Клапан запорный электромагнитный: устройство и область применения

Устройство сложных систем, требующих контроля потока передаваемых по трубопроводу, кроме запорной арматуры ручного управления, используют в конструкции и электромагнитные клапаны. Небольшие по размеру устройства помогают сделать работу трубопроводов более эффективной, ведь кроме удобства дистанционного управления клапана помогают управлять потоком. Сегодня эти устройства становятся все более доступными и востребованными, ведь, кроме традиционных промышленных систем под управлением микропроцессоров, они все больше находят применение и в бытовых системах.

Принцип работы запорного электромагнитного клапана

 

Основой конструкции запорного электромагнитного клапана выступает соленоид или электромагнитная катушка. По сути, это обыкновенный клапан, оснащенный устройством управления управляемый при помощи электричества.

 

Принципиально схема устройства состоит:

  1. Из соленоида — электромагнитной катушки внутри которой находится металлический сердечник, совершающий движение под действием электрического тока;
  2. Корпуса, в котором находится это устройство;
  3. Мембраны — эластичной пластины, которая движется под воздействием соленоида;

В реальности конструкция намного сложнее, ведь при работе катушки важно сделать движение сердечника не только более эффективным, но и безопасным для мембраны. Для этого в конструкции предусмотрен плунжер и дополнительное защитное покрытие мембраны.

Работа клапана выглядит следующим образом:

  1. В зависимости от характеристик соленоида клапана в выключенном состоянии рабочий проход клапана может быть открытым или закрытым;
  2. В случае, когда клапан находится в открытом состоянии и через него проходит поток рабочей среды он называется открытым, когда поток перекрыт мембраной — закрытым;
  3. При подаче электрического тока на контакты катушки, в обмотке возникает электромагнитное поле и сердечник под действием магнитного поля начинает двигаться;
  4. Сердечник нажимает на шток и плунжер, которые, в свою очередь, нажимают на мембрану и перекрывают поток прохода клапана;
  5. При отключении тока на обмотке катушки сердечник, под действием пружины возвращается в свое начальное положение;
  6. Плунжер и шток также смещаются и возвращаются в исходное положение, перестав оказывать воздействие на мембрану;
  7. Рабочий проход освобождается и начинается пропуск рабочей среды.

Таким образом, конструкция клапана и принцип его действия позволяет осуществлять как полное перекрытие рабочего потока, так и дозированный его пропуск.

Где применяется такая арматура

 

Фактически без этого устройства не обходится ни одна система промышленных трубопроводов. В бытовых условиях такие клапана используются в стиральных машинах, системах капельного полива, функциях систем отопления и вентиляции дома.

 

В промышленных установках электромагнитный клапан устанавливается в качестве регулирующих устройств. Такие устройства необходимы для дозирования веществ, например, при приготовлении смесей и растворов, при помощи клапана обеспечивается регулирование давления в резервуарах, они устанавливаются для отбора вещества при транспортировке по разветвленной системе трубопроводов.

Для обеспечения безопасности резервуаров высокого давления, кроме обычных предохранительных клапанов, срабатывающих при превышении предельного уровня давления в резервуаре устройство, обеспечивает постоянное поддержание давления в заданном параметре.

 

До сих пор используемые в зданиях системы воздушной почты, где по трубопроводам перемещаются капсулы с документами также работают благодаря электромагнитным клапанам — они осуществляют подачу сжатого воздуха для движения капсул.

Чаще всего используются клапана для систем полива и орошения. Здесь при помощи управляющего устройства, задающего параметры полива, осуществляется в автоматическом режиме подача воды на указанные участки. Электромагнитный клапан выступает важным элементом блока внесения удобрений — он регулирует подачу из резервуара в проточную воду химических веществ, обеспечивающих рост растений.

Из чего сделан электромагнитный клапан

 

Столь большое разнообразие задач, решаемых при помощи электромагнитных клапанов требует и применения специфических технических решений в конструкциях устройств. Для производства корпуса используются как традиционные материалы — сталь, латунь или чугун, так и новые, на основе композитных материалов.

 

Проблема безопасности устройства ввиду использования электрического тока решена применением высококачественных пластмасс для штоков и плунжеров. А вот сами электромагнитные катушки изготавливаются в прочных герметичных пластиковых корпусах. Такое решение позволяет использовать клапан в неблагоприятных условиях.

 

Так, например, для распределения потока систем искусственного полива, построенных на основе труб ПВХ, клапан устанавливается на ответвлении от магистрали. При этом, само устройство находится на глубине1-1,2 метра от поверхности грунта и защищено от попадания влаги пластиковым колпаком.

Мембраны для клапанов сегодня выпускаются в нескольких вариациях. Наиболее популярны для водопроводных систем мембраны из искусственных каучуков. Это оптимальное решение для устройств, рассчитанных на 100 — 250 тысяч рабочих циклов открытия-закрытия. Рабочий диапазон температур, в которых используются мембраны может колебаться от -50 и до +250 градусов Цельсия.

Для химических производств и трубопроводов, перекачивающих опасные вещества, используются клапаны из нержавеющей стали, с мембранами, имеющими тефлоновое покрытие.  Кроме того, для работы катушки используют постоянный электрический ток 12 или 24 вольт.

Виды электромагнитных клапанов

 

Несмотря на схожий принцип работы электромагнитные клапаны имеют несколько видов. Различия начинаются в принципе включения устройства:

  1. Клапана прямого включения;
  2. Пилотные типы устройств.

Следующим признаком классификации выступает особенности функционирования — нормально закрытые или открытые, и бистабильные модели.

Для нормально закрытых видов начало рабочий цикл осуществляется с полностью закрытого положения рабочего прохода. Для нормально открытого типа клапана работа начинается с открытого положения прохода, в цикле которого следующим положением выступает полное закрытие прохода. Бистабильные виды осуществляют переключение положения при каждой подаче напряжения на катушку.

По типу электрического тока, потребляемого устройством, различают устройства постоянного тока и переменного.

Для практического применения важной классификацией выступает характер возможностей устройства.

 

По этому типу классифицируют:

  1. Одноходовые устройства;
  2. Двухходовые устройства;
  3. Клапаны трехходового типа.

Первые два типа применяются для закрытия или открытия рабочего прохода, а вот трёхходовые устройства позволяют проводить регулировку подачи содержимого и использовать в качестве регулирующего устройства. Например, в системе отопления переключать контуры циркуляции в зависимости от заданной программы.

Подключение устройства в систему трубопровода осуществляется традиционными способами — для труб небольшого диаметра при помощи резьбового соединения, а для больших диаметров используется фланцевый тип соединения.