Клапан прямого действия принцип работы: Электромагнитный клапан: виды, назначение и принцип работы

alexxlab | 11.06.2023 | 0 | Разное

Электромагнитный клапан: виды, назначение и принцип работы

Электромагнитные клапаны относятся к современному виду запорной арматуры, которая устанавливается на отопительных системах, трубопроводах горячего и холодного водоснабжения, мелиорации, технических трубопроводах промышленных предприятий.

Классификация электромагнитных клапанов

По основным рабочим положениям:

• НЗ — нормально закрытый клапан.
• НО — нормально открытый клапан.
• БС — бистабильный (импульсный) клапан. Положения «Открыто» и «Закрыто» контролируются управляющим импульсом.

По принципу действия:

• Электроклапаны прямого действия — срабатывают при нулевом перепаде давления.
• Электроклапаны пилотного действия — срабатывают только при минимальном перепаде давления.

Уплотнения и мембраны:

• EPDM (t -40…+140 °С). Относится к недорогим, химически устойчивым и износостойким эластичным полимерам. Обладает стойкостью к кислотным и щелочным средам, солевым растворам, окислителям, нейтральным газам. Не используется с такими рабочими средами, как бензин, бензол и углеводороды.
• NBR(t -30 …+100 °С). Материал стойкий к бензину, минеральному маслу, дизельному топливу, растворам щелочей, дизельному топливу, неорганическим кислотам, пропану, бутану и воде. Неустойчив к бензолу, окислителям и ультрафиолету.
• FKM (t -30…+150 °С). Фторкаучук устойчив к кислотам и щелочам, нефтепродуктам, топливу, углеводородам, спиртам, пару низкого давления. Использование с эфирами и органическими кислотами приводит синтетический полимер к разрушению.
• PTFE (t -50…+200 °С). Фторполимеры устойчивы к кислотам и их смесям высокой концентрации, щелочам, растворителям, агрессивным газам, углеводородам, воздуху, воде, пару. Неустойчив к трифториду хлора и жидким щелочным металлам.

Как работает электромагнитный клапан

Пилотный электроклапан. Принцип работы непрямого электроклапана основан на пилотном канале. В статичном положении устройство закрыто. Мембрана или поршень (в зависимости от типа электромагнитного клапана) плотно прижимается к седлу под действием давления рабочего потока и силы пружины. Пилотный канал закрывается подпружиненным плунжером.

Когда на соленоид подается напряжение, плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Так как пилотный канал больше перепускного по диаметру, давление над мембраной снижается. Разница давлений приводит к поднятию вверх диафрагмы или поршня, и клапан открывается. Электроклапан остается в положении «Открыто», пока электромагнитная катушка остается под напряжением и соблюдается перепад давления в системе.

Электромагнитный клапан прямого действия. Запорным органом выступает эластичная мембрана с жестким металлическим кольцом, либо поршень, соединенный с плунжером пружиной. Когда на соленоид подается напряжение, плунжер под воздействием электромагнитного поля поднимается вверх, освобождая канал на диафрагме. Тут же происходит поднятие мембраны, которая открывает канал. Когда электромагнитное поле пропадает, возвратная пружина воздействует на плунжер, который опускается на диафрагму и герметично прижимает ее к седлу.

Устройство клапана | Справочная информация

Справочная информация

Электромагнитные клапаны подразделяются по исполнению на:

«НЗ» – нормально закрытые клапаны.

«НО» – нормально открытые клапаны.

«БС» – бистабильные (импульсные) клапаны, переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса.

По принципу действия электромагнитные клапаны подразделяются на клапаны прямого действия, срабатывающие при отсутствии перепада давления и клапаны пилотного (непрямого) действия, для работы которых необходим минимальный перепад давления. Также клапаны можно разделить на поршневые и мембранные.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Клапан прямого действия	Клапан пилотного действия

Электромагнитная катушка (соленоид) имеет медную обмотку, защищенную композитным диэлектрическим составом, которая помещается в металлический или литой пластиковый корпус. Степенью защиты катушек IP65 (пылевлагонепроницаемые).

Напряжение питания:

Переменный ток AC220V; AC110V; AC24V.

Постоянный ток DC24V; AC12V.

Шток клапана выполнен из нержавеющий стали.

Крышка и Корпус в зависимости от серии клапана могут быть выполнены из следующих материалов: латунь; нержавеющая сталь; чугун; нейлон, эколон.

Крепеж выполнен из нержавеющей стали

Пружина 1 выполнена из нержавеющей стали

Плунжер выполнен из нержавеющей стали и уплотнения из полимерного материала

Пружина 2 выполнена из нержавеющей стали

Мембрана изготовлена из высококачественных эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава.

