Tìm Hiểu Về Van Điện Từ

Tìm Hiểu Về Van Điện Từ

Trong loạt Series chia sẽ kiến thức về các thiết bị công nghiệp sử dụng trong nhà máy, chúng tôi có giới thiệu các kiến thức van công nghiệp ở bài trước. Bạn có thể tham khảo bài viết trước để hiểu hơn về van bướmvan bướm điều khiển khí nénvan một chiều…..

Khái Niệm Van Điện Từ

Van điện từ (Solenoid valve) là thiết bị được vận hành bằng điện (V220 VAC, 24VDC). Van điện từ (Solenoid valve) được điều khiển nhờ lực qua một cuộn dây điện từ. Trường hợp loại van 2 cổng, cổng ra và cổng vào sẽ được đóng/ mở thay phiên nhau (nghĩa là cửa vào đóng thì cửa ra mở và ngược lại), đối với van 3 cửa, 2 cửa ra sẽ được đóng mở thay phiên nhau. Một hệ thống phức tạp có thể sử dụng nhiều van điện từ được ghép lại với nhau. Trong hệ thống điều khiển phức tạp, nhiều van điện từ có thể được đặt cùng nhau thành một cụm van điện từ. 

Van điện từ được sử dụng để kiểm soát dòng chất lỏng . Nhiệm vụ của van này là tắt, giải phóng, phân phối hoặc trộn chất lỏng. Chúng được tìm thấy trong nhiều lĩnh vực ứng dụng.

Lõi điện từ cung cấp sự chuyển đổi nhanh chóng và an toàn, độ tin cậy cao, tuổi thọ dài, tương thích tốt giữa các vật liệu được sử dụng, công suất điều khiển thấp và thiết kế nhỏ gọn.

Bên cạnh máy truyền động kiểu pit tông được sử dụng nhiều nhất, cũng có thể sử dụng các thiết bị truyền động trục khuỷu và bộ truyền động cầu.

Nguyên Lý Hoạt Động

Có nhiều biến thể thiết kế van. Van thông thường có thể có nhiều cửa và đường dẫn chất lỏng. Chẳng hạn như một van hai chiều, có 2 cửa; nếu van đang mở , sau đó hai cửa được nối và chất lỏng có thể chảy giữa các cửa; nếu van đóng thì các cửa được cách ly. Nếu van mở khi lõi điện từ không được cấp điện, thì van được gọi là mở bình thường. Tương tự, nếu van đóng lại khi lõi điện từ không được nạp điện, thì van được gọi là đóng bình thường . Một van 3 chiều có 3 cửa, nó kết nối một cửa vào một trong hai cửa khác (thường là một cửa cung cấp và một cửa xả).

Van điện từ cũng được đặc trưng bởi cách hoạt động. Một lõi điện từ nhỏ có thể tạo ra một lực giới hạn. Nếu lực đó đủ để mở và đóng van thì có thể sử dụng van điện từ hoạt động trực tiếp . Mối quan hệ gần gũi giữa lực lõi điện từ s , áp suất chất lỏng P , và khu vực lỗ A cho giá trị lõi điện từ tác động trực tiếp là:

{\ displaystyle F_ {s} = PA = P \ pi d ^ {2} / 4}

Trong đó d là đường kính lỗ. Một lực lõi điện từ điển hình có thể là 15 N (3,4 lb f ). Áp dụng có thể là áp suất thấp (ví dụ khí nén 10 psi (69 kPa)) với đường kính lỗ nhỏ (ví dụ, 3/8 in (9.5 mm) đối với khu vực lỗ vòi là 0.11 in 2 (7.1 x 10 -5 m 2 ) và lực gần đúng là 1,1 lbf (4,9 N)).

Van điện từ (hộp đen nhỏ ở phía trên cùng của bức ảnh) với đường dẫn không khí đầu vào (ống nhỏ màu xanh lá cây) được sử dụng để khởi động một bộ giá đỡ truyền động  và hộp số lớn hơn (hộp màu xám) điều khiển van nước.

Khi gặp áp lực cao và lỗ lớn, thì cần có lực lớn hơn. Để tạo ra các lực đó, một thiết kế van điện từ được Internally piloted . Trong một thiết kế như vậy, áp suất dòng được sử dụng để tạo ra lực van cao; một lõi điện từ nhỏ kiểm soát áp lực dòng được sử dụng. Van Internally piloted valve  được sử dụng trong các máy rửa chén và hệ thống tưới nơi mà chất lỏng là nước, áp suất có thể là 80 psi (550 kPa) và đường kính lỗ có thể là 3/4 in (19 mm).

Trong một số van điện từ, lõi điện từ hoạt động trực tiếp trên van chính. Những loại khác sử dụng một van lõi điện từ nhỏ, đầy đủ, được gọi là pilot, để kích hoạt một van lớn hơn. Trong khi loại thứ hai thực sự là một van điện từ kết hợp với một van hoạt động bằng khí nén, chúng được xem như một van điện từ. Van piloted đòi hỏi ít năng lượng hơn để kiểm soát, nhưng chúng chậm hơn đáng kể. Các Piloted solenoids thường cần công suất đầy đủ để mở và ở trạng thái mở, nơi lõi điện từ hoạt động trực tiếp chỉ cần năng lượng đầy đủ trong một khoảng thời gian ngắn để mở nó, và chỉ có điện năng thấp để giữ nó.

