Skip to content
ในโซลินอยด์วาล์วที่แยกตัวกลาง (Media-Separated Solenoid Valves) ของไหลจะไม่สัมผัสกับชิ้นส่วนกลไกภายใน เช่น ลูกสูบและสปริง วาล์วเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับของเหลวที่ปนเปื้อนหรือมีฤทธิ์กัดกร่อน ก่อนที่จะหารือเกี่ยวกับการออกแบบและการใช้งานวาล์วเหล่านี้ เราจะอธิบายหลักการออกแบบพื้นฐานของโซลินอยด์วาล์วก่อน
โซลินอยด์วาล์ว (Solenoid Valves) ทำงานด้วยระบบแม่เหล็กไฟฟ้า แอคชูเอเตอร์เป็นโซลินอยด์ซึ่งเป็นขดลวดไฟฟ้าที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติกแบบเคลื่อนย้ายได้อยู่ตรงกลาง แกนนี้มักเรียกว่าลูกสูบ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งออกแรงกระทำต่อลูกสูบ เป็นผลให้ลูกสูบถูกดึงไปทางศูนย์กลางของขดลวด หากกระแสไหล แกนกลางจะยังคงถูกดึงเข้าหาศูนย์กลาง ทันทีที่กระแสไหลหยุด สนามแม่เหล็กจะหายไป และแกนกลาง (โดยปกติ) จะถูกสปริงกดลงไปยังตำแหน่งเริ่มต้น การเคลื่อนลูกสูบด้วยกระแสไฟฟ้าจะสร้างระบบเครื่องกลไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนประกอบการทำงานพื้นฐานของโซลินอยด์วาล์วทั้งหมด
ความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนและการปนเปื้อน
ในโซลินอยด์วาล์วส่วนใหญ่ ลูกสูบเฟอร์โรแมกเนติก (Ferromagnetic plunger) และสปริงส่งคืนจะสัมผัสกับตัวกลาง สามารถเลือกวาล์วด้วยวัสดุตัวเรือนที่แตกต่างกันเพื่อให้เข้ากันได้ทางเคมีกับตัวกลาง แต่ลูกสูบต้องเป็นเฟอร์โรแมกเนติกเสมอ วัสดุลูกสูบที่พบมากที่สุดคือสเตนเลส 430F ซึ่งมีความทนทานต่อสารเคมีต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุตัวเรือนทั่วไป เช่น สแตนเลส 304 หรือ 316
นอกจากนี้ เนื่องจากกลไกของแอคชูเอเตอร์ในโซลินอยด์วาล์ว จึงมีความไวต่อสิ่งสกปรกมากและใช้งานได้กับของเหลวหรือก๊าซที่สะอาดเท่านั้น วาล์วสามารถปล่อยให้ตัวกลางอยู่ในช่องว่างซึ่งการสะสมของอนุภาคขนาดเล็กอาจรบกวนการเคลื่อนไหวของวาล์ว ทำให้เกิดความเสี่ยงของการปนเปื้อนข้ามสำหรับชุดถัดไป และทำให้ชิ้นส่วนที่กระตุ้นการสึกหรอ การปนเปื้อนในตัวกลางเป็นสาเหตุของปัญหาโซลินอยด์วาล์วที่ใหญ่ที่สุด ต้องระมัดระวังในการติดตั้งวาล์วโดยให้โซลินอยด์อยู่ในตำแหน่งแนวตั้งโดยให้คอยล์หงายขึ้นเพื่อป้องกันการสะสมของเศษและสิ่งแปลกปลอมรอบๆ ลูกสูบ ในกรณีที่ติดตั้งโซลินอยด์วาล์วเป็นมุม แนะนำให้เบี่ยงเบนสูงสุด 90° จากตำแหน่งแนวตั้ง
ก่อนการติดตั้ง แนะนำให้ล้างท่อเป็นเวลาสั้นๆ เสมอเพื่อกำจัดอนุภาคต่างๆ หากมีโอกาสเกิดการปนเปื้อน สามารถติดตั้งตัวกรองบริเวณต้นน้ำของทางเข้าวาล์วได้ การบำรุงรักษาตามปกติสามารถป้องกันปัญหาดังกล่าวได้
