Zawór elektromagnetyczny solenoidowy: gdzie jest używany + rodzaje i zasada działania

Oprócz zwykłych ręcznych zaworów w sklepie można również zobaczyć solenoidowy zawór elektromagnetyczny automatycznego działania. Pozwala on nie tylko zdalnie sterować przepływem cieczy i gazów w rurociągach, ale także automatyzować ten proces.

Takie urządzenia różnią się budową wewnętrzną i przeznaczeniem. Jednak zasada działania jest u nich wszystkich taka sama – zamknięcie/otwarcie zaworu następuje w wyniku zadziałania elektromagnesu.

W tym artykule przyjrzymy się, do czego potrzebny jest taki zawór i jak działa. Porozmawiamy również o głównych rodzajach solenoidowych zaworów elektromagnetycznych.

Do czego potrzebny jest zawór elektromagnetyczny?

Zawory solenoidowe to kategoria nowoczesnej armatury zamykającej do rurociągów o różnym przeznaczeniu. W gospodarstwie domowym takie zawory elektromagnetyczne są stosowane w samochodach, sprzęcie specjalnym, instalacjach wodociągowych oraz systemach automatycznego nawadniania i ogrzewania.

Są one również szeroko stosowane w przemyśle do regulacji przepływu i kontroli transportu różnych cieczy i gazów.

Solenoidowy zawór elektromagnetyczny należy do urządzeń zależnych od zasilania, do zadziałania (otwarcia lub zamknięcia) wymaga on zasilania elektrycznego.

Wewnątrz zawór elektromagnetyczny do wody lub gazu nie ma żadnych czujników. Za jego pomocą można jedynie regulować lub całkowicie odciąć przepływ medium roboczego. Jeśli wymagana jest automatyzacja tych procesów, konieczne będzie dodatkowe zainstalowanie zewnętrznych przyrządów pomiarowych, uzależniając działanie zaworu elektromagnetycznego od nich.

Na przykład dodatkowo użyć w zestawieniu kontrolera i czujnika wycieku wody, aby w momencie wykrycia wycieku zawór solenoidowy otrzymał odpowiednie polecenie od kontrolera i zamknął rurociąg.

Do zalet stosowania zaworów solenoidowych należą:

• szybka regulacja przepływu medium roboczego w rurociągu;
• uniwersalność i niezawodność urządzenia;
• długi okres eksploatacji;
• niewielkie rozmiary i mała waga;
• różnorodność typów urządzenia.

Zadziałanie zaworu następuje dosłownie w ułamku sekundy po podaniu sygnału. Jest on przeznaczony do pracy z cieczami pod różnym ciśnieniem, od 0 do 25 barów, i zmienną temperaturą, od -20 do +120 °C. Przy tym w stanie beznapięciowym taki elektrozawór może pozostać zarówno w pozycji zamkniętej, jak i otwartej – wszystko zależy od modyfikacji urządzenia.

Najczęściej w gospodarstwie domowym zawór elektromagnetyczny (solenoidowy) stosowany jest w systemach wodociągowych i grzewczych, gdzie za jego pomocą zdalnie reguluje się przepływ wody.

W wodociągach umożliwia automatyczne odcięcie dopływu wody w przypadku pęknięcia rur. W systemach grzewczych taki zawór stosowany jest jako urządzenie do regulacji przepływu czynnika grzewczego.

Tutaj, dzięki zewnętrznemu czujnikowi temperatury, samodzielnie zmniejsza lub zwiększa przepływ podgrzanej cieczy z kotła do grzejników.

Jak działa zawór z solenoidem?

Elektrozawór solenoidowy składa się z:

• korpusu stalowego, żeliwnego, mosiężnego lub polimerowego;
• cewki indukcyjnej z rdzeniem (solenoidu);
• roboczego elementu zamykającego;
• uszczelniacza;
• sprężyny tłumiącej.

Miedziana cewka indukcyjna wewnątrz urządzenia zamykającego znajduje się w szczelnej obudowie, do której woda nie ma dostępu. Zamknięcie lub otwarcie kanału przepływu medium roboczego następuje za pomocą wysuwającego się pod wpływem solenoidu trzpienia i membrany.

Podłączenie zasilania elektrycznego do zaworu solenoidowego odbywa się za pomocą zacisków na górze obudowy urządzenia, obok cewki indukcyjnej.

