Для чего используется электромагнитный клапан
Что такое соленоидный электромагнитный клапан, назначение, устройство и принцип действия
Для управления жидкими средами в трубопроводах традиционно используется специальная запорная арматура. Согласно установленному порядку, она выполняется в виде вентилей (кранов), закрывающихся или открывающихся вручную. Сегодня вместо привычных вентилей все чаще устанавливаются современные запорные устройства, работающие по принципу электромагнитной индукции.
Что такое соленоидный электромагнитный клапан
Электромагнитный клапан – это классический электромеханический узел, основное назначение которого состоит в оперативном управлении потоками жидких или газообразных сред. Благодаря этому устройству указанный процесс удается частично или полностью автоматизировать. Окончательное решение об открытии или закрытии соленоида принимает оператор или логика контроллера.
Находясь у пульта управления, оператор нажимает кнопку «открыть» клапан, тем самым подаёт напряжение на катушку электромагнита. Последняя за счет протекающего по ней тока втягивает шток клапана, переводя вентиль в режим «Открыто» (при нормально закрытом типе клапана). Для совершения обратного действия оператору достаточно нажать кнопку «Закрыть». После этого напряжение с катушки снимается и шток под действием возвратной пружины занимает своё нормальное безопасное положение.
Назначение и применение соленоидов
Основное назначение соленоидов и подобных им устройств – перенаправление или блокировка движения жидких сред в трубопроводах различного типа и назначения. В бытовых условиях они применяются в автомашинах, в обычных водопроводах, а также в отопительных сетях и в системах полива дачных участков. В промышленности эти устройства устанавливаются для регулирования потоков технических жидкостей и газов, транспортируемых по разветвленной трубной сети, управления отсечными клапанами.
Устройство и принцип работы клапана соленоидного типа
Типовой соленоидный клапан включает в свой состав:
Катушка индуктивности, являющаяся основным рабочим элементом электромагнита, помещена в полностью изолированную от внешней среды капсулу и залита эпоксидной смолой. Такая надежная герметизация исключает возможность попадание в неё воды, являющейся хорошим проводником тока.
Принцип работы клапана соленоидного типа основывается на хорошо известном из школьного курса физики электромагнитном эффекте. Согласно ему при появлении э/м напряженности во всех находящихся в зоне её действия металлических деталях за счет индукции наводится поле того же типа. Намагниченные предметы начинают взаимодействовать с исходной полевой структурой, притягиваясь или отталкиваясь от её носителя.
В устройстве рассматриваемого типа исходное воздействие создается электромагнитной катушкой, а вторичное поле «наводится» в соленоиде (в подвижной части системы). При подаче импульса соленоид с закрепленном на нём управляющим штоком перемещается и закрывает/открывает канал с текущей по нему жидкостью (газом).
Разновидности соленоидных электромагнитных клапанов
Описываемые устройства классифицируются по следующим основным признакам:
Важно! От правильности выбора клапана по некоторым из этих признаков зависит, долго ли он проработает в среде с заданными параметрами.
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:
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:
Дополнительная информация: В бытовых устройствах, служащих для перекрытия потока воды в трубопроводах, обычно используется второй тип.
Это связано с тем, что синтетический материал EPDM устойчив к разрушающему действию солей и хорошо работает при низких температурах.
Как подключить электромагнитный клапан
Перед установкой и подключением электромагнитного клапана важно учесть, что этот механизм очень плохо «переносит» гидравлические удары, нередко случающиеся в трубопроводах с плотными жидкостями. Если его не защитить должным образом – он прослужит совсем недолго. Функцию такой защиты выполняет либо редукционный клапан, позволяющий понизить давление в момент удара, либо резиновые трубки, монтируемы непосредственно перед защищаемым устройством.
Помимо этого, обязательно учитываются следующие важные моменты:
Важно! Перед соленоидным клапаном рекомендуется устанавливать фильтр грубой очистки, задерживающий мелкие грязевые частички.
Процесс механической установки и электрического подключения включает в себя следующие этапы, приведённые в последовательности их исполнения:
Для подсоединения заземления к корпусу клапана, используется толстый медный проводник, который крепится на сварку к смонтированному защитному контуру.
Электромагнитный клапан
Клапан с электромагнитным приводом — это современный вид запорной арматуры. Они позволяют на расстоянии управлять потоками жидкости или газа в трубопроводных системах. Такие затворы хорошо встраиваются в автоматизированные системы управления технологическими процессами, позволяют экономить дефицитные человеческие ресурсы и делают работу предприятий более безопасной. Существует большое количество различных видов клапанов для разных сред, различаются они и по своему устройству и назначению.
