Čo sú to elektromagnetické ventily?

Elektromagnetické ventily (inak tiež známe ako solenoidové) sú ventily riadené na základe elektrického prúdu. Skladajú sa z dvoch hlavných častí - tela ventilu a solenoidu (cievky). Solenoid je zložený z navinutého medeného drôtu, ktorý obkružuje trubku jadra s pohyblivým uzatváracím piestom. Úlohou cievky je pomocou prechádzajúceho elektrického prúdu vytvoriť magnetické pole, ktoré následne pohne piestom a ventil buď otvorí, alebo uzavrie. Elektromagnetické ventily tak využívajú elektrický prúd na premenu na lineárny pohyb.

Použitie elektromagnetických ventilov je veľmi pestré. Hodí sa do aplikácií pre kvapalné aj plynné médiá. Slúžia na uzatváranie, otváranie, dávkovanie, distribúciu či miešanie v rozvodných systémoch. Medzi klasické použitia patria vykurovacie systémy, zavlažovanie, umývacie linky, umývačky a práčky, chladiace a klimatizačné systémy, medicína, stomatológia, čistiace zariadenia do priemyslu a vodné nádrže.

Elektromagnetické ventily môžeme nájsť v bežnej dvojcestnej variante, alebo aj zložitejších trojcestných a viaccestných konštrukciách slúžiacich na prepínanie tokov a miešanie. Najčastejšie sú telá ventilov vyrábané z mosadze, nehrdzavejúcej ocele, hliníka či dokonca plastu. Pred výberom je vždy dobré skontrolovať, či daný materiál zodpovedá zamýšľanému použitiu a je kompatibilný s daným médiom.

Konštrukcia ventilu

Elektromagnetický ventil sa skladá z tela ventilu, na ktoré je namontovaná cievka. Vstup a výstup sú opatrené pripojeniami, aby bolo možné ventil zapojiť do potrubia. Vo vnútri tela ventilu nájdeme tienený kruh, pružinu, piest a tesnenie či membránu.

Otvorené alebo zatvorené?

Dvoma hlavnými kategóriami rozdelenia solenoidových ventilov sú NO a NC - normálne otvorený a normálne zatvorený. Pri pôsobení elektrického prúdu na cievku je vytvárané magnetické pole, ktorého sila závisí na prúde, na počte vinutí drôtu a na materiáli pohyblivého jadra označovaného tiež ako piest. Magnetické pole pohybuje týmto piestom a tým uzatvára či otvára ventil. Bez prúdu tak môže byť ventil buď zatvorený alebo otvorený.

U normálne zatvoreného ventilu, dôjde po spustení prúdu k vytiahnutiu piestu nahor vďaka magnetickému poľu. Ventil sa tak otvorí a je umožnený prietok média. Sila magnetického poľa zdvíha piest proti pružine, ktorá ho naopak tlačí späť nadol. Pri prerušení prúdu magnetické pole mizne a pružina piest opäť stlačí do pôvodnej polohy. Ventil je tak zatvorený. Jedná sa o viac používanú variantu z dôvodov bezpečnosti pri výpadku prúdu.

Normálne otvorený ventil umožňuje prietok média bez spusteného prúdu. Piest je tak stále vytiahnutý a médium môže prúdiť ventilom. Ak je však prúd spustený, magnetické pole piest stlačí nadol a uzavrie ventil. Táto varianta je používaná predovšetkým v aplikáciách, kde je energeticky účinnejšie mať ventil otvorený dlhú dobu.

Priame alebo nepriame ovládanie ventilu?

Solenoidové ventily sa ďalej líšia v spôsobe, akým sú ovládané. Buď môžu byť ventily ovládané priamo, kedy cievka priamo otvára priechodný priestor ventilu, alebo sú ovládané nepriamo, teda, sú riadené tlakovým rozdielom medzi vstupom a výstupom. Do potrubných systémov sa vždy inštalujú tak, aby šípka na ich tele ukazovala v smere prietoku.

