Соленоид клапан электромагнитный

«Правильная» система слива воды зимой

Речь — о сливе воды из подводящих труб водопровода зимой при отъезде на несколько дней и более. Цель — предотвратить замерзание воды в трубах.
По моему мнению, есть два «правильных» варианта и один «дедовский» (внизу ссылки еще на два правильных варианта ):
1. «Простой» — кран в кессоне или в районе адаптера с 2-х метровым рычагом — штангой, выведенной наверх для открывания-закрывания крана.
2. «Электрический» — электрический кран или клапан в указанном выше месте, управляемый из дома.
По любому из вариантов устройство ставится ниже глубины промерзания почвы. Естественно — над обратным клапаном.
3. «Дедовский» — чуть выше погружного насоса в шланге или трубе делается небольшое отверстие диаметром около 1 мм. На работу насоса и на давление это сильно не повлияет, а вот вода будет каждый раз медленно стекать обратно в скважину.
Недостаток — необходимость выбивания воздуха при новом цикле работы.
Рассмотрим достоинства и недостатки обоих «правильных» вариантов.
1. Прост, надежен и дешев, энергонезависим, но неудобен, т.к. надо его закрывать и открывать через открытые кессон или скважину. Представьте себе как это делать зимой… Впрочем, возможно есть «хитрые» варианты, выводящие штангу управления на поверхность. А можно это делать тросиком, оттянув кран пружиной. В любом случае получится «самоделка» со всеми «втекающими» и «вытекающими»…
2. Электрический способ имеет 2 варианта — электромагнитный клапан и клапан/кран с сервоприводом.
Достоинства электрического — удобство, т.к. слив производится «нажатием кнопки в доме» или даже полностью автоматически по какому-то критерию (например, по температуре в доме +10 градусов). Это дает возможность производить эту важную операцию любому взрослому домочадцу, включая женщин и музыкантов.
Также достоинством является то, что этот вариант Вам могут сделать специалисты по обустройству скважины (но не хотят делать, т.к. умеют петь только одну песню — банальный кран для слива путем залезания в кессон ).
Недостатки — неизвестная долговечность, энергозависимость, высокая цена.
О выборе.
Лично я для своего Послушного дома выбираю электрический способ.
Почему? Пройдемся по его недостаткам.
А. Долговечность. Имеются в продаже довольно качественные клапаны, в том числе специально предназначенные для слива воды из резервуаров.
Б. Энергонезависимость этого клапана, при правильном построении всех подсистем, не очень-то существенна, т.к. он должен быть нормально-закрытым (т.е. — потреблять энергию только в течение пары минут при самом сливе), а при необходимости слива воды при отключенной сети, лично у меня и, возможно, у других людей есть система резервного питания (СРП), которая легко сможет обеспечить 2-х минутную запитку этого клапана для слива.
А, при отсутствии СРП можно найти клапан с напряжением запитки 12Вольт постоянного тока и, в этом случае, в качестве резервного питания можно использовать авто-аккумулятор.
Впрочем, если у Вас нет СРП, то, вероятно, у Вас редко отключают сеть. Тогда и вопрос с напряжением питания клапана не актуален — выбираем ~220В.
В. Цена. Понятие «высокая цена» — относительно. Даже по сравнению с 1-ым вариантом она, на самом деле, неизвестна, т.к. неизвестны трудозатраты на эту «простую самоделку».
Ну а по сравнению со стоимостью скважины, ее обустройства, водоподготовки и проч. — так вообще небольшая.
Критерии для выбора электрического клапана для слива воды из систем водоснабжения (в приоритетном порядке):
1. Высокая надежность в условиях повышенной влажности. Срок службы хотя бы — 5-10 лет. Думаю, что класс защиты электро-клапана должен быть не хуже IP-65.
2. Клапан должен иметь отверстие для воды — не менее 5 мм — чтобы оно долго не «зарастало» «накипью» от жесткой воды и быстро сливало воду. В частности, по этому показателю я снял с рассмотрения клапаны для поливочных систем.
3. Также клапан должен иметь нулевое минимальное давление воды для открывания, иначе вся вода не сольется, т.е. он должен называться «прямого действия». По этому параметру не проходят клапаны от стиральных машин (не знаю — от всех, или — нет).
4. Удобная величина питания — либо ~220В (при наличии системы резервного питания, или редких отключениях сети), либо постоянное 12 Вольт — видимо, будет несложно найти адаптер для запитки, а при отключенном электричестве авто-аккумулятор.
5 Цена. Каждый решает сам сколько стоит его комфорт.
Конкретные варианты:
На текущую микросекунду я не сделал конечного выбора и, тем более, не имею опыта эксплуатации эл.-маг. клапанов в системах слива воды, однако, считаю правильным показать читателю клапаны, которые находятся у меня на рассмотрении:
— WaterValve SM55632;
— Danfoss EV250B (не все! Подходят только с нулевым минимальным давлением);
— Wexon Sirai L113, L133, D144;
Все — соленоидные, нормально закрытые, прямого действия (работают при нулевом давлении), отверстия достаточно большие.
Примечания:
1. Кнопку управления сливом воды я вместе с управлением греющим кабелем разместил бы рядом с вводом воды в дом — чтобы слышать как вода сливается и быть в этом уверенным. Здесь нужна именно кнопка (отпустил — питание отключилось), а не тумблер — чтобы не забыть однажды снять напряжение с клапана. Перед сливом воды — насос и греющий кабель надо отключить и лучше открыть любой водяной кран — чтобы не создавалось пониженное давление в системе и вода легче сливалась.
2. Позже изобрел/обнаружил еще два способа слива — гидро-пневматический, назвав его «вакуумный» и гидравлический («дренажный»).
На эту тему можно почитать еще эти мои заметки:
Греющие кабели для труб. Правильное использование.
Правда о «самреге» — «саморегулирующемся» кабеле.
Об утеплении дома снегом.
А вот посвежее статья на эту тему:
Обзор методов зимней защиты водопровода.