Назначение и применение электромагнитных клапанов
Электромагнитный клапан предназначен для управления потоками жидких и газообразных продуктов на расстоянии. Он может быть запорным и регулирующим. Управление при этом может осуществляться как вручную, так и с помощью систем автоматики. По своей конструкции и назначению электромагнитный затвор весьма похож на обычный, с той разницей, что в движение запорный элемент приводится в движение не мускульной силой, а соленоидом, электромагнитом с подвижным сердечником. При подаче напряжения на катушку индуктивности соленоида, она, в зависимости от полярности, втягивает или выталкивает сердечник, соединенный со штоком клапана.
Такие запорные и регулирующие устройства используются как в сложных промышленных установках, так и в домашних системах отопления, водоснабжения, в бытовой технике. Применяются они и в транспортных средствах, работающих на жидком топливе.
Устройство клапана
Соленоидный клапан по составу основных деталей и узлов во многом совпадает с обычным устройством с ручным управлением:
Корпус магнитного клапана изготавливается из металлических немагнитных сплавов или прочных пластиков. Высокая герметичность корпуса позволяет применять клапан в различных средах, в том числе и активных. Соленоидные клапана для воды в качестве уплотняющих прокладок используют резину, для более активных сред выбирают фторопласт. Открывать и закрывать клапан соленоид за время службы должен тысячи или даже десятки тысяч раз, поэтому для обмоток берут самые высококачественные медные провода, покрытые изолирующей эмалью.
Управление электромагнитным клапаном осуществляется по проводам, для их присоединения на корпусе снаружи предусмотрены контактные группы.
Устройство должно быть устойчивым к воздействию внешних электромагнитных полей, шумов и вибраций.
Существуют и другие типы электромеханических приводов, такие, как электродвигатель с редуктором, пневматические или гидравлические.
Принцип работы электромагнитных систем
Принцип работы электромагнитного запорного клапана основан на физическом явлении электромагнитной индукции. При протекании тока по катушке индуктивности внутри нее возникает магнитное поле, воздействующее на сердечник из магнитных материалов силой, приложенной в продольном направлении. Эта сила, в зависимости от полярности приложенного напряжения, пытается втянуть сердечник внутрь катушки либо вытолкнуть его. При этом происходит открытие либо закрытие затворного элемента.
Катушки соленоидных клапанов могут работать как на постоянном токе напряжением от 5 до 36 вольт, так и на переменном токе напряжением 220 В.
Устройства с низким управляющим напряжением обладают небольшой мощностью и ограниченным усилием, передаваемым на запорный элемент. Это позволяет использовать для управления ими низковольтные полупроводниковые схемы. Применяются такие устройства в системах низкого напора рабочей среды, на трубопроводах малых диаметров.
Приводы, работающие на переменном токе, развивают гораздо большие усилия и могут применяться на магистральных трубопроводах высокого давления и больших диаметров.
О разновидностях изделий
Классификация изделий проводится по нескольким параметрам.
Исходя из положения запорного элемента в отсутствие напряжения на катушке различают:
Некоторые модели выпускаются универсальными, а нормально положение запорного элемента настраивается при установке и подключению к управляющей сети. Такие переключаемые устройства называют бистабильными.
В зависимости от рабочей среды запорную арматуру выпускают для:
Приборы для работы в радиоактивных средах отличаются специальным подбором материалов с повышенной радиационной стойкостью. Вакуумный электромагнитный клапан должен обеспечивать особо высокую герметичность
Исходя из характеристик внешней среды, исполнение прибора может быть:
По типу питающего напряжения катушки делятся на
Есть отдельный класс электромагнитных отсечных клапанов высокого давления. Их называют отсечными. Они предназначены для моментального перекрытия трубопроводов или герметизации емкостей в случае возникновения нештатных или аварийных ситуаций.
И, наконец, по типу функционирования клапаны делятся на
Трехходовые клапаны первого типа применяются для перенаправления потоков из одного контура в другой (например, в системе отопления). Это позволяет поддерживать температуру рабочей среды постоянной без изменения параметров работы источника тепла. Устройства второго типа используются для смешения двух потоков, имеющих разную температуру. Характерным примером служит однорычажный шаровой смеситель на кухне или в ванной.
Область использования
Применение электромагнитных клапанов осуществляется в самых разных областях человеческой деятельности, везде, где возникает необходимость управлять потоками жидкостей и газов дистанционно. Сюда входит:
Использование электромагнитных клапанов на транспорте понемногу снижается, поскольку все больше видов транспортных средств переходят на электрические источники энергии и отказываются от жидкого топлива и гидравлики, заменяя их на более надежные электрические приводы. Сходные перспективы просматриваются и в системах отопления. Но в водоснабжении, канализации и других отраслях роль электромагнитных затворов будет только возрастать.