Свойства материалов мембран и уплотнений.

Благодаря развитию химической промышленности, полимерные материалы из которых создаются мембраны, и уплотнения для соленоидных клапанов SMART получают уникальный набор свойств и отвечают самым различным запросам, и потребностям.

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически, термостойкий и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и погодным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу керосину, маслам, и углеводородам. Температура применения −40… +140 °С.

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

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, обладающий относительно высокой стойкостью к истиранию и износостойкостью, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана, воды, морской воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

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 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.

Принцип действия электромагнитного клапана прямого действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение нормально-закрытое, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана эластична и имеет перепускное отверстие, по центру мембраны расположено запрессованное кольцо с подъемной пружиной из нержавеющей стали и выравнивающий канал. При отсутствии или присутствии давления в системе мембрана и плунжер прижаты к седлу и выравнивающему каналу, усилием возвратной пружины. Так же мембрану будет прижимать давление среды, равное давлению на входе в клапан, поступающее через перепускное отверстие в мембране, в над мембранное пространство.

При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает выравнивающий канал. В случае если в системе есть давление произойдет снижение давления в над мембранном пространстве, т.к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Если в системе нет давления, мембрану потянет в верхнее положение подъемная пружина, которая закреплена на плунжере. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-открытым, без напряжения на электромагнитной катушке он открыт. Плунжер поднят, выравнивающий канал открыт. В случае если в системе есть давление, в над мембранном пространстве давление падает, т. к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх, и клапан находится в открытом положении. Если в системе нет давления, мембрану поднимает в верхнее положение подъемная пружина, закреплённая на плунжере, который в свою очередь изначально находится в верхнем положении. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

При подаче напряжения на электромагнитную катушку клапана якорь сжимает подъемную пружину, возвратная пружина выталкивает шпиндель, который оказывает усилие на плунжер и закрывает выравнивающий канал. Мембрана прижимается к седлу за счет усилия возвратной пружины и перепада давления. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

Принцип действия электромагнитного клапана пилотного действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-закрытым, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

Рабочее положение данного клапана является нормально-открытым, т. е. клапан открыт без подачи на электромагнитную катушку напряжения и есть минимальный перепад давления 0,5 бар. В случае, если в системе на входе в клапан будет, отсутствовать давление или оно будет менее 0,5 бар, то мембрана клапана останется, прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер опускается и закрывает пилотный канал. Диаметр пилотного канала больше чем диаметр перепускного отверстия в мембране. Клапан закрывается при помощи пружины и давления среды на входе в клапан, которое попадает в над мембранное пространство через перепускное отверстие в мембране. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Принцип действия бистабильного электромагнитного клапана.

Данный клапан имеет два постоянных положения «открыто» или «закрыто», переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче кратковременного импульса на соленоидную катушку плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до момента подачи импульса обратной полярности на электромагнитную катушку.

Электромагнитные клапаны прямого действия

.

Техническая информация

• Информационный центр
• Вики
• Видео продукта

Новости

О нас

Свяжитесь с нами

Приложения

Автор: Админ, Чт, 01 июня 2017 г. в Электромагнитные клапаны прямого действия

Что такое электромагнитный клапан прямого действия? Для чего они используются? Каковы преимущества?

Электромагнитные клапаны прямого действия используют движение якоря как прямое средство функции открытия/закрытия электромагнитного клапана.

В электромагнитном клапане прямого действия плунжер электромагнитного клапана напрямую открывает или закрывает отверстие, а уплотнительный диск прикреплен к плунжеру. В случае нормально закрытого соленоидного привода или клапана отверстие закрыто уплотнением, когда катушка соленоида обесточена. При подаче питания отверстие открыто. Клапан начинает работу при максимальном номинальном давлении и работает до закрытия потока или нуля (0) фунтов на квадратный дюйм.

Двухходовые клапаны прямого действия.

Двухходовые клапаны прямого действия представляют собой запорные клапаны с одним входным и одним выходным портами.

Трехходовые клапаны прямого действия.

Трехходовые клапаны прямого действия имеют три порта и два внутренних отверстия: одно внутри корпуса клапана и одно на конце трубы якоря. Подвижная арматура имеет два уплотнения по одному на каждом конце, когда одно отверстие открыто, другое закрыто. Когда на катушку соленоида подается напряжение, якорь перемещается, и положение меняется на противоположное. Отсюда описание 2 позиция. На изображении ниже показан 3-ходовой 2-позиционный нормально закрытый клапан. Когда катушка обесточена, пружина якоря плотно прижимает уплотнение нижнего якоря к нижнему отверстию и перекрывает поток. Порт 2 исчерпан через порт 3. Когда катушка находится под напряжением, якорь втягивается в катушку, а отверстие порта 3 закрывается верхним уплотнением якоря. Медиа теперь течет от порта 1 к порту 2.