อย่างไรก็ตาม หากตัวกลางในระบบมีการปนเปื้อนโดยธรรมชาติ โหลดโดยอนุภาคละเอียด รุนแรง มีฤทธิ์กัดกร่อน ไวต่ออุณหภูมิ หรือบริสุทธิ์เป็นพิเศษ ขอแนะนำให้ใช้โซลินอยด์วาล์วแยกตัวกลาง โปรดทราบว่าโซลินอยด์วาล์วที่แยกตัวกลางสามารถจัดการกับตัวกลางที่มีการปนเปื้อนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และไม่เหมาะสำหรับตัวกลางที่บรรจุอนุภาคทั้งหมด สำหรับสารหรือสารละลายที่มีการปนเปื้อนหนัก วาล์วประเภทอื่นจะเหมาะสมกว่า เราจะอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับทางเลือกอื่นในภายหลัง
Media-separated solenoid valves
โซลินอยด์วาล์วแบบแยกตัวกลาง ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับตัวกลางที่สำคัญ เช่น ของเหลวหรือก๊าซที่มีฤทธิ์รุนแรง มีอนุภาคหรือมีความบริสุทธิ์สูง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแยกชิ้นส่วนไฮดรอลิกและไฟฟ้าของวาล์วออกจากเส้นทางการไหล วาล์วประเภทนี้ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ตัวกลางสัมผัสกับตัววาล์ว ซีล และไดอะแฟรมแยกส่วนเท่านั้น แอคชูเอเตอร์ตั้งอยู่นอกช่องว่างของเหลวซึ่งช่วยปกป้องจากการกัดกร่อนหรือการสะสมของสิ่งแปลกปลอม ด้วยเหตุนี้ สื่อจึงได้รับการปกป้องจากการปนเปื้อนและความผันผวนของอุณหภูมิที่มากเกินไป ไดอะแฟรมแยกส่วนและตัววาล์วทำจากวัสดุที่ทนทาน และสามารถล้างวาล์วได้อย่างง่ายดายเนื่องจากมีช่องว่างที่ลดลง
ประเภทของ Media-separated solenoid valves
โซลินอยด์วาล์วแยกตัวกลางมีอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกันมากมาย โดยทั่วไป กลไกการสั่งงานหลักแบ่งออกเป็นสองประเภท: ดำเนินการโดยตรงและดำเนินการโดยอ้อม เกณฑ์ที่สำคัญที่สุดที่ควรคำนึงถึงในการเลือกประเภทวาล์วที่ถูกต้องคือ วาล์วที่ทำงานโดยตรงทำงานจากความแตกต่างของแรงดันเป็นศูนย์บาร์ที่ทางเข้าและทางออก ในขณะที่โซลินอยด์วาล์วที่ทำงานทางอ้อมต้องการแรงดันต่างกันขั้นต่ำประมาณ 0.5 บาร์ระหว่างพอร์ตต่างๆ โซลินอยด์วาล์วที่ทำงานทางอ้อมได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมอัตราการไหลที่มากขึ้นโดยใช้โซลินอยด์ที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ในส่วนต่อไปนี้ จะกล่าวถึงหลักการทำงานของโซลินอยด์วาล์วที่แยกสื่อที่ใช้กันทั่วไป
Direct Operated Toggle Solenoid Valve
TYPE 0131
