Замечателен тем, что может управляться электрическим сигналом, приходящим по проводам. Время срабатывания не превышает полсекунды, что позволяет использовать подобные устройства в качестве автоматизированной быстродействующей трубной запорной арматуры, работающей от сигнализирующих датчиков. Но прежде всего поговорми немного о составе и принципе действия.

Клапан соленоидный образуют бронзовый корпус с каналом и соленоид с разделенным сердечником в виде неподвижного стержня и штока, заключенных в герметичную гильзу. Последний соединяется с мембраной посредством плунжера. Пара пружин регулирует плавность хода подвижной части. Плунжер чаще всего снабжается осевым отверстием с боковой проточинкой. Оно выравнивает давления, действующие на мембрану с обеих сторон. Вследствие этого клапан соленоидный переключается минимальным усилием из открытого состояния в закрытое и наоборот. Соленоид ввинчивается в корпус с уплотнительным кольцом по периметру. Мембрана ложится при этом на седло, образуемое каналом тока жидкости. Верхняя часть сердечника содержит неподвижный элемент и оборудована экранирующей катушкой. Это необходимо для улучшения свойств во внутреннем пространстве гильзы и предотвращения вибраций при питании устройства переменным током.

Каждому, думается, знаком гул проводов под линиями электропередач — это и есть следствие вибраций, вызванных переменным напряжением. Проходной канал перекрывается мембраной с якорем из подвижной части сердечника соленоида — проволочной катушки. В нормальном состоянии проход для жидкости может быть свободным, а может быть и блокирован. В зависимости от этого клапан соленоидный может быть:

нормально открытым;

нормально закрытым.

Нормальное состояние в этом случае — исходное, когда внешнее напряжение отсутствует. Блокирующий сердечник приводится в движение электрическим током, подаваемым на внешнюю обмотку соленоида. Как только на электроды подается управляющее напряжение, металлический шток, связанный с диафрагмой, приводит ее в действие. Тогда путь для протекания среды через клапан блокируется или открывается. Лишь только внешний сигнал исчезает, система возвращается в исходное состояние.

Соленоидный клапан, принцип работы которого основан на смешении двух входных потоков в один выходной или отведении части входного потока, имеет более двух раструбов для подсоединения труб.

В зависимости от числа входов и выходов различают модели:

двухходовые;

трехходовые;

четырехходовые.

Если первая разновидность предназначена непосредственно для работы в качестве запорной арматуры, то более сложные модификации позволяют решать достаточно специфические задачи. При возникновении определенных условий часть потока спускается в ответвление. Либо же осуществляется перемешивание двух потоков в определенных пропорциях. Клапан соленоидный трехходовый можно использовать для поддержания заданной температуры в контуре горячей воды или отопления. При слишком высокой температуре водный трафик через котел будет блокироваться. И наоборот, снижение температуры ниже заданной точки приведет к тому, что основная часть воды непременно будет нагреваться.

Автоматизация современных процессов управления потоками воздуха, пара, воды и иных газообразных и жидких сред, где используется электромагнитный соленоидный клапан - прочно вошла в нашу жизнь. Запорный клапан с электромагнитным приводом широко используются в различных трубопроводных системах и аппаратах с автоматическим управлением, а также при управлении различными технологическими процессами оператором вручную.

В настоящей статье мы постараемся для вас раскрыть вопросы, что же такое запорный электромагнитный клапан, его принципиальное устройство, классификацию и принцип работы соленоидных клапанов, а также, каким образом происходит управление электромагнитными клапанами в современных инженерных системах.

Запорный электромагнитный клапан - назначение и изготовление

Электромагнитный запорный клапан предназначается для применения в качестве регулирующего и запорного устройства при осуществлении быстрого дистанционного управления (отключения или включения) потоками жидкости, пара, воздуха или газа любой трубопроводной системы.

Наиболее широко применяемым есть электромагнитный соленоидный клапан. При изготовлении этого устройства применяются электрические магниты с неподвижными своими частями, которые называют соленоидами. Поэтому и само устройство называют соленоидным электромагнитным клапаном.

