Solenoid (elektromagnetisk) ventil: var den används + typer och funktionsprincip

Förutom vanliga manuella ventiler kan man i butiken även se en elektromagnetisk solenoidventil med automatisk funktion. Den gör det möjligt att inte bara styra flödet av vätskor och gaser i rörledningar på distans, utan även automatisera processen.

Sådana enheter skiljer sig åt i invändig konstruktion och användningsområde. Men funktionsprincipen är densamma för alla – ventilen öppnas/stängs genom att elektromagneten aktiveras.

I denna artikel tittar vi på varför en sådan ventil behövs och hur den fungerar. Vi talar också om de viktigaste typerna av elektromagnetiska solenoidventiler.

Varför behövs en elektromagnetisk ventil?

Solenoidventiler är en kategori av modern avstängningsarmatur för rörledningar för de mest skiftande ändamål. I hushållet används sådana elektroventiler i bilar, specialfordon, vattenledningar samt i system för automatisk bevattning och uppvärmning.

De används också i stor utsträckning inom industrin för att reglera flödet och övervaka transporten av olika vätskor och gaser.

Den elektromagnetiska solenoidventilen tillhör spänningsberoende utrustning; för att öppna eller stänga kräver den strömförsörjning.

Invändigt har den elektromagnetiska ventilen för vatten eller gas inga sensorer. Med den kan man endast reglera eller helt stänga av flödet av arbetsmediet. Om automatisering av dessa processer krävs, måste man ytterligare installera externa mätinstrument och koppla elektroventilens funktion till dem.

Till exempel kan man ytterligare använda en kontrollenhet och en vattenläckagesensor i kombination, så att solenoidventilen vid upptäckt av en läcka får en motsvarande signal från kontrollenheten och stänger rörledningen.

Bland fördelarna med att använda solenoidventiler räknas:

• snabb reglering av flödet av arbetsmediet i rörledningen;
• universalitet och tillförlitlighet hos enheten;
• lång livslängd;
• små dimensioner och låg vikt;
• mångfald av varianter av apparaten.

Ventilens aktivering sker bokstavligen på bråkdelen av en sekund efter att signalen ges. Den är konstruerad för att arbeta med vätskor under olika tryck, från 0 till 25 bar, och med varierande temperatur, från -20 till +120 °C. I spänningslöst tillstånd kan en sådan elektroventil förbli antingen stängd eller öppen – allt beror på apparatens modifikation.

Oftast används den solenoidstyrda elektromagnetiska ventilen i hemmet i vattenförsörjnings- och värmesystem, där vattenflödet regleras på distans med hjälp av den.

I vattenledningar gör den det möjligt att automatiskt stänga av vattentillförseln vid rörbrott. Och i värmesystem används en sådan ventil som en anordning för reglering av värmebärarens flöde.

Här minskar eller ökar den självständigt flödet av den uppvärmda vätskan från pannan till radiatorerna baserat på en extern temperatursensor.

Hur fungerar en solenoidventil?

En solenoidstyrd elektroventil består av:

• ett hölje av stål, gjutjärn, mässing eller polymer;
• en induktionsspole med kärna (solenoid);
• ett arbetande stängningselement;
• en tätning;
• en dämpfjäder.

Induktionsspolen av koppar inuti stängningsanordningen är placerad i ett tätt hölje där vatten inte har tillträde. Avstängning eller öppning av kanalen för arbetsmediets flöde sker genom en stång och ett membran som förskjuts av solenoiden.

Anslutning av strömförsörjningen till solenoidventilen sker via terminaler ovanpå apparatens hölje bredvid induktionsspolen.

I spänningslöst tillstånd stänger ventilen under fjäderns påverkan helt flödeskanalen eller lämnar den helt öppen. Därefter, när spänning läggs på spolen, sker en förskjutning av kärnan och stången, vilket resulterar i att tvärsnittet av detta flöde ökar/minskar.

Den allmänna arbetsprincipen för den aktuella elektromagnetiska ventilen är enkel – stångens rörelse sker genom elektromagnetisk induktion. När elektrisk ström flyter genom spolen påverkas kärnan i dess centrum av ett elektromagnetiskt fält, vars styrka och riktning beror på den pålagda spänningen i volt.

Som ett resultat sker förskjutning av stängningselementet och förändring av ventilens genomströmningsarea.

Solenoidventilens spole kan, beroende på apparatens modifikation, arbeta med en spänning på 5–36 V likström eller 220 V växelström.

Elektroventiler med låg styrspänning är konstruerade för att arbeta i rörledningar med liten diameter och med lågt arbetsmediestryck. Deras tillämpningsområde är ganska begränsat.

Däremot är sådana ventiler enklare att integrera i styrsystem med lågspänningshalvledare och ansluta till olika mikrokontroller. I vattenledningar och värmesystem i privata hem används oftast just dessa.

Typer av elektromagnetiska solenoidventiler

Det finns flera varianter av den aktuella enheten. Sådana apparater klassificeras efter materialet i huset, konstruktionen och läget på spärren i strömlöst tillstånd, typ av tätning och anslutningsmetod till rören.

Var och en av dessa varianter är utformad för att arbeta med en specifik miljö vad gäller sammansättning, temperatur och tryck. Man måste noga välja rätt solenoidventil. Om man tar en enhet som inte motsvarar kraven, kommer den inte att hålla länge.

Den första och viktigaste uppdelningen av elektromagnetiska ventiler är efter typ av elektrisk ström. De kan arbeta med antingen växelström eller likström.

Efter anslutningsmetod delas solenoidventiler in i:

• flänsade;
• kopplingsventiler;
• nippel.

