Что такое электромагнитный клапан? Принцип работы двух- и трёхходовых исполнений
Электромагнитный клапан использует электромагнитную силу для перемещения уплотняющего элемента, чтобы открыть, закрыть или переключить путь жидкости. Контроллер меняет питание катушки, механизм срабатывает, и соединения тракта изменяются. Перепад давления, непосредственно перемещающий жидкость, обычно создаётся насосом, ёмкостью под давлением или разностью уровней.
В автоматическом дозаторе двухходовой клапан открывает или закрывает одну ветвь; трёхходовой клапан переключает общий порт между двумя ветвями. Его функцию следует рассматривать совместно с электрическим состоянием, подключением портов и направлением потока.
01Что происходит внутри клапана при подаче питания?
Катушка создаёт магнитное поле, которое перемещает подвижный механизм, например якорь, и меняет контакт уплотнения с седлом. Возврат после снятия питания зависит от конструкции. Не все клапаны используют линейный плунжер: в 6010 поток переключается коромысловым механизмом с мембраной.
- КонтроллерВыдаёт команду включения/отключения
- КатушкаСоздаёт или снимает магнитную силу
- Механизм клапанаМеняет положение уплотнения
- Жидкостный трактОткрывает, закрывает или переключает
Поэтому слышимый щелчок лишь указывает на возможное движение механизма и не доказывает прохождение жидкости. При наладке также проверьте направление подключения, давление, пузырьки, засорение и фактический выход жидкости.
02Чем различаются двухходовые нормально открытые и закрытые и трёхходовые клапаны?
| Исполнение | Без питания | Под питанием | Функция в тракте |
|---|---|---|---|
| Двухходовой, нормально закрытый (NC) | Проход между портами закрыт | Проход между портами открыт | Разрешает поток по ветви при подаче питания |
| Двухходовой, нормально открытый (NO) | Проход между портами открыт | Проход между портами закрыт | Перекрывает ветвь при подаче питания |
| Трёхходовой 6010 | COM соединён с NO | COM соединён с NC | Переключает общий порт между двумя ветвями |
Нормально закрытый клапан подходит для ветви, которую нужно закрыть при потере питания; нормально открытый — для ветви, которая должна остаться открытой. Однако безопасное обесточенное состояние всего прибора зависит также от других клапанов, обратных устройств, остаточного давления и разности уровней. Одного названия клапана для его определения недостаточно.
Трёхходовой клапан не является тройником, постоянно соединяющим все три порта. В описанной схеме при соединении COM с одной стороной другая закрывается. Нумерацию портов и допустимые направления потока проверяйте по конкретному изделию.
03Пример: переключение одного насоса между реагентом и промывочной жидкостью
У трёхходового 6010 порт 1 — NC, порт 2 — COM, порт 3 — NO. Подключите флакон реагента к порту 1, промывочную жидкость к порту 3, а порт 2 — ко входу насоса; выход насоса соедините с дозирующей иглой. В этом примере без питания выбирается промывочная ветвь, а под питанием — реагентная.
Шаг 1: подключить реагент и выполнить дозирование
Контроллер подаёт питание на клапан. Убедившись в установлении пути 2—1, включите насос для забора жидкости. Перед первым дозированием удалите воздух и вытесняемую жидкость в отходы, затем переместите иглу к целевой ёмкости и выполните дозирование.
- Флакон реагентаПодключён к порту 1, NC
- Трёхходовой клапанПод питанием: 1—2 соединены
- НасосЗабирает жидкость из порта 2
- Дозирующая иглаПодаёт дозу в целевую ёмкость
Шаг 2: переключиться на промывку общего пути
После дозирования сначала завершите дозирующее действие насоса и приведите тракт в состояние, допускающее переключение. Переместите иглу в позицию отходов, затем снимите питание с клапана. После соединения 2—3 насос забирает промывочную жидкость и промывает общий путь через насос и иглу. Перед следующей дозой реагента предусмотрите вытеснение промывочной жидкости реагентом, чтобы не разбавить первую порцию.