Состоит клапан с электромагнитным приводом из корпуса, катушки электромагнитного клапана с сердечником, и установленным на нем диском или поршнем, регулирующим поток рабочей среды.

Изготавливаются корпуса клапанов из специальных пластиков, латуни или нержавеющей стали. В качестве применяемых материалов для изготовления мембран, уплотнений и прокладок корпусов электромагнитных клапанов чаще всего используется термостойкая и маслостойкая резина, каучук, фторопласт или силикон.

По своему устройству, соленоидный электромагнитный клапан подобен устройству обычного, всеми нами "знанного" - запорного клапана. Однако управление электромагнитными клапанами, то есть открытие или закрытие их рабочего органа, осуществляется без приложения наших физических усилий, путем подачи на электромагнитную катушку (соленоид) клапана - электрического напряжения.

Электромагнитный соленоидный клапан используется, как в достаточно сложных различных технологических процессах, так и в нашем быту.

Используя запорный электромагнитный клапан, мы можем дистанционно подать необходимый нам объём пара, жидкости или газа в необходимый момент времени, к примеру, при подаче воды в поливные системы, регулировании различных хозяйственных отопительных процессов, обеспечении устойчивой работы котлоагрегатов и прочее.

Принцип работы электромагнитного клапана

В общих чертах принцип работы электромагнитного соленоидного клапана заключается в следующем:

В статическом положении, когда катушка электромагнитного клапана обесточена и клапан закрыт (или открыт в зависимости от его типа), мембрана клапана или его поршень за счет механического воздействия пружины находится в герметичном соприкосновении с седлом клапана. При подаче же электрического напряжения на катушку - клапан с электромагнитным приводом открывается. Это осуществляется посредством воздействия магнитного поля, создаваемого в катушке клапана (соленоиде), на плунжер и его втягивания в нее.

При выборе Вами электромагнитного запорного клапана надо всегда учитывать его технические характеристики и конструктивные особенности, ибо не все клапаны допускают направление движения рабочей среды в любую сторону. Некоторые из клапанов предназначены лишь для работы при определенно заданном направлении движения потока рабочей среды, как правило, под золотник. При несоблюдении этого условия - такие клапаны, как правило, частично или полностью теряют свою работоспособность или не в полной мере обеспечивают герметичность своего запорного органа.

Типовое устройство электромагнитного соленоидного клапана

Как видно из представленного рисунка, устройство типового электромагнитного клапана следующее, где:

1. Соленоидная катушка (магниты).

2. Якорь катушки.

3. Пружина закрывающая.

4. Тарелка электромагнитного клапана.

5. Пилотное отверстие.

6. Диафрагма мембранного усилителя.

7. Основное проточное отверстие.

8. Выравнивающее проточное отверстие.

9. Принудительная система открытия клапана с пружиной.

Классификация и конструктивные особенности исполнения электромагнитных соленоидных клапанов

В зависимости от местоположения запорного органа, когда катушка электромагнитного клапана обесточена, клапаны по типу делятся на нормально открытого (НО) и клапана нормально закрытого типа (НЗ). В нормально открытых клапанах при обесточенной их катушке - проход движению агента рабочей среды открыт, а для клапанов типа НЗ и отсутствии напряжения на их катушке - этот проход закрыт.

Существуют также конструкции современных электромагнитных клапанов, настраиваемые на определенный вид, в зависимости от надобности - НО или НЗ.

Кроме того, по исполнению, в зависимости от подающегося на катушку управляющему импульсу, электромагнитные клапаны бывают импульсные (бистабильные), которые могут переключаться с закрытого на открытое положение и наоборот.

В зависимости от систем использования, электромагнитные клапаны по рабочей среде бывают на воздух, газ, пар, воду, бензин или другое топливо.

Также, в зависимости от сред и помещений, где используются соленоидные электромагнитные клапана - они могут изготавливаться, как в обычном, так и во взрывозащищенном исполнении. Последняя категория данных клапанов особенно широко используется в системах нефтегазодобычи, на складах топлива, автомобильных заправочных станциях и других взрывопожароопасных объектах народного хозяйства.

