Solenoïde elektromagnetische klep: waar het wordt gebruikt + soorten en werkingsprincipe

Naast de gebruikelijke handventielen is in de winkel ook een solenoïde elektromagnetische klep met automatische werking te zien. Hiermee kunt u niet alleen de stroom van vloeistoffen en gassen in leidingen op afstand regelen, maar ook dit proces automatiseren.

Dergelijke apparaten verschillen in interne constructie en doel. Het werkingsprincipe is echter voor alle hetzelfde: het openen/sluiten van de kraan gebeurt door het activeren van een elektromagneet.

In dit artikel bespreken we waarom een dergelijke klep nodig is en hoe deze werkt. Ook bespreken we de belangrijkste varianten van solenoïde elektrokleppen.

Waarvoor dient een elektromagnetische klep?

Solenoïde ventielen zijn een categorie moderne afsluiters voor leidingen van uiteenlopende toepassingen. In het huishouden worden dergelijke elektrokleppen gebruikt in auto's, speciale voertuigen, waterleidingen en systemen voor automatische beregening en verwarming.

Ook worden ze veel gebruikt in de industrie voor het regelen van de stroom en het controleren van het transport van diverse vloeistoffen en gassen.

Een solenoïde elektroklep is een spanningsafhankelijk apparaat; om te openen of te sluiten heeft het elektrische spanning nodig.

Een elektromagnetische klep voor water of gas heeft van binnen geen sensoren. Met behulp ervan kunt u slechts de stroming van het medium regelen of volledig afsluiten. Als automatisering van deze processen nodig is, moet u extra externe meetinstrumenten plaatsen, waarbij de werking van de elektroklep aan deze instrumenten wordt gekoppeld.

Bijvoorbeeld door een controller en een waterlekkagesensor in combinatie te gebruiken, zodat op het moment van detectie van een lekkage de solenoïde klep een overeenkomstig commando van de controller krijgt en de leiding afsluit.

Onder de voordelen van het gebruik van solenoïde kleppen vallen:

• snelle regeling van de stroming van het medium door de leiding;
• universaliteit en betrouwbaarheid van het apparaat;
• lange levensduur;
• kleine afmetingen en laag gewicht;
• diversiteit aan varianten van het apparaat.

Het openen van de klep gebeurt letterlijk binnen fracties van seconden nadat het signaal wordt gegeven. Hij is ontworpen voor gebruik met vloeistoffen onder verschillende drukken, van 0 tot 25 bar, en met wisselende temperaturen, van -20 tot +120 °C. Bovendien kan deze elektroklep in spanningsloze toestand zowel gesloten als open blijven – dit hangt af van de modificatie van het apparaat.

Meestal wordt in het huishouden de solenoïde elektromagnetische klep gebruikt in watertoevoer- en verwarmingssystemen, waar hij op afstand de waterstroom regelt.

In waterleidingen kan hij de watertoevoer automatisch afsluiten bij een leidingbreuk. En in verwarmingssystemen wordt zo'n ventiel gebruikt als regelaar voor de stroming van de warmtedrager.

Hier vermindert of vergroot hij zelfstandig, via een externe temperatuursensor, de stroom hete vloeistof van de ketel naar de radiatoren.

Hoe functioneert een ventiel met een solenoïde?

Een solenoïde elektroklep bestaat uit:

• een behuizing van staal, gietijzer, messing of kunststof;
• een inductiespoel met een kern (solenoïde);
• een werkend afsluitelement;
• een afdichting;
• een dempingsveer.

De inductiespoel van koper bevindt zich in het afsluitapparaat in een waterdichte behuizing, waar water geen toegang heeft. Het afsluiten of openen van het kanaal voor de werkvloeistof gebeurt door de onder invloed van de solenoïde uitschuivende stang en membraan.

De aansluiting van de stroomvoorziening aan de solenoïde klep gebeurt via klemmen bovenop de behuizing van het apparaat naast de inductiespoel.

In spanningsloze toestand sluit het ventiel onder invloed van de veer het stroomkanaal volledig af of laat het geheel open. Vervolgens, na het toevoeren van spanning aan de spoel, vindt er een verplaatsing plaats van de kern met de stang, waardoor de doorsnede van dit kanaal toeneemt/afneemt.

