Wszystko, co musisz wiedzieć na temat zaworów elektromagnetycznych – część 1
Wszystko, co musisz wiedzieć na temat zaworów elektromagnetycznych – część 1
Czym są zawory elektromagnetyczne?
Zawór elektromagnetyczny to elektromechaniczne urządzenie sterujące, które można stosować do sterowania czynnikami gazowymi lub ciekłymi. Zawór jest aktywowany siłą elektromagnetyczną, która otwiera lub zamyka drogę przepływu.
Rysunek 1: Zasada działania zaworu elektromagnetycznego
TYPY ZAWORÓW
Zawory dwupołożeniowe Zawory tego typu mają elektromagnes, który porusza trzpieniem ruchomym połączonym bezpośrednio z uszczelnieniem. Gdy w układzie normalnie zamkniętym elektromagnes zostaje wyłączony, sprężyna utrzymuje zawór w pozycji zamkniętej, dociskając trzpień ruchomy i uszczelnienie zaworu do gniazda zaworu. Aby otworzyć zawór, trzpień ruchomy musi zostać podniesiony z gniazda zaworu za pomocą siły elektromagnetycznej. Napęd musi zatem działać w kierunku przeciwnym do siły sprężyny dociskającej trzpień ruchomy zaworu. Minimalna siła wymagana do otwarcia zaworu przez napęd elektromagnetyczny zależy przede wszystkim od siły sprężyny, rozmiaru gniazda zaworu i maksymalnego ciśnienia różnicowego, gdy zawór jest zamknięty.
Rysunek 2: Zasada działania zaworu dwupołożeniowego
Zawory proporcjonalne
W porównaniu z zaworami dwupołożeniowymi, które mogą być tylko albo całkowicie otwarte, albo całkowicie zamknięte, stopień otwarcia zaworów proporcjonalnych można regulować za pomocą modulacji prądu. Gdy natężenie prądu wzrasta, trzpień ruchomy jest wyciągany, co umożliwia większe otwarcie przejście i większe natężenie przepływu przez zawór, proporcjonalne do podanego prądu. Zawory proporcjonalne są używane w układach hydraulicznych i pneumatycznych, w których wymagane są zmienne natężenia przepływu. Różnica między natężeniem przepływu przy zwiększaniu prądu bezpośrednio do nastawy w porównaniu ze stanem po przejściu tej nastawy i próbą powrotu do nastawy jest nazywana histerezą. Ten efekt zachodzi samoistnie dla każdego zaworu proporcjonalnego ze względu na jego właściwości magnetyczne i jest niepożądany, ponieważ ogranicza możliwość sterowania zaworem. W zależności od tego, czy natężenie przepływu jest zwiększane, czy zmniejszane, wymagany poziom prądu do osiągnięcia stałego natężenia przepływu będzie inny.
Rysunek 3: Zasada działania zaworu proporcjonalnego
Zawory rozdzielające
W rozdzielającym zaworze elektromagnetycznym czynnik nie ma kontaktu z elementami wewnętrznymi zaworu, takimi jak trzpień ruchomy czy sprężyna. Zawory rozdzielające są również nazywane zaworami membranowymi, zaworami wahadłowymi lub zaworami odcinającymi. Są one przydatne przede wszystkim do obsługi cieczy agresywnych i wrażliwych. Rozdzielające zawory elektromagnetyczne dzieli się na dwie części:
część przepływową,
część napędową, która steruje elementami zaworu.
Membrana wewnątrz zaworu oddziela te dwie części od siebie, aby czynnik miał kontakt wyłącznie z korpusem zaworu i membraną separującą. Zapobiega ona korodowaniu elementów wewnętrznych oraz skażeniu czynnika przez substancje przylegające, takie jak cząstki pyłu lub metali powstające w wyniku zużycia wskutek długiego okresu eksploatacji. Ponadto zawory rozdzielające zmniejszają ryzyko skażenia krzyżowego między czynnikami. Użycie materiałów odpornych na środki chemiczne, takich jak PTFE, PEEK czy FFKM, zapewnia wysoką odporność zaworu na tego typu środki. Ze względu na takie wykonanie ten typ zaworu jest szczególnie przydatny do stosowania w urządzeniach analitycznych bądź diagnostycznych lub wyrobach medycznych. Głównymi korzyściami wynikającymi z jego stosowania jest ochrona przed korozją wynikającą z oddziaływania agresywnych czynników oraz fakt, że czynniki, takie jak krew, środki farmaceutyczne lub odczynniki nie ulegają skażeniu. Zamiast zaworów rozdzielających można używać zaworów zaciskowych, w których ciecz przepływa przez rurkę, dlatego ma zerową objętość martwą i nie występuje w nim ryzyko skażenia krzyżowego.
Rysunek 4: Droga przepływu cieczy w zaworze rozdzielającym
Elementy oraz ich funkcje
Poniżej podano podstawowy opis głównych elementów zaworu elektromagnetycznego. Zawór pokazany na rysunku to zawór dwupołożeniowy normalnie zamknięty.
Wężownica: Cewka tworzy pole elektromagnetyczne, gdy zawór jest zasilany. To pole magnetyczne pociąga trzpień ruchomy do góry w kierunku przeciwnym do kierunku oddziaływania sprężyny, aby otworzyć zawór.
Sprężyna dopycha trzpień w dół do korpusu, aby zapewnić, że zawór jest zamknięty, gdy nie jest zasilany.
Trzpień ruchomy to część metalowa, która porusza się w górę i w dół, dzięki czemu zawór może się otwierać i zamykać.
Uszczelnienie dynamiczne jest dociskane do gniazda korpusu, gdy zawór jest w pozycji zamkniętej. Jest ono wykonane z elastomeru i zapewnia, że gdy zawór jest zamknięty, nie ma żadnego wycieku z wlotu do wylotu.
Korpus to podstawowy element mający kontakt z czynnikiem. Zawiera króćce wlotowy i wylotowy.
