Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Соленоидные клапаны.

Электромагнитный клапан является электромеханическим потребителям инъекционных клапана .

Электромагнитные клапаны различаются характеристиками используемого электрического тока , силой создаваемого ими магнитного поля , механизмом, который они используют для регулирования жидкости , а также типом и характеристиками жидкости, которую они контролируют. Механизм варьируется от приводов линейного действия , плунжерных приводов до приводов с поворотным якорем и коромысел. В клапане может использоваться двухпортовая конструкция для регулирования потока или трехпортовая конструкция или более для переключения потоков между портами. На коллекторе можно разместить несколько электромагнитных клапанов .

Электромагнитные клапаны - наиболее часто используемые элементы управления в жидкостной технике . Их задачи - отключать, выпускать, дозировать, распределять или смешивать жидкости. Они используются во многих сферах применения. Соленоиды обеспечивают быстрое и безопасное переключение, высокую надежность, длительный срок службы, хорошую совместимость со средой используемых материалов, низкую мощность управления и компактную конструкцию.

Операция [ править ]

Существует множество вариантов конструкции клапана. Обычные клапаны могут иметь много портов и каналов для жидкости. Например, двухходовой клапан имеет 2 порта; если клапан открыт , то два порта соединены, и между ними может течь жидкость; если клапан закрыт , то порты изолированы. Если клапан открыт, когда на соленоид не подается питание, то клапан называется нормально открытым (NO). Точно так же, если клапан закрыт, когда на соленоид не подается питание, тогда клапан называется нормально закрытым . [1] Существуют также трехходовые и более сложные конструкции. [2] Трехходовой клапан имеет 3 порта; он соединяет один порт с любым из двух других портов (обычно это порт подачи и порт выхлопа).

Электромагнитные клапаны также отличаются тем, как они работают. Небольшой соленоид может создавать ограниченную силу. Если этой силы достаточно для открытия и закрытия клапана, тогда возможен соленоидный клапан прямого действия . Приблизительное соотношение между требуемой силой на соленоиде F s , давлением жидкости P и площадью отверстия A для соленоидного клапана прямого действия составляет: [3]

Где d - диаметр отверстия. Типичный электромагнитный сила может быть 15 Н (3,4 фунтов е ). Применением может быть газ низкого давления (например, 10 фунтов на кв. Дюйм (69 кПа)) с малым диаметром отверстия (например, 3 ⁄ 8 дюйма  (9,5 мм) для площади отверстия 0,11 дюйма 2 (7,1 × 10 -5  м 2). ) и приблизительное усилие 1,1 фунт-силы (4,9 Н)).

Электромагнитный клапан (маленький черный прямоугольник вверху фотографии) с входной воздушной линией (маленькая зеленая трубка), используемый для приведения в действие более крупного привода с зубчатой ​​рейкой (серый прямоугольник), который управляет клапаном водопровода.

Когда встречаются высокие давления и большие отверстия, требуются большие усилия. Для создания этих сил может быть возможна конструкция электромагнитного клапана с внутренним управлением . [1] В такой конструкции давление в трубопроводе используется для создания больших усилий клапана; небольшой соленоид управляет использованием давления в линии. Клапаны с внутренним управлением используются в посудомоечных машинах и ирригационных системах, где жидкостью является вода, давление может составлять 80 фунтов на квадратный дюйм (550 кПа), а диаметр отверстия может составлять 3 ⁄ 4 дюйма  (19 мм).

В некоторых соленоидных клапанах соленоид действует непосредственно на главный клапан. В других используется небольшой соленоидный клапан в сборе, известный как пилот, для приведения в действие большего клапана. Хотя второй тип на самом деле представляет собой электромагнитный клапан в сочетании с клапаном с пневматическим приводом, они продаются и упаковываются как единый блок, называемый электромагнитным клапаном. Управляемые клапаны требуют гораздо меньше энергии для управления, но они заметно медленнее. Управляемым соленоидам обычно требуется полная мощность в любое время, чтобы открываться и оставаться открытыми, тогда как соленоиду прямого действия может потребоваться полная мощность только в течение короткого периода времени, чтобы открыть его, и только небольшая мощность, чтобы удерживать его.

