Подбор электромагнитного клапана

Здесь вы узнаете:

• Назначение и применение электромагнитных клапанов
• Принцип работы электромагнитных систем
• Описание конструкции стандартного устройства
• Классификация устройств
• Преимущества электромагнитных клапанов для воды
• Как выбрать соленоидный клапан
• Как установить электромагнитный клапан
• Обзор цен

Соленоидный электромагнитный клапан применяют во многих трубопроводных системах, чтобы контролировать процесс транспортировки различных газов и жидкостей. Принцип работы у всех них одинаков – закрытие и открытие крана происходит за счет срабатывания электромагнита.

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.

Нормально-открытый и нормально-закрытый электромагнитный клапан

В нормальном состоянии (когда управляющее напряжение на катушке отсутствует) клапан может быть открыт (нормально-открытый клапан) или закрыт (нормально-закрытый клапан).

В каких же случаях используют НЗ клапаны, а в каких НО? Всё зависит от того, какое состояние считается наиболее безопасным — состояние, в которое клапан должен вернуться при аварийном пропадании управляющего напряжения. Например, в системе защиты от протечек ЭМ клапан устанавливается в квартире на входном трубопроводе, чтобы перекрыть подачу воды в случае возникновения протечки. Если установить НО клапан в такую систему, то в случае пропадания электропитания в квартире клапан будет оставаться открытым и не спасёт от протечки. Поэтому в данном случае безопасным состоянием является «нормально закрытое».

Если с точки зрения безопасности оба состояния клапана являются равноценными, тогда берут клапан с таким нормальным состоянием, в котором устройство в процессе работы будет находиться дольше, чтобы снизить расходы электроэнергии.

Принцип работы электромагнитных систем

Электромагнитная катушка индуктивности работает во всех известных напряжениях переменного и постоянного тока (220В АС, 24 AC, 24 DC, 5 DC и др.). Соленоиды помещают в специальные корпуса, защищенные от воды. За счет низкого потребления энергии, особенно для небольших электромагнитных систем, возможно управление с помощью полупроводниковых схем.

Чем меньше воздушный зазор между стопором и электромагнитным сердечником, тем сильнее возрастает напряженность магнитного поля, вне зависимости от вида и величины подаваемого напряжения. Электромагнитные системы с переменным током имеют куда большую величину штока и силу магнитного поля, чем системы с постоянным током.

Когда подается напряжение и воздушный зазор имеет максимальную протяженность, системы переменного тока, потребляя большое количество энергии, поднимают шток и зазор закрывается. Благодаря этому увеличивается мощность выходного потока и создается перепад давления. Если же подается постоянный ток, то увеличение скорости потока происходит довольно медленно, до тех пор, пока значение напряжения не станет фиксированным. По этой причине клапаны могут регулировать системы только низкого давления, за исключением тех, что оснащены небольшими проходными отверстиями.

Иначе говоря, в статическом положении, при условии, что катушка обесточена и устройство находится в закрытом/открытом положении (в зависимости от типа), поршень находится в герметичном соединении с седлом клапана. При подаче напряжения, катушка передает импульс на привод и шток открывается. Это возможно потому, что катушка формирует магнитное поле, которое в свою очередь воздействует на плунжер и втягивается в него.

Управление электромагнитным клапаном

Важной характеристикой ЭМ клапана является тип управляющего напряжения. В системах автоматики это чаще всего 220 В переменного тока или 24 В постоянного тока. Управляют клапаном с помощью дискретного ключа. Это может быть релейная схема автоматики, ручная кнопка или релейный выход контроллера.

На рисунке показано управление клапаном с катушкой на 220 В. Схема управление катушкой рассчитанной на постоянный ток 5, 12, 24 В — идентична. Однако, в случае с постоянным током важнособлюдать полярность управляющего напряжения.

Описание конструкции стандартного устройства

Наиболее простой соленоидный электромагнитный клапан имеет два порта: на входе и выходе. Дополнительно может быть три или более портов.

Фото — Конструкция соленоидного клапана

Вода или газ поступает через входное отверстие (2). Любое вещество должно проходить через отверстие бака (9), прежде чем поступить в выходное отверстие (3). Выходное отверстие закрыто поршнем (7).

Электроклапан на фото выше – это нормально закрытый соленоидный электромагнитный клапан типа ASCO, ТОРК или Данфосс (Danfoss). Работает он следующим образом: данные устройства соединены с пружиной (8), которая давит на поршень против открытия проходного сечения. Уплотнительный материал на кончике поршня содержит защиту (прокладку) от попадания в отверстия воды или газа, до тех пор, пока поршень поднимается с помощью электромагнитного поля, создаваемого катушки. Схема демонстрирует работу стандартного.

