Supapă solenoidă: tip, funcție, principiu de funcționare

Practic, toate domeniile de activitate umană, de la industria grea, la transporturi și aparate de uz casnic, sunt acum interesate de soluții de acționare compacte, eficiente și funcționale. Acesta este, de asemenea, motivul pentru care conceptele convenționale ale unităților de putere sunt în mod continuu perfecționate și îmbunătățite, deși nu schimbă în mod fundamental modul în care sunt proiectate. Cele mai populare sisteme de bază de acest tip includ actuatorul electromagnetic, al cărui mecanism de funcționare este utilizat atât în dispozitive tehnice mari, cât și în cele mici.

Scopul dispozitivului de acționare

În aproape toate aplicațiile, actuatorul servește ca element de acționare în sistem. Un alt lucru este că natura funcției care trebuie îndeplinită și gradul de responsabilitate în cadrul procesului general de lucru pot varia. În cazul supapei de închidere, de exemplu, acest actuator este responsabil pentru poziția curentă a supapei. În special, forța sa face ca dispozitivul de închidere să ia poziția de normal închis sau deschis. Aceste dispozitive sunt utilizate în diferite sisteme de comunicare, ceea ce determină atât principiul de acționare, cât și caracteristicile de protecție ale dispozitivului. Acționările electromagnetice, în special, fac parte din infrastructura de securitate la incendiu prin conexiunea lor structurală cu conductele de ventilație. Corpul dispozitivului de acționare și piesele sale de funcționare critice trebuie să fie rezistente la temperaturi ridicate și la contactul nociv cu gaze dăunătoare din punct de vedere termic. În ceea ce privește comanda de execuție, automatizarea este de obicei declanșată de detectorul de fum. În acest caz, dispozitivul de acționare este un mijloc tehnic de control al fluxurilor de fum și de gaze.

O configurație mai complexă a aplicațiilor de acționare electromagnetică apare în cazul supapelor cu mai multe treceri. Acestea sunt un fel de sistem de distribuție sau de comutație a cărui complexitate de funcționare constă în controlul simultan al unui întreg grup de unități funcționale. Aceste sisteme utilizează un acționator de supapă solenoidă cu funcție de comutare a debitului prin spițe. Închiderea și deschiderea supapei pot fi cauzate de valorile mediului de proces (presiune, temperatură), de debite, de timpul de reglare programat etc.д.

Design și componente

Elementul central de acționare al dispozitivului de acționare este ansamblul solenoid, care constă dintr-o bobină goală și un miez magnetic. Comunicarea electromagnetică a acestei componente cu celelalte părți este asigurată de o mică supapă internă cu supape pilot pulsate. În poziție normală, miezul este susținut de un resort cu o tijă care se sprijină pe un scaun. În plus, construcția tipică a unui actuator electromagnetic prevede o așa-numită comandă manuală a părții de lucru, care preia funcția mecanismului în momente de căderi bruște sau lipsă totală de tensiune. Pot fi avute în vedere, de asemenea, funcții suplimentare, cum ar fi dispozitive de semnalizare, elemente de blocare auxiliare și încuietori de poziție a miezului. Dar, deoarece unul dintre avantajele acestui tip de acționare este dimensiunea lor redusă, proiectanții încearcă să evite suprasaturarea cu dispozitive auxiliare pentru a-și optimiza proiectele.

Principiul de funcționare a mecanismului

Atât în dispozitivele de putere magnetice, cât și în cele electromagnetice, fluxul magnetic joacă rolul de mediu activ. Se formează prin utilizarea unui magnet permanent, sau un sistem similar dispozitiv cu conexiune punct-la-punct sau dezactivarea activității acestuia prin modificarea semnalului electric. Acționarul începe să funcționeze de îndată ce este aplicată tensiunea, când curentul circulă în circuitele solenoidului. La rândul său, miezul, pe măsură ce activitatea câmpului magnetic se intensifică, începe să se deplaseze în raport cu cavitatea bobinei inductorului. Actualul, principiul de funcționare Transformarea energiei electrice în energie mecanică prin intermediul câmpului magnetic reprezintă esența acționării electromagnetice. De îndată ce tensiunea scade, forța arcului intră în joc, readucând miezul în poziție și readucând armătura dispozitivului de acționare în poziția sa normală. În cazul acționărilor complexe cu mai multe trepte, se pot integra, de asemenea, actuatoare pneumatice sau hidraulice pentru a controla etapele individuale de transmisie a puterii. În special, acestea permit generarea primară de electricitate din surse de energie alternativă (apă, vânt, soare), ceea ce face ca procesul de lucru să fie mai ieftin.