Линейный соленоид

В данной статье мы подробно поговорим про линейный соленоид, опишем принцип его работы, разберем конструкции линейного и вращательного соленоида, а так же вы узнаете как снизить энергопотребление соленоида.

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение.

Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку.

Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид. Эти виды и не только вы можете найти и приобрести на Алиэкспресс.

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности.

Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода. Эта катушка проволоки становится » электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита.

Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит, и плунжер, который находится внутри катушки, притягивается к центру катушки с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера. Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя. Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера. Линейные соленоиды доступны в двух основных конфигурациях, которые называются «тягового типа», так как он тянет подключенную нагрузку к себе, когда они находятся под напряжением, и «толкающего типа», которые действуют в противоположном направлении, отталкивая его от себя при подаче питания. Как притягивающие, так и толкающие типы обычно имеют одинаковую конструкцию, с разницей в расположении возвратной пружины и конструкции плунжера.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях).

Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Обычно доступные ротационные соленоиды имеют перемещения 25, 35, 45, 60 и 90 o, а также многократные перемещения к определенному углу и от него, такие как самовосстановление в двух положениях или возврат в нулевое вращение, например, от 0 до 90- до -0 ° , самовосстановление в 3 положениях, например от 0 ° до +45 ° или от 0 ° до -45 °, а также фиксация в 2 положениях.

Вращающиеся соленоиды производят вращательное движение, когда под напряжением, обесточено, или изменение полярности электромагнитного поля изменяет положение ротора с постоянными магнитами. Их конструкция состоит из электрической катушки, намотанной вокруг стальной рамы с магнитным диском, соединенным с выходным валом, расположенным над катушкой.

Когда катушка находится под напряжением, электромагнитное поле генерирует множество северных и южных полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, заставляя его вращаться на угол, определяемый механической конструкцией вращающегося соленоида.