Управление электромагнитными клапанами

Зависимо от того, как осуществляется управление электромагнитными клапанами - они делятся на клапаны электромагнитные прямого действия и клапаны с поршневым или мембранным усилением, где в качестве дополнительной, используется энергия рабочей среды регулируемой ими системы.

Электромагнитный соленоидный клапан прямого действия свое перемещающее усилие на шток золотника создает лишь посредством тягового усилия соленоида (катушки), находящегося в верхней части устройства, в то время, когда клапаны с «усилением», используют перепады давления рабочей среды в трубопроводе до и после установленного устройства.

Клапаны прямого действия конструктивно просты и обладают по сравнению с электромагнитными клапанами, работающими с усилением, высоким исполнительным быстродействием и характеризуются надежностью в эксплуатации.

Конструктивно, электромагнитные клапаны, работающие с усилением, имеют основной золотник, предназначенный для непосредственного перекрытия отверстия в седле корпуса клапана, и золотник управляющий - механически связанный с сердечником электромагнитного соленоидного привода.

Сам управляющий золотник клапана иногда еще называют импульсным клапаном устройства. Под действием подаваемого на обмотку соленоида электрического напряжения, управляющий золотник закрывает или открывает проход для рабочей среды в усилитель через разгрузочное отверстие, диаметр которого намного меньше диаметра основного прохода клапана.

Применение усилителя для перемещения штока клапана, работающего на принципе соединения его рабочей полости с входной частью клапана посредством использования управляющего золотника, позволяет резко снизить тяговое усилие на сам сердечник электромагнита, используя для этого дополнительно энергию самой рабочей среды.

Одно или несколько разгрузочных отверстий электромагнитного клапана, которые перекрываются золотниками управляющего запорного органа - служат для сброса давления с надмембранной полости или полости над поршнем, следствием чего есть поднятие основного золотника, а соответственно и открытия основного прохода электромагнитного клапана.

Заключение

Надеемся, что предоставленная в статье информация, существенно расширит ваши познания в области регулирования современных трубопроводных систем посредством использования в них электромагнитных соленоидных клапанов.

Клапан электромагнитный или как его ещё называют соленоидный клапан это вид запорной арматуры с электромеханическим принципом действия. Он выполняет функции автоматизации и удаленного контроля направления газообразных и жидких рабочих сред на трубопроводе. Дозированная подача необходимого объема потока в момент времени обеспечивается с помощью электромагнитной катушки.

Соленойдный вентиль широко применяется как на бытовом уровне, так и в крупных промышленных системах. При большом диапазоне рабочих температур. электромагнитный вентиль выполняет регулирование потока среды. , .

Принцип работы и конструкция электромагнитного клапана

При производстве электромагнитного клапана применяются материалы, которые соответствуют требованиям ГОСТ и международным стандартам. Соленойдный клапан состоит из следующих элементов:

При этом корпус может изготавливаться из , . убрана в герметичный корпус, а обмотка выполнена из высокопрочной технической меди. Для обеспечения максимальной герметичности для изготовления используются такие материалы как термостойкая резина, силикон, каучук, фторопласт, политетрафторэтилен (PTFE). Нержавеющую маркированную сталь так же используют для производства .

Принцип работы электроклапана основан на работе такого элемента как электромагнитная катушка. Когда постоянный или переменный ток отсутствует на катушке, то под механическом воздействии пружины, мембрана или поршень клапана расположены в седле устройства. Однако при подаче напряжения различной мощности на соленоид, плунжер втягивается внутрь катушки, тем самым обеспечивая открытие или закрытие протокового отверстия. Прекращение подачи напряжения на катушку приводит к закрытию створок. Соленоидный клапан может иметь разные конструктивные особенности которые зависят от его типа.

Типы электромагнитного клапана

Электромагнитные клапаны разделяют по типу рабочего положения, принципу действия, присоединения к трубопроводу, уплотнительной мембраны и уплотнению поршня.