Acțiuni de acționare a unui actuator electromagnetic

Modelul de mișcare al miezului de acționare și capacitatea sa de a acționa ca forță de ieșire determină acțiunile specifice care pot fi efectuate de către. Trebuie remarcat de la început că, în majoritatea cazurilor, acestea sunt dispozitive cu o singură mișcare elementară a mecanicii executive, care rareori sunt completate de funcții tehnice auxiliare. În funcție de această caracteristică, împărțim solenoidul în următoarele tipuri:

• Reversibil. Când se aplică curentul, este acționat un element de împingere, ceea ce face ca dispozitivul de acționare să se rotească. Aceste mecanisme sunt utilizate în supapele cu bilă și cu clapetă și în sistemele de uși cu discuri.
• Reversibil. În plus față de acțiunea sa de bază, este capabil să inverseze direcția elementului de forță. Mai frecvent întâlnite la supapele de deviere.
• Împingerea. Acest solenoid de acționare are o acțiune de împingere, care este, de asemenea, utilizat în supape de deviere și de închidere.

În ceea ce privește designul, elementul de putere și miezul pot fi părți diferite, ceea ce sporește fiabilitatea și durabilitatea dispozitivului. Un alt aspect este că principiul optimizării necesită combinarea mai multor sarcini în cadrul funcțiunii unei singure componente tehnice pentru a economisi spațiu și energie.

Armături electromagnetice

Acționările pot fi operate în diferite configurații, efectuând acțiunile necesare pentru a opera o anumită infrastructură de lucru. Dar, în orice caz, funcția elementului de bază sau a elementului de propulsie este insuficientă pentru a avea un efect suficient asupra sarcinii finale - cu câteva excepții. În cele mai multe cazuri, este necesară și o componentă tranzitorie - un fel de transmițător al energiei mecanice generate de la mecanismul de acționare însuși la dispozitivul țintă. În sistemele de tracțiune integrală, de exemplu, ambreiajul electromagnetic nu este doar un transmițător de forță, ci un motor care conectează rigid cele două părți ale arborelui. Mașinile asincrone au propria lor bobină de câmp cu poli distinși. Partea principală a acestor cuplaje se bazează pe principiile înfășurării rotorului unui motor electric, ceea ce conferă de fapt acestui element funcția de convertor și de transmițător de forță.

În sistemele mai simple cu acțiune directă, sarcinile de transmitere a forței sunt îndeplinite de unități standard cu rulmenți cu bile, unități pivotante și de împrăștiere. Construcția specifică și configurația de funcționare, precum și conectarea la sistemul de acționare se realizează în mod diferit. Adesea sunt dezvoltate aranjamente individuale de interfațare între componente. Un ambreiaj cu actuator electromagnetic, de exemplu, are o întreagă infrastructură cu propriul arbore metalic, inele colectoare, colectoare și bare de cupru. Și asta fără a mai pune la socoteală dispunerea în paralel a canalelor electromagnetice cu vârfurile polilor și circuitele de ghidare a liniilor de câmp magnetic.

Parametrii de funcționare a acționării

Pentru una și aceeași schemă de cerere pot fi necesare puteri diferite. În plus, tipurile de sisteme de acționare diferă în ceea ce privește sarcina de împingere, tipul de curent, tensiunea etc.д. Cea mai simplă acționare electromagnetică a supapei funcționează la o rețea de 220 V, dar pot exista și modele cu un design similar, dar care necesită o conexiune la o linie industrială trifazată de 380 V. Necesarul de putere este determinat de dimensiunile dispozitive și caracteristici performanță de bază. Numărul de rotații ale motorului, de exemplu, determină în mod direct consumul de energie și, odată cu acesta, proprietățile izolației, înfășurării și rezistenței. În cazul specific al infrastructurii electrice industriale, forțele de împingere, caracteristicile circuitului de legare la pământ, implementarea circuitului dispozitivelor de siguranță t.д.