W stanie beznapięciowym pod wpływem sprężyny zawór całkowicie zamyka kanał przepływu lub pozostawia go całkowicie otwartym. Następnie, po podaniu napięcia na cewkę, następuje przesunięcie rdzenia wraz z trzpieniem, w wyniku czego przekrój poprzeczny tego przepływu zwiększa się/zmniejsza.

Ogólna zasada działania opisywanego zaworu elektromagnetycznego jest prosta – ruch trzpienia następuje w nim dzięki indukcji elektromagnetycznej. Podczas przepływu prądu elektrycznego przez cewkę, na znajdujący się w jej środku rdzeń oddziałuje pole elektromagnetyczne, którego siła i kierunek zależą od przyłożonego napięcia w woltach.

W rezultacie następuje przesunięcie elementu zamykającego i zmiana przekroju przepustowego zaworu.

Cewka zaworu solenoidowego, w zależności od modyfikacji urządzenia, może pracować przy napięciu 5–36 V prądu stałego lub 220 V prądu przemiennego.

Elektrozawory z niskim napięciem sterującym przeznaczone są do pracy w rurociągach o małej średnicy i małym ciśnieniu medium roboczego. Zakres ich zastosowania jest dość ograniczony.

Natomiast takie zawory łatwiej jest wbudować w system sterowania oparty na niskonapięciowych urządzeniach półprzewodnikowych i podłączyć do różnych mikrokontrolerów. W instalacjach wodociągowych i obiegach grzewczych domów jednorodzinnych zwykle stosuje się właśnie je.

Rodzaje solenoidowych zaworów elektromagnetycznych

Istnieje kilka odmian opisywanego urządzenia. Klasyfikuje się je według materiału obudowy, konstrukcji i położenia zamknięcia w stanie bez napięcia, typu uszczelnienia oraz sposobu podłączenia do rur.

Każdy z tych wariantów jest przeznaczony do pracy z określonym medium pod względem składu, temperatury i ciśnienia. Elektrozawór solenoidowy należy dobierać starannie. Jeśli wybierze się urządzenie niezgodne z wymaganiami, nie będzie ono długo służyć.

Podstawowy podział zaworów elektromagnetycznych – według rodzaju prądu. Mogą one działać na prąd przemienny lub stały.

Ze względu na sposób podłączenia elektrozawory solenoidowe dzielą się na:

• kołnierzowe;
• mufowe;
• króćcowe.

A pod względem rozmiaru mogą mieć od 6 do 150 DN (od 1/8 do 6 cali). Znajdzie się wariant dla każdego rurociągu.

Obudowa omawianych elektrozaworów wykonywana jest z:

• tworzywa sztucznego (wzmocnionego PPA, PVC, nylonu);
• stali nierdzewnej;
• mosiądzu;
• z żeliwa.

Każdy z tych wariantów ma swoje parametry dotyczące ciśnienia i temperatury medium. Należy dokładnie przeanalizować te wartości w karcie katalogowej urządzenia, aby nie popełnić błędu przy wyborze. Przy czym do instalacji wodociągowej lub grzewczej w domu jednorodzinnym nadaje się każda z powyższych opcji.

Klasyfikacja #1 — według budowy wewnętrznej

Zawory według konstrukcji elementu sterującego dzielą się na trzy grupy:

1. Zawory suwakowe.
2. Membranowe.
3. Tłokowe.

Zawory elektromagnetyczne w wersji domowej zwykle wykonuje się z membraną. Jest to tani i niezawodny wariant, który bez problemu radzi sobie z regulacją przepływu wody w domowych systemach grzewczych i wodociągowych.

Wewnętrzne elementy – sprężyna, tłoczek i rdzeń, wykonane są prawie zawsze ze stali nierdzewnej, która charakteryzuje się wysoką odpornością na wahania temperatury i ciśnienia wody.

Podstawowy podział zaworów solenoidowych opiera się na położeniu mechanizmu zamykającego przy odłączonym elektromagnesie.

Według tego parametru elektrozawory solenoidowe dzielą się na:

• normalnie zamknięte, zawór zamknięty (NZ);
• normalnie otwarte, zawór otwarty (NO);
• bistabilne.

W pierwszym przypadku, dopóki na solenoid nie zostanie podane napięcie, rdzeń pod wpływem nacisku sprężyny jest opuszczony i nie ma przepływu wody. W drugim przypadku, przy odłączonym urządzeniu, kanał jest całkowicie otwarty, a jego zamknięcie następuje dopiero po podaniu zasilania.

Trzeci wariant – położenie może być otwarte lub zamknięte.

