Существует два типа электромагнитных клапанов, каждый с разными принципами работы:
- Прямого действия (работает при перепаде давления 0 бар). Клапан открывается и закрывается только с помощью силы электромагнитной катушки. Такие клапаны обычно используются для диаметров до Ду50.
- Пилотного действия (требуется перепад давления, обычно не менее 0,5 бар). Электромагнитная катушка служит инициатором открытия или закрытия, но основную работу выполняет разница давлений рабочей среды до и после клапана, благодаря чему они могут регулировать большие потоки и могут использоваться на диаметрах до Ду300.
Назначение катушки электромагнитного клапана - преобразовать электрическую энергию в магнитное поле. Катушка изготовлена из медной проволоки, которая намотана на бабину. Эта бабина надевается на часть клапана под названием шток. Когда электрический ток протекает через катушку, создается магнитное поле. Магнитное поле влияет на шток. Внутри штока есть движующая часть (плунжер), который соединен с запорным органом клапана (мембрана или поршень). Плунжер чувствителен к магнитному полю катушки. Как только появляется поле - плунжер начинает двигаться и тянет за собой мембрану. Как только магнитное поле пропадает - мембрана под действием силы тяжести возвращается на своё место. Этот принцип позволяет открывать или закрывать клапан. Катушки соленоида могут быть постоянного тока (DC) и переменного тока (AC).
Соленоидные вентили обозначают в зависимости от количества входных и выходных отверстий и какие функции они выполняют. Наиболее популярные:
- 2/2-ходовой клапан имеет два отверстия (впускное и выпускное) и два положения (открыто и закрыто). Используется для открытия/закрытия трубопровода.
- 3/2-ходовой клапан имеет три выхода и два положения. Используется для переключения потоков рабочей среды, так же активно используется на пневмоприводах одностороннего действия.
- 5/2-ходовой клапан имеет пять выходов и два положения. Обычно ставятся на пневмоприводы двустороннего действия.
Далее нужно определиться с тем как клапан монтируется на трубопровод, для этого надо определить диаметр трубы и тип присоединения. Чаще всего электромагнитные клапаны имеют внутреннюю резьбу (BSPP), обозначаемая буквой G (например, G 1/2 дюйма). Но так же могут быть фланцевые, штуцерные, быстросъёмные соединения или вообще под приварку. Иногда клапан следует выбирать не по диаметру трубы и резьбе, а по коэффициенту расхода Kv. Эта константа указывает количество воды в м3/час, которое проходит через клапан при давлении 1 бар и температуре 20°C. Чем выше значение Kv, тем выше будет расход при заданном давлении. Бывают ситуации, когда дешевле поставить переходник на трубопровод и установить клапан меньшего диаметра, но с подходящим Kv, вместо того, чтобы производить монтаж отталкиваясь только от диаметра трубы.
Пример:
Электромагнитный клапан Ду80 со значением Kv=100 подключается к водопроводной трубе с давлением 4 бара. После электромагнитного клапана находится труба длиной 1 м со свободным выходом и незначительным перепадом давления. Требуемый расход воды - 50 м3/ч, следовательно, можно спокойно заузить трубу (да, произойдет рост давления на участке заужения), но при этом использовать клапан Ду50 или даже меньшего диаметра. Важно помнить, что рабочее давление в системе влияет при выборе электромагнитного клапана и при превышении указанного максимального давления увеличивается износ клапана, так же в ряде случаев максимальное давление зависит от типа среды: для газов или жидкостей могут быть разные значения.
Не мало важным фактором является что идет по трубопроводу. Электромагнитные клапаны очень чувствительны к загрязнению и работают только с чистыми жидкостями или газами. В зависимости от рабочей среды корпус может быть выполнен из алюминия (бытовой газ), латуни (вода, пар, масло, топливо), нержавеющей стали (спирты, пищевые жидкости, слабые кислоты и щелочи), пластика (вода, газы, сильные кислоты и щелочи), износостойкого чугуна (вода, пар, нефтепродукты). Так же важно обратить внимание на материал уплотнения запорного органа клапана: FKM (Viton), EPDM, NBR, VMQ, PTFE (Teflon), PEEK являются пригодными для различных сред и температур.
Одним из плюсов соленоидных клапанов является время отклика: которое определяется как интервал между моментом срабатывания соленоида и моментом, когда давление упадет до 10% или поднимется до 90% от максимального испытательного давления. Время срабатывания зависит от конструкции клапана, свойств катушки и вязкости среды. Время срабатывания клапанов постоянного тока немного медленнее, чем клапанов переменного тока. Обычно для клапанов Ду15-Ду25 при давлении в трубопроводе 1-2 бара время открытия/закрытия составляет 0,1/0,3 секунды, для Ду32-Ду50 оно 0,3/0,5. Дальнейшее увеличиние диаметра или давления в системе приводит к росту времени отклика, а если вместо мембранного запорного механизма используется поршневой - то количество секунд можно смело умножать на 2.