Электромагнитный клапан прямого действия обычно срабатывает за 5-10 миллисекунд. Время работы пилотного клапана зависит от его размера; типичные значения от 15 до 150 миллисекунд. [2]

Потребляемая мощность и требования к питанию соленоида меняются в зависимости от области применения и в первую очередь определяются давлением жидкости и диаметром линии. Например, популярный 3/4" 150 фунтов на квадратный дюйм спринклерной клапан, предназначенный для 24 В переменного тока (50 - 60 Гц) жилых систем, имеет кратковременный наплыв 7.2 VA, и требование выдержки мощности 4,6 ВА. [4] Для сравнения, промышленный клапан 1/2 "на 10000 фунтов на квадратный дюйм, предназначенный для систем на 12, 24 или 120 В переменного тока в жидкостях высокого давления и криогенных применениях, имеет пусковой ток 300 ВА и удерживающую способность 22 ВА. [5] Ни один из клапанов не указывает минимальное давление, необходимое для того, чтобы оставаться закрытым в отключенном состоянии.

Внутреннее пилотирование [ править ]

Хотя существует несколько вариантов конструкции, ниже приводится подробная разбивка типичной конструкции электромагнитного клапана.

Электромагнитный клапан состоит из двух основных частей: соленоида и клапана. Соленоид преобразует электрическую энергию в механическую, которая, в свою очередь, механически открывает или закрывает клапан. Клапан прямого действия имеет только небольшой контур потока, показанный в разделе E этой схемы (этот раздел упоминается ниже как пилотный клапан). В этом примере диафрагменный пилотный клапан умножает этот небольшой пилотный поток, используя его для управления потоком через гораздо большее отверстие.

Электромагнитные клапаны могут использовать металлические уплотнения или резиновые уплотнения, а также могут иметь электрические интерфейсы для облегчения управления. Пружина может быть использована , чтобы держать клапан открыт (нормально открытый) или закрытым (нормально закрытый) , пока клапан не активирован.

A- Входная сторона
B- Мембрана
C- Напорная камера
D- Канал сброса давления
E- Электромеханический соленоид
F- Выходная сторона

На схеме справа показана конструкция базового клапана, регулирующего поток воды в этом примере. На верхнем рисунке клапан в закрытом состоянии. Вода под давлением поступает в A . B - эластичная диафрагма, а над ней - слабая пружина, толкающая ее вниз. В центре диафрагмы имеется отверстие, через которое проходит очень небольшое количество воды. Эта вода заполняет полость C на другой стороне диафрагмы, так что давление одинаково с обеих сторон диафрагмы, однако сжатая пружина создает чистую направленную вниз силу. Пружина слабая и может закрыть входное отверстие только потому, что давление воды выравнивается с обеих сторон диафрагмы.

Как только диафрагма закрывает клапан, давление на выходной стороне его дна снижается, и большее давление выше удерживает его закрытым еще сильнее. Таким образом, пружина не имеет отношения к удерживанию клапана в закрытом состоянии.

Все вышесказанное работает, потому что небольшой сливной канал D был заблокирован штифтом, который является якорем соленоида E и который толкается вниз пружиной. Если ток проходит через соленоид, стержень выводится за счет магнитной силы, и вода в камере C стекает через канал D быстрее, чем точечное отверстие может заполнить его. Давление в камере C падает, и входящее давление поднимает диафрагму, открывая главный клапан. Вода теперь течет непосредственно от A до F .

Когда соленоид снова деактивируется и канал D снова закрывается, пружине требуется очень небольшое усилие, чтобы снова толкнуть диафрагму вниз, и главный клапан закрывается. На практике часто нет отдельной пружины; диафрагма из эластомера отформована так, что она действует как собственная пружина, предпочитая иметь закрытую форму.