Вращающиеся соленоиды используются в торговых автоматах или игровых автоматах, для управления клапанами, затворами камер со специальными высокоскоростными, низкоэнергетическими или регулируемыми позиционирующими соленоидами с высоким усилием или крутящим моментом, такими как те, которые используются в точечно-матричных принтерах, пишущих машинках, автоматах или в автомобилях.

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Снижение энергопотребления соленоида

Одним из основных недостатков соленоидов, особенно линейного соленоида, является то, что они являются «индуктивными устройствами», изготовленными из катушек с проволокой. Это означает, что соленоидная катушка преобразует часть электрической энергии, используемой для их работы, в «нагрев» из-за сопротивления провода.

Другими словами, при длительном подключении к источнику электропитания они нагреваются, и чем дольше время, в течение которого питание подается на соленоидную катушку, тем горячее становится. Также, когда катушка нагревается, ее электрическое сопротивление также изменяется, позволяя течь большему току, повышая ее температуру.

При постоянном входном напряжении, подаваемом на катушку, катушка соленоидов не имеет возможности остыть, потому что входная мощность всегда включена. Чтобы уменьшить этот самогенерируемый эффект нагрева, необходимо уменьшить либо количество времени, в течение которого катушка находится под напряжением, либо уменьшить количество тока, протекающего через нее.

Один из способов потребления меньшего тока заключается в подаче подходящего достаточно высокого напряжения на электромагнитную катушку, чтобы обеспечить необходимое электромагнитное поле для работы и посадки плунжера, но затем один раз активировать для снижения напряжения питания катушек до уровня, достаточного для поддержания плунжера, в «сидячем» или закрытом положении. Одним из способов достижения этого является последовательное подключение подходящего «удерживающего» резистора с катушкой соленоида, например:

Здесь контакты переключателя замыкаются, замыкая сопротивление и передавая полный ток питания непосредственно на обмотки электромагнитных катушек. После подачи питания контакты, которые могут быть механически связаны с плунжером электромагнитного действия, размыкаются, соединяя удерживающий резистор R H последовательно с катушкой соленоида. Это эффективно соединяет резистор последовательно с катушкой.

Используя этот метод, соленоид может быть подключен к его источнику напряжения на неопределенный срок (непрерывный рабочий цикл), так как мощность, потребляемая катушкой, и выделяемое тепло значительно уменьшаются, что может быть до 85-90% при использовании подходящего силового резистора. Однако мощность, потребляемая резистором, также будет генерировать определенное количество тепла, I 2 R (закон Ома), и это также необходимо учитывать.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения.

В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

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:

  • быстрая регулировка тока рабочей среды по трубопроводу;
  • универсальность и надежность устройства;
  • длительный срок эксплуатации;
  • небольшие размеры и малый вес;
  • многообразие разновидностей прибора.

Срабатывание клапана происходит буквально за доли секунды после подачи на это сигнала. Он рассчитан на работу с жидкостями под разным давлением, от 0 до 25 бар, и с меняющейся температурой, от -20 до +120 °С. При этом в обесточенном состоянии такой электроклапан может оставаться как в закрытом положении, так и открытом – все зависит от модификации прибора.

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:

  • корпуса стального, чугунного, латунного либо полимерного;
  • индукционной катушки с сердечником (соленоида);
  • рабочего запорного элемента;
  • уплотнителя;
  • демпфирующей пружины.

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:

  • фланцевые;
  • муфтовые;
  • штуцерные.

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:

  • пластика (усиленного PPA, PVC, нейлона);
  • нержавеющей стали;
  • латуни;
  • чугуна.

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:

  • Золотниковые.
  • Мембранные.
  • Поршневые.

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:

  • нормально закрытые, клапан закрыт (НЗ);
  • нормально открытые, клапан открыт (НО);
  • бистабильны.

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:

  • одноходовыми;
  • двухходовыми;
  • трехходовыми.

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:

  • прямого действия;
  • непрямого действия.

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:

  • FPM (FKM, VITON) – фторэластомера;
  • EPDM – этилен-пропиленового эластомера;
  • NBR – бутадиен-нитрильного каучука.

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.

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 с подводящим и отводящим патрубком.
  • Рабочая камера с седлом.
  • Тарельчатый, шаровой или лепестковый запорный элемент.
  • Возвратная пружина.
  • Шток, соединенный с запорным элементом и сердечником соленоида
  • Соленоид.

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:

  • Нормально открытые, или НО. Проход для жидкости или газа открыт, а при подаче напряжения- он закрывается.
  • Нормально закрытые, или НЗ. Проход для среды перекрыт, а при подаче напряжения он открывается.

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:

  • Воздуха.
  • Воды.
  • Пара.
  • Активных сред.
  • Горюче-смазочных материалов.

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:

  • Обычное
  • Для влажных помещений.
  • Термостойкие (для высоких температур).
  • Морозостойкие (для экстремально низких температур).
  • Взрывозащищенное. Такие устройства не должны искрить при включении либо выключении. Для этого в них применяются специальные конструктивные решения и материалы.

По типу питающего напряжения катушки делятся на

  • Переменного тока, высокого напряжения. Развивают большие усилия, используются на магистральных трубопроводах высокого давления и больших диаметров.
  • Постоянного тока, низкого напряжения. Применяются на трубах небольшого сечения и низкого напора.

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

  • Одноходовые. Такой затвор имеет только входящий патрубок. Обычно они нормально закрытые и открывают путь водяному или воздушному потоку во внешнюю среду. Используются в качестве предохранительных.
  • Двухходовые. Самый распространенный вид, имеют входящий и выходящий патрубки и монтируется в разрыве трубопровода. Применяются для управления потоком в одном из контуров трубопроводной системы.
  • Трехходовые. Могут иметь один входной и два выходных патрубка либо два входных и один выходной.

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:

  • Бытовые системы отопления.
  • Системы водоснабжения и водоподготовки.
  • Технологические установки.
  • Трубопроводный транспорт.
  • Генерация и распределение тепла.
  • Бытовые приборы.
  • Канализация.
  • Орошение.
  • Транспортные средства.

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:

  • Подключать соленоидный клапан к централизованной и автоматизированной системе управления. Это многократно повышает точность и оперативность регулировок параметров по сравнению с ручным управлением.
  • Снижать трудозатраты на управление технологическими процессами.
  • Повышать безопасность производства и исключать воздействие на оператора вредных факторов производственной среды.
  • Повышать эффективность работы бытовых приборов и производственных установок за счет точного и быстрого управления потоками рабочих сред и их параметров.

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:

  • Резьбовое. Входной и выходной патрубки снабжены внешней либо внутренней резьбой, через соответствующие фитинги арматура встраивается в разрыв трубопровода. Наиболее удобное для самостоятельной установки, лучше выбрать подключение такого типа.
  • Фланцевое. Патрубки оборудованы фланцами, на концах труб также должны быть фланцы соответствующего типоразмера, они стягиваются между собой болтами. Обеспечивают высокое давление и интенсивность потока, чаще применяются на магистралях высокого и среднего давления.

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:

  • Все работы по установке или снятию прибора можно проводить только в отключенном от сети виде.
  • Трубопроводную систему необходимо дополнить фильтром механической очистки. Это предотвратит загрязнение и повреждение деталей посторонними включениями, такими ка песок, чешуйки ржавчины и известковые отложения.
  • Корпус устройства не должен принимать на себя вес участка трубопровода.
  • Следует подключать устройство в соответствии с нанесенными на корпусе стрелками. Они указывают направление потока.
  • При уличной установке следует защитить клапан от воздействия природных явлений. Обычно бывает достаточно водонепроницаемого кожуха. При работе в условиях низких температур нужно обеспечить подогрев кожуха.
  • Резьбовые соединения нужно обязательно уплотнять лентой ФУМ или сантехнической нитью.
  • Кабель для подключения к управляющей системе следует выбирать медный. Он должен иметь достаточное поперечное сечение не менее 2 мм2.

