Соленоидный электромагнитный клапан: характеристика устройства

Описание конструкции стандартного устройства

Наиболее простой соленоидный электромагнитный клапан имеет два порта: на входе и выходе. Дополнительно может быть три или более портов.

Фото — Конструкция соленоидного клапана

Вода или газ поступает через входное отверстие (2). Любое вещество должно проходить через отверстие бака (9), прежде чем поступить в выходное отверстие (3). Выходное отверстие закрыто поршнем (7).

Электроклапан на фото выше – это нормально закрытый соленоидный электромагнитный клапан типа ASCO, ТОРК или Данфосс (Danfoss). Работает он следующим образом: данные устройства соединены с пружиной (8), которая давит на поршень против открытия проходного сечения. Уплотнительный материал на кончике поршня содержит защиту (прокладку) от попадания в отверстия воды или газа, до тех пор, пока поршень поднимается с помощью электромагнитного поля, создаваемого катушки. Схема демонстрирует работу стандартного.

Фото — Соленоидный клапан

Есть много вариаций конструкции клапана. Обычные клапаны могут иметь множество портов и поршней. Двухходовой клапан непрямого действия (обратный) имеет 2 порта — EV1140, ДУ50, ДУ32, ДУ100, ДУ15, ДУ25, серия РУ16; если клапан открыт, два порта подключены и жидкость перемещается между ними; если клапан закрыт, то порты находятся в изоляции. Если клапан открыт, то соленоид не под напряжением, затем клапан называется нормально разомкнутый (Н.Р.). Аналогично, если клапан закрыт, то соленоид не под напряжением, такой клапан называется нормально замкнутый, скажем, YCD21, YCPS31, YCWS1. Есть также трех портовые и более сложных конструкций устройства, у них обозначение имеет вид 30 (3, 33, и т.д.). Трехходовой клапан имеет 3 порта для управления электроприводом; он соединяет один порт, либо два из них (как правило, порт поступления и выхлопной канал).

Небольшой электромагнитный клапан можете создать ограниченную силу. Примерное соотношение между необходимыми электромагнитными силами Fs, давлением жидкости P и площадью отверстия A для клапана прямого действия имеет значение:

Fs = P*A = P*pi *d2 / 4

Где d — диаметр отверстия.

В некоторых электромагнитных клапанах электромагнитные силы действуют непосредственно на главную арматуру. Другие используют небольшие, полные электромагнитные клапаны, известные как пилотируемые. Пилотируемые клапаны требуют гораздо меньше энергии, но они намного медленнее. Такие соленоиды, как правило, нуждаются в полной мощности все время, чтобы полностью открыться и удерживать такое положение.

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.

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.

Виды и характеристики электромагнитных клапанов

Электромагнитный клапан (его виды) можно разделить на две основные категории, которые отличаются по принципу работы механизма включения и выключения:

прямого действия.
пилотного действия.

Помимо этого, они делятся на несколько основных видов, которые обладают функциональными особенностями. Устройства могут быть:

нормально закрытыми (открытыми). В случае, если отсутствует подача напряжения на катушку, она будет постоянно располагаться в закрытом положении. При поступлении напряжения она открывает устройство. Нормально открытый клапан действует наоборот — без напряжения он не препятствует движению среды;
бистабильными. При поступлении напряжения происходит переключение рабочих положений.

По виду катушек устройства подразделяют на:

постоянного тока — катушка у таких устройств отличается небольшой силой электромагнитного поля.
переменного тока — сила электромагнитного поля такой катушки достаточно велика.

Помимо этого, агрегат, в зависимости от характера функционирования, делят на:

одноходовой;
двухходовой;
трехходовой.

Двухходовой клапан имеет два патрубка — входной и выходной

Одноходовые имеют один патрубок и не совмещают в себе разные потоки жидкости. Двухходовые имеют два патрубка (входной и выходной). Принцип действия одноходового и двухходового устройств основан на функционировании конуса или шара, применяемого для закрытия.

Трёхходовые электромагнитные клапаны для воды – имеют три патрубка и осуществляют функционирование путём смешения потоков жидкости. Также трёхходовые электромагнитные клапаны могут осуществлять контроль и регуляцию температур за счёт смешения потоков воды. Кроме того, бывают взрывозащищенные модели, которые применяются во взрывоопасных средах. Такие клапаны изготавливаются из прочных, огнеупорных материалов. Бывают также вакуумные клапаны.