Фото — Соленоидный клапан

Есть много вариаций конструкции клапана. Обычные клапаны могут иметь множество портов и поршней. Двухходовой клапан непрямого действия (обратный) имеет 2 порта — EV1140, ДУ50, ДУ32, ДУ100, ДУ15, ДУ25, серия РУ16; если клапан открыт, два порта подключены и жидкость перемещается между ними; если клапан закрыт, то порты находятся в изоляции. Если клапан открыт, то соленоид не под напряжением, затем клапан называется нормально разомкнутый (Н.Р.). Аналогично, если клапан закрыт, то соленоид не под напряжением, такой клапан называется нормально замкнутый, скажем, YCD21, YCPS31, YCWS1. Есть также трех портовые и более сложных конструкций устройства, у них обозначение имеет вид 30 (3, 33, и т.д.). Трехходовой клапан имеет 3 порта для управления электроприводом; он соединяет один порт, либо два из них (как правило, порт поступления и выхлопной канал).

Небольшой электромагнитный клапан можете создать ограниченную силу. Примерное соотношение между необходимыми электромагнитными силами Fs, давлением жидкости P и площадью отверстия A для клапана прямого действия имеет значение:

Fs = P*A = P*pi *d2 / 4

Где d — диаметр отверстия.

В некоторых электромагнитных клапанах электромагнитные силы действуют непосредственно на главную арматуру. Другие используют небольшие, полные электромагнитные клапаны, известные как пилотируемые. Пилотируемые клапаны требуют гораздо меньше энергии, но они намного медленнее. Такие соленоиды, как правило, нуждаются в полной мощности все время, чтобы полностью открыться и удерживать такое положение.

Выбор клапана

Прежде чем приступать к выбору клапана, необходимо выяснить устройство арматуры, принцип ее действия и область применения.

Устройство арматуры

Электромагнитный или соленоидный клапан состоит из следующих элементов:

1. корпуса запорной арматуры, который может быть изготовлен из латуни, бронзы и иных материалов, не подверженных коррозии;
2. поршня и штока, изготовленных из материалов, обладающих достаточными для работы устройства магнитными свойствами;
3. мембраны – чувствительного элемента, подающего сигналы о возникновении аварийной ситуации;

Мембраны могут изготавливаться из различных материалов, что влияет на технические параметры арматуры.

1. электромагнитной катушки (соленоида), располагаемой в защитном корпусе.

Составляющие элементы соленоидного клапана

Как работает клапан

Принцип работы клапана:

1. в обычном положении, в зависимости от вида устройства, пружина клапана находится в опушенном/поднятом состоянии;
2. при подаче электромагнитного сигнала на катушку клапана (220в) пружина поднимается, пропуская излишний поток жидкости, или поднимается для перекрытия потока соответственно;
3. после снятия напряжения составляющие арматуры приходят в обычное состояние.

Схема действия электромагнитного клапана

Область использования

Для чего нужен соленоидный клапан? Арматура используется:

• в системах водоснабжения для смешивания потоков и достижения оптимальной температуры или аварийного перекрытии системы;

Соленоидные клапан на трубах подачи воды в жилое помещение

• в системах отопления для снижения потерь при испарении жидкости;
• в канализационных сетях, особенно в местах общественного пользования. Арматура также устанавливается для снижения потерь;
• в оросительных системах. Монтаж электромагнитного клапана позволяет задавать временные интервалы подачи воды для полива растений;
• в моечной технике бытового и промышленного назначения для обеспечения бесперебойной работы слива.

Разновидности клапанов

Произвести классификацию электромагнитных клапанов можно по нескольким признаками:

1. в зависимости от механизма действия клапаны подразделяются на арматуру:
   прямого действия. Запорный элемент клапана работает под управлением сердечника, на который подается напряжение;
2. пилотного действия. Такая арматура дополнена пилотным клапаном, который и осуществляет управление запорным элементом;

Арматура с дополнительным клапаном управления

по положению запорного элемента выделяют:
нормально открытые клапаны – запорный элемент в стандартном положении открытый и не препятствует прохождению рабочей среды;

Открытый электромагнитный клапан в стандартном положении

нормально закрытые клапаны. В отличие от предыдущего вида нормально закрытый клапан не позволяет проходить рабочей среде на определенный участок трубопровода. Открытие арматуры происходит в результате аварийной ситуации или возникновения избыточного давления;

Принцип работы закрытого электромагнитного клапана

1. бистабильным. Смена режима работы клапан происходит при подаче электропитания на катушку.

1. по количеству патрубков:
   одноходовые – клапаны с одним патрубком. Используются для аварийного перекрытия;
2. двухходовые – имеют два патрубка. Арматура может использоваться как для перекрытия/открытия потока, так и для смешивания;
3. трехходовые – три патрубка. Способны выполнять как функцию смешивания, так и функции регулирования и перекрытия.

