Co jsou zač elektromagnetické ventily?

Elektromagnetické ventily (jinak také známé jako solenoidové) jsou ventily řízené na základě elektrického proudu. Skládají se ze dvou hlavních částí - těla ventilu a solenoidu (cívky). Solenoid je složen z navinutého měděného drátu, který obkružuje trubku jádra s pohyblivým uzavíracím pístem. Úkolem cívky je pomocí procházejícího elektrického proudu vytvořit magnetické pole, které následně pohne pístem a ventil buď otevře, nebo uzavře. Elektromagnetické ventily tak využívají elektrický proud k přeměně na lineární pohyb.

Použití elektromagnetických ventilů je velmi pestré. Hodí se do aplikací pro kapalná i plynná média. Slouží k uzavírání, otevírání, dávkování, distribuci či směšování v rozvodných systémech. Mezi klasická použití patří otopné systémy, zavlažování, mycí linky, myčky a pračky, chladící a klimatizační systémy, lékařství, stomatologie, čistící zařízení do průmyslu a vodní nádrže.

Elektromagnetické ventily můžeme najít v běžné dvoucestné variantě, nebo i složitějších třícestných a vícecestných konstrukcích sloužících k přepínání toků a směšování. Nejčastěji jsou těla ventilů vyráběna z mosazi, nerezové oceli, hliníku či dokonce plastu. Před výběrem je vždy dobré zkontrolovat, zda daný materiál odpovídá zamýšlenému použití a je kompatibilní s daným médiem.

Konstrukce ventilu

Elektromagnetický ventil se skládá z těla ventilu, na které je namontována cívka. Vstup a výstup jsou opatřeny připojeními, aby bylo možné ventil zapojit do potrubí. Uvnitř těla ventilu najdeme stínící kruh, pružinu, píst a těsnění či membránu.

Otevřeno nebo zavřeno?

Dvěma hlavními kategoriemi rozdělení solenoidových ventilů jsou NO a NC - normálně otevřený a normálně zavřený. Při působení elektrického proudu na cívku je vytvářeno magnetické pole, jehož síla závisí na proudu, na počtu vinutí drátu a na materiálu pohyblivého jádra označovaného také jako píst. Magnetické pole pohybuje tímto pístem a tím uzavírá či otevírá ventil. Bez proudu tak může být ventil buď uzavřený nebo otevřený.

U normálně zavřeného ventilu, dojde po spuštění proudu k vytažení pístu nahoru díky magnetickému poli. Ventil se tak otevře je umožněn průtok média. Síla magnetického pole zdvihá píst proti pružině, která jej naopak tlačí zpět dolů. Při přerušení proudu magnetické pole mizí a pružina píst opět stlačí to původní polohy. Ventil je tak uzavřen. Jedná se o více používanou variantu z důvodů bezpečnosti při výpadku proudu.

Normálně otevřený ventil umožňuje průtok média bez spuštěného proudu. Píst je tak stále vytažený a médium může proudit ventilem. Pokud je však proud spuštěn, magnetické pole píst stlačí dolů a uzavře ventil. Tato varianta je používána především v aplikacích, kde je energeticky účinnější mít ventil otevřený dlouhou dobu.

Přímé nebo nepřímé ovládání ventilu?

Solenoidové ventily se dále liší ve způsobu, jakým jsou ovládané. Buď mohou být ventily ovládané přímo, kdy cívka přímo otevírá průchozí prostor ventilu, nebo jsou ovládané nepřímo, tedy, jsou řízené tlakovým rozdílem mezi vstupem a výstupem. Do potrubních systému se vždy instalují tak, aby šipka na jejich těle ukazovala ve směru průtoku.

Přímo ovládané ventily

Přímo ovládané ventily fungují na velmi jednoduchém principu. Jako příklad budeme uvažovat normálně uzavřený ventil. Při přerušeném napájení pružina tlačí na píst a ten uzavírá průchozí otvor ventilu a dosedá na těsnění. Při zapnutí proudu, cívka píst vytáhne nahoru a otevře prostor. U normálně otevřeného ventilu je to pak přesně obráceně.

Tyto ventily se používají spíše pro malé průtoky, kde není takový tlak. Pro provoz nevyžadují žádný tlak ani tlakový rozdíl a tak je lze používat i při nulovém tlaku v rozvodech.

Nepřímo ovládané ventily

Nepřímo ovládané ventily, někdy také nazývané jako pilotní, fungují na principu rozdílného tlaku mezi vstupem a výstupem. V tomto případě je průchozí prostor ventilu uzavíraný membránou, která odděluje vstupní a výstupní otvor. V membráně je malý vyrovnávací otvor, kterým může médium proudit do komory nad membránou ze vstupu. Tím dochází k vyrovnání tlaku působícího na membránu a membrána zůstává v uzavírající pozici. Opět si jako příklad vezmeme normálně zavřený ventil. V případě, že není ventil pod napětím, tlačí membránu dolů pružina a tlak, který se tvoří v komoře nad membránou. Membrána tak uzavírá ventil a médium nemůže protékat. Komora nad membránou je spojena s výstupním otvorem malým kanálkem (pilotní otvor), který je uzavřený pístem. Pakliže bude cívka pod proudem, vyzvedne píst nahoru a tím umožní průtok média pilotním otvorem do výstupního prostoru. Protože je pilotní otvor větší než vyrovnávací otvor, tlak nad membránou klesne, zatímco tlak ve vstupním otvoru zůstává stejný a nyní tudíž i větší. Zvedne tedy membránu a tím umožní průtok média do výstupního otvoru. Rozdíly v tlaku, nebo-li hodnota diferenčního tlaku se pohybuje od 0,3 bar do 1 baru. U normálně otevřeného ventilu je pak princip fungování přesně opačný.