Преимущества электромагнитных клапанов для воды
Главным преимуществом устройства является возможность удаленного и быстрого регулирования потоков рабочей среды. Без электромагнитных затворов становится невозможной работа сложных технологических установок и простых бытовых приборов, таких, как кофеварка и стиральная машина.
Кроме того, электропривод позволяет:
Важным достоинством соленоидного привода по сравнению с электромотором и редуктором является отсутствие зубчатых и червячных передач, исключительная простота устройства и минимум подвижных частей.
Это обеспечивает высокую надежность оборудования, минимальный износ и долгий срок его службы.
Недостатком данного типа устройств являет невозможность плавной регулировки степени открытия затвора. Обеспечивается только два положения: «открыто» и «закрыто».
Установка электромагнитного клапана для воды своими руками
Прежде чем приступать к установке, необходимо определить тип подключения. Наиболее часто применяемыми являются:
До начала монтажа устройства следует выполнить ряд подготовительных операций. Трубы должны быть размечены, обрезаны под размер и зачищены. Место для установки электромагнитного устройства должно давать свободный доступ к устройству для его монтажа, обслуживания и ремонта. Опытные мастера сформулировали также несколько рекомендаций:
Подбор конкретной модели осуществляется на основе расчетов параметров трубопроводной системы.
Следует учитывать напор, сечение труб, необходимую скорость срабатывания и характеристики управляемой среды.
Признаки неисправности электромагнитного клапана карбюратора
В карбюраторах последних моделей применяется соленоидный привод управления подачей топлива. Как проверить электромагнитный клапан на исправность?
Его поломку определяют по следующим признакам:
Косвенными признаками неисправности также является снижение оборотов при подключении мощных потребителей электроэнергии, таких, как магнитола, ближний или дальний свет, подогрев стекол.
Проверка клапана
Проверять клапан карбюратора следует на следующих режимах:
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.
Соленоидный электромагнитный клапан автоматического действия, зачем нужен и как работает
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.
Зачем нужен электромагнитный клапан?
Соленоидные вентили – категория современной запорной арматуры для трубопроводов самого разного назначения. В быту подобные электроклапаны применяются в автомашинах, спецтехнике, водопроводах и системах автополива и отопления.
Также они широко используются в промышленности для регулировки тока и контроля транспортировки разнообразных жидкостей и газов
Соленоидный электроклапан относится к энергозависимому оборудованию, для срабатывания на открытие либо закрытие ему требуется электропитание
Внутри электромагнитный клапан для воды или газа каких-либо датчиков не имеет. С его помощью можно лишь регулировать либо полностью перекрывать поток рабочей среды. Если требуется автоматизация данных процессов, то придется дополнительно ставить внешние измерительные приборы, завязывая работу электроклапана уже на них.
Среди достоинств использования соленоидных клапанов числятся:
Чаще всего в быту соленоидный электромагнитный клапан применяется в системах водоснабжения и отопления, где с его помощью дистанционно регулируется водоток
В водопроводах он позволяет автоматически перекрыть подачу воды при порыве труб. А в отопительных системах такой вентиль используется в качестве устройства регулировки потока теплоносителя.
Здесь он по внешнему датчику температуры самостоятельно уменьшает либо увеличивает ток нагретой жидкости от котла к радиаторам.
Как работает вентиль с соленоидом?
Состоит соленоидный электроклапан из:
Индукционная катушка из меди внутри запорного устройства расположена в герметичном корпусе, куда воде доступ закрыт. Перекрытие либо открытие канала тока рабочей среды происходит за счет выдвигающегося под действием соленоида штока и мембраны.
Подключение электропитания к соленоидному клапану производится посредством клемм сверху на корпусе прибора рядом с индукционной катушкой
В обесточенном состоянии под воздействием пружины вентиль полностью перекрывает канал тока либо оставляет его полностью открытым. Далее, после подачи напряжения на катушку, происходит смещение сердечника со штоком, в результате чего поперечное сечение данного протока увеличивается/уменьшается.
Общий принцип работы рассматриваемого электромагнитного клапана прост – движение штока происходит в нем за счет электромагнитной индукции. При протекании электрического тока по катушке, на находящийся в ее центре сердечник воздействует электромагнитное поле, сила и направление которого зависят от приложенного напряжения в вольтах.
В результате и происходит смещение запорного элемента и изменение проходного сечения вентиля.
Катушка соленоидного клапана в зависимости от модификации прибора может работать от напряжения 5–36 В постоянного тока либо 220 В переменного
Электроклапаны с низким управляющим напряжением рассчитаны на работу в трубопроводах малого диаметра и с малым напором рабочей среды. Сфера их применения достаточно ограниченна.