Электромагнитные катушки

Электромагнитная или индукционная катушка осуществляет преобразование электроэнергии в поступательное движение. Чаще всего встречаются катушки с медной обмоткой на цилиндре. Цилиндр включает в себя магнитный плунжер. При подаче импульса на катушку возникает магнитное поле. В результате действия магнитного поля середник втягивается в катушку.

На что стоит внимательно посмотреть при выборе электромагнитного клапана

Подбирая соленоидное устройство для управления газовым потоком, рекомендуется учитывать ряд характеристик и требований, небрежение которыми может обернуться проблемами в эксплуатации:

значение номинального рабочего давления должно соответствовать сфере применения. Затраты на приобретение устройства с более высоким номинальным давлением могут оказаться излишними или даже вредными (если перепад давления окажется недостаточным);

В зависимости от модели клапана соблюдается правило его установки — по ходу движения рабочей среды или против

установку двухходового клапана производят исключительно в направлении, указанном производителем приспособления. И работает двухходовой соленоидный клапан с потоком рабочей среды, перемещающимся в одном направлении. Попытка эксплуатации в направлении, не совпадающем с отмеченным производителем, приведет либо к неустойчивой работе приспособления, либо сделает работу невозможной;
большинство моделей устройства выпускаются для эксплуатации в чистой рабочей среде

Производители указывают исключения, которые стоит уделить самое пристальное внимание. Установка, при которой электромагниты окажутся расположенными вертикально, поможет предотвратить попадание примесей в трубку сердечника;
большинство моделей эксплуатируется при номинальном напряжении с отклонениями, не превышающими 10%.

типоразмер должен быть соответствующим, чтобы не страдала производительность;
устройство должно быть приспособлено для функционирования при минимальных/максимальных перепадах давления по месту предполагаемой установки;
электрические параметры должны быть учтены. Большинство моделей допускает простое электрическое управление. В ряде моделей предусмотрено использование ручного режима включения/выключения в аварийной ситуации. Искробезопасными устройствами используется сверхмалая мощность, исключающая появление искр во взрывопожароопасной среде;
материалы, из которых составлена конструкция, должны выдерживать условия эксплуатации по месту предполагаемой установки;
выбранное устройство должно подходить к имеющемуся источнику питания. Замена катушки не позволяет переделать клапан, рассчитанный на другой вид тока.

Распространению электромагнитных соленоидных клапанов для газа поспособствовало внедрение ряда технологических инноваций, в результате которых возросла производительность устройств и снизилась стоимость. Установка приспособлений не связана с необходимостью приобретения дополнительных узлов, как в случае с шаровыми клапанами, и требует минимальных затрат времени, средств и усилий. Рассчитано электромагнитное соленоидное устройство на долговечную эксплуатацию, выдерживая около миллиона включений.

Проверка клапана

Проверять клапан карбюратора следует на следующих режимах:

На холостом ходу. После запуска доводят обороты до 2100 и вслушиваются в работу карбюратора. Должен быть слышен резкий характерный звук, означающий закрытие затвора. Далее плавно снижают обороты до значения в 1900, должен быть слышен щелчок открывания.
Торможение двигателем. Нужно сбросить газ, не выключая передачу. Исправный клапан в этом случае не сработает, даже если обороты снизились до 1900. Если слышен щелчок – устройство неисправно.
После остановки двигателя. Если при выключенном зажигании в цилиндрах продолжаются самопроизвольные вспышки детонирующей рабочей смеси, двигатель дергается и вибрирует – значит, клапан не перекрывает подачу горючего в камеры и далее в цилиндры.
Если при работающем моторе вытащить из разъема провод питания электроклапана- двигатель должен заглохнуть. Если он продолжает работать- значит, клапан неисправен.

Кроме способов проверки электромагнитного клапана «на ходу», можно вывинтить клапан из корпуса карбюратора и попробовать подать на него напряжение с аккумулятора. Один провод от батареи присоединяют к контактной колодке, другой- к корпусу прибора. При подключении напряжения клапан должен щелкнуть и втянуть иглу внутрь себя. После размыкания цепи слышен еще один щелчок, и возвратная пружина втянет иглу. Заодно можно проверить, не загрязнены ли детали устройства смолистыми отложениями. Их нужно отмочить в бензине и удалить мягкой ветошью.