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:

  • Двигатель неустойчиво работает на низких оборотах.
  • Мотор глохнет при использовании наката.
  • После выключения двигателя наблюдается детонация рабочей смеси.

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:

  • 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.

Чертежи выполненные в программе КОМПАС.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

49. Клапан.

Чертеж клапана. Данный клапан предназначен для пропускания жидкости.

  • Сборочный чертеж клапана, формат А1;
  • Спецификация.

Объем архива ZIP — 40КБ

50. Прихват передвижной.

Чертеж передвижного прихвата. Передвижной гидравличиский прихват предназначен для зажима обрабатываемых деталей на строгальных, фрезерных и сверлильных станках.

  • Сборочный чертеж передвижного прихвата, формат А2;
  • Спецификация.

Объем архива ZIP — 53КБ

51. Кран двухходовый.

Чертеж двухходового крана. Данный кран устанавливается на трубопроводах. Газ или жидкость, поступающая через нижнее отверстие в кран, расходится по двум трубопроводам.

  • Сборочный чертеж двухходового крана, формат А1;
  • Спецификация.

Объем архива ZIP — 42КБ

Данный чертеж размещен на платной основе.

По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.

Связь с администратором.

52. Клапан.

Чертеж клапана.Данный клапан предназначен для изменения величины потока воды, проходящей по трубопроводу, а также для переодических отключений одной части трубопровода от другой.

  • Сборочный чертеж клапана, формат А1;
  • Спецификация.

Объем архива ZIP — 46КБ

Данный чертеж размещен на платной основе.

По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.

Связь с администратором.

53. Планировка участка механической обработки.

Чертеж участка механической обработки детали корпус.

Объем архива ZIP — 28КБ

54. Клапан сетевой обратный.

Чертеж клапана сетевого обратного. Обратный сетевой клапан предназначен для предохранения газопроводной сети с горючим газом от случайного попадания в неё кислорода или воздуха.

  • Сборочный чертеж обратного сетевого клапана, формат А3;
  • Спецификация.

Объем архива ZIP — 32КБ

Данный чертеж размещен на платной основе.

По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.

Связь с администратором.

55. Вал.

Чертеж вала, формат А3.

Объем архива ZIP — 18КБ

56. Клещи.

Чертеж клещевого захвата. Клещи являются грузозахватным устройством манипулятора и служат для механической подачи и поворота поковок на крупных прессах и молотах.

  • Сборочный чертеж клещей, формат А1;
  • Спецификация.

Объем архива ZIP — 54КБ

Данный чертеж размещен на платной основе.

По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.

Связь с администратором.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Саляхутдинов Роман

«БОСК 8.0»

Познай Все Cекреты КОМПАС-3D

  • Более 100 наглядных видеоуроков;
  • Возможность быстрее стать опытным специалистом КОМПАС-3D;
  • Умение проектировать 3D изделия (деталей и сборок) любой степени сложности;
  • Гарантии доставки и возврата.

«БОСК 5.0»

Новый Видеокурс. «Твердотельное и Поверхностное Моделирование в КОМПАС-3D»

  • Большая свобода в обращении с поверхностями;
  • Возможность формирования таких форм, которые при твердотельном моделировании представить невозможно;
  • Новый уровень моделирования;
  • Гарантии доставки и возврата.
Дмитрий Родин

«AutoCAD ЭКСПЕРТ»

Видео самоучитель По AutoCAD

  • 60 наглядных видеоуроков;
  • Более 15 часов только AutoCAD;
  • Создание проектов с нуля прямо у Вас на глазах;
  • 365-дневная гарантия

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх