Co to jest elektrozawór?
Podstawowa zasada działania zaworu
Podstawowe dwa stany: N.Z. oraz N.O.
Dobór zaworu
Podział zaworów elektromagnetycznych
Zasada działania zaworów bezpośredniego działania
Zasada działania zaworów pośredniego działania (z serwosterowaniem)
Zasada działania zaworów z serwosterowaniem i ze wspomaganiem otwarcia
Zawory proporcjonalne
Rodzaje zaworów elektromagnetycznych - podsumowanie

Zawór elektromagnetyczny jest to zawór otwierany i zamykany sygnałem elektrycznym mogący kontrolować przepływ medium (cieczy, gazu) w układzie. Składa się z cewki i korpusu. Działanie wywoływane jest polem elektromagnetycznym generowanym cewką przyciągającą zworę.

Podstawowa zasada działania zaworu elektromagnetycznego jest nieskomplikowana. Gdy brak jest napięcia na cewce, zwora zamyka zawór główny. Gdy pojawia się napięcie na cewce, siła elektromagnesu wciąga zworę do cewki, otwór główny zostaje otwarty.

Brak napięcia na cewce:
Zawór zamyka otwór główny

Napięcie na cewce:
Siła elektromagnetyczna wciąga zworę do cewki

Skróty te znaczą:
NZ- normalnie zamknięty, w stanie spoczynku nie przepuszcza medium (cieczy, gazu), będzie otwierać się wówczas gdy cewka dostaje prąd,

NO- normalnie otwarty, w stanie spoczynku swobodnie przepuszcza medium, będzie zamykać się gdy podawany jest prąd.

Aby dobrać dla Państwa zawór, musimy znać jakie medium będzie tym zaworem przepuszczane i zamykane (np. woda / olej / powietrze / para), winniśmy znać agresywność tego medium w wypadku chemikaliów, ewentualne zanieczyszczenie transportowanej cieczy czy medium, jego ciśnienie i temperaturę. Musimy też ustalić pożądaną przepustowość kv

Chcemy znać też otoczenie elektrozaworu. Interesuje nas jego temperatura, wilgotność, zanieczyszczenie, czy jest to środowisko wybuchowe, czy występuje uderzenie hydrauliczne mogące uszkodzić zawór. Ustalamy też, czy zawór winien mieć funkcję normalnie zamkniętą (NZ), i otwierać się wówczas gdy cewka dostaje prąd, czy też normalnie otwartą (NO) i zamykać się gdy podawany jest prąd.

Przy doborze cewki zaworu interesuje nas napięcie i moc. Interesuje nas zasilanie, czy jest to prąd stały czy zmienny, napięcie, częstotliwość i moc. Podłączenie napięcia jest również ważne, dostępne są różne opcje (puszka przyłączeniowa, wtyk, kabel, konektor), z których konektor jest najbardziej rozpowszechniony i standardowo przez nas zalecany. Gdy środowisko jest wybuchowe, stosuje się cewki Eex, ważny jest również stopień szczelności obudowy (IP). Czasami, gdy dopuszczalny poziom hałasu jest mocno ograniczony konieczne są cewki bez przydźwięku.

Poza zaworami bezpośredniego działania, dla większych średnic stosujemy zawory ze wspomaganiem otwarcia, a dla przepływów/ciśnień stosujemy zawory z serwosterowaniem.

Ze względu na zasadę działania na podstawie materiałów firm Danfoss i ODE s.r.l.
Zawory te dzielą się na:
- Zawory bezpośredniego działania
- Zawory działania pośredniego (z serwosterowaniem)
- Zawory działania pośredniego (z serwosterowaniem) ze wspomaganiem otwarcia

Zawory bezpośredniego działania
1. Sprężyna
2. Zwora
3. Płytka zaworu
4. Gniazdo (otwór główny)
5. Cewka

W tych zaworach zwora działa bezpośrednio na ciecz (medium). Zwora zatrzymuje przepływ cieczy działając bezpośrednio na otwór.