เพื่ออธิบายตัวอย่างนี้ Burkert รุ่น 0131 เป็นข้อมูลอ้างอิง วาล์วสลับนี้ทำงานตามกฎของคันโยก คันโยกจะหมุนที่บานพับคงที่ และสามารถใช้เพื่อออกแรงขนาดใหญ่ในระยะทางเล็กน้อยที่ปลายด้านหนึ่ง โดยการออกแรงเพียงเล็กน้อยในระยะไกลกว่าที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ในโซลินอยด์วาล์วสลับที่ออกฤทธิ์โดยตรง ลูกสูบจะเชื่อมต่อในแนวตั้งฉากกับคันโยกที่ปลายด้านบน และกระบอกซีลจะอยู่ที่ปลายล่างของคันโยก แรงอินพุตที่สร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ในแนวนอนของลูกสูบจะถูกแปลผ่านคันโยกไปยังกระบอกสูบซีลบนบ่าวาล์ว คุณลักษณะนี้จึงสามารถสลับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ในวาล์วได้โดยตรง
เนื่องจากคันโยกเคลื่อนผ่านไดอะแฟรมแบบแยก แอคชูเอเตอร์จึงถูกแยกออกจากตัวของไหล การแยกตัวกลางทำให้วาล์วนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสารละลายกรดและด่างที่สำคัญหรือในตัวกลางที่มีอนุภาค เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ วาล์วนี้จึงมักถูกใช้เป็นวาล์วถ่ายเทและผสม วาล์วนี้สามารถทำงานเป็น 2/2-way หรือ 3/2-way
2/2-way direct-acting solenoid toggle valve: manual override with locking function (A), lateral flange PC (B), O-ring (C), closing body (D), plunger (E), coil (F), PTFE toggle pin (G), brass housing (H)
Direct Operated Pivoted Armature Solenoid Valve
TYPE 0330
TYPE 0331
TYPE 0121
ในวาล์วประเภทนี้ ลูกสูบคือเกราะที่หมุนอยู่ที่จุดหนึ่ง ผ่านไดอะแฟรมแยกส่วนแบบยืดหยุ่น และเข้าสู่ตัววาล์วที่อีกด้านหนึ่งของไดอะแฟรม เมื่อโซลินอยด์ได้รับพลังงาน อาร์มาเจอร์ที่หมุนได้ (ลูกสูบ) จะถูกดึงเข้าไปในโซลินอยด์และหมุนตามแรงของสปริงกลับ เช่นเดียวกับวาล์วสลับ กระบอกซีลจึงถูกดันไปติดกับบ่าวาล์ว (ในวาล์วเปิดตามปกติ) เพื่อหยุดการไหล หากไม่มีกระแส กระดองที่หมุนแล้วจะหมุนกลับด้วยแรงของสปริงส่งคืน ทำให้กระบอกซีลเคลื่อนออกจากบ่าวาล์วเพื่อให้ตัวกลางไหล
วาล์วโซลินอยด์กระดองแบบหมุนออกฤทธิ์โดยตรงแบบ 3/2 ทาง ในสถานะที่ไม่มีพลังงาน กระบอกซีลจะถูกบังคับให้แนบกับบ่าวาล์ว 1 ด้วยแรงสปริง ในสถานะที่มีพลังงาน โซลินอยด์จะหมุนกระดองแกนต้านแรงของสปริง และกระบอกซีลจะถูกบังคับกับบ่าวาล์ว 2
2/3 direct-acting pivoted armature solenoid valve: return spring (A), valve seat (B), electrical connection (C), manual override (D), coil (E), pivoting armature (F), isolating membrane (G), valve seat 2 (H), and valve body (I)
โซลินอยด์วาล์วที่ออกฤทธิ์ทางอ้อม (เรียกอีกอย่างว่าเซอร์โวดําเนินการหรือนําร่อง)