Het algemene werkingsprincipe van de beschouwde elektromagnetische klep is eenvoudig – de beweging van de stang gebeurt er door elektromagnetische inductie. Wanneer er elektrische stroom door de spoel loopt, wordt de kern in het midden beïnvloed door een elektromagnetisch veld, waarvan de sterkte en richting afhangen van de aangelegde spanning in volt.

Als gevolg daarvan vindt de verplaatsing van het afsluitelement en de verandering van de doorlaatopening van het ventiel plaats.

De spoel van de solenoïde klep kan, afhankelijk van de modificatie van het apparaat, werken op een spanning van 5–36 V gelijkstroom of 220 V wisselstroom.

Elektrokleppen met een lage stuurstroom zijn ontworpen voor gebruik in leidingen met kleine diameter en met een lage druk van de werkvloeistof. Het toepassingsgebied ervan is vrij beperkt.

Zulke ventielen zijn echter eenvoudiger in te bouwen in een besturingssysteem met laagspannings-halfgeleidercomponenten en aan te sluiten op verschillende microcontrollers. In waterleidingen en verwarmingscircuits van particuliere woningen worden meestal deze gebruikt.

Varianten van solenoïde elektrokleppen

Er bestaan verschillende varianten van het besproken apparaat. Dergelijke apparaten worden geclassificeerd op basis van het materiaal van de behuizing, de constructie, de positie van de afsluiter in spanningsloze toestand, het type afdichting en de manier van aansluiten op leidingen.

Elk van deze varianten is ontworpen voor een specifiek medium qua samenstelling, temperatuur en druk. U moet de solenoïde-elektroklep zorgvuldig kiezen. Als u een apparaat neemt dat niet aan de eisen voldoet, zal het niet lang meegaan.

De eerste en belangrijkste indeling van elektromagnetische kleppen is op basis van het type elektrische stroom. Ze kunnen werken op wisselstroom of gelijkstroom.

Op basis van de aansluitwijze worden solenoïde-elektrokleppen onderverdeeld in:

• flens-;
• mofkleppen;
• nippeltype.

Qua maat kunnen ze variëren van 6 tot 150 DN (van 1/8 tot 6 inch). Er is een optie voor elke leiding.

De behuizing van de besproken elektrokleppen wordt gemaakt van:

• kunststof (versterkt PPA, PVC, nylon);
• roestvrij staal;
• messing;
• gietijzer.

Elk van deze opties heeft zijn eigen kenmerken qua druk en temperatuur van het werkmedium. Deze cijfers dient u zorgvuldig te bestuderen in het gegevensblad van het apparaat om geen fout te maken bij de keuze. Voor waterleidingen of verwarming in een particulier huis is elk van de bovengenoemde varianten geschikt.

Classificatie #1 — naar interne constructie

Kleppen worden op basis van de constructie van het regelorgaan in drie groepen verdeeld:

1. Schuifventielen.
2. Membraanventielen.
3. Zuigerventielen.

Elektromagnetische kleppen voor huishoudelijk gebruik worden meestal met een membraan gemaakt. Dit is een goedkope en betrouwbare optie die zonder problemen de waterstroom in huishoudelijke verwarmings- en watervoorzieningssystemen regelt.

Interne elementen – veer, plunjer en kern, worden bijna altijd gemaakt van roestvrij staal, dat een hoge weerstand heeft tegen temperatuur- en drukschommelingen van water.

De belangrijkste indeling van solenoïdekleppen wordt gemaakt op basis van de positie van het afsluitmechanisme wanneer de elektromagneet spanningsloos is.

Op basis van deze parameter worden solenoïde-elektrokleppen onderverdeeld in:

• normaal gesloten, klep gesloten (NC);
• normaal open, klep open (NO);
• bistabiel.

In het eerste geval, zolang er geen spanning op de solenoïde staat, is de kern door de veerdruk naar beneden gedrukt en is er geen waterstroom. In het tweede geval, wanneer het apparaat spanningsloos is, is het kanaal juist volledig geopend en wordt het pas gesloten nadat er stroom wordt toegevoerd.

De derde optie – de positie kan zowel open als gesloten zijn.

Classificatie #2 — naar werkingsprincipe

Functioneel gezien zijn er solenoïde-elektrokleppen voor water op 220 V en andere spanningen:

• eengangs;
• tweegangs;
• driegangs.