Van điện từ hoạt động trực tiếp thường trong 5 đến 10 phần nghìn giây. Thời gian vận hành của van piloted phụ thuộc vào kích thước của nó; các giá trị điển hình là 15 đến 150 phần nghìn giây.

Yêu cầu tiêu thụ và cung cấp điện của lõi điện từ khác nhau tùy theo ứng dụng, chủ yếu được xác định bởi áp suất chất lỏng và đường kính ống. Chẳng hạn, một vòi phun nước 3/4 “150 psi, dành cho các hệ thống gia đình 24 VAC (50-60 Hz), có lưu lượng khởi động tức thời là 7,2 VA, và yêu cầu về điện năng đang giữ là 4,6 VA. công nghiệp 1/2 “van 10000 psi, dành cho hệ thống 12, 24, hoặc 120 VAC trong dung dịch áp suất cao và các ứng dụng cryogenic, có công suất 300 VA và công suất giữ 22 VA. Van yêu cầu một áp lực tối thiểu cần thiết để đóng cửa trong trạng thái không chạy.

Internally piloted

Trong khi có nhiều biến thể thiết kế, sau đây là một sự hư hỏng chi tiết thường xảy ra của một thiết kế van điện từ điển hình.

Một van điện từ có hai phần chính: lõi điện từ và van. Lõi điện từ chuyển năng lượng điện thành năng lượng cơ học, lần lượt mở hoặc đóng van bằng máy. Van tác động trực tiếp chỉ có một mạch dòng nhỏ, thể hiện trong phần E của sơ đồ này (phần này được đề cập dưới đây dưới dạng van piloted). Trong ví dụ này, van piloted bằng phanh sẽ làm tăng lượng dòng chảy nhỏ này, bằng cách sử dụng nó để điều khiển dòng chảy qua một lỗ lớn hơn nhiều.

van điện từ có thể sử dụng đế kim loại hoặc đế cao su, và cũng có thể có các giao diện điện để cho phép kiểm soát dễ dàng. Một lò xo có thể được sử dụng để giữ van mở (mở bình thường) hoặc đóng (đóng bình thường) trong khi van không hoạt động.

A-Đầu vào bên
B- Màng phổi
C- buồng áp suất
D- Đường thoát áp
Điện cực cơ điện tử
F- phía đầu ra

Biểu đồ trên cho thấy thiết kế của một van cơ bản, kiểm soát dòng chảy của nước trong ví dụ này. Ở hình bên trên là van trong trạng thái đóng của nó. Nước dưới áp suất đi vào A. B là một màng đàn hồi và trên nó là một lò xo yếu đẩy nó xuống. Màng có một lỗ thông qua trung tâm của nó cho phép một lượng rất nhỏ nước chảy qua. Nước này lấp đầy khoang C ở phía bên kia của màng để áp lực bằng với cả hai mặt của màng, tuy nhiên, lò xo nén cung cấp lực hút xuống. Lo xo yếu chỉ có thể đóng cửa vào vì áp suất nước được cân bằng ở cả hai mặt của màng.

Một khi màng ngăn đóng van, áp lực về phía đầu ra của đáy của nó sẽ giảm, và áp lực lớn hơn ở trên giữ nó chắc chắn hơn đóng lại. Do đó, lò xo không thích hợp để giữ van đóng.

Trên tất cả các việc trên vì ống nước thông qua D bị chặn bởi một pin  là phần ứng của lõi điện từ E và được đẩy xuống bởi một lò xo. Nếu dòng điện được truyền qua lõi điện từ, pin được rút ra thông qua lực từ tính, và nước trong buồng C thoát ra khỏi lối đi D nhanh hơn sự nạp lại qua lỗ pinhole. Áp suất trong buồng C giảm xuống và áp suất đến nâng cần màng, do đó mở van chính. Nước hiện chảy trực tiếp từ A đến F.

Khi lõi điện từ bị ngừng hoạt động và đoạn D được đóng lại, lò xo cần rất ít lực để đẩy màng lại xuống và van chính đóng lại. Trong thực tế thường không có lò xo riêng; màng đệm đàn hồi được đúc để nó có chức năng như là lò xo riêng của nó, thích ở dạng đóng.

Từ giải thích này có thể thấy rằng loại van này dựa vào sự khác biệt giữa áp suất và đầu ra vì áp suất ở đầu vào luôn luôn phải lớn hơn áp suất ở đầu ra để nó hoạt động. Nếu áp suất ở đầu ra, vì bất kỳ lý do gì, tăng lên trên đầu vào thì van sẽ mở bất kể trạng thái của lõi điện từ và van piloted.

Các thành phần

Ví dụ ống lõi. Các ống lõi không từ tính được sử dụng để cô lập các chất lỏng từ cuộn dây. Các ống lõi kèm theo các plugnut, lò xo lõi, và lõi. Cuộn dây trượt trên ống lõi; một đoạn giữ lại gây ra sự nén xuống gần đầu đóng của ống lõi và giữ cuộn dây trên ống lõi.

