– 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:

Большая часть современных водопроводных запорных арматур функционирует за счет вложения человеком физического труда. Трубопровод перекрывают способом поворота крана либо клапана. Однако в хитроумных системах такой метод проверки объективно считается медленным, сложным и неудобным. Монтаж базовых электроприводов не всегда оправдан, потому что обходится очень дорого. Подобную трудность можно преодолеть, если на участке установить клапан соленоидный.

Для чего он необходим

Электромагнитные вентили широко применяются в системах водоподготовки, подачи холодной воды в экструдерах, снабжения работы парогенераторов и котельных объектов, соединения разных сред, а также для наполнения и опустошения сосудов с системами автоматического управления. Использование таких установок делает технологическую процедуру более удобной и надежной.

Особенности

Соленоидный клапан представляет собой маленькую конструкцию, которая действует за счет электромагнитных напряжений. У простых запорных арматур устройство совсем легкое, и состоит оно из небольшого элемента, который перекрывает поток. Такой составляющей может быть шар с пробоиной либо диск. Но для закрытия трубопровода следует повернуть дополнительную ручку на кране, тогда как соленоидные установки требуется лишь подключить к электричеству, а все остальное они произведут самостоятельно.

Назначение

Особенность работы такого прибора понятна и проста. Во внутренней части механизма имеется катушка, которая реагирует на электромагнитные толчки. При действии на нее электромагнитного поля она дает напряжение на маленький плунжер. Запорная часть вжимается поршнем или простым устройством из нескольких пружинок, как пластиковая труба. Процесс определенной работы зависит от того, какой клапан соленоидный будет вмонтирован. В одном оборудовании при подаче электричества закрепляющий диск приподнимается, а в другом, совсем наоборот, опускается для полного перекрытия потока.

Принцип работы

Особенность действия данной установки - несложность и производительность. В сравнении с громоздкими кранами, имеющими электроприводы, этот прибор нуждается в минимальном приложении человеческих усилий. Просто достаточно подать короткий электрический толчок, чтобы клапан соленоидный электромагнитныйначал свою работу. По этой причине аналогичное устройство применяется в непростых системах трубопроводов. К примеру, в фармакологической либо химической промышленности, где нужно обладать правами, чтобы распоряжаться всеми процедурами с четкостью до секунды.

Преимущества клапанов

Существует, конечно, немало плюсов таких приборов, а именно:

• практичность;
• функциональность;
• возможность точно следить за всеми процессами и настраивать порядок системы;
• надежность;
• отсутствие трудностей с установкой;
• сравнительная легкость конструкции.

Недостатки

Однако, помимо достоинств, клапан (соленоидный) имеет еще и минусы:

• требуется подключение прибора к электричеству;
• стоимость такой установки порядком выше средней цены простой запорной арматуры;
• при неверном использовании деталь способна поломаться.

Характеристики

Электромагнитные клапаны выпускают в разных вариантах. Каждая дополнительная разновидность определена для осуществления тех или иных целей. По качествам работы их разделяют на несколько видов.

Виды

По типу устройства клапаны бывают:

• простые на полипропиленовые трубы, имеющие 2 входа и являющиеся стереотипной запорной арматурой;
• трехходовые - выполняющие предназначение смесителя, так как отличаются 3 входами и могут их проверять;
• комбинированные модели являются самыми сложными установками с ненормированными характеристиками и механизмами (делят такие изделия по классу рабочей среды и монтируют в системы определенных функций по заказу).

На заметку

Самый востребованный и популярный - это клапан соленоидный электромагнитный для воды. Он же является и самым дешевым. Более дорогие экземпляры можно использовать с нефтью, агрессивной химией, бензином, газом и другими веществами.

Немаловажной характеристикой такого устройства считается нижний и внешний диаметр. Эти цифры указываются в дюймах либо миллиметрах. Дюймовое определение устанавливают двумя показателями. К примеру, закрытый клапан (соленоидный) ¾ дюйма в диаметре пригоден для труб с такими же параметрами. При счете в миллиметрах можно заметить, что эта установка обладает диаметром по высоте 19-20 мм.

Электромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида). Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах. Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку.

Напряжения питания:
Переменного тока, AC: 24В, 110В, 220В;
Постоянного тока, DC: 12В, 24В;
Допуск по напряжению: ± 10%.
Класс защиты: IP65.

Основные рабочие положения:
Клапаны электромагнитные по исполнениям бывают: «НЗ» - нормально закрытые клапаны, «НО» - нормально открытые клапаны и "БС" - бистабильные (импульсные) клапаны, переключающиеся с открытого на закрытое положение по управляющему импульсу.