Зато такие вентили проще встраивать в систему управления на низковольтных полупроводниковых устройствах и подключать к различным микроконтроллерам. В водопроводах и контурах отопления частных домов обычно используют именно их.
Классификация соленоидных электроклапанов
Существует несколько разновидностей рассматриваемого устройства. Классифицируются такие приборы по материалу изготовления корпуса, конструкции и положению в обесточенном состоянии запора внутри, типу уплотнителя и способу подключения к трубам.
Каждый из этих вариантов рассчитан на работу с определенной средой по составу, температуре и давлению. Подбирать соленоидный электроклапан надо внимательно. Если взять несоответствующий требованиям прибор, то долго он не прослужит.
Первое и основное разделение электромагнитных клапанов – по типу электротока. Так, они могут работать от переменного, либо постоянного тока
По способу подсоединения соленоидные электроклапаны делятся на:
А по размеру они могут быть от 6 до 150 DN (от 1/8 до 6 дюймов). Вариант найдется для любого трубопровода.
Корпус рассматриваемых электроклапанов выполняется из:
У каждого из этих вариантов свои характеристики по давлению и температуре рабочей среды. Данные цифры следует внимательно изучать в паспорте прибора, чтобы не ошибиться с выбором. При этом для водопровода или отопления в частном доме подойдет любая из вышеперечисленных вариаций.
По внутреннему устройству клапаны по конструкции управляющего элемента делятся на три группы:
Электромагнитные клапаны в бытовом исполнении обычно делаются с мембраной. Это дешевый и надежный вариант, который без проблем справляется с регулировкой потока воды в бытовых системах отопления и водоснабжения.
Внутренние элементы — пружина, плунжер и сердечник, практически всегда делаются из нержавеющей стали, которая отличается высокой устойчивостью к перепадам температуры и давления воды
Основное разделение соленоидных клапанов осуществляется по положению запорного механизма при обесточенном электромагните.
По этому параметру соленоидные электроклапаны делятся на:
В первом случае, пока на соленоид не подано напряжение, сердечник за счет давления пружины опущен вниз и тока воды нет.
Во втором случае, при обесточенном состоянии прибора, канал наоборот полностью открыт, а закрытие его происходит только после подачи питания.
Третий вариант – положение может быть как открытым, так и закрытым.
По принципу функционирования
Функционально соленоидные электроклапаны для воды на 220 В и иного вольтажа бывают:
Первые имеют лишь один патрубок подсоединения к трубопроводу. Это предохранительные устройства, рассчитанные на выпуск пара или воды при слишком высоком давлении в трубах.
Двухходовые соленоидные вентили – наиболее распространенные и востребованные. Они имеют два патрубка — вход и выход, и устанавливаются в разрыв трубопровода
Трехходовые устройства идут с тремя патрубками для подсоединения к трубам. Такие варианты предназначены для перенаправления потока из одного трубопровода в другой.
Наиболее широко трехходовые клапаны применяют в отопительных системах. Подобные приборы позволяют легко произвести переток теплоносителя из одного контура в другой для смешения рабочей среды.
В итоге, температура воды в системе меняется, а источник тепловой энергии продолжает работать без изменения режима.
Также электромагнитные клапаны бывают:
В первых сердечник передвигается исключительно под воздействием электромагнита. Во вторых — на его перемещение также влияет давление рабочей среды.
По материалу уплотнителя и мембраны
Внутри корпуса электромагнитного клапана расположена мембрана, которая перекрывает ток воды. Плюс, между катушкой и основным с патрубками расположен уплотнитель. Оба этих элемента делаются из эластичных полимерных материалов.
Чаще всего в бытовых электромагнитных клапанах для воды уплотнители и мембраны делаются из EPDM, который отличается высокой устойчивостью к солям и низким температурам
Уплотнитель в электроклапанах может быть выполнен из:
Первый вариант отличается высокой максимальной температурой рабочей среды и стойкостью к маслам и бензинам.
Второй — дешев и устойчив к воздействию растворенным в воде солям, щелочам и кислотам.
Третий — спокойно переносит контакт с нефтепродуктами, обычно применяется в промышленности и автомобилях.
На цену электромагнитного клапана данный материал влияет не сильно. Детали из него слишком малы в размере. Выбирать тип уплотнителя и мембраны следует исходя исключительно из характеристик рабочей среды.
Как устроен и работает электроклапан на 220 В прямого действия:
Виды электромагнитных клапанов по принципу срабатывания:
Соленоидный вентиль дистанционного управления неприхотлив и надежен в работе. Он рассчитан на несколько десятков тысяч срабатываний (исправно проработает 20–25 лет) и не требует специализирован ного обслуживания.