Klasyfikacja #2 — według zasady działania

Pod względem funkcjonalnym elektromagnetyczne zawory do wody na 220 V i innych napięć dzielą się na:

• jednoprzebiegowe;
• dwudrogowe;
• trójdrogowe.

Pierwsze mają tylko jeden króciec do podłączenia do rurociągu. Są to zawory bezpieczeństwa, przeznaczone do wypuszczania pary lub wody przy zbyt wysokim ciśnieniu w rurach.

Dwudrogowe zawory elektromagnetyczne są najbardziej rozpowszechnione i poszukiwane. Mają dwa króćce – wejściowy i wyjściowy, i są instalowane w miejscu przerwania rurociągu.

Urządzenia trójdrogowe mają trzy króćce do podłączenia do rur. Takie warianty są przeznaczone do przekierowywania przepływu z jednego rurociągu do drugiego.

Najczęściej zawory trójdrogowe są stosowane w systemach grzewczych. Takie urządzenia umożliwiają łatwe przelewanie czynnika grzewczego z jednego obiegu do drugiego w celu mieszania medium roboczego.

W rezultacie temperatura wody w systemie zmienia się, a źródło energii cieplnej kontynuuje pracę bez zmiany trybu.

Ponadto zawory elektromagnetyczne mogą być:

• bezpośredniego działania;
• pośredniego działania.

W pierwszych rdzeń porusza się wyłącznie pod wpływem elektromagnesu. W drugich – na jego przemieszczanie wpływa również ciśnienie medium roboczego.

Klasyfikacja #3 — według materiału uszczelki i membrany

Wewnątrz korpusu zaworu elektromagnetycznego znajduje się membrana, która blokuje przepływ wody. Ponadto między cewką a korpusem z króćcami znajduje się uszczelnienie. Oba te elementy wykonane są z elastycznych materiałów polimerowych.

Najczęściej w domowych zaworach elektromagnetycznych do wody uszczelnienia i membrany wykonuje się z EPDM, który charakteryzuje się wysoką odpornością na sole i niskie temperatury.

Uszczelnienie w elektrozaworach może być wykonane z:

• FPM (FKM, VITON) – fluoroelastomeru;
• EPDM – kauczuku etylenowo-propylenowego;
• NBR – kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego.

Pierwszy wariant charakteryzuje się wysoką maksymalną temperaturą medium roboczego oraz odpornością na oleje i benzyny. Drugi – jest tani i odporny na działanie rozpuszczonych w wodzie soli, zasad i kwasów. Trzeci – spokojnie znosi kontakt z produktami naftowymi, zwykle stosowany jest w przemyśle i samochodach.

Na cenę zaworu elektromagnetycznego ten materiał nie wpływa znacząco. Części z niego są zbyt małe. Typ uszczelnienia i membrany należy wybierać wyłącznie na podstawie charakterystyki medium roboczego.

Właściwości termiczne uszczelnień przedstawiono w poniższej tabeli:

Przy tym w każdym przypadku szczególną uwagę podczas eksploatacji elektrozaworu należy zwrócić na brak zanieczyszczeń w wodzie.

Piasek i rdza w rurach prędzej czy później zniszczą każdą membranę, niezależnie od materiału, z którego jest wykonana. Rozważane urządzenie można instalować tylko wtedy, gdy w rurociągu znajduje się filtr.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Przegląd urządzenia zaworu elektromagnetycznego:

Jak zbudowany i działa elektrozawór 220 V bezpośredniego działania:

Rodzaje zaworów elektromagnetycznych według zasady działania:

Zawór elektromagnetyczny zdalnego sterowania jest bezproblemowy i niezawodny w działaniu. Jest zaprojektowany na kilkadziesiąt tysięcy cykli (bezawaryjnie przepracuje 20–25 lat) i nie wymaga specjalistycznego serwisu.

Takie urządzenie do wody kosztuje w granicach 120–240 zł, ale pomaga rozwiązać wiele problemów. Co więcej, samodzielny montaż nie jest trudny, należy tylko odpowiednio dobrać taki zawór pod względem parametrów i materiałów.

Czy chce Pan/Pani uzupełnić powyższy materiał przydatnymi informacjami lub wskazać na niezgodność lub błąd? Albo chce Pan/Pani udzielić rekomendacji dotyczących wyboru optymalnego modelu zaworu elektromagnetycznego? Proszę pisać swoje porady i uwagi w bloku komentarzy.

Jeśli ma Pan/Pani pytania dotyczące tematu artykułu, proszę je zadać naszym ekspertom poniżej pod tą publikacją.