По типу рабочего положения клапаны бывают:

· Поломка индукционной катушки вызывается неправильной мощностью напряжения, которое подаётся на катушку или превышением граничных показателей температуры или давления внутри трубопровода, так же попадание влаги внутрь катушки может вызвать короткое замыкание и сгорание катушки. Данная неисправность устраняется заменой . Так же Вы можете установить , для предотвращения перегрева катушки.

· Если клапан открывается и закрывается не полностью, то это может быть вызвано засорением управляющего отверстия, дефектом мембраны, прокладки или уплотнения поршня, а так же остаточным напряжением на катушке.

Ремонт соленоидного клапана производится квалифицированными специалистами, которые имеют доступ к работе с электросетями.

Производство электромагнитных клапанов осуществляется на специальных заводах трубопроводной арматуры, которые расположены практически в каждой стране мира.

Стоимость соленоидного клапана зависит от его функций, типа конструкции, диаметра, фирмы производителя электромагнитных (соленоидных) клапанов. Наши специалисты могут помочь определить необходимый вид устройства.

Клапан электромагнитный соленоидный состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны или поршня, пружины, плунжера, штока и электромагнитной катушки. Присоединение к трубопроводу на резьбе или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, бронзы, нержавеющей стали или, под высоким давлением, из пластмасс – полипропилена, армированного эколона и др. Клапаны рассчитаны на разные рабочие среды, давления и температуры. Для плунжеров применяют специальные высокомагнитные материалы. Катушки клапанов выполнены в защищенном корпусе из специальной пластмассы. Обмотка катушек выполнена эмаль проводом из электротехнической меди.

Рис. 1. Схема устройства соленоидного клапана:
Основные рабочие исполнения: «НЗ» - нормально закрытые; «НО» - нормально открытые.
Напряжения питания катушек: переменный ток, AC: 24В, 220В; постоянный ток, DC: 12В, 24В.
Класс защиты IP65.

Мембраны и уплотнения:

Мембраны изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава – EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Также в конструкции клапанов используются новейшие составы силиконовых резин – VMQ и другие полимеры.

Свойства материалов:

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и атмосферным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу и углеводородами. Температурный диапазон -40… +140°C.

NBR – Акрилонитрин-бутадиен-каучук. Распространенный эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и горячей воды. Температурный диапазон -30… +100°C. Кратковременно до +130°C. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

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

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

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE, но с измененным химическим составом, структурой и улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне -50… +250°C.

Принцип работы клапана электромагнитного с пилотным каналом:

Рис. 2. Клапан пилотный исп. «НЗ» - нормально закрытый

В статичном положении напряжение на катушке отсутствует – электроклапан закрыт. Запорный орган (мембрана или поршень, в зависимости от типа клапана) герметично прижат, силой действия пружины и давления рабочей среды, к седлу уплотнительной поверхности. Пилотный канал закрыт подпружиненным плунжером. Давление в верхней полости клапана поддерживается через перепускной канал в мембране и равно давлению на входе в клапан. Клапан электромагнитный находится в закрытом положении, пока катушка не окажется под напряжением.
Для открытия клапана напряжение подается на соленоидную катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля катушки поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана быстро снижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.
Принцип действия клапана с пилотным каналом исп. «НО» такой же, но в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения клапан закроется.

Рис. 3. Клапан пилотный исп. «НО» - нормально открытый

Для правильной работы мембранных и поршневых клапанов с пилотным каналом, исп. «НО» и «НЗ», необходим минимальный перепад давления – ΔP, разница давлений на входе и на выходе клапана. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации на системах централизованного водо- и теплоснабжения, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе.

Принцип работы клапана электромагнитного прямого действия:

Рис. 4. Клапан прямого действия исп. «НЗ» - нормально закрытый

В клапане электромагнитном прямого действия, пилотный канал отсутствует. Мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан. Для закрытия, подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности.

Для мембранных электромагнитных клапанов прямого действия, минимальный перепад давления на клапане не требуется, ΔPmin = 0 бар. Клапаны прямого действия, могут работать как в системах с давлением в трубопроводе, так и на сливных емкостях, накопительных ресиверах и в других схемах, где давление рабочей среды минимально или отсутствует.