Из этого объяснения видно, что этот тип клапана зависит от разницы давлений между входом и выходом, поскольку давление на входе всегда должно быть больше давления на выходе, чтобы он работал. Если давление на выходе по какой-либо причине превысит давление на входе, клапан откроется независимо от состояния соленоида и пилотного клапана.

Компоненты [ править ]

Пример керновых труб. Трубки с немагнитным сердечником используются для изоляции жидкости от катушки. Трубка с сердечником включает в себя заглушку, пружину сердечника и сердечник. Катушка скользит по трубке с сердечником; удерживающий зажим входит в углубление около закрытого конца сердечниковой трубки и удерживает катушку на сердечниковой трубке.

Конструкции электромагнитных клапанов имеют множество вариаций и проблем.

Общие компоненты электромагнитного клапана: [6] [7] [8] [9]

  • Сборка соленоида
    • Удерживающий зажим (он же катушечный зажим)
    • Катушка соленоида (с магнитным обратным каналом)
    • Трубка сердечника (также известная как труба якоря, труба плунжера, трубка электромагнитного клапана, втулка, направляющий узел)
    • Плугнут (он же фиксированный сердечник)
    • Затеняющая катушка (также известная как затеняющее кольцо)
    • Основная пружина (также известная как контрпружина)
    • Сердечник (он же плунжер, арматура)
  • Основная труба - уплотнение крышки
  • Капот (он же крышка)
  • Крышка – мембрана – разделитель корпуса
  • Вешалка пружина
  • Резервная шайба
  • Диафрагма
    • Сливное отверстие
  • Диск
  • Корпус клапана
    • Сиденье

Сердечник или плунжер - это магнитный компонент, который движется, когда соленоид находится под напряжением. Сердечник коаксиален соленоиду. Движение сердечника приведет к срабатыванию или разрушению уплотнений, контролирующих движение жидкости. Когда катушка не находится под напряжением, пружины удерживают сердечник в его нормальном положении.

Гайка также коаксиальная.

Трубка сердечника содержит и направляет сердечник. Он также удерживает заглушку и может герметизировать жидкость. Чтобы оптимизировать движение сердечника, трубка сердечника должна быть немагнитной. Если бы трубка с сердечником была магнитной, она могла бы обеспечить шунтирующий путь для силовых линий. [10] В некоторых конструкциях основная трубка представляет собой закрытую металлическую оболочку, изготовленную методом глубокой вытяжки.. Такая конструкция упрощает проблемы уплотнения, поскольку жидкость не может выходить из корпуса, но конструкция также увеличивает сопротивление магнитного пути, поскольку магнитный путь должен проходить через толщину трубы сердечника дважды: один раз возле заглушки и один раз возле сердечника. В некоторых других конструкциях основная трубка не закрыта, а представляет собой открытую трубку, которая скользит по одному концу заглушки. Чтобы сохранить заглушку, трубку можно обжать до заглушки. Уплотнительное кольцо между трубкой и заглушкой предотвращает утечку жидкости.

Катушка соленоида состоит из множества витков медной проволоки, которые окружают трубку с сердечником и вызывают движение сердечника. Змеевик часто залит эпоксидной смолой. Катушка также имеет железный каркас, который обеспечивает низкое сопротивление магнитного пути.

Материалы [ править ]

Корпус клапана должен быть совместим с жидкостью; распространенными материалами являются латунь, нержавеющая сталь, алюминий и пластик. [11]

Уплотнения должны быть совместимы с жидкостью.

Чтобы упростить проблемы с уплотнением, заглушка, сердечник, пружины, затеняющее кольцо и другие компоненты часто подвергаются воздействию жидкости, поэтому они также должны быть совместимы. Требования создают некоторые особые проблемы. Трубка с сердечником должна быть немагнитной, чтобы поле соленоида проходило через заглушку и сердечник. Для заглушки и сердечника нужен материал с хорошими магнитными свойствами, например железо, но оно подвержено коррозии. Можно использовать нержавеющую сталь , потому что она бывает как магнитной, так и немагнитной. [12] Например, электромагнитный клапан может использовать нержавеющую сталь 304 для корпуса, нержавеющую сталь 305 для трубки сердечника, нержавеющую сталь 302 для пружин и нержавеющую сталь 430 F (магнитную нержавеющую сталь [13] ) для сердечника. и заглушку.[1]

