Для чего нужен соленоидный клапан в холодильном оборудовании
Соленоидные вентили
Соленоидные вентили устанавливают на потоках хладагента (как правило, перед регулирующим вентилем). Работают они следующим образом. При включении катушки 6 (рис. 91) электромагнита в цепь электрического тока возникает электромагнитное поле, которое втягивает стальной сердечник 5 с прикрепленным к нему разгрузочным клапаном 8. После этого жидкость с нагнетательной стороны, находящаяся в полости над клапаном, через отверстия малого диаметра в седле разгрузочного клапана поступает в полость под клапаном. При этом основной клапан 4-разгружается от давления, прижимавшего его к седлу, и как бы «всплывает», открывая проход жидкости из нагнетательного трубопровода.
При выключении соленоидной катушки сердечник 5 с разгрузочным клапаном 8 медленно опускается вниз на свое седло.
Давление на основной клапан 4 сверху начинает расти, и он под действием веса и напора садится на гнездо, перекрывая проход.
При выходе из строя соленоидной катушки 6 или при перерыве подачи электроэнергии соленоидный вентиль можно открыть или закрыть вручную, сняв для этого колпачок 1 и вращая накидным ключом шпиндель 2 ручного привода.
Иногда импульс изменения температуры передается не электрическому соленоидному вентилю, а регулирующему клапану с пневматическим приводом. Проход в этих клапанах устанавливается в зависимости от величины давления сжатого воздуха на мембрану. Клапаны такого типа (рис. 92) бывают рычажные или пружинные.
Регулирующие клапаны широко применяются в абсорбционных холодильных машинах.
Регулирование производительности компрессоров в установках с промежуточным хладоносителем наиболее удобно производить по температуре хладоносителя на выходе из испарителя. При ее понижении ниже заданного предела регулятор температуры размыкает цепь катушки магнитного пускателя и останавливает электродвигатель.
Рис. 91. Соленоидные вентили:
Рис. 92. Регулирующие клапаны с пневматическим мембранным приводом: а — рычажный, б — пружинный
Что такое соленоидный электромагнитный клапан, назначение, устройство и принцип действия
Для управления жидкими средами в трубопроводах традиционно используется специальная запорная арматура. Согласно установленному порядку, она выполняется в виде вентилей (кранов), закрывающихся или открывающихся вручную. Сегодня вместо привычных вентилей все чаще устанавливаются современные запорные устройства, работающие по принципу электромагнитной индукции.
Что такое соленоидный электромагнитный клапан
Электромагнитный клапан – это классический электромеханический узел, основное назначение которого состоит в оперативном управлении потоками жидких или газообразных сред. Благодаря этому устройству указанный процесс удается частично или полностью автоматизировать. Окончательное решение об открытии или закрытии соленоида принимает оператор или логика контроллера.
Находясь у пульта управления, оператор нажимает кнопку «открыть» клапан, тем самым подаёт напряжение на катушку электромагнита. Последняя за счет протекающего по ней тока втягивает шток клапана, переводя вентиль в режим «Открыто» (при нормально закрытом типе клапана). Для совершения обратного действия оператору достаточно нажать кнопку «Закрыть». После этого напряжение с катушки снимается и шток под действием возвратной пружины занимает своё нормальное безопасное положение.
Назначение и применение соленоидов
Основное назначение соленоидов и подобных им устройств – перенаправление или блокировка движения жидких сред в трубопроводах различного типа и назначения. В бытовых условиях они применяются в автомашинах, в обычных водопроводах, а также в отопительных сетях и в системах полива дачных участков. В промышленности эти устройства устанавливаются для регулирования потоков технических жидкостей и газов, транспортируемых по разветвленной трубной сети, управления отсечными клапанами.
Устройство и принцип работы клапана соленоидного типа
Типовой соленоидный клапан включает в свой состав:
Катушка индуктивности, являющаяся основным рабочим элементом электромагнита, помещена в полностью изолированную от внешней среды капсулу и залита эпоксидной смолой. Такая надежная герметизация исключает возможность попадание в неё воды, являющейся хорошим проводником тока.
Принцип работы клапана соленоидного типа основывается на хорошо известном из школьного курса физики электромагнитном эффекте. Согласно ему при появлении э/м напряженности во всех находящихся в зоне её действия металлических деталях за счет индукции наводится поле того же типа. Намагниченные предметы начинают взаимодействовать с исходной полевой структурой, притягиваясь или отталкиваясь от её носителя.
В устройстве рассматриваемого типа исходное воздействие создается электромагнитной катушкой, а вторичное поле «наводится» в соленоиде (в подвижной части системы). При подаче импульса соленоид с закрепленном на нём управляющим штоком перемещается и закрывает/открывает канал с текущей по нему жидкостью (газом).
