Trong khuôn khổ bài viết này, Công Ty Kỹ Thuật NTN sẽ cung cấp một khái niệm phổ quát nhất về van điện từ dùng trong môi trường khí nén.
- Solenoid valve -Van điện từ là gì?
- Nguyên lý làm việc của van điện từ
- Các bộ phận cấu tạo của van điện từ
- Phân loại các loại van điện từ
- Giới thiệu một số dòng van điện từ của các maker nổi tiếng
1.Solenoid valve -Van điện từ là gì?
Solenoid valve – Van điện từ là một thiết bị cơ điện dùng để điều hướng dòng khí nén vào các thiết bị truyền động bằng khí nén như : xi lanh chuyển động tịnh tiến, xi lanh chuyển động quay. Các thiết bị truyền động khí nén này là một phần của hệ thống vận hành bằng khí nén trong hệ thộng tự động hóa nhà máy.
Chức năng của van điện từ là kiểm soát dòng khí nén bằng cách cho phép dòng khí nén chảy qua hoặc hạn chế dòng lưu chất khí nén bằng pit-tong nằm trong lõi điện từ.
Khi van điện từ được kích hoạt, một cuộn coil nằm ở ngoài van, sẽ tạo ra một từ trường trong lõi điện từ khiến khiến piston của van di chuyển để đóng/mở dòng chảy của lưu chất(cụ thể là khí nén). Một số loại van điện từ điển hình bao gồm : loại tác động trực tiếp, loại tác động bằng khí nén(air-pilot) , tác động hai chiều.
Trong một vài trường hợp cụ thể đặc biệt, các kỹ sư của nhà máy sẽ chế tạo và phát triển dòng van điện từ đặc biệt không theo tiêu chuẩn thông thường. Trường hợp này, được gọi là hàng chế tạo đặc biệt(thường được chế tạo theo yêu cầu của đơn vị sản xuất máy)
Máy móc, các thiết bị hệ thống điều khiển được thiết kế giúp cho công việc trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn, đó chính là mục đích hàng đầu của van điện từ. Ngành công nghiệp hiện đại dựa vào tự động hóa để hoàn thành sản xuất bằng cách sử dụng một loạt các hệ thống công nghệ và điều khiển bằng máy tính. Cốt lõi của nhiều hệ thống đó là các van điện từ có thể dễ dàng lập trình để bật và tắt các quy trình mà không cần sự can thiệp của con người.
Không giống như van điện sử dụng cho môi trường thủy lực, van điện từ khí nén hoạt động mà không cần sử dụng chất lỏng, điều này làm cho chúng sạch hơn và không có chất gây ô nhiễm. Đặc điểm này là lý do tại sao chúng được ưu tiên sử dụng trong sản xuất dụng cụ y tế, dược phẩm, thực phẩm và đồ uống. Các bộ phận seal phốt làm kín của van điện từ được cấu tạo giúp để ngăn chúng làm nhiễm bẩn các sản phẩm có thể nối vào lõi hoặc cơ chế bên trong của chúng.
Do van điện từ khí nén sử dụng hoạt động khí nén để điều khiển hệ thống khí nén và chỉ yêu cầu một lượng điện đầu vào nhỏ nên chúng là lựa chọn lý tưởng cho hoạt động của cánh tay rô-bốt, cụm tự động, cơ chế cấp liệu và băng tải. Hoạt động áp suất không khí của solenoid khí nén làm cho chúng trở thành sự thay thế hiệu quả hơn cho động cơ DC nhỏ và bộ truyền động thủy lực. Cánh tay rô-bốt, bộ truyền động tự động và bộ tác động cuối phụ thuộc vào van điện từ khí nén để truyền động. Nhiều loại ứng dụng phụ thuộc vào bộ truyền động khí nén bao gồm lắp ráp, phân loại, đóng gói, vận chuyển vật liệu và hệ thống kiểm soát an toàn.
2.Nguyên lý làm việc
Trái tim của van điện từ là cuộn solenoid . Solenoid là một thiết bị truyền động điện từ chuyển đổi năng lượng điện thành hoạt động cơ học. Nó bao gồm một dây cuộn quấn chặt quanh lõi sắt và một phích cắm hoặc pít tông sắt từ. Khi một dòng điện chạy qua cuộn dây, một từ trường được tạo ra. Các đường sức từ có thể được tưởng tượng là một loạt các vòng tròn có hướng của trục dòng điện của chúng. Trong trường hợp dòng điện chạy qua một vòng dây, các vòng tròn kết hợp với nhau, tạo thành từ trường.
Từ trường xung quanh cuộn dây làm cho pít tông sắt từ bị hút. Có thể tăng lực điện từ được tạo ra bằng hai cách. Đầu tiên là bằng cách thêm nhiều vòng hoặc cuộn dây trong cuộn dây. Điều này làm tăng số lượng đường sức từ, hoặc từ thông, phát ra từ cuộn dây.
Phương pháp thứ hai là tăng cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây. Điều này làm tăng điện áp cung cấp vào solenoid. Van điện từ hoạt động với điện áp DC hoặc AC.