Преимущества электромагнитных клапанов прямого действия.

Электромагнитные клапаны прямого действия не требуют перепада давления для работы, что делает их подходящими для систем с низким давлением или без него. Отсутствие движущихся частей позволяет изготавливать очень компактные конструкции. Клапаны прямого действия доступны с корпусами из латуни, нержавеющей стали и пластика, а выбор материалов уплотнений делает их подходящими для большинства типов сред. Поскольку они обычно не полагаются на использование очень маленьких (<1 мм) внутренних отверстий или проходов, клапаны прямого действия могут быть более устойчивы к небольшому количеству грязи в среде, чем типы с сервоприводом.

Другие названия электромагнитных клапанов прямого действия.

Тарельчатые электромагнитные клапаны, миниатюрные электромагнитные клапаны, электромагнитные клапаны прямого действия, электромагнитный клапан Zero Delta P, электромагнитный клапан плунжерного типа.

 

Сравнение прямых, непрямых и полупрямых клапанов

Электромагнитные клапаны представляют собой электромеханические устройства, используемые для управления потоком жидкости. Они широко используются в HVAC, нефтегазовой и автомобильной промышленности для контроля или смешивания жидкостей.

Электромагнитный клапан состоит из катушки, которая создает магнитное поле, когда через нее проходит электрический ток. Магнитное поле создает силу (электромагнитную силу) на плунжере, чтобы закрыть или открыть клапан, в зависимости от исходного положения клапана (нормально открытый или нормально закрытый).

По принципу работы электромагнитные клапаны можно разделить на три основных типа: прямого действия, непрямого действия и полупрямого действия. В этой ресурсной статье мы обсудим эти три популярных типа электромагнитных клапанов, их преимущества и недостатки, чтобы вы могли принять обоснованное решение о выборе правильного для ваших нужд.

Электромагнитные клапаны прямого действия:

Электромагнитные клапаны прямого действия работают за счет использования магнитной силы для открытия и закрытия отверстия, непосредственно регулируя поток жидкости. Поскольку максимальный расход через клапан прямого действия прямо пропорционален размеру отверстия, эти клапаны используются только тогда, когда необходимо контролировать небольшое количество жидкости. Благодаря более простому принципу работы эти клапаны не требуют минимального давления или перепада давления для работы и, следовательно, могут использоваться в приложениях от нуля до максимально допустимого рабочего давления клапана.

Преимущества клапанов прямого действия:

• Работает независимо от разницы давлений между портами
• Минимум движущихся частей, что снижает потребность в техническом обслуживании, увеличивает срок службы и число циклов переключения
• Компактный и экономичный
• Не зависит от отверстия/диафрагмы/каналы и, следовательно, устойчивы к загрязнениям

Недостатки клапанных клапанов прямого действия:

• Ограниченные возможности потока, лучше всего подходят для низких скоростей потока/нагнетания
• Более высокое энергопотребление по сравнению с клапанами других типов
• При высокочастотном питании катушка может легко сгореть

Применение:

Клапаны прямого действия часто используются для отсечки, дозирования, наполнения и вентиляционные приложения. Они наиболее подходят для:

• Применения с низким, нулевым и отрицательным давлением (<100 фунтов на кв. дюйм)
• Применения с требованиями быстрого закрытия и открытия клапана
• Применения с низким расходом (часто диаметр отверстия ограничен 25 мм)

Электромагнитные клапаны непрямого действия:

Электромагнитные клапаны непрямого действия используют для работы перепад давления на портах клапана. Непрямой электромагнитный клапан в основном состоит из резиновой мембраны или диафрагмы, разделяющей входное и выходное отверстия.

В зависимости от размера клапана обычно требуется минимальный перепад давления от 0,1 до 0,5 бар между двумя портами (в клапане NC), чтобы поднять диафрагму и обеспечить поток жидкости из впускного порта в выпускной порт.

В этих клапанах также есть дополнительная камера над диафрагмой, которая действует как усилитель, что позволяет им более эффективно контролировать большие скорости потока по сравнению с электромагнитными клапанами прямого действия.

Благодаря тому, что эти клапаны работают на основе перепада давления, они регулируют поток только в одном направлении и больше подходят для приложений с высоким расходом, таких как ирригационные системы. Рекомендуется установить односторонний обратный клапан, чтобы предотвратить повреждение этих типов клапанов обратным потоком.

