Соленоидный клапан

Запорная арматура простой конструкции очень часто используется на малых предприятиях, при организации оросительных систем, в домашнем хозяйстве и садовых угодьях. Данная арматура, как правило, оснащена механическим ручным рычагом для открытия и закрытия крана. Это означает, что каждая манипуляция с водопроводной распылительной системой должна сопровождаться физическим воздействием человека на рычаг.

Однако, в современном мире, где на счету каждая минута, а быт уже давно обустроен для максимального комфорта человека с его минимальным вмешательством в работу обеспечивающих систем, данные механизмы давно получили автоматическое управление. О том, как устроены подобные автоматические системы, а также какое оборудование и комплектующие для необходимы для их реализации, поговорим далее.

Описание и принцип работы соленоидного клапана

Что такое соленоидный клапан? По своей конструкции, соленоидный клапан (solenoid valve) ничем не отличается от простого клапана стандартной запорной арматуры. Соленоидный в данном случае означает «электрический». Единственное отличие состоит в способе управления ним – оно реализуется в автоматическом режиме и предполагает удаленное воздействие на запорное устройство.

Обычно, современные системы орошения или распыления, используемые в быту, а также в производственных масштабах, имеют удаленный пульт управления. Это означает, что оператору больше не нужно каждый раз подходить и вручную откручивать рычаг механизма. Достаточно только нажать кнопку на пульте и кран автоматически откроется или закроется для поступления в систему воды. Отдельным преимуществом соленоидных клапанов выступает то, что их можно устанавливать на таймер. То есть, оросительная система может быть заранее запрограммирована на срабатывание в определенный момент времени, после чего клапан перекроет подачу жидкости в систему.

Очень часто соленоидный клапан называют еще электромагнитным клапаном. Такая терминология объясняется принципом работы и автоматическим управлением системы, включающей в себя запорную арматуру. Манипуляции с клапаном производятся при помощи подачи электрических импульсов. В зависимости от особенностей конструкции, напряжения питания, положения запорного механизма, принципа действия, материала изготовления мембраны и уплотнений, электромагнитные клапаны классифицируют на несколько видов.

Конструкция соленоидного клапана

Как и любой элемент запорной арматуры, соленоидный клапан помещен в корпус. Прочный металлический корпус изделия производится из чугуна или латуни. Современные запорные элементы также не редко комплектуются корпусом, выполненным из высокопрочных полимеров. В качестве такого материала может выступать нейлон, эколон (экологически чистый, современный полимер) и традиционный полипропилен. Из таких же материалов производят и крышки клапанов.

Кроме корпуса в составе соленоидного клапана присутствуют следующие комплектующие:

• катушка;
• штекер;
• шток;
• пружина;
• плунжер;
• крепеж;
• мембрана.

Основным двигательным элементом клапана выступает мембрана, сконструированная в виде поршня. Соленоидная катушка выступает в качестве основного устройства, на базе которого реализовано автоматическое управление запорного элемента. Электромагнитными клапаны называют по той причине, что плунжеры и штоки, присутствующие в их конструкции, производятся из магнитных материалов.

Следует отметить, что сама катушка также имеет свой собственный корпус. Обмотка изготавливается из электротехнической меди с эмалированным покрытием. Защитный верхний слой катушки, обычно, имеет пылезащитное напыление, а сама она выполняется в герметичном исполнении. Таким образом, уплотнительные детали в составе прочного металлического корпуса способны выдержать высокое давление рабочих сред. Именно поэтому соленоидные клапаны от известных и надежных производителей пользуются широкой популярностью для применения не только в водных трубопроводных системах, но и для систем, в которых перекачиваются другие среды с высоким рабочим давлением.

Классификация электромагнитных клапанов

Первая и самая распространенная классификация электромагнитных клапанов делит их в зависимости от количества и пропорций ходов. По этому критерию клапаны соленоидные разделяют на:

• запорные (2/2 ходовых);
• распределяющие (3/2 ходовых);
• переключающие (2/3 ходовых).

По основному положению запорного механизма, электромагнитные клапаны классифицируют на:

• нормально открытые (НО);
• нормально закрытые (НЗ);
• бистабильные (БС).

Наиболее широкое распространение получили именно бистабильные клапаны. Этот вид электромагнитных клапанов управляется посредством электрического импульса, передаваемого с удаленного пульта управления. Импульс регулирует положение клапана в системе (открытое или закрытое).

Следующая классификация разделяет изделия по типу материала, из которого изготовлены уплотнители и мембрана. К таким материалам относят:

• FKM;
• EPDM;
• NBR;
• TEFLON;
• PTFE;
• VMQ и другие.

Все перечисленные материалы относятся к группе эластичных полимеров, изготовленных по специальной технологии с уникальным химическим составом. Более совершенные полимерные сплавы содержат в своем составе силикон и резину. Материалы отличаются прочностью и могут выдерживать максимальную температуру рабочей среды от минус 40 до плюс 250 градусов Цельсия.

По напряжению питания, клапаны соленоидного типа разделяют на:

• клапаны переменного тока AC (24, 110 или 220 Вольт);
• клапаны постоянного тока AD (12 или 24 Вольт).

Все клапаны по напряжению питания имеют допуск плюс минус 10%. Современный класс защиты запорной арматуры соответствует стандарту IP65.

Самая обширная классификация соленоидных клапанов относится к принципу действия трубопроводной арматуры. По данному параметру, клапаны делят на:

• клапаны прямого действия;
• клапаны непрямого действия (или пилотные).

