Принцип роботи

Існує поширена помилка в розумінні роботи клапана: думають що напрямок магнітного поля визначає напрямок сили, яка діє на якір. Помилка. Ключовий момент: сердечник (якір і полюс) не є постійним магнітом, а є феромагнетиками. Для всіх типів котушок (постійний, змінний струм) при подачі струму якір рухається до полюса. Полярність підключення (для постійного струму) не впливає на напрямок руху якоря. Для такої роботи сердечник (якір і полюс) виготовляють з нержавіючої сталі спеціальної марки (феритної сталь) AISI 430 F. Звичайні сорти нержавіючої сталі (наприклад AISI 304,316) не притягується магнітом, але феритної сталь притягується магнітом (феромагнетиком). Нержавіюча сталь забезпечує захист від корозії внутрішніх частин клапана.

Принцип 1: Магнітне поле

Котушка. Електричний струм протікаючи по провіднику створює магнітне поле навколо провідника. Магнітне поле буде малим навіть при великому струмі. Намотавши провід на котушку можна отримати сильне магнітне поле. Для соленоїдний котушки магнітне поле всередині буде рівномірним. Для посилення і концентрації магнітного поля котушку поміщають в станину з феромагнітного матеріалу, зазвичай з низько вуглецевої сталі. Станина підсилює магнітне поле котушки.

Сила магнітного поля в котушці:

пропорційна струму
пропорційна кількості витків
залежить від матеріалу сердечника (якір і полюс)

Зафіксована частина сердечника називається Полюсом. При подачі струму на котушку магнітне поле формує північний і південний полюс на Полюсі і якорі. Тому якір і Полюс починають рухатися назустріч. Так як Полюс зафіксовано, рухається якір.
Короткозамкнений виток. Він необхідний для котушки на змінному струмі. Полюс і якір завжди притягуються один до одного (як при постійному струмі так і при змінному струмі). Але при зміні напрямок струму (при проходженні нуля) відбувається зміна північного і південного полюса на Полюсі і якорі. У цей момент сила тяжіння слабшає. Коли струм буде дорівнює нулю, сила тяжіння також буде дорівнює нулю. Котушки на змінному струмі видають характерний звук - гудуть. Цю проблему брязкоту вирішує короткозамкнений виток в Полюсі. Виготовляють з міді або срібла. Срібло застосовують в клапанах для чаю, кави. Мідь для загально технічних застосувань. Срібло і мідь не є феромагнетиком, в короткозамкненим витку індукується струм зрушений на 90 градусів по відношенню до струму в котушці. Тоді сумарна сила тяжіння Полюса і якоря вже буде позитивною.
Якір. Повинен бути феромагнетиком без пам'яті стійким до середовища (НЕ іржавіти), механічно міцним.
Пружина. При відсутності струму між Полюсом і якорем існує зазор, який підтримується пружиною.
Направляющая якоря. Якір рухається в гільзі виготовленої з матеріалу яка не намагнічується.

Принцип 2: Баланс сил

Сила розвивається котушкою повинна бути БІЛЬШЕ сили диференціального тиску середовища і сили розвивається пружиною разом узятих.

Сила диференціального тиску середовища дорівнює p*S

де,

p - ддиференційний тиск (різниця вхідного і вихідного тиску)
s - площа проходу

Площа проходу обернено пропорційна диференціального тиску середовища (при одній і тій же котушці). Принцип балансу сил вводить обмеження на конструкцію.

Принцип роботи НЗ клапана прямої дії

Клапан має два стани:

нормальний стан - закритий. Оператор - пружина.
Керований стан - відкритий. Оператор - котушка.

для роботи не потрібно диференціал тиску.

1) Нормальний стан - потік середовища перекритий

схема як електромагнітний клапан закриває потік середовища

На котушку не подається струм; сила діюча на мембрану дорівнює силі пружини плюс сила диференціального тиску.

2) Керований стан - електромагнітний клапан відкриває потік.

схема як електромагнітний клапан відкриває потік

При подачі напруги якір притягається до полюса, прохід відкривається для протоки. В якому випадку нормально закритий не зможе відкритися? Відповідь: якщо диференціал тиску перевищить M.O.P.D. (Максимальний диференціал тиску).