Нужно проверить также, подается ли на контакты управляющее напряжение. Его нормальное значение — 10,5-14,4 в. Если на блоке управление напряжение есть, а на контакте –нет, значит, неисправен провод. Его надо отремонтировать или заменить.

Если на разъеме блока управления напряжения нет, то, скорее всего, неисправен сам блок. Его проверяют, подключив клапан к батарее еще одним временным проводом. К выводу блока управления, управляющему клапаном, подключают вольтметр или контрольную лампочку. Далее следует запустить двигатель. По достижении оборотов в 900 об/мин лампочка должна вспыхнуть, при 2100 об/мин- погаснуть. Если снизить обороны до 1900 об/мин-опять вспыхнуть. Такое поведение лампочки означает исправность блока управления. Если же лампочка вообще не загорается и не гаснет, а также включается и выключается при других оборотах- блок управления подлежит углубленной проверке и, возможно, замене.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.

Классификация клапанов: что такое соленоид, основные виды механизмов

Соленоидные вентили – это запорные и регулирующие устройства, которые используются для включения и отключения системы, внутри которой движется жидкость или газ. Они позволяют контролировать работу коммуникаций дистанционно. В конструкции этих устройств присутствуют электрические магниты, именуемые соленоидами. Этим и объясняется их название.

Электромагнитные клапаны — это запорные устройства, которые применяются для включения и отключения системы

Электромагнитный клапан имеет практически такое же строение, что и стандартный вариант запорного устройства. Отличие заключается лишь в том, что срабатывание механизма происходит, когда на катушку соленоидного клапана поступает электрический заряд. Для его открытия и закрытия не требуется прилагать физические усилия.

В промышленности с помощью таких клапанов контролируется процесс транспортировки различных сред и жидкостей, а также регулируется сила тока. Кроме этого, они широко применяются в быту.

Соленоидный электромагнитный клапан: классификация устройств

Существует несколько разновидностей соленоидных запорных устройств. Эти приборы классифицируются по разным признакам:

типу конструкции;
материалу, из которого изготовлена корпусная часть;
виду уплотнителя;
положению запора внутри, когда система находится в обесточенном состоянии;
способу подключения.

Каждая разновидность прибора рассчитана на работу в различных условиях, при определенном давлении и температуре. Устройства разного типа контролируют свою среду. Различают водяные клапаны, газовые, воздушные, паровые. Существуют устройства, регулирующие работу систем, внутри которых перемещаются нефть, бензин и другие виды топлива.

Соленоидный электромагнитный клапан классифицируется по типу конструкции, способу подключения, положению запора

По способу подключения электромагнитные приборы бывают муфтовыми, фланцевыми и штуцерными. Их размер варьируется в пределах 6-150 DN, что позволяет подобрать запорный механизм для любого трубопровода. Для изготовления корпусной части приборов производители используют нержавеющую сталь, чугун, латунь, а также различные виды пластика, обладающие повышенным запасом прочности.

Перекрытие жидкости клапаном осуществляется благодаря мембране, установленной внутри него. А также в этом процессе принимает участие уплотнитель, который изготавливается из эластичных полимеров:

этилен-пропиленового эластомера;
фторэластомера;
бутадиен-нитрильного каучука.

По типу подключения электромагнитные клапаны бывают муфтовыми, штуцерными и фланцевыми

Изделия из фторэластомера способны выдерживать высокие температуры, а также контакт с бензином и маслами. Каучуковые уплотнители имеют промышленное назначение, поскольку проявляют стойкость к воздействию нефтепродуктов. В электрических клапанах для воды используются изделия из этилен-пропиленового эластомера. Они могут контактировать с кислотами, солями и щелочами, которые присутствуют в составе жидкости.

Классификация электроклапанов для воды по принципу функционирования

Функциональные возможности запорных устройств зависят от внутреннего строения, количества патрубков и отверстий. По принципу действия электромагнитные клапаны делятся:

на одноходовые;
двухходовые;
трехходовые.

Одноходовые изделия подключаются к трубопроводной системе посредством одного патрубка. Эти устройства выполняют защитную функцию. Если в системе повышается уровень давления, они просто выпускают лишнюю воду или пар. В соленоидных клапанах 2/2 (двухходовых) имеется два отверстия – входное и выходное.

