Кіріспе

Электромеханикалық клапан: Соленоидты клапан – электромеханикалық түрде басқарылатын клапан. Соленоидты клапандар қолданатын электр тогының сипаттамалары, тудыратын магнит өрісінің күші, сұйықтықты реттеу механизмі, сондай-ақ басқаратын сұйықтықтың түрі мен қасиеттері бойынша ерекшеленеді. Механизмі тура сызықты қозғалыс, поршеньді инерциялық механизмдерден бастап, бұрылатын якорьді және тебгіш механизмдерге дейін өзгеріп отырады. Клапан ағынды реттеу үшін екі портты конструкцияны немесе ағынды порттар арасында ауыстыру үшін үш немесе одан көп портты конструкцияны пайдалана алады. Бірнеше соленоидты клапанды жинап, коллекторға орнатуға болады. Соленоидты клапандар – сұйықтықтар динамикасында ең көп қолданылатын басқару элементтері. Олардың міндеттері: сұйықтықты тоқтату, жіберу, мөлшерлеу, тарату немесе араластыру. Олар көптеген қолдану салаларында қолданылады. Соленоидтар жылдам және қауіпсіз коммутацияны, жоғары сенімділікті, ұзақ қызмет мерзімін, қолданылатын материалдардың сұйықтықтармен жақсы үйлесімділігін, төмен басқару қуатын және ықшам конструкцияны қамтамасыз етеді.

Операция

Клапан конструкциясының көптеген нұсқалары бар. Кәдімгі клапандарда көптеген порттар мен сұйықтық ағындары болуы мүмкін. Мысалы, 2 жолды клапанның 2 порты бар; егер клапан ашық болса, екі порт байланысады және сұйықтық порттар арасында ағып өте алады; егер клапан жабық болса, порттар оқшауланады. Егер соленоидқа қуат берілмесе, клапан ашық болса, онда клапан әдетте ашық (N.O.) деп аталады. Сол сияқты, егер соленоидқа қуат берілмегенде клапан жабық болса, онда клапан әдетте жабық (N.C.) деп аталады. 3 жолды және одан да күрделі конструкциялар да бар. 3 жолды клапанның 3 порты бар; ол бір портты қалған екі порттың кез келгеніне (әдетте, беріліс порты мен шығарылым портына) қосады. Соленоидты клапандар жұмыс істеу принципі бойынша да сипатталады. Кішкентай соленоид шектеулі күш тудыра алады. Тікелей әрекет ететін соленоидты клапан үшін қажетті соленоид күші Fs, сұйықтық қысымы P және жинақы ауданы A арасындағы шамамен байланыс келесідей:

Мұнда d – жинақының диаметрі. Типтік соленоид күші мынада болуы мүмкін. Мысалы, төмен қысымды газ (мысалы,) кішкентай жинақы диаметрімен (мысалы, жинақы ауданы үшін және шамамен күш). Егер қажетті күш жеткілікті төмен болса, соленоид негізгі клапанды тікелей іске қоса алады. Мұндай клапандар тікелей әрекет ететін соленоидты клапандар деп аталады. Қуат берілгенде, электр энергиясы механикалық энергияға айналады, физикалық түрде тосқауылды жылжытады, ағынды тоқтату (егер N.O. болса) немесе ағынды рұқсат ету (егер N.C. болса) үшін. Күш тоқтатылғаннан кейін клапанды бастапқы күйіне қайтару үшін көбінесе серіппе қолданылады. Тікелей әрекет ететін клапандар қарапайымдылығымен пайдалы, бірақ олар басқа типтегі соленоидты клапандарға қарағанда көбірек қуатты қажет етеді. Егер сұйықтық қысымы жоғары және жинақы диаметрі үлкен болса, соленоид клапанды іске қосу үшін өзіндік күшін жеткілікті тудыра алмайды. Бұл мәселені шешу үшін пилоттық басқарылатын соленоидты клапан конструкциясын қолдануға болады. Салыстырарлық түрде, 12, 24 немесе 120 В айнымалы ток жүйелеріне арналған өнеркәсіптік 1/2 дюймдік 10 000 фунт/квадрат дюйм клапан, жоғары қысымды сұйықтық және криогендік қолданулар үшін 300 ВА кіріс қуаты мен 22 ВА ұстап тұру қуатына ие. Ешбір клапан қуаттандырылмаған күйде жабық қалу үшін қажетті ең төменгі қысымды көрсетпейді.