De eerste hebben slechts één aansluitpijp op de pijpleiding. Dit zijn veiligheidsinrichtingen, ontworpen om stoom of water af te laten bij te hoge druk in de leidingen.

Tweewegs solenoïdekleppen zijn de meest voorkomende en gewilde. Ze hebben twee aansluitpijpen – inlaat en uitlaat, en worden in de onderbreking van de pijpleiding geplaatst.

Driewegs apparaten hebben drie aansluitpijpen voor aansluiting op de leidingen. Dergelijke varianten zijn bedoeld om de stroom van de ene pijpleiding naar de andere om te leiden.

Het meest worden driewegskleppen toegepast in verwarmingssystemen. Dergelijke apparaten maken het gemakkelijk om de warmtedrager van het ene circuit naar het andere te laten stromen voor het mengen van het werkmedium.

Als gevolg daarvan verandert de watertemperatuur in het systeem, terwijl de warmtebron blijft werken zonder verandering van modus.

Ook zijn er elektromagnetische kleppen:

• direct werkend;
• indirect werkend.

Bij de eerste wordt de kern uitsluitend bewogen door de elektromagneet. Bij de tweede – wordt de verplaatsing ook beïnvloed door de druk van het werkmedium.

Classificatie #3 — naar materiaal van afdichting en membraan

Binnenin de behuizing van de elektromagnetische klep bevindt zich een membraan dat de waterstroom afsluit. Daarnaast bevindt zich tussen de spoel en het hoofddeel met aansluitpijpen een afdichting. Beide elementen zijn gemaakt van elastische polymeermaterialen.

Meestal worden in huishoudelijke elektromagnetische kleppen voor water afdichtingen en membranen gemaakt van EPDM, dat zich onderscheidt door hoge bestendigheid tegen zouten en lage temperaturen.

De afdichting in elektrokleppen kan worden gemaakt van:

• FPM (FKM, VITON) – fluorelastomeer;
• EPDM – ethyleen-propyleen-elastomeer;
• NBR – butadieen-nitrile-rubber.

De eerste variant onderscheidt zich door een hoge maximale temperatuur van het werkmedium en weerstand tegen oliën en benzines. De tweede – is goedkoop en bestand tegen de invloed van in water opgeloste zouten, basen en zuren. De derde – verdraagt gemakkelijk contact met aardolieproducten, wordt meestal gebruikt in de industrie en in auto's.

Op de prijs van de elektromagnetische klep heeft dit materiaal niet veel invloed. De onderdelen ervan zijn te klein van afmeting. Het type afdichting en membraan dient u uitsluitend te kiezen op basis van de kenmerken van het werkmedium.

De thermische eigenschappen van de afdichtingen worden weergegeven in de volgende tabel:

Daarbij dient u in elk geval speciale aandacht te besteden aan de afwezigheid van verontreinigingen in het water bij het gebruik van de elektroklep.

Zand en roest in de leidingen zullen vroeg of laat elk membraan beschadigen, ongeacht het materiaal. Het betreffende apparaat mag alleen worden geïnstalleerd als er een filter in de leiding aanwezig is.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Overzicht van het solenoïdeventiel:

Hoe werkt een direct werkend elektrisch ventiel van 220 V:

Soorten elektromagnetische ventielen volgens het werkingsprincipe:

Het solenoïdeventiel voor afstandsbediening is onderhoudsarm en betrouwbaar. Het is ontworpen voor enkele tienduizenden schakelingen (werkt naar behoren 20–25 jaar) en vereist geen gespecialiseerd onderhoud.

Zo'n apparaat voor water kost tussen de € 30 en € 60, maar helpt veel problemen op te lossen. Het is niet moeilijk om het zelf te monteren, u moet alleen de juiste klep kiezen op basis van specificaties en materialen.

Wilt u het bovenstaande materiaal aanvullen met nuttige informatie of wijzen op een inconsistentie of fout? Of wilt u aanbevelingen geven voor het kiezen van het optimale model solenoïde-elektroventiel? Schrijf dan uw adviezen en opmerkingen in het commentaarblok.

Als u nog vragen heeft over het onderwerp van het artikel, stel ze dan aan onze experts onderaan deze publicatie.