Электромагнитный клапан с тремя патрубками

При выборе клапана также рекомендуется учитывать технические характеристики, так как несоответствие требований трубопроводной системы и данных клапана может привести к поломкам арматуры и преждевременному износу.

О разных видах клапан, устройстве арматуры и принципе работы подробно рассказано на видео.

Классификация устройств

Существует несколько разновидностей соленоидных запорных устройств. Эти приборы классифицируются по разным признакам:

• типу конструкции;
• материалу, из которого изготовлена корпусная часть;
• виду уплотнителя;
• положению запора внутри, когда система находится в обесточенном состоянии;
• способу подключения.

Каждая разновидность прибора рассчитана на работу в различных условиях, при определенном давлении и температуре. Устройства разного типа контролируют свою среду. Различают водяные клапаны, газовые, воздушные, паровые. Существуют устройства, регулирующие работу систем, внутри которых перемещаются нефть, бензин и другие виды топлива.

Соленоидный электромагнитный клапан классифицируется по типу конструкции, способу подключения, положению запора

Важно!Соленоидный клапан следует подбирать очень тщательно. Если взять устройство, которое не будет соответствовать требованиям системы, оно не прослужит долго.

По способу подключения электромагнитные приборы бывают муфтовыми, фланцевыми и штуцерными. Их размер варьируется в пределах 6-150 DN, что позволяет подобрать запорный механизм для любого трубопровода. Для изготовления корпусной части приборов производители используют нержавеющую сталь, чугун, латунь, а также различные виды пластика, обладающие повышенным запасом прочности.

Перекрытие жидкости клапаном осуществляется благодаря мембране, установленной внутри него. А также в этом процессе принимает участие уплотнитель, который изготавливается из эластичных полимеров:

• этилен-пропиленового эластомера;
• фторэластомера;
• бутадиен-нитрильного каучука.

По типу подключения электромагнитные клапаны бывают муфтовыми, штуцерными и фланцевыми

Изделия из фторэластомера способны выдерживать высокие температуры, а также контакт с бензином и маслами. Каучуковые уплотнители имеют промышленное назначение, поскольку проявляют стойкость к воздействию нефтепродуктов. В электрических клапанах для воды используются изделия из этилен-пропиленового эластомера. Они могут контактировать с кислотами, солями и щелочами, которые присутствуют в составе жидкости.

По принципу функционирования

Функциональные возможности запорных устройств зависят от внутреннего строения, количества патрубков и отверстий. По принципу действия электромагнитные клапаны делятся:

• на одноходовые;
• двухходовые;
• трехходовые.

Одноходовые изделия подключаются к трубопроводной системе посредством одного патрубка. Эти устройства выполняют защитную функцию. Если в системе повышается уровень давления, они просто выпускают лишнюю воду или пар. В соленоидных клапанах 2/2 (двухходовых) имеется два отверстия – входное и выходное.

Трехходовые устройства подключаются к трубам с помощью трех патрубков. Они имеют два входных отверстия и перенаправляют носитель из одного трубопровода в другой. Такие приборы обычно устанавливаются в системах отопления. Функциональные возможности соленоидных электромагнитных клапанов (220В) с тремя патрубками позволяют смешивать рабочую среду путем перегонки теплового носителя между двумя контурами. В результате происходит изменение температуры воды в системе. При этом трубопровод продолжает работать в том же режиме.

Перекрытие движения жидкости осуществляется с помощью мембраны, установленной внутри клапана

Обратите внимание! Тип мембраны нужно подбирать с учетом температуры рабочей среды и ее состава. Присутствующие в трубах ржавчина и песок негативно отражаются на состоянии этих изделий, независимо от материала их изготовления. Поэтому любой тип клапанов подключается к трубопроводу только при условии наличия фильтра.

По принципу работы соленоидные клапаны бывают прямыми и непрямыми. В устройствах прямого действия сердечник перемещается исключительно под влиянием электромагнита. Непрямые клапаны реагируют еще и на 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.

Термические свойства уплотнителей представлены в следующей таблице:

Обозначение уплотнителя	FPM	EPDM	NBR
Название материала	Фторкаучук	Этилен-пропиленовый каучук	Бутадиен-нитрил-каучук
Диапазон рабочих температур, °С	-30…+150	-40…+140	-10…+80

При этом в любом случае особое внимание при эксплуатации электроклапана следует уделить отсутствию примесей в воде.

Песок и ржавчина в трубах рано или поздно испортят любую мембрану, независимо от материала ее исполнения. Устанавливать рассматриваемое устройство можно только при наличии в трубопроводе фильтра.

Монтаж и подключение катушки

Главным рабочим органом соленоидного клапана является магнитная катушка. Необходимо обеспечить такие условия эксплуатации, чтобы гарантированно избежать её преждевременного повреждения.