CÁC THÀNH PHẦN

Thiết kế van lõi điện từ có nhiều biến thể và thách thức.

Các thành phần phổ biến của van lõi điện từ:

  • Solenoid subassembly
    • Retaining clip (aka coil clip)
    • Solenoid coil (with magnetic return path)
    • Core tube (aka armature tube, plunger tube, solenoid valve tube, sleeve, guide assembly)
    • Plugnut (aka fixed core)
    • Shading coil (aka shading ring)
    • Core spring (aka counter spring)
    • Core (aka plunger, armature)
  • Core tube–bonnet seal
  • Bonnet (aka cover)
  • Bonnet–diaphram–body seal
  • Hanger spring
  • Backup washer
  • Diaphragm
    • Bleed hole
  • Disk
  • Valve body
    • Seat

Lõi hoặc pit tông là thành phần từ tính di chuyển khi lõi điện từ được kích hoạt. Lõi được đồng trục với lõi điện từ. sự di chuyển của lõi sẽ tạo ra hoặc phá vỡ các đế kiểm soát sự chuyển động của chất lỏng. Khi cuộn dây không được nạp điện, lò xo sẽ giữ lõi ở vị trí bình thường.

Các plugnut cũng đồng trục.

Các ống lõi chứa và hướng dẫn lõi. Nó cũng giữ lại các plugnut và có thể đóng các chất lỏng. Để tối ưu hóa chuyển động của lõi, ống lõi cần phải là không từ tính. Nếu ống lõi từ tính, sau đó nó sẽ cung cấp một đường đi tránh các đường từ trường. Trong một số thiết kế, ống lõi là vỏ kim loại kín được sản xuất bằng deep drawing . Thiết kế như vậy đơn giản hóa các vấn đề đóng dòng chảy bởi vì chất lỏng không thể thoát ra khỏi vách ngăn, nhưng thiết kế cũng làm tăng sức kháng cự của từ trường vì đường dẫn từ phải đi qua chiều dày của ống lõi hai lần: một lần gần plugnut và một lần gần lõi. Trong một số thiết kế khác, ống lõi không được đóng lại mà là một ống mở mà trượt trên một đầu của plugnut. Để giữ plugnut, ống có thể bị uốn nắn vào plugnut.   Một cái O-ring seal giữa ống và plugnut sẽ ngăn không cho chất lỏng thoát ra.

Cuộn dây lõi điện từ bao gồm nhiều vòng dây đồng bao quanh ống lõi và tạo ra chuyển động của lõi. Các cuộn dây thường được đóng gói trong epoxy. Cuộn dây cũng có một khung sắt cung cấp một sự kháng lại từ trường yếu.

Vật liệu

Thân van phải tương thích với chất lỏng; vật liệu thông thường là đồng thau, thép không rỉ, nhôm, và nhựa.

Các đế phải tương thích với chất lỏng.

Để đơn giản hóa các vấn đề đế van, plugnut, lõi, lò xo, shading ring và các thành phần khác thường bị tiếp xúc với chất lỏng, do đó chúng cũng phải tương thích. Các yêu cầu đưa ra một số vấn đề đặc biệt. Ống lõi cần phải là không từ để chuyển trường của lõi điện từ qua plugnut và lõi. Các plugnut và lõi cần một vật liệu có tính chất từ tốt như sắt, nhưng sắt dễ bị ăn mòn. Thép không gỉ có thể được sử dụng vì chúng có trong cả hai loại từ tính và phi từ tính. Ví dụ, một van lõi điện từ có thể sử dụng thép không gỉ 304 cho thân xe, thép không gỉ 305 cho ống lõi, 302 thép không gỉ cho lò xo, và thép không gỉ 430 F (thép không rỉ từ  cho lõi và plugnut).

Phân  loại

Nhiều biến thể có thể thực hiện được trên van cơ bản, một chiều, một lõi điện từ được mô tả ở trên:

van một hoặc hai van;

  • dòng điện một chiềuhoặc dòng điện xoay chiều ;

tính phổ biến

Van Lõi điện từ được sử dụng trong các hệ thống thủy lực và khí nén thủy lực, để điều khiển xy lanh, động cơ điện chất lỏng hoặc van công nghiệp lớn hơn. Hệ thống tưới nước tướitự động cũng sử dụng van lõi điện từ với bộ điều khiển tự động. Máy rửa chén  sử dụng van lõi điện từ để kiểm soát nước đi vào vào máy. Chúng cũng thường được sử dụng trong súng sơn để kích hoạt các thanh CO2 hammer valve.

Van điện từ có thể được sử dụng cho một loạt các ứng dụng công nghiệp, bao gồm kiểm soát tắt mở, kiểm chuẩn và kiểm tra, các vòng kiểm soát nhà máy thí điểm, các hệ thống điều khiển quá trình, và các ứng dụng nhà sản xuất thiết bị gốc khác nhau

Tìm Hiểu Về Van Điện Từ
5 (100%) 2 votes

Chia sẻ bài viết

Trả lời

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *