенных температур;
4. Энергосбережение – изделия требуют небольшого количества энергии для работы, поскольку могут быть открытыми или закрытыми только при подаче электрического сигнала, что способствует существенной экономии ресурсов;
5. Точное управление потоком – соленоидные клапаны обеспечивают высокую степень контроля над потоками рабочей среды и могут быть настроены под нужные значения давления и времени открытия/закрытия, что особенно важно в системах, где необходима расчётливость;
6. Возможность автоматизации – устройства легко интегрируются в системы автоматизации и управления и могут работать совместно с датчиками и контроллерами для автоматического управления потоками рабочей среды на основе заданных параметров;
7. Широкий выбор – изделия доступны в различных конфигурациях, размерах и спецификациях, позволяя подобрать оптимальное решение для конкретных потребностей и условий эксплуатации.

Таким образом, выбор соленоидного клапана предлагает ряд преимуществ, включая быстрое реагирование, долговечность, экономическую эффективность, энергосбережение и возможность точного управления потоками рабочей среды – это делает их популярным выбором во многих отраслях и сферах промышленности.

Рубрики

• Роботы
• Электронные компоненты

Источник https://gazeksp.ru/blog/gazovoe-oborudovanie/elektromagnitniy-klapan/

Источник https://iteraprom.ru/blog/elektronnye-komponenty/solenoidnyj-elektromagnitnyj-klapan-sfera-primeneniya-i-osnovnye-vidy/