Типы [ править ]

Возможны многие варианты базового одностороннего одностороннего клапана, описанного выше:

  • одно- или двух-электромагнитные клапаны;
  • с питанием от постоянного или переменного тока ;
  • разное количество путей и позиций;

Обычное использование [ править ]

Электромагнитные клапаны используются в жидкостных мощности пневматических и гидравлических системах, в цилиндры управления, двигатели силовой жидкости или крупные промышленные клапаны. В автоматических оросительных системах также используются электромагнитные клапаны с автоматическим регулятором . В бытовых стиральных и посудомоечных машинах используются электромагнитные клапаны для контроля поступления воды в машину. Они также часто используются в спусковых механизмах пейнтбольных пистолетов для приведения в действие клапана молота CO2. Электромагнитные клапаны обычно называют просто «соленоидами».

Электромагнитные клапаны могут использоваться в широком спектре промышленных применений, включая общее двухпозиционное управление, калибровочные и испытательные стенды, контуры управления пилотными установками, системы управления технологическим процессом и различные приложения производителей оригинального оборудования. [14]

История и коммерческое развитие [ править ]

В 1910 году ASCO Numatics стала первой компанией, разработавшей и изготовившей электромагнитный клапан. [15] [16]

См. Также [ править ]

  • Пневматический клапан

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 октября 2013 года . Проверено 18 февраля 2013 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  2. ^ a b «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 25 февраля 2015 года . Проверено 25 февраля 2013 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  3. ^ «Отношение игнорирует динамическую головку» (PDF) . Asconumatics.eu . п. V030-1 . Проверено 17 июля 2018 года .
  4. ^ "Орбита 3/4 150 PSI Спринклер" (PDF) . homedepot . Хоум Депо . Дата обращения 9 декабря 2015 .
  5. ^ "Электромагнитный клапан высокого давления Omega SVH-111 / SVH-112 Series" (PDF) . омега . Омега . Дата обращения 9 декабря 2015 .
  6. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано 17 июля 2018 года из оригинального (PDF) . Проверено 17 февраля 2013 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  7. ^ "Microelettrovalvole - Asco Numatics Sirai" . Sirai.com . Проверено 17 июля 2018 года .
  8. ^ "Elettrovalvole a separazione totale (DRY) - Asco Numatics Sirai" . Sirai.com . Проверено 17 июля 2018 года .
  9. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинального 18 октября 2012 года . Проверено 24 февраля 2013 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  10. ^ Скиннер Valve 1997 , стр. 128, в котором говорится: «Трубка сделана из немагнитного материала, чтобы поток был направлен через плунжер, а не вокруг него».
  11. ^ Клапан Скиннера (1997), Двухходовые, трехходовые и четырехходовые электромагнитные клапаны (PDF) , Parker Hannifin , Каталог CFL00897 [ постоянная мертвая ссылка ] , стр. 128
  12. ^ "Состояния". Внутренние части, контактирующие с жидкостями, изготовлены из немагнитной нержавеющей стали серии 300 и магнитной нержавеющей стали 400. " " (PDF) . Controlandpower.com . п. 450f . Проверено 17 июля 2018 года .
  13. ^ «Тигельная сталь 430F, нержавеющая сталь» . Matweb.com . Проверено 17 июля 2018 года .
  14. ^ «Электромагнитные клапаны общего назначения - Valcor Engineering» . Valcor.com . Проверено 17 июля 2018 года .
  15. ^ Trauthwein, Грег (февраль 2006). "Продвижение поставок W&O к новым высотам" . Морской репортер .
  16. ^ "История ASCO" . Valveproducts.net . Проверено 11 июня 2013 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Типы электромагнитных клапанов - функции цепей и типы работы электромагнитных клапанов, поясняемые с помощью иллюстраций
  • С. 39–40. Иллюстрация электромагнитного клапана; отрывной штифт / начальный удар