Трехходовые устройства подключаются к трубам с помощью трех патрубков. Они имеют два входных отверстия и перенаправляют носитель из одного трубопровода в другой. Такие приборы обычно устанавливаются в системах отопления. Функциональные возможности соленоидных электромагнитных клапанов (220В) с тремя патрубками позволяют смешивать рабочую среду путем перегонки теплового носителя между двумя контурами. В результате происходит изменение температуры воды в системе. При этом трубопровод продолжает работать в том же режиме.

Перекрытие движения жидкости осуществляется с помощью мембраны, установленной внутри клапана

По принципу работы соленоидные клапаны бывают прямыми и непрямыми. В устройствах прямого действия сердечник перемещается исключительно под влиянием электромагнита. Непрямые клапаны реагируют еще и на давление рабочей среды.

Ремонт и неисправности масляного клапана

Конструкция редуктора достаточно простая, это обуславливает его высокую отказоустойчивость и долгий срок эксплуатации. Обычно это бывает связано с износом деталей устройства.

Специалисты выделяют следующие основные неисправности редукторов:

Не создается необходимое давление на выходе. Чаще всего причиной неисправности служит пружина. По мере использования и естественного старения пружина теряет упругость. Из-за меньшей силы сжатия клапан никогда до конца не закрывается, и заданный напор не достигается. То же самое может произойти, если при ремонте или обслуживании поставить похожую по размерам пружину, обладающую меньшей упругостью. Неопытные или недобросовестные мастера часто допускают такую оплошность.
На выходе получается слишком высокое давление. Это бывает вызвано наличием посторонних предметов внутри механизма, мешающих ему своевременно отсекать подачу. Это могут быть частицы стружки, других механических загрязнений или отложения отработавшего свой срок и загустевшего масла. Такие загрязнения могут привести к заклиниванию деталей клапана и к полному выходу механизма из строя.

Ремонт и обслуживание можно проводить только при полностью отключенных насосах, двигателях и сбрасывании давления в магистрали до нуля. Нарушение этого правила может привести к выбросу масла и деталей клапана, травмированию персонала и повреждению оборудования.

Все детали, включая корпус, надо тщательно промыть в растворителе от остатков масла и других загрязнений и осмотреть. Поврежденные детали следует заменить. Если нет уверенности в упругости пружины, лучше заменить и ее, не дожидаясь сбоев в работе.

Такое обслуживание обычно приурочивают к плановому ремонту двигателя, связанному с частичной разборкой. Если на внутренних поверхностях корпуса или на поверхности золотника обнаружены царапины или задиры, лучше заменить весь клапан.

Распространенные области применения и проблемы

Соленоидный клапан является самым эффективным средством автоматического управления потоком в случае со многими жидкостями и газами. При его использовании потребуется меньше всего трубопроводных работ, электропроводки, расходов и усилий. В отличие от этого, многие установки с шаровыми клапанами, например, нуждаются не только в самом шаровом клапане, но и в приводе автоматического управления и соленоидном клапане.
Пользователи должны учесть основные показатели. Это тип клапана, электрообслуживание, рабочая среда, размер клапана, давление в трубопроводной линии, окружающая среда, эксплуатационная температура, требуемое напряжение, и дополнительные требования, такие как специальные корпуса электромагнитов. Рассмотрим некоторые из самых распространенных возникающих проблем.

Превышение номинального давления. Более высокое номинальное значение рабочего давления не означает, что этот клапан лучше. Вам просто необходимо выбирать клапан, технические характеристики которого лучше всего подходят к условиям эксплуатации в конкретной сфере его применения. Более высокое номинальное значение параметра может не только стать бесполезной тратой денег; оно может, фактически, повредить эксплуатации клапана из-за недостаточного перепада давления (смотрите ниже) или других проблем.

Двухходовой, не значит двунаправленный. Двухходовые клапаны подходят только для потока, идущего в одном направлении. Устанавливайте их только для обслуживания потока, идущего в направлении, отмеченном производителем; в противном случае, эксплуатация может быть неустойчивой или невозможной.
Загрязненная рабочая среда. Загрязнение рабочей среды в трубопроводной линии является одной из самых распространённых причин возникновения проблем с соленоидным клапаном. Большая часть клапанов сконструирована для использования чистой рабочей среды. Обращайтесь к рекомендациям производителя по поводу любых исключений.
По возможности устанавливайте клапаны, располагая их электромагниты в вертикальном положении, чтобы предотвратить накопление инородного вещества в трубке сердечника. Если существует вероятность возникновения загрязнения, установите фильтр или сетчатый фильтр (стрейнер) раньше по потоку от впускного отверстия клапана и проводите профилактическое техобслуживание, в зависимости от фактической сферы применения и результатов обслуживания, в первую очередь.

