Соленоидные клапана

Соленоидный клапан – устройство, которое применяется в трубопроводах, автоматических контроллерах подачи воды в капельном орошении и ряде других сфер народного хозяйства. С его помощью можно дистанционно дозировано подавать необходимый объем воды в нужный, заданный оператором, промежуток времени. Для его изготовления применяют электрические магниты с неподвижными частями (соленоиды), название которых стало определяющим для клапана.

Конструкция и принцип работы электромагнитного устройства

Типовой агрегат состоит из следующих элементов:

• соленоидной катушки и якоря;
• закрывающей пружины;
• тарелки электромагнитного клапана;
• мембранного усилителя;
• пилотного отверстия.

Кроме этого, в состав клапана входит принудительная система открывания устройства, оснащенная крепкой пружиной. Когда катушка агрегата обесточена и находится в статическом положении, его поршень и мембрана за счет пружины тесно контактируют с седлом клапана. С момента подачи напряжения на катушку, магнитное поле внутри устройства втягивает плунжер в катушку. Электромагнитный клапан открывается.

Соленоидный клапан согласно положений ГОСТ Р 52720-2007 «Арматура трубопроводная. Термины и определения», ГОСТ 24856-81 «Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения», СТ ЦКБА 011-2004 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» и ГОСТ 22413-89 «Арматура трубопроводная с электромагнитным приводом. Основные параметры» — это запорная или распределительно-смесительная (в сравнительно небольшом сегменте продукции – запорно-регулирующая) арматура промышленная (или специальная) с электромагнитным приводом прямого или непрямого действия с перемещением запирающего (или регулирующего) элемента параллельно оси движения потока рабочей (транспортируемой) среды.

Справка: С введением в действие ГОСТ 24856-81 недопустимо использовать термин «вентиль» вместо/наряду с термином «клапан», а ГОСТ Р 52720-2007 и СТ ЦКБА 011-2004 не рекомендуют применять в терминологии видов промышленной арматуры термины «распределительная» или «смесительная» вместо термина «распределительно-смесительная». Актуализированная версия ГОСТ 22413-89 по виду промышленной арматуры выделяет запорные клапаны (прямого действия, с использованием энергии рабочей среды (мембранные, поршневые, шаровые и т.д.) и с уравновешенным затвором) и распределительные (технически корректно – распределительно-смесительные) клапаны (трех или четырехходовые – соответственно с одним входом и двумя выходами или одним входом и тремя выходами для реверсных систем), однако на российском рынке трубной промышленной арматуры можно купить электромагнитный клапан запорно-регулирующий, в котором пропускная способность арматуры изменяется благодаря управлению подаваемым на соленоид напряжением.

Рис. Запорно-регулирующий нормально закрытый соленоидный клапан непрямого действия (с использованием энергии рабочей среды), где 1 – соленоид, 2 – нормально растянутая пружина; 3 – якорь соленоида; 4 – пилотное отверстие; 5 – мембрана; 6 – перепускное отверстие; 7 – клеммная колодка.

Принцип работы запорно-регулирующего соленоидного клапана: В состоянии соленоида без напряжения мембрана перекрывает проходное сечение седла под действием силы пружины. При подаче напряжения на соленоид и в прямой зависимости от увеличения тока в обмотке соленоида якорь начинает подниматься, противодействуя усилию пружины и открывая пилотное отверстие, что приводит к перемещению мембраны и открыванию клапана силами втягивания соленоида и противодавления в подмембранной области.

Виды устройств по типу конструкции

1. Клапаны прямого и косвенного действия. Конструкция прямого действия применяется при небольшом расходе воды в теплицах или на участках малой площади. Открытие и закрытие этого устройства осуществляется под воздействием усилия, которое возникает при подключении к электрической сети и контролируется сердечником. Клапаны косвенного действия используются при большом расходе воды. Для его бесперебойной работы важен перепад давления (от 0,2 атм).
2. В зависимости от рабочего положения выделяют устройства:

• нормально закрытые (находятся в закрытом состоянии при отсутствии электрического тока в системе и открываются при его подаче);
• нормально открытые (клапаны по действию обратные закрытым);
• бистабильные. Эти устройства могут переключаться из положения в положение под действием электрического импульса.