Клапан электромагнитный соленоидный – это простая, функциональная и надежная трубопроводная арматура. Ресурс работы специальных электромагнитных катушек составляет до 1 миллиона включений. Время, необходимое для срабатывания мембранного магнитного клапана в среднем составляет от 30 до 500 миллисекунд, в зависимости от диаметра и исполнения. Клапаны электромагнитные можно применять как запорные устройства дистанционного управления, так и для безопасности, в качестве отсечных, переключающих или отключающих электроклапанов.

– это электромеханические управляющие устройства, используемые для контроля и управления потоком различных сред, таких например, как вода или газ, а также многих других. Электромагнитным клапан называется потому, что для активации управляющего устройства используется электромагнитная катушка (соленоид).

Как работает электромагнитный клапан?

Когда возникает нужда в перекрытии потока среды (закрытии клапана) с управляющего устройства на электромагнитную катушку подается электрическое напряжение. Под действием электричества сердечник опускается, (или поднимается - в зависимости от конструкции клапана), и перекрывает поток среды. Когда напряжение пропадает, сердечник возвращается в исходное состояние.

В чем заключаются преимущества и недостатки электромагнитного клапана?

Применение электромагнитных клапанов.

Электромагнитные клапаны используются в различных отраслях промышленности. Они используются в машиностроении, химической и нефтегазовой промышленности, системах очистки, холодильном оборудовании, системах центрального отопления, системах автоматического пожаротушения и многих других областях

Виды электромагнитных клапанов и их механизмов работы

В зависимости от состояния клапана до подачи на него напряжения, клапаны делятся на нормально закрытые клапаны, и нормально-открытые клапаны. Нормально-закрытые клапаны в нерабочем состоянии закрыты, а при подаче напряжения – открываются. Нормально-открытые клапаны открыты в рабочем состоянии, и закрываются при подаче напряжения.

В зависимости от степени воздействия на поток, клапаны могут быть отсечными – они используются тогда, когда нужно мгновенное перекрытие потока, например при возможной аварии, и регулирующими – они предназначены для постепенного изменения мощности потока, а также для их смешивания

По способу подключения к трубопроводу, клапаны могут быть муфтовыми (крепится при помощи резьбового соединения), фланцевыми (с использованием фланцев), межфланцевыми (клапан находится между фланцами, стягивающихся специальными шпильками) и приварными (присоединеие осуществляется при помощи электросварки)

По характеру действия клапаны бывают одноходовые, двухходовые, трехходовые, и четырехходовые,

Механизмов работы таких клапанов тоже два:

• Прямого действия, использующийся на небольших расходах – то есть, регулировка происходит исключительно при подаче напряжения на катушку и приведению в движение сердечника;
• Пилотного действия, использующийся на больших расходах – подача напряжения воздействует на пилотный, а открытие основного клапана происходит посредством использования энергии потока воды. Такой механизм работы требует обязательного наличия перепад давления около 0,2 атм. По такому принципу работает электромагнитный обратный клапан для воды, предотвращающий обратный поток в трубопроводе.

Какие материалы используются в электромагнитных клапанах?

Электромагнитные клапаны используются в самых разных комбинациях оборудования, в том числе и для контроля сред с высокой агрессивностью. Корпус клапана должен быть изготовлен из высокопрочного материала, для того, чтобы предотвратить его преждевременный выход из строя. Наиболее важными компонентами тут являются материалы уплотнения.

Как подобрать уплотнение для клапана?

Подбор уплотнения – наиболее сложный аспект подбора электромагнитного клапана. Тут нужно учитывать химические свойства среды, температуру и давление. Наиболее распространенными уплотнительными материалами являются бутадиен-нитрильный каучук (NBR) , этилен-пропиленовый каучук (EPDM) , фторкаучук VITON и политетрафторэтилен (ПТФЭ) .

Материалы уплотнений для клапанов

Как работают электромагнитные клапаны (видео)

Региональная газовая компания «Палюр» является официальным дилером белорусского производственного предприятия «Термобрест.

Мы поставляем электромагнитные клапаны Вн и ВФ, а также другую запорную арматуру производства компании. Список продукции можно посмотреть по ссылке: