Электромагнитные клапаны. Как это работает?

     Существует одно общее и достаточно широкое понятие – запорная арматура. Понятие включает в себя большое количество вариантов исполнения клапанов, кранов, шиберов, заслонок и т.д.
     Кроме самого типа арматуры существует ещё деление по типу привода арматуры. Существуют несколько видов: ручной привод, электропривод, пневмопривод и электромагнитный привод.

---

     Чтобы разобраться, как правильно купить электромагнитный клапан или как выбрать электромагнитный клапан, чтобы он работал долго и без поломок, мы предлагаем сейчас рассмотреть их устройство и варианты исполнения. 
Какие плюсы и минусы электромагнитного клапана? 
     К плюсам можно отнести:
•Скорость срабатывания. Она достигает 5 мс! Это очень быстро. Также такие клапаны могут работать там, где частота срабатывания достигает нескольких десятков раз в секунду;
•Компактность. Соленоид, как правило, небольшого размера;
•Низкое энергопотребление может достигать всего нескольких Ватт;
•Многие электромагнитные клапаны не боятся гидроударов;
•Большой ассортимент материалов изготовления как корпуса, так и уплотнений;
•Клапаны имеют специальные решения для конкретных задач: импульсные клапаны, пропорциональные клапаны, микроклапаны, клапаны для пара, клапаны для топлива и т.д.
     Недостатки тоже есть:
•Максимальный размер подключения к трубе до 2 дюймов целесообразно. Более 2 дюймов соленоид начинает сильно удорожать изделие и стоит рассмотреть, например, шаровые краны;
•Проходное сечение. Электромагнитные клапаны зачастую не полнопроходные, в отличии от тех же шаровых кранов.;
•С грязной водой некоторые модели электромагнитных клапанов работать не будут, т.к. грязь забьет перепускные технологические отверстия. 

     По принципу действия клапаны делят на: непрямого действия, прямого действия и с принудительным подъемом мембраны. 

     Электромагнитные клапаны непрямого действия требуют минимальный перепад давления для того, чтобы поднять мембрану и открыть проходное отверстие. Такие клапаны имеют минимальное энергопотребление (Рис. 1). Наиболее яркие представители: Sirai L182B01, Sirai L182B09, Sirai L182B48, ASCO 238, ASCO 210, ASCO 223. 

     Электромагнитные клапаны прямого действия не требуют минимального перепада. Сердечник соленоида связан напрямую с поршнем или мембраной. Но в этом случае соленоид должен быть мощным. Энергопотребление будет выше, чем у клапанов непрямого действия (Рис. 2). Наиболее яркие представители: Sirai L121V02, Sirai L172V03, ASCO 030, ASCO 263, ASCO 262. 

      Электромагнитные клапаны с мембраной принудительного подъема – это нечто среднее. Такие клапаны не нуждаются в минимальном перепаде, но в то же время они не оснащаются мощными соленоидами (Рис. 3). Наиболее яркие представители:Sirai L145R2, Sirai L133B16, Sirai L133B07, Sirai L133B06, ASCO 238, ASCO 210.  

Из чего состоит электромагнитный клапан? 

     На рисунке ниже рассмотрим конструкцию. Пример: электромагнитный клапан ASCO SCE238A047 с принудительным подъемом мембраны. 

     Корпус клапана (1) состоит из нижней и верхней части. Проходное сечение клапана перекрывается мембраной (9). Соленоид (5) создает магнитное поле и втягивает сердечник (7). При снятии напряжения сердечник возвращается в исходное положение под действием пружины (6). На данном клапане сердечник связан с уплотнением (4), которое перекрывает центральное отверстие (10) мембраны (9). 

     Принцип работы: среда подается в красную зону. Через перепускное отверстие (2) среда медленно заполняет область над мембраной (3). Скорость заполнения медленная, т.к. перепускное отверстие (2) совсем небольшое. Среда под давлением придавливает мембрану (9) к седлу клапана, перекрывая проходное сечение и поток среды. Давление в красной зоне под мембраной и над мембраной равно. Клапан закрыт. 

     При подаче напряжения на катушку (5), сердечник (7) втягивается и уплотнение (4) открывает центральное отверстие (10). Среда под давлением вытекает из области над мембраной (3) в голубую зону. Давление в красной зоне под мембраной становится выше, чем давление в красной зоне над мембраной (3). В итоге разницы давлений мембрана поднимается давлением среды и открывает клапан. Клапан Открыт. 

     При снятии напряжения сердечник (7) под действием пружины (6) опускается и перекрывает уплотнением (4) центральное отверстие (10). В итоге, через перепускное отверстие (2) среда будет набираться в области над мембраной (3). Так же будет действовать небольшая пружинка над мембраной, усилие которой складывается с усилием давления среды на мембрану сверху. Поэтому клапан закроется. 

Вывод:
     Клапаны пригодны для использования в областях, где требуется высокое время срабатывания, но с технико-экономической точки зрения применение ограниченно размером подключения - до 2 дюймов.
     Так же из схемы видно, что перепускное отверстие (2) является слабым звеном, т.к. грязь и известь может с легкостью его засорить и вывести клапан выйдет из строя. Прочистка данного отверстия может ненадолго решить проблему, но это уже совсем другая статья, совсем другая история!