Sisteme de acționare a blocurilor

Cel mai comun factor de formă de proiectare pentru declanșarea acționărilor electromagnetice este tipul de bloc (sau agregat). Este un dispozitiv separat și parțial încapsulat și este montat pe carcasa mecanismului țintă sau pe un dispozitiv de acționare independent. Diferența fundamentală a acestor sisteme este că suprafețele lor nu intră în contact cu cavitățile componentelor forței tranzitorii, cu atât mai puțin cu elementele de lucru ale elementelor de acționare ale dispozitivului țintă. Cel puțin aceste contacte nu necesită nicio măsură de protecție pentru ambele componente. Actuatorul magnetic de tip bloc este utilizat în aplicații în care unitățile funcționale trebuie să fie izolate una de cealaltă, de exemplu în cazul arborilor de transmisie împotriva influențelor termice nefavorabile Același organ izolat al supapei este utilizat pentru a asigura cuplarea mecanică - de exemplu, împotriva riscurilor de coroziune sau a influențelor corozive - cu mediul de proces influențe termice. Același corp de supapă izolat ca și tija este utilizat pentru a asigura cuplarea mecanică.

Caracteristicile unui actuator integral

Un tip de actuator electromagnetic care funcționează ca parte integrantă a sistemului de lucru, creând astfel o infrastructură de comunicare uniformă cu acesta. În general, aceste dispozitive sunt compacte și ușoare, ceea ce le face potrivite pentru instalare în cele mai diverse structuri inginerești fără o influență semnificativă asupra caracteristicilor funcționale și ergonomice ale acestora. Pe de altă parte, optimizarea din punct de vedere al dimensiunilor și necesitatea unor capacități mai mari de legare (conectare directă la echipament) limitează creatorii de a asigura un grad ridicat de protecție a acestor mecanisme. Acesta este motivul pentru care sunt luate în considerare soluții de izolare standard, cum ar fi tuburile de izolare și încapsulare, pentru a ajuta la protejarea componentelor sensibile de influențele agresive ale mediului. Excepțiile includ supapele de vid cu acționare solenoidală într-o carcasă metalică la care sunt conectate componente din plastic de înaltă rezistență. Dar acestea sunt modele specializate, extinse, cu protecție complexă împotriva influențelor toxice, termice și mecanice.

Domenii de aplicare

Cu aceste acționări pot fi rezolvate sarcini de putere mecanică la diferite niveluri. Supapele fără etanșare sunt utilizate în cele mai exigente și complexe sisteme pentru controlul electrovalvelor, crescând fiabilitatea și eficiența echipamentului. În această combinație, unitățile sunt utilizate în rețeaua de conducte de transport și comunicații, în rezervoarele de depozitare a petrolului, în industria chimică, în rafinării și în instalații de prelucrare din numeroase sectoare industriale. În cazul dispozitivelor simple, acționarea electromagnetică a ventilatorului pentru sistemele de alimentare sau de extracție este cea mai frecventă în aplicațiile casnice. De asemenea, mașinile de mici dimensiuni își găsesc locul în instalații sanitare, pompe, compresoare etc.д.

Concluzie

Atunci când este proiectat în mod corespunzător, un element electromagnetic poate oferi o sursă de energie mecanică relativ rentabilă. În cazul celor mai bune modele, acestea se disting prin durată de viață lungă, stabilitate operațională, consum minim de energie și flexibilitate în ceea ce privește combinarea lor cu diferite actuatoare. În ceea ce privește punctele slabe caracteristice, acestea se manifestă printr-o imunitate scăzută la interferențe, care este deosebit de pronunțată în funcționarea acționării comutatorului electromagnetic pe liniile electrice de înaltă tensiune cu tensiuni de 10 kV și mai mult. Aceste sisteme, prin definiție, au nevoie de protecție specială împotriva interferențelor electromagnetice. De asemenea, având în vedere complexitatea constructivă tehnică a mecanismului cu pârghie pivotantă cu împingător și zăvorâre de menținere în comutator, este necesară conectarea suplimentară a dispozitivelor de protecție electrică pentru a elimina riscurile de scurtcircuit în circuite.