Tyto ventily se hodí pro větší průtoky.

Dvoucestný nebo třícestný ventil?

Dvoucestné ventily patří k těm nejzákladnějším elektromagnetickým ventilům. Na jejich těle se nachází vyznačená šipka, která ukazuje směrem průtoku média. Aby ventil fungoval správně měl by tento směr být při jeho instalaci dodržen. Dvoucestné ventily se používají k otevření či uzavření průtoku. Občas jsou ale potřeba složitější aplikace, jejichž účelem je například směšování. K tomuto slouží tří a vícecestné ventily.

Třícestný ventil mají celkem tři porty k připojení do rozvodného systému. Může tedy přepínat mezi dvěma obvody nebo směšovat dva obvody do sebe. Některé ventily zvládají obě tyto funkce, podle toho, co je zrovna více potřeba. Ventil je najednou vždy připojen pouze dvěma porty, kterými v danou chvíli protéká médium.

Rozdělovací funkce ventilu

Vstupním otvorem proudí médium. Cívka rozhoduje, kterým výstupem bude médium proudit pryč. Bez proudu bude médium proudit horním výstupem. Pokud bude cívka pod proudem, píst bude vytažen nahoru a tím se uzavře cesta k hornímu výstupu, ale otevře se cesta k dolnímu výstupu. Médium tak bude přesměrováno k druhému výstupu.

Směšovací funkce ventilu

Ventil má v tomto případě dva vstupy a jeden výstup. Cívka rozhoduje, ze kterého výstupu v daný moment bude médium zrovna proudit. Bez proudu bude médium proudit z horního vstupu do výstupu. Pod proudem cívka vytáhne píst nahoru, čímž znemožní proudění z horního vstupu a otevře přístup médiu z dolního vstupu.

Univerzální funkce ventilu

Ventil funguje oběma směry. Buď jako rozdělovací nebo jako směšovací. Vždy jsou ale v provozu jen dva porty.

Elektromagnetický ventil Tork přímo ovládaný bez napětí otevřený napájení 230 VAC voda, plyn, vzduch tělo z mosazi Více informací

Napájení cívek

Cívky jsou napájeny buď stejnosměrným nebo střídavým proudem. Cívky pro stejnosměrný proud mají více vinutí než cívky pro střídavý proud. Jsou méně náchylné k nečistotám a zvedací síla v počáteční i zvednuté pozici zůstává stále stejná. Spotřebovávaná energie a magnetická síla jsou však u stejnosměrných cívek závislé na teplotě. U střídavých cívek je závislost menší, jsou však náchylnější na nečistoty, které mohou způsobit bzučení cívky. Vyznačují se rychlejší spínací rychlostí. Při zablokování pístu může dojít k přehřátí cívky. Při stejném napětí je odpor u střídavé cívky menší než u stejnosměrné.

Rozsah napětí u cívek je široký. U stejnosměrného proudu se napětí pohybuje mezi 12-48 V, pro střídavý proud jsou rozsahy napětí mezi 110-230 V. Elektromagnetické ventily se většinou prodávají rovnou s cívkou, je ale možné najít i ventily bez cívky. Cívky jsou plně vyměnitelné a pro každý ventil můžete najít náhradní cívku, pokud by snad stávající přestala fungovat. Výměna je rychlá a snadná.

Elektromagnetický ventil Danfoss nepřímo ovládaný bez napětí uzavřený napájení 230 VAC voda, plyn, pára, olej vestavěný filtr naklapávací cívka Více informací

Jaké jsou rozdíly mezi materiály těsnění?

Materiál těsnění a membrány by vždy měl být kompatibilní s daným médiem. Pro různá média je vhodnější vždy jiný druh těsnění.

NBR - nebo-li pryž nitril je syntetického původu. Vyznačuje se vysokou odolností vůči opotřebení. Jedná se o elastomer s vysokou tažnou silou. Hrozba deformace je zde velmi malá. Je vhodný pro kapaliny na bázi vody a glykolu, pro oleje a pro plynná média jako je vzduch. Teplota by se měla pohybovat od -10 do +90/100 °C.

EPDM - pryž z ethylen-propylenu. Vyznačuje se vysokou odolností proti stárnutí, ozónu, teplu a ultrafialovým paprskům. Hrozba deformace je zde velmi malá. Rozsah teplot je širší než u NBR, od -30 ° do +140 °C. EPDM se nejvíce používá pro kapaliny na bázi vody a glykolu a pro parní aplikace.

ViTON - pro aplikace o teplotním rozsahu -15 až 220 °C. Jedná se o fluorkaučukový materiál s odolností proti velkému množství chemikálií, jako jsou minerální oleje, ozón, paliva, organická rozpouštědla a další. Vyznačuje se skvělými izolačními dovednostmi a odolností vůči podtlaku. Není příliš pružný a lehce se odře.

FKM - další materiál z fluorového kaučuku s podobnými vlastnostmi jako ViTON. Teplotní rozsah je od 0 do 100 °C. Používá se v aplikacích s vodou a glykoly, pro oleje a plynná média jako je vzduch.

PTFE - velmi odolný polymer s teplotním rozsahem -10 až +150 °C. Používá se pro parní aplikace. Vyznačuje se velmi vysokou odolností proti stárnutí a chemikáliím, vysokou tažnou silou a nízkým třením.