Phần chính khác của van điện từ khí nén là van. Van là bộ phận tiếp xúc với không khí hoặc khí gas. Nó được tạo thành từ các thành phần được thiết kế để chịu được áp lực của hệ thống. Nó cũng chống lại sự ăn mòn và xói mòn do các chất gây ô nhiễm bị cuốn vào hệ thống khí nén.
3.Các bộ phận của van điện từ
(Chi tiết các bộ phận bên trong van điện từ sẽ được viết ở một bài viết khác)
4.Các loại van điện từ
Có nhiều cách phân loại van điện từ: dựa vào chức năng, dựa vào vị trí , số cổng, số selenoid..
4.1 Van điện từ thường đóng/thường mở
Van điện từ thường mở : là loại van điện từ bình thường dòng khí nén được lưu thông qua van. Khi van được kích hoạt thì van đóng không cho dòng lưu chất chảy qua. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng mà dòng khí nén hoặc khí gas phải được duy trì trong hệ thống trong trường hợp mất điện(không có điện).
Van điện từ thường đóng: Trái ngược với các van điện từ thường mở, thường đóng có nghĩa là bị chặn ở trạng thái không được cấp nguồn. Coil điện được kích điện van điện từ mở van cho dòng lưu chất lưu thông qua. Van điện từ thường đóng phổ biến hơn loại thường mở. Hầu hết các ứng dụng đều yêu cầu đóng hoặc cách ly các đường dây hệ thống trong thời gian hệ thống gặp sự cố.
4.2 Van điện từ 2 coil điện
Khác với loại van loại thường đóng/mở là loại van chỉ có một coil điện, đầu còn lại là lò xo. Đối với van có 2 coil điện , thay cho lò xo đầu còn lại nó là một coil điện thứ 2. Đối với dòng van điện từ 2 coil điện , sẽ không có một vị trí nhất định .Nếu nguồn cấp điện kích ở coil điện thứ nhất, van sẽ hoạt động ở vị trí thứ nhất, và ngược lại nếu coil 2 được kích điện thì van sẽ quay ra hoạt động ở vị trí thứ 2. Vị trí hoạt động của van được giữ yên ngay cả khi nguồn cấp điện bị cắt đi.
Phổ biến của dòng van điện từ 2 coil điện có các loại như sau
4.3 Van điện từ cổng-vị trí
Chúng ta thường nghe van điện từ 5/2 , 5/3 , 3/2 2/2
Số đứng đầu tượng trưng cho số cổng (port) và số đứng sau tượng trưng cho số vị trí (position) của loại van đó. Ví dụ van 5/2 là van điện từ có 5 cổng (port) và 2 vị trí.
Van điện từ 2/2
Các loại van điện từ này có một cổng hướng dòng lưu chất vào và cổng còn lại là ra. Chúng là những loại cơ bản nhất được sử dụng để đóng hoặc mở dòng khí nén. Van điện từ hai chiều được cấu hình là thường mở hoặc thường đóng.
Van điện từ 3/2
Van điện từ 3/2 có ba cổng: cổng vào khí nén , cổng xả và cổng ra (dòng khí nén vào thiết bị truyền động). Van điện từ 3/2 có 2 trạng thái vị trí: vị trí 1 (khí nén vào van điện từ và truyền vào thiết bị truyền động) , vị trí 2 ( khí nén vào được thoát ra ngoài bằng cổng xả) . Hai trạng thái này xảy ra luân phiên.
Van điện từ ba chiều cũng có thể được cấu hình là thường mở và thường đóng, với việc bổ sung chức năng phổ quát. Đối với van ba chiều thường mở, khi van bị mất điện, không khí sẽ đi từ cổng vào đến cổng ra, trong khi cổng xả được đóng lại. Khi được cấp điện, cổng đầu vào được đóng lại và cổng đầu ra kết nối với cổng xả. Đối với van thường đóng thì ngược lại.
Van điện từ 5/2
Van điện từ 5/2 là một loại van phổ biến nhất trong hệ thống vận hành bằng khí nén. Van có 5 port bao gồm 1 cổng cấp khí nén vào van , 2 cổng cấp khí nén từ van vào vào thiết bị truyền động và 2 cổng xả khí nén. Van điện từ 5/2 thường được sử dụng cho các xi lanh tác động kép.
Van điện từ 5/3
Các loại van điện từ này giống như van 5/2 chiều thông thường nhưng có thêm vị trí trung tâm như trạng thái bình thường của nó. Chúng có hai solenoids và hai cơ cấu lò xo quay trở lại để cho phép bộ truyền động quay trở lại. Các van 5/3 chiều khác nhau được phân loại theo chức năng ở trạng thái bình thường của chúng. Thông thường, trạng thái bình thường là trạng thái “nghỉ ngơi” của van, giữ vị trí của cơ cấu chấp hành.
Trên đầy là khái niệm phổ quát và đầy đủ nhất về van điện từ dùng trong môi trường khí nén. Sau đây là một số dòng van điện từ phổ biến của các brand nổi tiếng do Công ty Kỹ Thuật NTN phân phối
- Dòng van SY3000, SY5000, SY7000 của hãng SMC
- Dòng van điện từ 50, 110, 180, 240, F10, F15, F18 của hãng Koganei