Priamo ovládané ventily

Priamo ovládané ventily fungujú na veľmi jednoduchom princípe. Ako príklad budeme uvažovať normálne zatvorený ventil. Pri prerušení napájania pružina tlačí na piest a ten uzatvára priechodný otvor ventilu a dosadá na tesnenie. Pri zapnutí prúdu, cievka piest vytiahne nahor a otvorí priestor. U normálne otvoreného ventilu je to potom presne opačne.

Tieto ventily sa používajú skôr pre malé prietoky, kde nie je taký tlak. Pre prevádzku nevyžadujú žiadny tlak ani tlakový rozdiel a tak je možné ich používať aj pri nulovom tlaku v rozvodoch.

Nepriamo ovládané ventily

Nepriamo ovládané ventily, niekedy tiež nazývané ako pilotné, fungujú na princípe rozdielneho tlaku medzi vstupom a výstupom. V tomto prípade je priechodný priestor ventilu uzatváraný membránou, ktorá oddeľuje vstupný a výstupný otvor. V membráne je malý vyrovnávací otvor, ktorým môže médium prúdiť do komory nad membránou zo vstupu. Tým dochádza k vyrovnaniu tlaku pôsobiaceho na membránu a membrána zostáva v uzatváracej pozícii. Opäť si ako príklad vezmeme normálne zatvorený ventil. V prípade, že nie je ventil pod napätím, tlačí membránu nadol pružina a tlak, ktorý sa tvorí v komore nad membránou. Membrána tak uzatvára ventil a médium nemôže pretekať. Komora nad membránou je spojená s výstupným otvorom malým kanálikom (pilotný otvor), ktorý je uzatvorený piestom. Ak bude cievka pod prúdom, vyzdvihne piest nahor a tým umožní prietok média pilotným otvorom do výstupného priestoru. Pretože je pilotný otvor väčší než vyrovnávací otvor, tlak nad membránou klesne, zatiaľ čo tlak vo vstupnom otvore zostáva rovnaký a teraz teda aj väčší. Zdvihne teda membránu a tým umožní prietok média do výstupného otvoru. Rozdiely v tlaku, alebo hodnota diferenčného tlaku sa pohybuje od 0,3 bar do 1 baru. U normálne otvoreného ventilu je potom princíp fungovania presne opačný.

Tieto ventily sa hodia pre väčšie prietoky.

Dvojcestný alebo trojcestný ventil?

Dvojcestné ventily patria k tým najzákladnejším elektromagnetickým ventilom. Na ich tele sa nachádza vyznačená šípka, ktorá ukazuje smerom prietoku média. Aby ventil fungoval správne, mal by tento smer byť pri jeho inštalácii dodržaný. Dvojcestné ventily sa používajú na otvorenie či uzavretie prietoku. Občas sú ale potrebné zložitejšie aplikácie, ktorých účelom je napríklad miešanie. K tomuto slúžia tri a viaccestné ventily.

Trojcestný ventil má celkom tri porty na pripojenie do rozvodného systému. Môže teda prepínať medzi dvoma obvodmi alebo miešať dva obvody do seba. Niektoré ventily zvládajú obe tieto funkcie, podľa toho, čo je práve viac potrebné. Ventil je naraz vždy pripojený iba dvoma portmi, ktorými v danú chvíľu prúdi médium.

Rozdeľovacia funkcia ventilu

Vstupným otvorom prúdi médium. Cievka rozhoduje, ktorým výstupom bude médium prúdiť preč. Bez prúdu bude médium prúdiť horným výstupom. Ak bude cievka pod prúdom, piest bude vytiahnutý nahor a tým sa uzavrie cesta k hornému výstupu, ale otvorí sa cesta k dolnému výstupu. Médium tak bude presmerované k druhému výstupu.

Miešacia funkcia ventilu

Ventil má v tomto prípade dva vstupy a jeden výstup. Cievka rozhoduje, z ktorého výstupu v daný moment bude médium práve prúdiť. Bez prúdu bude médium prúdiť z horného vstupu do výstupu. Pod prúdom cievka vytiahne piest nahor, čím znemožní prúdenie z horného vstupu a otvorí prístup médiu z dolného vstupu.