При подключении в систему таймера, открытие и закрытие клапана происходит автоматически по заданному времени. Клапан является составной частью контроллера, который управляет системой капельного орошения, которая применяется для полива теплиц, парников, полей, занятых агрокультурами, садов, дачных участков и объектов озеленения.

Типы электромагнитных клапанов

В первую очередь электромагнитные клапаны делятся на две группы по типу рабочей среды:

— Воздух — пневматические клапаны;
— Жидкости — клапаны для топливной системы и различных по назначению гидравлических систем.

По количеству потоков рабочей среды и особенностям работы клапаны делятся на два типа:

— Двухходовые — имеют только два патрубка.
— Трехходовые — имеют три патрубка.

В двухходовых клапанах предусмотрено два патрубка — впускной и выпускной, между ними рабочая среда протекает только в одном направлении. Между патрубками находится клапан, который может открывать или перекрывать поток рабочей среды, обеспечивая ее подачу к агрегатам.

В трехходовых клапанах предусмотрено три патрубка, которые могут соединяться друг с другом в различных комбинациях. Например, в пневматических системах часто используются клапаны с одним впускным и двумя выпускными патрубками, и при различных положениях управляющего элемента сжатый воздух от впускного патрубка может подаваться на один из выпускных патрубков. С другой стороны, в клапанах ЭПХХ (экономайзера принудительного холостого хода) присутствует один выпускной и два впускных патрубка, которые обеспечивают подачу нормального атмосферного и пониженного давления на систему холостого хода карбюратора.

Двухходовые клапаны делятся на два типа по положению управляющего элемента при обесточивании электромагнита:

— Нормально открытые (НО) — клапан открыт;
— Нормально закрытые (НЗ) — клапан закрыт.

По типу привода и управления клапаны делятся на два типа:

— Клапаны прямого действия — управление потоком рабочей среды осуществляется только силой, развиваемой электромагнитом;
— Пилотные электромагнитные клапаны — управление потоком рабочей среды осуществляется частично за счет использования давления самой этой среды.

В автомобилях и тракторах чаще всего применяются более простые по конструкции клапаны прямого действия.

Также клапаны отличаются рабочими характеристиками (напряжением питания 12 или 24 В, условный проход и другие) и конструктивными особенностями. Отдельно стоит упомянуть о клапанах, которые могут собираться в блоки по 2-4 штуки — они благодаря определенному положению патрубков и крепежных элементов (проушин) могут объединяться в единую конструкцию с большим числом впускных и выпускных патрубков.

Электроклапан служит для подачи и распределения воды по отсекам дозатора моющих средств (порошка, кондиционера). В выключенном состоянии он находится в закрытом состоянии. При подаче тока впускной клапан открывается и пропускает воду. После набора необходимого количества воды, согласно режиму стирки, он снова закрывается. Клапана различаются количеством выходов и углами, под которыми эти выходы расположены по отношению ко входу. Обозначение 3Wx180 означает три выхода, расположенных под углом 180 градусов по отношению ко входу. В стиральных машинах с горизонтальной загрузкой заливной клапан расположен в верхней части на задней стенке. В стиральных машинах с вертикальной загрузкой он расположен в нижней части задней стенки. Если появились проблемы с подачей воды в дозатора порошка, то следует проверить клапан, а именно сетку на входе в клапан. Она может быть просто засорена. Если засора нет или после прочистки сетки проблема с водой не решилась, то клапан лучше заменить, так как, скорее всего, сгорела его катушка.

Применение электромагнитных клапанов для воды

• В промышленном производстве: в системах водоочистки и водоподготовки для регулирования уровня воды в ёмкостях и резервуарах.
• В жилищно-коммунальном хозяйстве: для управления подачей тепла и воды в жилищных комплексах типа «умный дом».
• На предприятиях быта и сервиса: для обеспечения работы оборудования прачечных, автомоек, крупного кухонного оборудования и т.п.
• На предприятиях пищевой промышленности: подача воды в баки для варки, хлебопекарни и др.

Документация

• Технический паспорт на электромагнитные клапаны