По принципу действия:
Для различных условий эксплуатации применяют клапаны прямого действия, срабатывающие при нулевом перепаде давлении и пилотные клапаны (непрямого действия) - срабатывающие только при минимальном перепаде давления. Так же электромагнитные клапаны подразделяются на запорные (2/2 ходовые), распределяющие трехходовые (3/2 ходовые), и переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Мембраны и уплотнения:
Мембраны клапанов изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава - EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Так же 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. Температура применения −40… +140 °С.

NBR - Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. 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 низкого давления при температуре −30… +150 °С. 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 °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.

Полимеры, устойчивость химических соединений и рабочие среды,
общие технические данные и материалы.

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана

Клапан нормально закрытый
В статичном положении напряжение на катушке отсутствует - электро клапан 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 (над мембраной) поддерживается через перепускное отверстие в мембране (или через канал в поршне) 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 катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана (над мембраной) понижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается вверх и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.

Клапан нормально открытый
Принцип действия нормально открытого клапана наоборот - в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения на катушку клапан закрывается. Для удержания нормально открытого клапана в закрытом состоянии, напряжение необходимо подавать на катушку долговременно.

Для правильной работы любых клапанов пилотного действия необходим минимальный перепад давления, ΔP - разница давлений на входе и на выходе клапана. Пилотные клапаны назвают клапанами непрямого действия, т.к. кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия по перепаду давления. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации в системах водоснабжения, отопления, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. - везде, где присутствует давление в трубопроводе.

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия

У электромагнитного клапана прямого действия пилотный канал отсутствуют. Эластичная мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, под воздействием магнитного поля катушки, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан. При закрытии (отсутствии магнитного поля), подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности.

Для клапана электромагнитного 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 местах, где давление минимально или отсутствует.

Принцип действия бистабильного клапана

Бистабильный клапан имеет два устойчивых положения: "Открыто" и "Закрыто". Переключение между ними осуществляется последовательно, подачей короткого импульса на катушку клапана. Особенностью управления является необходимость подачи импульсов переменной полярности, поэтому бистабильные клапаны работают только от источников постоянного тока. Для удержания открытого или закрытого положения подавать напряжение на катушку не требуется! Конструктивно, бистабильные импульсные клапаны выполнены как пилотные клапаны, т.е. необходим минимальный перепад давления.

Клапан электромагнитный соленоидный (англ. solenoid valve) - это 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, давления и исполнения. Клапаны электромагнитные можно применять как запорные устройства дистанционного управления, так и для безопасности, в качестве отсечных, переключающих или отключающих электроклапанов.

Электромагнитный клапан — это современный вид запорной арматуры, устанавливаемый на трубопроводы отопления, водоснабжения, мелиорации, технические водопроводы на промышленных предприятиях. Устройство основано на электромагнитной катушке — соленоиде, которая принимает импульс из внешнего устройства (датчика или контроллера) и перекрывает либо открывает поток рабочей среды.

Главный принцип и преимущество использования этого устройства — автоматизм. Конструкция клапана была задумана таким образом, чтобы перекрывать поток воды или другой жидкости/газа при изменении определенных параметров системы — температуры, давления, скорости и силы потока — без участия человека. Происходит это за счет электромагнитного поля в области действия сердечника (плунжера) клапана. При возникновении напряжения он опускается или поднимается, в зависимости от предусмотренных условий.

Рабочая энергия, приводящая в действие плунжер, возникает при движении электронов по медной обмотке катушки. Магнетизм, появляющийся при подаче импульса с внешнего устройства, преобразуется в поступательное движение, которое опускает плунжер. Последний перекрывает поток воды, позволяя избежать больших технологических потерь. Как только ситуация нормализуется, напряжение исчезает и плунжер поднимается, позволяя воде далее двигаться по трубам.

Важно! Другое преимущество соленоидного клапана — высокая скорость срабатывания. Благодаря этому устройство может перекрыть поток воды при аварии на участке трубопровода за 2-3 секунды после срабатывания датчика. За счет этого клапаны незаменимы в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения, в технических трубопроводах на промышленных предприятиях.

Конструктивные особенности

Устройство клапана состоит из полимерного или металлического корпуса, внутри которого находится соленоид, плунжер, шток и мембрана.

Материалом для исполнения корпуса служит пластик, либо нержавеющая сталь, латунь или чугун, что определяется сферой использования клапана. Например, металлический корпус используется в системах с химически агрессивными или высокотемпературными средами, тогда как пластиковые применяются для простой водопроводной питьевой или технической пресной воды. Мембраны и уплотнители клапана производятся из полимерных материалов на основе каучука и полиэтилена.

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.