Разновидности соленоидных электромагнитных клапанов
Описываемые устройства классифицируются по следующим основным признакам:
Важно! От правильности выбора клапана по некоторым из этих признаков зависит, долго ли он проработает в среде с заданными параметрами.
Корпус этих изделий изготавливается из традиционных латуни, пластика или нержавейки. Правильный выбор материала в значительной мере определяет возможность использования клапана в критических условиях. Для бытовых водопроводных отопительных систем подойдет любая из указанных выше разновидностей.
По особенностям конструкции клапаны делятся на поршневые, мембранные и золотниковые. Самый дешевый и достаточно надежный вариант – золотниковое устройство, которое хорошо справляется со своими функциями. Поэтому такие клапаны традиционно устанавливаются в быту.
По положению штока с поршнем при отключенном от электропитания электромагните они делятся на следующие виды:
В первом варианте при снятом с катушки напряжении сердечник с клапаном за счёт упругости возвратной пружины надежно перекрывает канал трубопровода. Во второй случае при отключенном напряжении получается обратный эффект. Под действием той же пружины шток полностью втянут в катушку, а канал остается открытым. В третьем случае в исходном состоянии при снятом напряжении клапан может находиться и в том, и в другом положении (перекрывать канал или оставлять его свободным). Все зависит от используемой схемы его включения.
По принципу срабатывания (по своей функциональным особенностям) все такие клапаны делятся на одноходовые, двухходовые и трехходовые. У первой разновидности имеется лишь один рабочий патрубок, подсоединяемый к трубопроводу. Такие конструкции обычно применяются как предохранительные, служащие для избавления от излишков пара или воды.
Их трехходовые аналоги имеют три соединительных патрубка, что позволяет использовать их для перенаправления потока жидких сред. Самый распространенный вид соленоидных вентилей – двухходовые. Они имеют два патрубка с обеих сторон и устанавливаются непосредственно в разрыв трубопровода. По особенностям подключения соленоидные устройства делятся на муфтовые, а также фланцевые и штуцерные.
Различные образцы клапанов также отличаются по материалу, используемому при изготовлении уплотнителя и запорной мембраны. В соответствии с этим признаком в них могут применяться:
Дополнительная информация: В бытовых устройствах, служащих для перекрытия потока воды в трубопроводах, обычно используется второй тип.
Это связано с тем, что синтетический материал EPDM устойчив к разрушающему действию солей и хорошо работает при низких температурах.
Как подключить электромагнитный клапан
Перед установкой и подключением электромагнитного клапана важно учесть, что этот механизм очень плохо «переносит» гидравлические удары, нередко случающиеся в трубопроводах с плотными жидкостями. Если его не защитить должным образом – он прослужит совсем недолго. Функцию такой защиты выполняет либо редукционный клапан, позволяющий понизить давление в момент удара, либо резиновые трубки, монтируемы непосредственно перед защищаемым устройством.
Помимо этого, обязательно учитываются следующие важные моменты:
Важно! Перед соленоидным клапаном рекомендуется устанавливать фильтр грубой очистки, задерживающий мелкие грязевые частички.
Процесс механической установки и электрического подключения включает в себя следующие этапы, приведённые в последовательности их исполнения:
Для подсоединения заземления к корпусу клапана, используется толстый медный проводник, который крепится на сварку к смонтированному защитному контуру.
Технические особенности и сфера использования соленоидного вентиля
Во время создания надежного трубопровода, специалистам приходится тратить немало физических сил. Используя соленоидный вентиль можно сэкономить большую долю денег и облегчить монтаж.
Рис 1. Соленоидный вентиль
Что это такое
Управляющее устройство электромеханического типа называют соленоидным вентилем. Они необходимы для регулировки объемов потока рабочей среды (газ, вода). В его основе лежит специальная катушка электромагнитного вида, называемая соленоидом. Конструкция вентиля ничем не отличается от других видов запорной арматуры, поэтому принцип работы не отличается сложной системой. Иногда встречается альтернативное название – электромагнитный вентиль, поскольку для изготовления штоков и плунжеров используют магнитный материал.
Как работает
Принцип работы электромагнитного вентиля, заключающийся в автоматическом режиме, является значительным отличием. Если надо перекрыть поток, с помощью вентиля передается напряжение. В зависимости от используемого клапана, сердечник начнет опускаться или подниматься, что помогает перекрывать подачу. Если напряжение прекращается, сердечник снова занимает исходное положение и прекращает движение.
Из чего состоит
Каждый вентиль, независимо от особенностей строения помещен в специальный корпус. Он изготавливается из прочного металла: латуни или чугуна. Чтобы облегчить вес конструкции, в современном производстве иногда используют синтетические полимеры, не уступающие по прочности. Среди самых распространенных материалов можно выделить нейлон, полипропилен или эколон. Их еще применяют для производства крышек.
Рис 2. Устройство вентиля
Конструкция соленоидного вентиля состоит из следующих элементов:
Мембрана является основным двигательным элементом, которая построена в виде специального поршня. Особенностью конструкции выступает катушка, выполняющая управление устройством в автоматическом режиме.
Рис 3. Из чего состоит клапан
Кроме основного корпуса, катушка снабжена отдельной защитной конструкцией. С помощью меди с эмалированным покрытием изготавливают обмотку. Верхний слой выступает в качестве защитного, что позволяет избежать скорой неисправности катушки. Благодаря прочной металлической оболочке, механизм способен выдержать высокое давление. Модели от зарекомендованных производителей популярны при разработках системы трубопровода и других конструкций, где подразумевается работа с высокими показателями давления.
Какие бывают
Существует несколько распространенных классификаций. В основе первой лежат пропорциональные показатели ходов и их количество. Виды:
Второй тип классификации зависит от того, каким образом располагается механизм и клапаны:
БС (бистабильный) получил наибольшую популярность, поскольку управляется с помощью электрического импульса, передача которого происходит через пульт. С его помощью определяется положение устройства: закрытое или открытое.
В зависимости от используемого материала для уплотнителей и мембраны выделяют:
Они отличаются высокими показателями эластичности с применением редких технологий для изготовления и химических составов. Последние модели содержат в составе резину и силикон. Благодаря усовершенствованному составу выносливость увеличивается до 250 градусов.
В зависимости от выдерживаемого напряжения клапаны можно разделить:
Каждый вид допускает погрешность +10%. Последний разработанный стандарт имеет обозначение IP65. По классификации можно обозначить:
Такие вентили воздействуют при наличии минимального давления либо при его отсутствии. Как правило, используется для реализации бытовых нужд, ресиверов накопительных или сливных. В пилотном варианте есть автоматический элемент управления. Механизм срабатывает при минимальном различии в показателях давления.
Где используется
Применение электромагнитных вентилей актуально:
Преимущества
Благодаря оптимальным техническим характеристикам, можно выделить следующие преимущества в эксплуатации:
На рынке есть много моделей. От успешного выбора зависит срок эксплуатации устройства и насколько эффективно будет реализована промышленная деятельность.
Как выбрать
Перед приобретением определённого варианта вентиля, рекомендуется ознакомиться с техническими характеристиками. Некоторые конструкции способны работать с максимальной отдачей только в одном направлении. Если не учитывать данный аспект, то через короткий промежуток времени устройство может выйти из строя, что предполагает дополнительные материальные расходы на ремонт или приобретение новой модели.
Второй аспект, который необходимо учитывать при выборе — это среда, в которой планируется использовать соленоидный вентиль. В технических характеристиках должны быть указаны два диаметра: внутренний и наружный.
Внимание, некоторые заграничные производители указывают информацию в дюймах. Большинство современных моделей способны выдержать давление до 10Б.
Анализируя отечественный рынок, наибольшим спросом пользуется устройство Danfoss. Производителем представлена целая линейка вентилей:
Широкую популярность Danfoss приобрел благодаря высокому качеству товара.
Несколько рекомендаций по установке
Чтобы установить вентиль, предварительно необходимо подготовить систему трубопровода, очистить от грязи и пыли во избежание преждевременной неисправности прибора. Осуществляется установка специального фильтра, помогающего избежать попадания крупных инородных частиц.
Рис 8. Монтаж вентиля
Показатель стрелки, зафиксированный на корпусе устройства должен быть идентичен направлению движения потока среды. Иначе это также может привести к серьезной поломке. Еще потребуется максимально плотно закрепить концы вентилей. На практике актуально использование двух гаечных ключей. Монтаж осуществляется сварочными работами, либо при помощи соединений, которые предусматривают разборку.
Обязательно нужно изолировать участки, где будет подключение. Для поставленной цели используются герметик или обычная изолента. Перед тем, как подключить устройство, важно проверить технические характеристики катушек на требования.
Как работает холодильное оборудование?
Содержание
Содержание
Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.
Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.
Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.
Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.
Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.
Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.
Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.
Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.
Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.
Из холода в жар
Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?
Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!
В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.
Виды компрессоров
Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.
Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.
Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:
Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.
Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.
Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.
Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.
Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.
Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.
Типы хладагентов
Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.
В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:
Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.
R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.
Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.
Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.