Клапаны прямого действия применяются в средах с полным отсутствием давления или при минимальных его значениях. Они применяются, в основном, в бытовых трубопроводах, сливных, накопительных ресиверах.

Клапаны непрямого или пилотного действия оснащены «пилотным элементом», который срабатывает автоматически при минимальных различиях в давлении рабочих сред на входе и выходе. Это означает, что помимо электромагнитного импульса для открытия и закрытия клапана также необходимо соблюдение условия хотя бы минимального перепада давления.

Сферы применения соленоидных клапанов

Благодаря своим высоким техническим характеристикам, соленоидные клапаны от современных производителей могут применяться практически в любой трубопроводной системе. Основные рабочие среды, подходящие для использования подобной арматуры - это вода и газ. Повсюду, где требуется удаленно переключать подачу содержимого, используют клапаны электромагнитного действия.

Основные сферы применения соленоидных клапанов можно перечислить в следующем списке:

• канализация – установленный на таймер клапан отлично справится с организацией четкого режима работы водопроводной системы общественного пользования. Например, вода может поступать в течение двух часов, в соответствии с установленным графиком использования общего душа, после чего система прекратит работу в автоматическом режиме;
• кухня – промышленные кухонные установки (печи, посудомоечные машины, кофейные аппараты, комбайны) могут также работать в автоматическом режиме с подачей жидкости в четко установленные часы работы или регулироваться оператором удаленно;
• орошение – регулярный полив садовых и хозяйственных угодий, полей, клумб при установленном соленоидном клапане в системе может происходить полностью автоматически, причем с соблюдение необходимого графика работы;
• дозирование – промышленные пищевые, фармацевтические, химические установки на производстве, а также на мелких предприятиях, могут автоматически осуществлять дозированную подачу воды для изготовления продуктов (товаров);
• отопление – специальные расширительные системы также используют клапаны электромагнитного типа для автоматического пополнения объемов воды, которая испаряется при высоких температурных отметках;
• котловые агрегаты – установленные на производстве котлы с постоянным расходом воды для изготовления различной продукции, подключаются к трубопроводу с соленоидным клапаном;
• мойка – системы очищения в самом широком спектре (стиральные машины, автомобильные мойки) повсеместно используют соленоидные клапаны автоматического действия.

Как видим, области применения соленоидных клапанов очень обширны. Можно с уверенностью говорить о том, что вся современная промышленность использует различные по классификации клапаны электромагнитной конструкции с удобным автоматическим управлением.

Преимущества выбора соленоидного клапана

Основные технические характеристики того или иного клапана соленоидной конструкции зависят от его типа, производителя и конкретной модели. Общая характеристика клапанов скорее перечисляет преимущества их использования:

• возможность установки в рабочих средах с полным отсутствием давления;
• широкий выбор материалов производства;
• высокая степень износостойкости – соленоидные клапаны отличаются долговечной работой;
• различное напряжение катушек с широким спектром силы подаваемого токового импульса (12-400 Вольт);
• возможность выбора клапана с различным количеством ходов (основные двухходовые и трехходовые версии);
• богатый выбор подсоединительных элементов для клапанов (фланцевые крепления с размерными параметрами от ¼ до 4 G;
• удобное и практичное управление в автоматическом режиме;
• относительно простая установка и малые монтажные затраты;
• возможность программирования системы, оснащенной таким клапаном, по заданному графику (таймер).

Правильность выбора клапана соленоидного типа для установки в различных трубопроводных системах основывается на грамотном подборе материала изготовления мембраны (пружинного поршневого механизма) и уплотнений.

Для начала, стоит обратить внимание на рабочую среду трубопровода, в котором будет установлен электромагнитный клапан:

• структура рабочей среды (вода, газ);
• температура нагрева/охлаждения;
• присутствие/отсутствие давления в рабочей среде;
• среднее значение давления (при его наличии).

Наименее прочными материалами для изготовления соленоидных катушек выступают FKM, EPDM. К примеру, температурные ограничения материала FKM соответствуют значению в 60 градусов Цельсия. То есть, данный материал пригоден для катушек в составе клапанов, устанавливаемых в системах холодного водного снабжения. Для общих систем водоснабжения доступны материалы FKM, EPDM и NBR. Из данной группы самым устойчивым, как к температурным отметкам, так и к рабочему давлению среды, является EPDM. Катушка из такого материала будет продолжительно и бесперебойно работать в нормальном режиме даже при подаче воды с температурой нагрева до 140 градусов Цельсия.

Если речь идет о рабочей среде трубопровода, представляющую собой маслянистые материалы или воздух (газ), то специалисты рекомендуют остановить свой выбор на более прочных, современных материалах, таких как TEFLON, PTFE, VMQ. Хотя, при не слишком высоких температурных отметках вполне может подойти и менее дорогие клапаны с катушками из NBR. К слову, отличный материал PTFE широко применяется в клапанах для использования с нагретым паром (до 185 градусов), а также при высоком давлении рабочей среды до 40 бар.

В заключение отметим, что соленоидный клапан в современной комплектации от проверенных производителей относится к многофункциональной, надежной трубопроводной арматуре. Долговечность работы данного механизма с высокой степенью надежности просто впечатляет. Так, гарантированная длительность бесперебойной работы клапана с соленоидной катушкой составляет 1 млн. включений! Быстрое реагирование на автоматическое управление (в пределах 500 миллисекунд) гарантирует его практичность и удобство в использовании. Возможность дистанционного, а также программного управления клапанами с таймингом делает их незаменимыми в современном мире.