- Промывочная жидкостьПодключена к порту 3, NO
- Трёхходовой клапанБез питания: 3—2 соединены
- Насос и дозирующая иглаПромывают общий путь
- Ёмкость отходовПринимает промывочную жидкость
04Почему подача питания на 1 секунду не всегда даёт одинаковый объём?
Если поток после клапана создаётся перепадом давления, объём можно оценить как расход, умноженный на время открытия, при стабильном расходе и пренебрежимо малых переходных процессах. Реальный расход меняется с уровнем жидкости, давлением подачи, противодавлением на выходе, вязкостью и сопротивлением трубок. При открытии и закрытии также возникают переходные процессы.
Например, при одинаковом времени открытия объём может измениться по мере снижения уровня в резервуаре. На короткие импульсы влияют также отклик привода, деформация трубок и остаточные капли. Для стабильного дозирования малых объёмов выберите подходящий метод и измерьте средний объём и повторяемость с реальной жидкостью.
Если уже используется шприцевой насос или другой дозирующий механизм, целевой объём обычно задаёт насос, а клапан своевременно устанавливает нужный путь. Программа должна предотвращать работу насоса на закрытый тракт и подключение неправильной ветви.
05Как учитывать давление, время отклика и мощность при интеграции?
| Параметр | Условия изделия | Что проверить в приборе |
|---|---|---|
| Рабочее давление | От −75 кПа до 0,25 МПа | Находятся ли разрежение на всасывании, противодавление и скачки при переключении в допустимом диапазоне |
| Питание | 12 В или 24 В постоянного тока; допустимое отклонение от номинального напряжения ±10% | Выбрать правильное напряжение, проверить его фактическое значение на клапане и полярность |
| Время отклика | ≤15 мс без нагрузки для стандартного исполнения | Не равно времени стабилизации потока на выходе; проверить температуру, среду и перепад давления |
| Потребляемая мощность | Стандартное исполнение: 2,5 Вт; с энергосберегающей схемой: 2,5 Вт при запуске и 1 Вт при удержании | Соответствие пускового и удерживающего управления, достаточный теплоотвод при непрерывном питании |
Указанные условия испытания отклика включают температуру среды и окружающего воздуха 25°C, номинальное напряжение, максимальное рабочее давление с воздухом и подачу давления на общий порт. Показатель без нагрузки не заменяет измерение отклика жидкости после подключения трубок. Проверьте также материал уплотнения, температуру и способ управления. Испытательное давление также не равно допустимому давлению длительной работы.
Смачиваемые материалы должны быть совместимы и с реагентом, и с промывочной жидкостью с учётом концентрации, температуры и времени контакта. При выборе монтажа на основание, резьбового соединения или штуцера типа «ёлочка» проверьте герметизацию, нагрузку от трубок и доступ для обслуживания. Подходящий тип соединения сам по себе не гарантирует химическую совместимость.
06Связанные изделия и этапы проверки
- Сначала нарисуйте схемы без питания и под питанием, проверьте соответствие COM, NC и NO фактическим портам.
- Используйте реальную схему управления, жидкости и давления. Наблюдайте отклик, внешние и внутренние утечки и остаточные капли на выходе.
- Проверьте первую дозу, последовательные дозы и первую после промывки в рабочем цикле. Отдельно запишите среднее отклонение и повторяемость.
- Проверьте логику при отключении питания, перезапуске, заклинивании клапана и неостановленном насосе. Убедитесь, что жидкость поступает по назначению.
07Частые вопросы
Можно ли использовать электромагнитный клапан как насос?
Клапан в основном меняет соединения и не выполняет непрерывную перекачку. Для создания перепада давления всё равно нужен насос, ёмкость под давлением или разность уровней жидкости.
Может ли трёхходовой клапан одновременно смешивать два реагента?
Описанная схема 6010 выбирает COM–NC или COM–NO и не является смесительным клапаном с одновременно открытыми входами. Смешивание также требует дозирования каждой жидкости, порядка добавления и подходящего пространства для смешения.
Чем быстрее клапан, тем точнее дозирование?
Отклик — лишь один фактор. Точность зависит также от метода дозирования, изменения расхода, пузырьков, упругости трубок и остаточных капель. Измеряйте результат при целевом объёме в реальном тракте; по одному времени отклика нельзя определить ошибку объёма.