Ұшқышпен жұмыс істейтін

Көптеген конструкциялық нұсқалары бар, бірақ төменде типтік пилоттық басқарылатын электромагниттік клапанның егжей-тегжейлі сипаттамасы келтірілген. Олар металл немесе резеңке тығыздағыштарды қолдануы мүмкін, сондай-ақ оңай басқаруға мүмкіндік беретін электрлік интерфейстерге ие болуы мүмкін. Оң жақтағы схемада су ағынын басқаратын қарапайым клапанның құрылысы көрсетілген. Жоғарғы жартысында клапанның жабық күйі көрсетілген. А нүктесінен қысыммен су ағыны кіреді. B – иілгіш диафрагма, ал оның үстінде оны төмен қарай итеріп тұрған серіппе бар. Диафрагманың ортасынан кішкентай тесік бар, ол аз ғана судың өтуіне мүмкіндік береді. Бұл су С қуысын толтырады, сондықтан диафрагманың екі жағындағы қысым шамамен тең болады. Дегенмен, C қуысындағы қысымды су А кіреберісіндегі суға қарағанда диафрагманың әлдеқайда үлкен ауданында әсер етеді. Теңдеуден, C қуысының төмен қарай итермелеу күші A кіреберісінің жоғары қарай итермелеу күшінен артық, сондықтан диафрагма жабық күйде қалады. Диафрагма B, D кішкентай дренаждық өтегі E электромагниті арқылы басқарылатын штырғышпен бітелген болса, жабық күйде қалады. Әдетте жабық клапанда электромагнитке ток берілгенде, магниттік күш арқылы штырғыш көтеріледі, ал C қуысындағы су D өтегі арқылы штырғыш тесігінен толтырылудан гөрі жылдам ағып шығады. C қуысында судың азаюы диафрагманың сол жағындағы қысымның төмендеуін білдіреді, демек күш те төмендейді. C қуысының төмен қарайғы күші A кіреберісінің жоғары қарайғы күшінен кем болғанда, диафрагма жоғары қарай итеріліп, клапан ашылады. Су енді A-дан F-ке еркін ағып барады. Электромагнит өшіріліп, D өтегі жабылғанда, су қайтадан C қуысына жиналады және төмен қарайғы күш жеткілікті болғанда диафрагма жабылады. Бұл процесс әдетте ашық пилоттық клапан үшін керісінше. Онда штырғыш серіппемен табиғи түрде ашық ұсталады, D өтегі ашық болады және C қуысы жеткілікті түрде толмайды, бұл диафрагма B-ді ашып, кедергісіз ағынға мүмкіндік береді. Электромагнитке ток берілгенде штырғыш жабық күйге итеріледі, D өтегі бітеліп, C қуысында су жиналуына мүмкіндік береді, нәтижесінде B диафрагмасы жабылады. Осылайша, пилоттық басқарылатын электромагниттік клапанды бірге жұмыс істейтін екі клапан ретінде қарастыруға болады: тікелей әрекет ететін электромагниттік клапан, пневматикалық немесе гидравликалық түрде жұмыс істейтін әлдеқайда қуатты негізгі клапанның "бұлшық етін" басқару үшін "ми" ретінде қызмет етеді. Сондықтан пилоттық клапандар кіріс пен шығыс арасындағы жеткілікті қысым айырмасы болмаса жұмыс істемейді, өйткені "бұлшық етке" диафрагманы кері итеріп, оны ашу үшін жеткілікті күш керек. Егер шығыстағы қысым кіріс қысымынан жоғарыласа, клапан электромагнит пен пилоттық клапанның күйіне қарамастан ашылады.

Материалдар

Клапан корпусы сұйықтықпен үйлесімді болуы керек; жиі қолданылатын материалдар – мыс, тот баспайтын болат, алюминий және пластик. Тығыздағыштардың сұйықтықпен үйлесімді болуы қажет. Тығыздау мәселелерін жеңілдету үшін, плагтүйін, өзегі, серіппелер, көлеңке сақинасы және басқа да компоненттер көбінесе сұйықтыққа тікелей тиеді, сондықтан олар да үйлесімді болуы керек. Бұл талаптар кейбір ерекше қиындықтар тудырады. Соленоид өрісі плагтүйін мен өзектен өтуі үшін, өзектің түтігі магниттік емес болуы тиіс. Плагтүйін мен өзектің жақсы магниттік қасиеттері бар материалдан, мысалы, темірден жасалуы керек, бірақ темір коррозияға бейім. Тот баспайтын болаттар магниттік және магниттік емес түрлерінде қолдануға болады. Мысалы, электромагниттік клапан корпусы 304 тот баспайтын болаттан, өзектің түтігі 305 тот баспайтын болаттан, серіппелер 302 тот баспайтын болаттан, ал өзегі мен плагтүйіні 430 F тот баспайтын болаттан (магниттік тот баспайтын болаттан) жасалуы мүмкін.

Тарих және коммерциялық даму

1910 жылы ASCO Numatics компаниясы соленоидты клапанды жасап, өндірген алғашқы компания атанды.