การเปิดช่องเปิดขนาดใหญ่โดยใช้วิธีออกฤทธิ์โดยตรงต้องใช้ขดลวดจำนวนมหาศาลและมีราคาแพง วาล์วช่วยเซอร์โวใช้แรงดันต่างของตัวกลางเหนือพอร์ตวาล์วเพื่อเปิดและปิด หลักการทำงานของโซลินอยด์วาล์วแบบใช้เซอร์โวช่วยจะอธิบายเพิ่มเติมที่นี่
ในวาล์วแบบใช้เซอร์โวที่มีระบบควบคุมนำร่องแบบกระดองหมุน วาล์วนำร่องจะเป็นวาล์วแบบกระดองที่ออกฤทธิ์โดยตรง ในขณะที่ซีลของวาล์วหลักจะเป็นไดอะแฟรมหรือลูกสูบที่มีความยืดหยุ่นมากกว่า
การใช้งานหลักสำหรับวาล์วนี้คือการเปลี่ยนก๊าซและของเหลวที่มีการปนเปื้อนเล็กน้อยและรุนแรงและเชื่อถือได้สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้น วาล์วประเภทนี้มีความเสี่ยงน้อยมากที่จะเกิดการอุดตัน เนื่องจากแอคชูเอเตอร์และช่องเก็บสื่อถูกแยกออกจากกันด้วยไดอะแฟรม
วาล์วประเภทอื่นๆ
ในบรรดาวาล์วแยกตัวกลางอื่นๆ วาล์วบีบ (Pinch valves) บอลวาล์ว (Ball valves) และ วาล์วปีกผีเสื้อ (Butterfly valve) มักใช้สำหรับควบคุมการไหลของของเหลวที่ปนเปื้อนหรือลุกลามอย่างรวดเร็ว:
วาล์วบีบ (Pinch valves) จะถูกวางรอบๆ ท่อกระบวนการ และบังคับท่อเข้าด้วยกัน (หนีบ) เพื่อสร้างซีลที่ปิดการไหล วาล์วบีบมักใช้ในเครื่องมือทางการแพทย์ เครื่องวิเคราะห์ทางคลินิกหรือทางเคมี และอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการหลายประเภท วาล์วบีบเป็นวาล์วแบบเจาะเต็ม (เต็มพอร์ต) ช่วยลดการสูญเสียแรงดันเมื่อเปิดเต็มที่
Pinch Valve
Pinch Valve
Pinch Valve
บอลวาล์ว (Ball valves) ใช้ลูกบอลหมุนที่มีรูพรุนเพื่อควบคุมของเหลว เมื่อรูของลูกบอลอยู่ในแนวเดียวกับการไหล วาล์วจะเปิดจนสุด และเมื่อหมุนไป 90 องศา วาล์วจะปิดสนิท บอลวาล์วมีความทนทาน ใช้งานง่าย และสามารถทำงานในแรงดันและอุณหภูมิสูงได้
วาล์วปีกผีเสื้อ (Butterfly valve) ใช้จานหมุนที่หมุนหนึ่งในสี่รอบเพื่อเปลี่ยนระหว่างสถานะเปิดและปิด บัตเตอร์ฟลายวาล์วมักจะมีต้นทุนที่ต่ำกว่า และมีน้ำหนักน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับบอลวาล์ว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจานจะอยู่ภายในการไหลเสมอ แม้ว่าจะเปิดจนสุดก็ตาม แผ่นดิสก์ก็จะทำให้เกิดแรงดันตกในระบบอยู่เสมอ
เกณฑ์การคัดเลือก
เกณฑ์การคัดเลือกหลักสำหรับวาล์วโซลินอยด์ที่แยกตัวกลางหลังจากหาค่าแรงดันต่างขั้นต่ำที่ต้องการที่พอร์ต ค่า KV และปากวาล์วแล้ว คือการเลือกใช้วัสดุก่อสร้าง ได้แก่ วัสดุตัวถังและซีล วัสดุก่อสร้างทั้งหมดมีคุณสมบัติเฉพาะที่ทำให้เหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน จำเป็นต้องเลือกตัวเครื่องและวัสดุซีลที่เหมาะสมสำหรับสื่อของคุณ