Соленоиден електромагнитен клапан: къде се използва + видове и принцип на работа

Освен обикновените ръчни вентили в магазина можете да видите и соленоиден електромагнитен клапан с автоматично действие. Той позволява не само да управлявате потока на течности и газове в тръбопроводите от разстояние, но и да автоматизирате този процес.

Такива устройства се различават по вътрешна конструкция и предназначение. Принципът на работа при всички тях е един и същ – затварянето/отварянето на крана става чрез задействане на електромагнит.

В тази статия ще разгледаме защо е необходим такъв клапан и как работи. Също така ще поговорим за основните разновидности на соленоидните електроклапани.

Защо е необходим електромагнитният клапан?

Соленоидните вентили са категория съвременна спирателна арматура за тръбопроводи с най-различно предназначение. В бита подобни електроклапани се използват в автомобили, специална техника, водопроводи и системи за автоматично поливане и отопление.

Също така те се използват широко в промишлеността за регулиране на потока и контрол на транспортирането на разнообразни течности и газове.

Соленоидният електроклапан се отнася към енергозависимо оборудване, за задействане за отваряне или затваряне му е необходимо електрозахранване

Вътре електромагнитният клапан за вода или газ няма никакви сензори. С негова помощ можете само да регулирате или напълно да спирате потока на работната среда. Ако е необходима автоматизация на тези процеси, ще трябва допълнително да поставите външни измервателни уреди, обвързвайки работата на електроклапана вече с тях.

Например, да използвате допълнително в комбинация контролер и сензор за теч на вода, така че в момента на откриване на теч соленоидният клапан да получи съответната команда от контролера и да спре тръбопровода.

Сред предимствата на използването на соленоидни клапани се числят:

• бърза регулировка на потока на работната среда по тръбопровода;
• универсалност и надеждност на устройството;
• дълъг срок на експлоатация;
• малки размери и малко тегло;
• многообразие от разновидности на прибора.

Задействането на клапана става буквално за части от секундата след подаване на сигнал. Той е проектиран за работа с течности при различно налягане, от 0 до 25 бара, и с променяща се температура, от -20 до +120 °C. В обезтокорено състояние такъв електроклапан може да остане както в затворено, така и в отворено положение – всичко зависи от модификацията на уреда.

Най-често в бита соленоидният електромагнитен клапан се използва в системите за водоснабдяване и отопление, където с негова помощ дистанционно се регулира водният поток.

Във водопроводите той позволява автоматично да се спре подаването на вода при спукване на тръби. А в отоплителните системи такъв вентил се използва като устройство за регулиране на потока на топлоносителя.

Тук той по външен датчик за температура самостоятелно намалява или увеличава потока на нагрета течност от котела към радиаторите.

Как работи вентилът със соленоид?

Соленоидният електроклапан се състои от:

• корпус от стомана, чугун, месинг или полимер;
• индукционна намотка със сърцевина (соленоид);
• работен спирателен елемент;
• уплътнител;
• демпферна пружина.

Индукционната намотка от мед вътре в спирателното устройство е разположена в херметичен корпус, до който водата няма достъп. Запушването или отварянето на канала за поток на работната среда става чрез изтеглящия се под действието на соленоида прът и мембрана.

Свързването на електрозахранването към соленоидния клапан се осъществява чрез клеми отгоре на корпуса на уреда, до индукционната намотка.

В обезтокорено състояние под въздействието на пружината вентилът напълно затваря канала за поток или го оставя напълно отворен. След това, след подаване на напрежение към намотката, настъпва изместване на сърцевината и пръта, в резултат на което напречното сечение на този проток се увеличава/намалява.

Общият принцип на работа на разглеждания електромагнитен клапан е прост – движението на пръта в него става чрез електромагнитна индукция. При протичане на електрически ток през намотката, върху намиращата се в центъра ѝ сърцевина въздейства електромагнитно поле, чиято сила и посока зависят от приложеното напрежение във волтове.

В резултат на това настъпва изместване на спирателния елемент и промяна на проходното сечение на вентила.

Намотката на соленоидния клапан в зависимост от модификацията на уреда може да работи при напрежение 5–36 V постоянен ток или 220 V променлив ток.

Електроклапаните с ниско управляващо напрежение са проектирани за работа в тръбопроводи с малък диаметър и с малко налягане на работната среда. Сферата на тяхното приложение е доста ограничена.

Затова такива вентили са по-лесни за вграждане в системата за управление на нисковолтови полупроводникови устройства и за свързване към различни микроконтролери. Във водопроводите и отоплителните кръгове на частни къщи обикновено се използват именно те.

Разновидности на соленоидни електроклапани

Съществуват няколко разновидности на разглежданото устройство. Такива уреди се класифицират по материал на корпуса, конструкция и положение на затвора в обезточено състояние, тип уплътнител и начин на свързване към тръбите.

Всеки от тези варианти е предназначен за работа с определена среда по състав, температура и налягане. Трябва внимателно да изберете соленоидния електроклапан. Ако вземете уред, който не отговаря на изискванията, той няма да служи дълго.

Първото и основно разделение на електромагнитните клапани е по вид на електрическия ток. Така те могат да работят с променлив или постоянен ток.

По начина на свързване соленоидните електроклапани се делят на:

• фланцови;
• муфтови;
• штуцерни.

А по размер те могат да бъдат от 6 до 150 DN (от 1/8 до 6 инча). Ще се намери вариант за всеки тръбопровод.

Корпусът на разглежданите електроклапани се изработва от:

• пластмаса (усилена PPA, PVC, найлон);
• неръждаема стомана;
• месинг;
• от чугун.

Всеки от тези варианти има свои характеристики по отношение на налягане и температура на работната среда. Тези числа трябва внимателно да се проучат в паспорта на уреда, за да не сбъркате с избора. При това за водопровод или отопление в частна къща ще подхожда всяка от горепосочените вариации.

Класификация #1 — по вътрешно устройство

Клапаните по конструкция на управляващия елемент се делят на три групи:

1. Шибърни.
2. Мембранни.
3. Поршневи.

Електромагнитните клапани в битово изпълнение обикновено се правят с мембрана. Това е евтин и надежден вариант, който без проблем се справя с регулирането на водния поток в битови отоплителни и водоснабдителни системи.

Вътрешните елементи – пружина, плунжер и сърцевина, практически винаги се изработват от неръждаема стомана, която се отличава с висока устойчивост на промени в температурата и налягането на водата.

Основното разделение на соленоидните клапани се осъществява по положение на запорния механизъм при обезточен електромагнит.

По този параметър соленоидните електроклапани се делят на:

• нормално затворени, клапанът е затворен (НЗ);
• нормално отворени, клапанът е отворен (НО);
• бистабилни.

В първия случай, докато на соленоида не е подадено напрежение, сърцевината благодарение на налягането на пружината е спусната надолу и няма воден поток. Във втория случай, при обезточено състояние на уреда, каналът обратно е напълно отворен, а затварянето му става само след подаване на захранване.

Третият вариант – положението може да бъде както отворено, така и затворено.

Класификация #2 — по принцип на функциониране

Функционално соленоидни електроклапани за вода на 220 V и друго напрежение биват:

• едноходови;
• двуходови;
• триходови.

Първите имат само един патрубок за свързване към тръбопровода. Това са предпазни устройства, предназначени за изпускане на пара или вода при твърде високо налягане в тръбите.

Двуходовите соленоидни вентили са най-разпространените и търсени. Те имат два патрубка – вход и изход, и се монтират в прекъсване на тръбопровода.

Триходовите устройства идват с три патрубка за свързване към тръбите. Такива варианти са предназначени за пренасочване на потока от един тръбопровод в друг.

Най-широко триходовите клапани се прилагат в отоплителни системи. Подобни уреди позволяват лесно да се осъществи преток на топлоносителя от един контур в друг за смесване на работната среда.

В резултат на това температурата на водата в системата се променя, а източникът на топлинна енергия продължава да работи без промяна на режима.

Също така електромагнитните клапани биват:

• пряко действие;
• непряко действие.

В първите сърцевината се движи единствено под въздействието на електромагнит. Във вторите – на нейното преместване влияе и налягането на работната среда.

Класификация #3 — по материал на уплътнителя и мембраната

Вътре в корпуса на електромагнитния клапан е разположена мембрана, която прекъсва потока на водата. Освен това, между намотката и основния с патрубците е разположен уплътнител. И двата елемента се изработват от еластични полимерни материали.

Най-често в битовите електромагнитни клапани за вода уплътнителите и мембраните се изработват от EPDM, който се отличава с висока устойчивост на соли и ниски температури.

Уплътнителят в електроклапаните може да бъде изработен от:

• FPM (FKM, VITON) – фтореластомер;
• EPDM – етилен-пропиленов еластомер;
• NBR – бутадиен-нитрилов каучук.

Първият вариант се отличава с висока максимална температура на работната среда и устойчивост на масла и бензини. Вторият – е евтин и устойчив на въздействието на разтворените във вода соли, основи и киселини. Третият – спокойно понася контакт с нефтопродукти, обикновено се прилага в промишлеността и автомобилите.

Върху цената на електромагнитния клапан този материал не влияе силно. Частите от него са твърде малки по размер. Типът на уплътнителя и мембраната трябва да се избира единствено въз основа на характеристиките на работната среда.

Термичните свойства на уплътнителите са представени в следващата таблица:

При това във всеки случай особено внимание при експлоатацията на електроклапана трябва да се обърне на липсата на примеси във водата.

Пясъкът и ръждата в тръбите рано или късно ще развалят всяка мембрана, независимо от материала, от който е изработена. Разглежданото устройство може да се инсталира само при наличие на филтър в тръбопровода.

Изводи и полезно видео по темата

Преглед на устройството на соленоидния вентил:

Как е устроен и работи електроклапанът на 220 V с директно действие:

Видове електромагнитни вентили по принцип на задействане:

Соленоидният вентил за дистанционно управление е непретенциозен и надежден в работа. Той е проектиран за няколко десетки хиляди задействания (ще работи изправно 20–25 години) и не изисква специализирана поддръжка.

Такова устройство за вода струва от 30 до 60 €, но помага за решаването на много проблеми. При това да го монтирате сами не е трудно, трябва само да изберете правилния подобен вентил според характеристиките и материалите.

Искате ли да допълните изложения по-горе материал с полезни сведения или да посочите несъответствие или грешка? Или искате да дадете препоръки за избор на оптимален модел соленоиден електроклапан? Моля, пишете своите съвети и забележки в блока за коментари.

Ако имате останали въпроси по темата на статията, задайте ги на нашите експерти долу под тази публикация.