Och i storlek kan de vara från 6 till 150 DN (från 1/8 till 6 tum). Det finns ett alternativ för varje rörledning.

Huset för de aktuella ventilerna tillverkas av:

• plast (förstärkt PPA, PVC, nylon);
• rostfritt stål;
• mässing;
• gjutenjärn.

Var och en av dessa varianter har sina egna egenskaper gällande tryck och temperatur för arbetsmediet. Dessa siffror bör studeras noggrant i apparatens datablad för att inte göra fel val. För vattenledning eller uppvärmning i ett privat hem passar dock vilken som helst av ovanstående varianter.

Klassificering #1 – enligt invändig konstruktion

Ventiler efter konstruktionen av styrelementet delas in i tre grupper:

1. Slidventiler.
2. Membranventiler.
3. Kolvventiler.

Elektromagnetiska ventiler i hushållsutförande görs oftast med membran. Det är ett billigt och pålitligt alternativ som utan problem klarar av att reglera vattenflödet i hushållssystem för uppvärmning och vattenförsörjning.

De inre elementen – fjäder, plunger och kärna är nästan alltid tillverkade av rostfritt stål, som kännetecknas av hög motståndskraft mot temperatur- och tryckvariationer i vatten.

Den huvudsakliga uppdelningen av solenoidventiler görs efter läget på spärrmekanismen när elektromagneten är strömlös.

Enligt denna parameter delas solenoidventiler in i:

• normalt stängda, ventilen är stängd (NC);
• normalt öppna, ventilen är öppen (NO);
• bistabila.

I det första fallet, så länge ingen spänning är pålagd solenoiden, är kärnan nedtryckt av fjäderkraft och inget vattenflöde. I det andra fallet, när enheten är strömlös, är kanalen istället helt öppen, och stängning sker endast efter att ström tillförts.

Det tredje alternativet – läget kan vara antingen öppet eller stängt.

Klassificering #2 – enligt funktionsprincip

Funktionellt sett finns solenoidventiler för vatten på 220 V och annan spänning i följande varianter:

• envägs;
• tvåvägs;
• trevägs.

De första har endast en anslutningsport till rörledningen. Det är säkerhetsanordningar som är avsedda för utsläpp av ånga eller vatten vid för högt tryck i rören.

Tvåvägs solenoidventiler är de vanligaste och mest efterfrågade. De har två portar – inlopp och utlopp, och installeras i rörledningens avbrott.

Trevägsenheter har tre portar för anslutning till rör. Dessa varianter är avsedda för att omdirigera flödet från en rörledning till en annan.

Mest används trevägsventiler i värmesystem. Sådana enheter gör det enkelt att överföra värmebärare från en krets till en annan för att blanda arbetsmediet.

Som ett resultat ändras vattentemperaturen i systemet medan värmekällan fortsätter att arbeta utan att ändra sitt läge.

Dessutom finns magnetventiler i följande typer:

• direktverkande;
• indirektverkande.

I de första rör sig plungern enbart under elektromagnetens inverkan. I de andra – påverkas dess rörelse även av arbetsmediets tryck.

Klassificering #3 – enligt tätningsmaterial och membran

Inuti huset på en magnetventil finns ett membran som stänger av vattenflödet. Dessutom finns en tätning mellan spolen och huvudkroppen med portarna. Båda dessa delar är tillverkade av elastiska polymermaterial.

Oftast tillverkas tätningar och membran i hushållsmagnetventiler för vatten av EPDM, som kännetecknas av hög motståndskraft mot salter och låga temperaturer.

Tätningen i elektriska ventiler kan vara tillverkad av:

• FPM (FKM, VITON) – fluorelastomer;
• EPDM – etylen-propylenelastomer;
• NBR – butadien-nitrilgummi.

Det första alternativet kännetecknas av hög maximal temperatur på arbetsmediet och motståndskraft mot oljor och bensin. Det andra – är billigt och motståndskraftigt mot salter, alkalier och syror lösta i vatten. Det tredje – tål kontakt med petroleumprodukter och används vanligtvis inom industri och bilar.

Detta material påverkar inte priset på en magnetventil i hög grad. Delar av det är för små i storlek. Vilken typ av tätning och membran du väljer bör baseras enbart på arbetsmediets egenskaper.

Termiska egenskaper hos tätningar presenteras i följande tabell:

Oavsett vilket bör särskild uppmärksamhet ägnas åt att det inte finns några föroreningar i vattnet vid drift av den elektriska ventilen.

Sand och rost i rören kommer förr eller senare att förstöra varje membran, oavsett material. Den aktuella enheten kan endast installeras om det finns ett filter i rörledningen.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Översikt över solenoidventilen:

Hur en direktverkande elektroventil på 220 V fungerar och är uppbyggd:

Typer av elektromagnetiska ventiler efter funktionsprincip:

Solenoidventilen för fjärrstyrning är anspråkslös och pålitlig i drift. Den är konstruerad för flera tiotusentals aktiveringar (kommer att fungera felfritt i 20–25 år) och kräver inget specialiserat underhåll.

En sådan anordning för vatten kostar 300–600 kr, men hjälper till att lösa många problem. Samtidigt är det inte svårt att installera den själv, man behöver bara välja rätt ventil efter egenskaper och material.

Vill du komplettera ovanstående material med användbar information eller påpeka en avvikelse eller ett fel? Eller vill du ge rekommendationer för att välja den optimala modellen av solenoidventil? Skriv dina tips och synpunkter i kommentarsfältet.

Om du har frågor om artikelns ämne, ställ dem till våra experter nedan under denna publikation.