Преимущества клапанов косвенного действия:

• Более высокая скорость потока по сравнению с клапанами прямого действия
• Давление способствует работе клапана, что приводит к снижению энергопотребления
  • Не может работать без разницы давлений
  • Для работы необходимы маленькие отверстия в диафрагме. Если они заблокированы, клапан не может работать

  Области применения:

  Клапанные клапаны непрямого действия наиболее подходят для применений, где

  • Медленное время срабатывания или переключения приемлемо (например, водные системы)
  • Подходят для приложений с высоким давлением (> 100 фунтов на кв. дюйм)

  Полупрямые Электромагнитные клапаны действия:

  Электромагнитный клапан полупрямого действия обладает качествами клапана прямого действия и клапана непрямого действия, что означает, что он может работать без давления, а также может работать с приложениями с высокой скоростью потока.

  Этот тип клапана сконструирован аналогично электромагнитному клапану непрямого действия и содержит верхнюю камеру, нижнюю камеру и гибкую мембрану, разделяющую их. Единственное отверстие в мембране позволяет жидкости заполнять верхнюю камеру, чтобы можно было выровнять давление.

  Основное различие между электромагнитными клапанами полупрямого и непрямого действия заключается в том, что в первом клапан соленоида прикреплен к диафрагме и непосредственно контролирует ее положение. Напротив, клапаны непрямого действия используют пилот для управления жидкостью в верхней камере.

  Работа дополнительной камеры/усилителя потока в клапанах полупрямого и непрямого действия:

  Клапан косвенного действия имеет диафрагму, которая разделяет область впускного отверстия и создает верхнюю камеру. Эта камера соединена с впускным отверстием через отверстие для выравнивания давления. Когда клапан не работает или находится в состоянии покоя, жидкость проходит из впускного отверстия в верхнюю камеру через отверстие для выравнивания давления, чтобы выровнять давление между обеими камерами (P1). Когда катушка (NC) SV электрически заряжена, жидкость проходит через крошечное отверстие, созданное движением плунжера. Жидкость течет из верхней камеры высокого давления в выходной порт низкого давления (P2) из-за перепада давления (P2 < P1). Этот поток приводит к двум действиям:

  1. Образование области низкого давления (P3, P3
  2. Сжатие пружины диафрагмы из-за резкого потока из верхней камеры в выпускное отверстие

  Когда диафрагма пружина сжимается, она открывает поток от впускных к выпускным отверстиям. Скорость потока увеличивается из-за увеличенной разницы давлений (P3 – P1) вместо начальной разницы давлений (P2 – P1).

  Разница между ПЗК непрямого и полупрямого действия заключается в том, что в клапане полупрямого действия плунжер напрямую соединен с диафрагмой. Следовательно, когда катушка находится под напряжением, подъем диафрагмы создает усиленную разницу давлений (P1 – P3), чтобы заставить жидкость течь из верхней камеры к выходному отверстию. Однако в SV непрямого действия для потока требуется начальный перепад давления (P1 – P2); поэтому эти клапаны также называются клапанами пилотного действия или клапанами с пилотным управлением.

  Управление потоками высокого давления с помощью электромагнитных клапанов полупрямого или непрямого действия:

  Регулируя источник питания, вы также можете контролировать, насколько далеко перемещается плунжер. Это смещение непосредственно влияет на скорость потока от впускного к выпускному отверстию и контролирует его. Таким образом, напорной линией высокого давления можно эффективно управлять с помощью небольшого электромагнитного клапана — преимущества, которого нет у электромагнитных клапанов прямого действия.

  Преимущества полупрямых SV:

  • Идеально подходит для применения в широком диапазоне давлений, от нулевого (вакуум) до высокого давления (>100 фунтов на кв. дюйм)
  • Меньшее энергопотребление благодаря вспомогательному подъему из-за разницы давлений
  • Более мощные катушки по сравнению с клапанами непрямого действия, что приводит к более высокий срок службы и циклы переключения

  Недостатки полупрямых ПЗ:

  • Из-за малого отверстия в диафрагме рабочая жидкость должна быть свободна от мусора во избежание засорения клапана. Использование чистой жидкости или сетчатого фильтра снижает риск засорения полупрямого клапана.
  • Системы с высоким расходом и системы с замкнутым контуром

  Сравнительная таблица — электромагнитные клапаны прямого, непрямого и полупрямого действия:

  Резюме:

  Полупрямые электромагнитные клапаны представляют собой тип клапана, который сочетает в себе лучшее Особенности электромагнитных клапанов прямого и непрямого действия.