Пониженное или повышенное напряжение. Электромагнитные клапаны обычно сконструированы для эксплуатации при номинальном напряжении, плюс/минус 10%.
Если у вас недостаточно мощный источник электропитания, то пониженное напряжение может привести к неспособности клапана полностью открываться или закрываться, чрезмерному шуму, вибрации и сокращению срока службы. (Проверьте наличие достаточного напряжения, подав питание на катушку и, прислушавшись к щелчку, когда сердечник ударяется о стопорную гайку). Повышенное напряжение приведёт к перегреву, преждевременному выходу клапана из строя и сокращению срока службы.
Несоответствующий типоразмер. Клапан с превышением размера в первую очередь приводит к возникновению ненужных затрат. Превышение размера, так же как и недостаточный размер, могут в результате привести к недостаточной производительности., Такие факторы как площадь проходного сечения и конфигурация клапана, учитываются коэффициентом расхода Cv. Рассчитайте величину Cv, необходимую в вашем случае, или проконсультируйтесь с производителем.
Несоответствующая замена в составе комплектного оборудования (OEM). Многие соленоидные клапаны в составе изделий OEM сконструированы для конкретной рабочей среды и определенного характера работы. Несоответствующая замена может привести к сокращению срока службы клапана, повреждению оборудования или даже телесным повреждениям персонала. Всегда обращайтесь к инструкциям производителей OEM по техобслуживанию, или обращайтесь в группу технической поддержки от производителя клапана по поводу особенностей сферы применения.

Разновидности соленоидных электромагнитных клапанов

Описываемые устройства классифицируются по следующим основным признакам:

материал, на основе которого изготовлен корпус;
особенности конструкции клапана;
его положение при снятом с катушки напряжении (в обесточенном состоянии);
принцип срабатывания;
особенности подключения к трубопроводам.

Корпус этих изделий изготавливается из традиционных латуни, пластика или нержавейки. Правильный выбор материала в значительной мере определяет возможность использования клапана в критических условиях. Для бытовых водопроводных отопительных систем подойдет любая из указанных выше разновидностей.

По особенностям конструкции клапаны делятся на поршневые, мембранные и золотниковые. Самый дешевый и достаточно надежный вариант – золотниковое устройство, которое хорошо справляется со своими функциями. Поэтому такие клапаны традиционно устанавливаются в быту.

По положению штока с поршнем при отключенном от электропитания электромагните они делятся на следующие виды:

закрытые в нормальном состоянии (НЗ);
открытые (НО);
имеющие два стабильных положения.

В первом варианте при снятом с катушки напряжении сердечник с клапаном за счёт упругости возвратной пружины надежно перекрывает канал трубопровода. Во второй случае при отключенном напряжении получается обратный эффект. Под действием той же пружины шток полностью втянут в катушку, а канал остается открытым. В третьем случае в исходном состоянии при снятом напряжении клапан может находиться и в том, и в другом положении (перекрывать канал или оставлять его свободным). Все зависит от используемой схемы его включения.

По принципу срабатывания (по своей функциональным особенностям) все такие клапаны делятся на одноходовые, двухходовые и трехходовые. У первой разновидности имеется лишь один рабочий патрубок, подсоединяемый к трубопроводу. Такие конструкции обычно применяются как предохранительные, служащие для избавления от излишков пара или воды.

Их трехходовые аналоги имеют три соединительных патрубка, что позволяет использовать их для перенаправления потока жидких сред. Самый распространенный вид соленоидных вентилей – двухходовые. Они имеют два патрубка с обеих сторон и устанавливаются непосредственно в разрыв трубопровода. По особенностям подключения соленоидные устройства делятся на муфтовые, а также фланцевые и штуцерные.

Различные образцы клапанов также отличаются по материалу, используемому при изготовлении уплотнителя и запорной мембраны. В соответствии с этим признаком в них могут применяться: