La válvula de solenoide, Operación, Componentes, Tipos, Los usos más comunes

Una válvula de solenoide es una válvula electromecánica accionada. La válvula es controlada por una corriente eléctrica a través de un solenoide: en el caso de una válvula de dos puertos el flujo está encendido o apagado; en el caso de una válvula de tres puertos, el flujo de salida se conmuta entre los dos puertos de salida. Múltiples válvulas de solenoide pueden ser colocados juntos en un colector.

Las válvulas de solenoide son los elementos de control más utilizados en fluidos. Sus tareas son para cortar, la liberación, la dosis, distribuir o mezclar líquidos. Se encuentran en muchas áreas de aplicación. Los solenoides ofrecen conmutación rápida y segura, de alta fiabilidad, larga vida útil, buen medio de la compatibilidad de los materiales utilizados, de baja potencia y de control y diseño compacto.

Además del actuador de tipo émbolo que se utiliza con mayor frecuencia, también se utilizan actuadores pivota-armadura y actuadores del eje de balancín.

Operación

Hay muchas variaciones del diseño de la válvula. Válvulas comunes pueden tener muchos puertos y vías de fluidos. Una válvula de 2 vías, por ejemplo, tiene 2 puertos, si la válvula está cerrada, entonces los dos puertos están conectados y los fluidos pueden fluir entre los puertos, si la válvula está abierta, a continuación, se aíslan los puertos. Si la válvula está abierta cuando el solenoide no está energizado, a continuación, la válvula se denomina normalmente abierto. Del mismo modo, si la válvula está cerrada cuando el solenoide no está energizado, a continuación, la válvula se denomina normalmente cerrado. También hay 3 vías y los diseños más complicados. Una válvula de 3 vías tiene 3 puertos; se conecta un puerto a cualquiera de los otros dos puertos.

Las válvulas de solenoide también se caracterizan por la forma en que operan. Un pequeño solenoide puede generar una fuerza limitada. Si la fuerza que es suficiente para abrir y cerrar la válvula, a continuación, una válvula de solenoide de acción directa es posible. Una relación aproximada entre el solenoide correspondiente fuerza Fs, la presión P del fluido, y el área del orificio A para un valor de solenoide de acción directa es:

Donde d es el diámetro del orificio. Una fuerza de solenoide típico podría ser 15 N. Una aplicación puede ser un gas a baja presión con un pequeño diámetro del orificio y la fuerza aproximada de 1,1 lbf).

Cuando se encuentran altas presiones y grandes orificios, a continuación, se requieren altas fuerzas. Para generar esas fuerzas, un diseño de la válvula de solenoide piloto interno puede ser posible. En un diseño de este tipo, la presión de la línea se utiliza para generar las fuerzas de la válvula de alta; un pequeño solenoide controla cómo se utiliza la presión de la línea. Válvulas pilotadas internamente se utilizan en lavavajillas y sistemas de riego, donde el fluido es agua, la presión puede ser de 80 libras por pulgada cuadrada y el diámetro del orificio puede ser de 3/4 pulg.

En algunas válvulas de solenoide el solenoide actúa directamente sobre la válvula principal. Otros utilizan una válvula de solenoide pequeña completa, conocido como un piloto, para accionar una válvula más grande. Mientras que el segundo tipo es en realidad una válvula de solenoide combinado con una válvula de accionamiento neumático, que se venden y empaquetados como una sola unidad a que se refiere como una válvula de solenoide. Válvulas pilotadas requieren mucho menos poder para controlar, pero son notablemente más lento. Electroválvulas pilotadas por lo general necesitan la máxima potencia en todo momento para abrir y permanecer abierto, donde un solenoide de acción directa sólo necesite la máxima potencia durante un corto período de tiempo para abrirlo, y sólo bajo el poder para sostenerlo.

Una válvula de solenoide de acción directa funciona típicamente en 5 a 10 milisegundos. El tiempo de funcionamiento de una válvula pilotada depende de su tamaño; valores típicos son 15 a 150 milisegundos.

Internamente pilotada

Si bien existen múltiples variantes de diseño, el siguiente es un desglose detallado de un diseño típico de la electroválvula.

Una válvula de solenoide tiene dos partes principales: el solenoide y la válvula. El solenoide convierte la energía eléctrica en energía mecánica que, a su vez, se abre o se cierra la válvula mecánica. Una válvula de acción directa sólo tiene un circuito de flujo pequeño, que se muestra dentro de la sección E de este diagrama. En este ejemplo, una válvula pilotada diafragma multiplica este pequeño flujo piloto, mediante el uso de ella para controlar el flujo a través de un orificio mucho más grande.

Las electroválvulas pueden utilizar juntas metálicas o los sellos de goma, y también pueden tener interfaces eléctricas para permitir un fácil control. Un resorte puede ser utilizado para mantener la válvula abierta o cerrada mientras que la válvula no está activada.

El diagrama de la derecha muestra el diseño de una válvula básica, el control del flujo de agua en este ejemplo. En la figura superior es la válvula en su estado cerrado. El agua a presión entra en A. B es un diafragma elástico y por encima de ella es un resorte débil empujándolo hacia abajo. El diafragma tiene un agujero a través de su centro que permite que una muy pequeña cantidad de agua fluya a través de él. Esta agua llena la cavidad C en el otro lado del diafragma de modo que la presión es igual en ambos lados del diafragma, sin embargo, el muelle comprimido suministra una fuerza neta hacia abajo. El muelle es débil y sólo es capaz de cerrar la entrada de agua debido a la presión se iguala en ambos lados del diafragma.

Una vez que el diafragma se cierra la válvula, se reduce la presión en el lado de salida de su parte inferior, y la mayor presión por encima de lo sostiene aún más firmemente cerrado. Por lo tanto, el resorte es irrelevante para la celebración de la válvula cerrada.

El por encima de todas las obras debido a que el pequeño pasaje de drenaje D fue bloqueado por un pasador que es la armadura del solenoide E y que es empujado hacia abajo por un resorte. Si se hace pasar corriente a través del solenoide, el pasador se retira a través de fuerza magnética, y el agua en la cámara C se drena el paso D más rápido que el del agujero de alfiler puede rellenar. La presión en la cámara C y cae la presión entrante levanta el diafragma, abriendo así la válvula principal. El agua ahora fluye directamente desde la A a la F.

Cuando el solenoide se desactiva de nuevo y el paso D se cierra de nuevo, la primavera necesita muy poca fuerza para empujar el diafragma hacia abajo de nuevo y los principales se cierra la válvula. En la práctica, a menudo no hay muelle separado, el diafragma de elastómero se moldea de manera que funciona como su propio manantial, prefiriendo estar en la forma cerrada.

A partir de esta explicación se puede ver que este tipo de válvula se basa en un diferencial de presión entre la entrada y la salida como la presión en la entrada debe ser siempre mayor que la presión en la salida para que funcione. Si la presión en la salida, por cualquier razón, elevarse por encima de la de la entrada a continuación, la válvula se abra, independientemente del estado del solenoide y la válvula piloto.

Componentes

Diseños de válvulas solenoide tienen muchas variaciones y desafíos.

Los componentes comunes de una válvula de solenoide:

  • Solenoide subconjunto

    • Clip de sujeción
    • Bobina
    • Tubo principal
    • Culata
    • Bobina de sombreado
    • Core primavera
    • Núcleo
  • Sello del tubo bonete Core
  • Capó
  • Sello de Bonete-diafragma-cuerpo
  • Primavera Hanger
  • Arandela de copia de seguridad
  • Diaphram

    • Purgar el agujero
  • Disco
  • El cuerpo de válvula

    • Asiento

El núcleo o émbolo es el componente magnético que se mueve cuando se energiza el solenoide. El núcleo es coaxial con el solenoide. El movimiento del núcleo va a hacer o romper los sellos que controlan el movimiento del fluido. Cuando la bobina no se energiza, resortes llevará a cabo el núcleo en su posición normal.

La culata también es coaxial.

El tubo central contiene y dirige el núcleo. También conserva la culata y puede sellar el fluido. Para optimizar el movimiento del núcleo, el tubo de núcleo tiene que ser no magnético. Si el tubo central eran magnético, entonces sería ofrecer un camino paralelo a las líneas de campo. En algunos diseños, el tubo central es una carcasa metálica cerrada producido por embutición profunda. Tal diseño simplifica los problemas de sellado, porque el fluido no puede escapar de la caja, pero el diseño también aumenta la resistencia de trayectoria magnética debido a que el camino magnético debe atravesar el espesor del tubo central dos veces: una vez cerca de la culata y una vez cerca del núcleo. En algunos otros diseños, el tubo de núcleo no está cerrado, sino más bien un tubo abierto que se desliza sobre un extremo de la culata. Para conservar la culata, el tubo puede ser plegado a la culata. Una junta tórica entre el tubo y la culata se evitar que el fluido se escape.

La bobina de solenoide consiste de muchas vueltas de alambre de cobre que rodean el tubo de núcleo e inducen el movimiento del núcleo. La bobina está a menudo encapsulado en epoxi. La bobina también tiene un marco de hierro que proporciona un camino de baja resistencia magnética.

Materiales

El cuerpo de la válvula debe ser compatible con el fluido; materiales comunes son de latón, acero inoxidable, aluminio, y plástico.

Las juntas deben ser compatibles con el fluido.

Para simplificar las cuestiones de sellado, la culata, el núcleo, resortes, anillo de sombreado, y otros componentes a menudo están expuestos al fluido, por lo que deben ser compatibles también. Los requisitos se presentan algunos problemas especiales. El tubo de núcleo tiene que ser no magnético pasar de campo del solenoide a través de la culata y el núcleo. La culata y el núcleo necesitan un material con buenas propiedades magnéticas tales como el hierro, pero el hierro es propenso a la corrosión. Los aceros inoxidables se pueden utilizar porque vienen en variedades tanto magnéticos y no magnéticos. Por ejemplo, una válvula de solenoide 304 podría utilizar acero inoxidable para el cuerpo, 305 de acero inoxidable para el tubo de núcleo, 302 de acero inoxidable de los muelles, y 430 F de acero inoxidable para el núcleo y la culata.

Tipos

Muchas variaciones son posibles en el, de una vía básica, válvula de un solo solenoide descrito anteriormente:

  • de uno o de dos válvulas de solenoide;
  • corriente continua o alterna potencia actual;
  • diferente número de formas y posiciones;

Los usos más comunes

Las válvulas de solenoide son utilizados en neumática de fluidos y sistemas hidráulicos para controlar cilindros, motores de fluidos o válvulas industriales más grandes. Los sistemas automáticos de riego por aspersión también utilizan válvulas de solenoide con un controlador automático. Las lavadoras y los lavavajillas domésticos utilizan válvulas de solenoide para controlar la entrada de agua en la máquina. Las válvulas de solenoide se utilizan en sillas de dentista para controlar el flujo de aire y agua. En la industria del paintball, electroválvulas se refieren generalmente simplemente como "solenoides". Se utilizan comúnmente para controlar una válvula más grande se utiliza para controlar el propelente. Además de esto, estas válvulas se utilizan ahora en purificadores de agua domésticos.

Además de controlar el flujo de aire y fluidos, solenoides se utilizan en experimentos farmacológicos, especialmente para el parche-abrazadera, que puede controlar la aplicación del agonista o antagonista.