Univerzálna funkcia ventilu

Ventil funguje oboma smermi. Buď ako rozdeľovací alebo ako miešací. Vždy sú ale v prevádzke len dva porty.

Elektromagnetický ventil Tork priamo ovládaný bez napätia otvorený napájanie 230 VAC voda, plyn, vzduch telo z mosadze Viac informácií

Napájanie cievok

Cievky sú napájané buď jednosmerným alebo striedavým prúdom. Cievky pre jednosmerný prúd majú viac vinutí než cievky pre striedavý prúd. Sú menej náchylné na nečistoty a zdvíhacia sila v počiatočnej aj zdvihnutej pozícii zostáva stále rovnaká. Spotrebovávaná energia a magnetická sila sú však u jednosmerných cievok závislé na teplote. U striedavých cievok je závislosť menšia, sú však náchylnejšie na nečistoty, ktoré môžu spôsobiť bzučanie cievky. Vyznačujú sa rýchlejšou spínacou rýchlosťou. Pri zablokovaní piestu môže dôjsť k prehriatiu cievky. Pri rovnakom napätí je odpor u striedavej cievky menší než u jednosmernej.

Rozsah napätia u cievok je široký. U jednosmerného prúdu sa napätie pohybuje medzi 12-48 V, pre striedavý prúd sú rozsahy napätia medzi 110-230 V. Elektromagnetické ventily sa väčšinou predávajú rovno s cievkou, je ale možné nájsť aj ventily bez cievky. Cievky sú plne vymeniteľné a pre každý ventil môžete nájsť náhradnú cievku, ak by snáď súčasná prestala fungovať. Výmena je rýchla a jednoduchá.

Elektromagnetický ventil Danfoss nepriamo ovládaný bez napätia uzavretý napájanie 230 VAC voda, plyn, para, olej vstavaný filter naklapávacia cievka Viac informácií

Aké sú rozdiely medzi materiálmi tesnenia?

Materiál tesnenia a membrány by vždy mal byť kompatibilný s daným médiom. Pre rôzne médiá je vhodnejší vždy iný druh tesnenia.

NBR - alebo nitrilová guma je syntetického pôvodu. Vyznačuje sa vysokou odolnosťou voči opotrebeniu. Jedná sa o elastomér s vysokou ťažnou silou. Hrozba deformácie je tu veľmi malá. Je vhodný pre kvapaliny na báze vody a glykolu, pre oleje a pre plynné médiá ako je vzduch. Teplota by sa mala pohybovať od -10 do +90/100 °C.

EPDM - guma z etylén-propylénu. Vyznačuje sa vysokou odolnosťou proti starnutiu, ozónu, teplu a ultrafialovým lúčom. Hrozba deformácie je tu veľmi malá. Rozsah teplôt je širší než u NBR, od -30 ° do +140 °C. EPDM sa najviac používa pre kvapaliny na báze vody a glykolu a pre parné aplikácie.

ViTON - pre aplikácie o teplotnom rozsahu -15 až 220 °C. Jedná sa o fluorkaučukový materiál s odolnosťou proti veľkému množstvu chemikálií, ako sú minerálne oleje, ozón, palivá, organické rozpúšťadlá a ďalšie. Vyznačuje sa skvelými izolačnými schopnosťami a odolnosťou voči podtlaku. Nie je príliš pružný a ľahko sa odrie.

FKM - ďalší materiál z fluórového kaučuku s podobnými vlastnosťami ako ViTON. Teplotný rozsah je od 0 do 100 °C. Používa sa v aplikáciách s vodou a glykolmi, pre oleje a plynné médiá ako je vzduch.

PTFE - veľmi odolný polymér s teplotným rozsahom -10 až +150 °C. Používa sa pre parné aplikácie. Vyznačuje sa veľmi vysokou odolnosťou proti starnutiu a chemikáliám, vysokou ťažnou silou a nízkym trením.