Na rysunku pierwszym obraz pokazuje cewkę bez napięcia, drugi- cewkę pod napięciem. Zwora w drugim przypadku uniosła się do wewnątrz cewki.

Zawory te stosowanych do większych ciśnień i przepływów, wymagane dla nich jest ciśnienie różnicowe.

1. Brak napięcia na cewce:
Zwora zamyka otwór pilotowy, Membrana zamyka otwór główny

2. Do cewki doprowadzono napięcie:
Zwora zostaje odciągnięta od otworu pilotowego
Następuje spadek ciśnienia nad membraną

3. Na skutek spadku ciśnienia nad membraną, membrana
unosi się do góry i otwiera przepływ przez gniazdo zaworu

4. Od cewki odłączono napięcie:
Zwora zamyka otwór pilotowy. Następuje wyrównywanie ciśnień
nad i pod membraną

Rys. Opis działania zaworów pośredniego działania
 

Schemat: Zawory z serwosterowaniem
1. Sprężyna
2. Zwora
3. Płytka zaworu
4. Otwór wyrównawczy
5. Gniazdo zaworu
6. Otwór pilotowy
7. Membrana
8. Cewka
 

Duże zawory z serwosterowaniem (DN 65- DN 100)

Zawory te cechują się tym, że zwora jest połączona specjalnym łącznikiem z membraną i działanie następuje nawet przy braku różnic ciśnienia. Dzięki energii kinetycznej zwory membrana podnoszona jest w górę. Możliwe wykonanie NZ (normalnie zamknięte) oraz NO (normalnie otwarte). Stosuje je się dla większych ciśnień i przepływów, nie wymaga się ciśnienia różnicowego.
 

1. Cewka
2. Zwora
3. Sprężyna
4. Płytka zaworu
5. Otwór pilotowy
6. Membrana
7. Gniazdo zaworu
8. Otwór wyrównawczy
9. Łącznik
 

Specjalne zawory do pary

1. Cewka
2. Płytka zaworu
3. Otwór pilotowy
4. Sprężyna
5. Otwór wyrównawczy
6. Membrana
7. Otwór główny
8. Sprężyna zamykająca
 

Służą do płynnej regulacji przepływu. Wymagane jest dla nich ciśnienie różnicowe 0,5 bar.
(Sygnał sterujący 4 - 20 mA lub 0-10 V d.c.)

1. Cewka
2. Sprężyna
3. Zwora
4. Otwór pilotowy
5. Membrana
6. Puszka przyłączeniowa
 

Rys. Zawór proporcjonalny w przekroju

Zawory 3/2-drożne (upustowe)
Z definicji zawory dwudrożne mają jeden wlot i jeden wylot. Zaś zawody trójdrożne mają jeden wlot, jeden wylot i jedną rurę spustową (odprowadzającą).

Schemat działania
 

1. Cewka pod prądem- zawór otwarty, spust zamknięty, 2. Cewka bez prądu- zawór zamknięty, spust otwarty.

1. Cewka
2. Zwora
3. Sprężyna zamykająca
4. Płytka zaworu
5. Złącze ciśnieniowe
6. Złącze robocze

R. Złącze upustowe

Zawory elektromagnetyczne do automatów do napojów

W tej dziedzinie są dostępne specjalne profesjonalne elektrozawory dla automatów do dystrybucji napoi.
 

1. Zawory bezpośredniego działania N.Z i N.O.
2. Zawory z serwosterowaniem
3. Z otworem wyrównawczym w membranie. N.Z. i dla 6 -10 N.O.
4. Z membraną, z niezależnym otworem wyrównawczym. N.Z. i N.O.
5. Z tłokiem, z niezależnym otworem wyrównawczym. N.Z.
6. Specjalne zawory do pary. N.Z.
7. Zawory z serwosterowaniem ze wspomaganiem otwarcia. NZi NO
8. Proporcjonalne zawory z serwosterowaniem z przetwornikiem sygnału

Literatura
Wykorzystano materiały firmy Danfoss, firmy ODE s.r.l. oraz skrypty ze szkolenia „Komponenty Automatyki Przemysłowej”.