При установке рекомендуется обращать внимание на концы выводов. Один из них обязательно подключается к заземлению. Два других – к фазе и к нулю. При этом, если среда, перемещаемая по системе является грязной, внутренняя трубка может засориться.

Специалисты рекомендуют в любом случает устанавливать дополнительный фильтр на входе перед клапаном. Пусть подобный монтаж несколько затратен по времени и деньгам, зато система получает дополнительную степень надёжности.

Кабель, который будет подключаться к соленоидному клапану, обязательно в месте подключения должен образовывать петлю, которая спускается ниже входного отверстия кабеля.

В случае возникновения конденсата, он спустится по кабелю, но подняться по нему, чтобы попасть внутрь клапана уже не сможет.

• Рекомендации, которые позволят самостоятельно подключить твердотопливный котёл.

• Узнайте о том, на каких принципах функционирует фонтан — https://glavspec.ru/kak-rabotaet-fontan.html

В видео будет продемонстрирован классический соленоидный клапан:

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.

В этой статье рассмотрим, зачем нужен такой клапан и как он работает. Также поговорим об основных разновидностях соленоидных электроклапанов.

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».

Выводы и полезное видео по теме

Обзор устройства соленоидного клапана:

Как устроен и работает электроклапан на 220 В прямого действия:

Виды электромагнитных клапанов по принципу срабатывания:

Соленоидный вентиль дистанционного управления неприхотлив и надежен в работе. Он рассчитан на несколько десятков тысяч срабатываний (исправно проработает 20–25 лет) и не требует специализированного обслуживания.

Стоит такое устройство под воду в пределах 3–6 тысяч рублей, но помогает решить многие проблемы. При этом самостоятельно смонтировать его не сложно, надо лишь правильно выбрать подобный клапан по характеристикам и материалам.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными сведениями или указать на несоответствие или ошибку? Или хотите дать рекомендации по выбору оптимальной модели соленоидного электроклапана? Пишите, пожалуйста, свои советы и замечания в блоке комментариев.

Если у вас остались вопросы по теме статьи, задавайте их нашим экспертам внизу под этой публикацией.

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.

Как выбрать соленоидный клапан

Универсальный совет при выборе запорной арматуры — внимательно изучать описания и спецификации, которые дает производитель. По ним можно определить, допускается ли использование той или иной модели клапана в различных системах, в которых могут быть разные показатели температуры, давления, скорости тока и химического состава жидкости.

Также следует обращать внимание на размер входного и выходного отверстия, которое должно совпадать с параметрами трубопровода. В противном случае будут нарушены гидравлические параметры системы, поскольку жидкость на участке установки клапана может замедляться, что скажется на температуре и давлении воды.

Важно! При выборе клапана необходимо в первую очередь учитывать химические свойства рабочей среды, поскольку разные металлы разрушаются при воздействии кислот (например, латунь). Пластиковые модели нельзя использовать в высокотемпературных системах.

Характеристики и выбор ЭМ клапана

Основными характеристики, на которые нужно обратить внимание при выборе клапана:

• Тип клапана: нормально-открытый или нормально-закрытый. Какой тип клапана выбрать подробно рассмотрено в предыдущем разделе.
• Присоединительные размеры: диаметр и тип резьбы.
• Габаритные размеры: клапан же должен уместиться там, куда его планируется установить.
• Максимальное давление (PN): Предельное давление среды, при котором может работать клапан. Выбирать его нужно с некоторым запасом относительно рабочего давления воды в вашей системе.
• Диапазон рабочего давления (ΔP). Верхний предел обычно совпадает с PN. Нижний предел тоже важен: если давление в системе не достигает нижнего предела, клапан может просто не открыться.
• Масса. Если клапан много весит, придётся продумать для него дополнительный крепёж, чтобы он не погнул трубопровод, на котором установлен.
• Тип управляющего напряжения: переменный или постоянный ток, рабочее напряжение катушки. Необходимо учитывать при проектировании системы управления клапаном.

Обзор цен

Купить соленоидный воздушный, дренчерный или газовый клапан мощностью до 380 вольт в России, Украине, Беларуси, можно в любом специализированном магазине. Вы найдете устройства такого типа: фреона, Хонда, СВМ, CEME (СЕМЕ), СКН для разнообразных установок. Каждый производитель предлагает свой прайс-лист, мы собрали средние цены на клапаны производства России, Италии, Германии и стран СНГ:

Город	Цена, рублей
Алматы	2300
Воронеж	2100
Екатеринбург	2100
Новосибирск	2200
Москва	2400
Казань	2300
Самара	2100
Уфа	2200
Пермь	2100

Все фирмы предоставляют гарантию на свою продукцию год, продажа осуществляется в официальных дилерских магазинах.