Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες παίζουν κρίσιμο ρόλο στον έλεγχο της ροής υγρών και αερίων σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές, ιδιαίτερα στον τομέα του HVACR (Θέρμανση, Αερισμός, Κλιματισμός, και Ψύξη).

Γράφει ο Δαλαβούρας Κώστας
Διπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός ΕΜΠ
Sales Manager Γενική Ψυκτική ΑΤΚΕ

Η δομή των ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων περιλαμβάνει το σώμα της βαλβίδας και ένα μαγνητικό μέρος στο πάνω μέρος, όπου βρίσκεται το πηνίο. Το πηνίο χρησιμοποιείται για τη λειτουργία της βαλβίδας, δημιουργώντας ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και ελέγχοντας το άνοιγμα και το κλείσιμο της.

Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες είναι εξαιρετικά χρήσιμες στη βιομηχανία HVACR και σε άλλες βιομηχανίες για τον αυτόματο έλεγχο της ροής των ψυκτικών, νερού, φυσικού αερίου και άλλων ρευστών. Ενώ η εμφάνισή τους μπορεί να ποικίλει, ο κοινός παρονομαστής είναι η δυνατότητα ελέγχου από απόσταση.

Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα των ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων είναι η δυνατότητα αυτόματης και απομακρυσμένης λειτουργίας μέσω ελεγκτών. Αυτό επιτρέπει την αποτελεσματική και ασφαλή λειτουργία των συστημάτων, εξαλείφοντας την ανάγκη για χειροκίνητο έλεγχο από μηχανικούς.

Η χρήση ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων είναι ευρεία και περιλαμβάνει:

Εμπορικά συστήματα ψύξης

Είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα βρούμε τουλάχιστον μία ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα στο σύστημα και συνήθως βρίσκεται στη γραμμή υγρού, πριν από την εκτονωτική βαλβίδα. Η χρήση τους σε αυτό το σημείο εξυπηρετεί στη λειτουργία pumpdown. Όταν ο θερμοστάτης κλείνει κατά την αύξηση της θερμοκρασίας, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ενεργοποιείται με αποτέλεσμα να ανοίξει και να επιτρέψει στο ψυκτικό να ρέει προς την εκτονωτική βαλβίδα. Το ψυκτικό που εισέρχεται στον εξατμιστή προκαλεί αύξηση της πίεσης που ενεργοποιεί τον ελεγκτή να ενεργοποιήσει τον συμπιεστή. Όταν ο θερμοστάτης φτάσει την τιμή ρύθμισης και δεν απαιτείται πλέον ψύξη, διακόπτει τη ροή του ηλεκτρισμού προς την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, προκαλώντας το κλείσιμο. Ο συμπιεστής συνεχίζει να λειτουργεί, αναρροφώντας το ψυκτικό ρευστό. Όταν η πίεση αναρρόφησης πέσει πολύ χαμηλά,  ο πρεσσοστάτης ασφαλείας χαμηλής πίεσης θα κλείσει τον συμπιεστή. Ο ελεγκτής θα ενεργοποιεί και θα απενεργοποιεί τον συμπιεστή με βάση την πίεση αναρρόφησης.

 

Μονάδα διαχείρισης αέρα.

Σε ένα σύστημα που διαθέτει δύο στοιχεία απευθείας εκτόνωσης στο εσωτερικό για τον έλεγχο της θερμοκρασίας του αέρα που αποστέλλεται στο κτίριο. Η πρώτη εκτονωτική βαλβίδα και το στοιχείο λειτουργούν συνεχώς, όταν το σύστημα λειτουργεί, αλλά η δεύτερη εκτονωτική βαλβίδα και το στοιχείο λειτουργούν μόνο το καλοκαίρι όταν το ψυκτικό φορτίο είναι πολύ μεγάλο για να το χειριστεί το μεμονωμένο στοιχείο. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα επομένως χρησιμοποιείται εδώ για την απομόνωση του δεύτερου πηνίου και της εκτονωτικής βαλβίδας μέχρι να χρειαστεί. Στη συνέχεια, ο ελεγκτής στέλνει ένα σήμα στη βαλβίδα για να ανοίξει και να παράσχει την πρόσθετη ψύξη.

 

Απόψυξη με ζεστό αέριο

Μια άλλη πολύ κοινή εφαρμογή για ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, σε συστήματα ψύξης, είναι στη γραμμή απόψυξης ζεστού αερίου για τον έλεγχο της ροής του θερμού ψυκτικού μέσα στον εξατμιστή κατά τη διάρκεια του κύκλου απόψυξης. Όταν η υγρασία στον αέρα συμπυκνωθεί στους σωλήνες του εξατμιστή θα παγώσει και θα προκαλέσει συσσώρευση πάγου. Πρέπει να το αφαιρέσουμε για να διασφαλίσουμε την αποτελεσματική λειτουργία, επομένως ανοίγουμε την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα για να στείλουμε ζεστό ψυκτικό αέριο από τον συμπιεστή και μέσω του εξατμιστή αντί του συμπυκνωτή ώστε να πραγματοποιηθεί η απόψυξη. Στη συνέχεια, μόλις ολοκληρωθεί η απόψυξη, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα κλείνει και το σύστημα συνεχίζει κανονικά στη λειτουργία ψύξης.

Μπορεί επίσης να βρούμε ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες που χρησιμοποιούνται στη γραμμή παραγωγής για την αποφυγή διαρροών. Εάν ένας αισθητήρας ανιχνεύσει διαρροή από τις σωληνώσεις, τότε η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα σε αυτό το τμήμα της γραμμής διεργασίας κλείνει αυτόματα για να αποτραπεί η σπατάλη προϊόντος και να προστατευτεί ο εξοπλισμός κατασκευής έως ότου οι τεχνικοίμπορέσουν να το διορθώσουν.

 

Πώς λειτουργούν οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες;

Υπάρχουν μερικές παραλλαγές στον τρόπο λειτουργίας της βαλβίδας ανάλογα με την απαιτούμενη χωρητικότητα και τις πιέσεις με τις οποίες λειτουργεί. Θα εστιάσουμε στην απευθείας λειτουργία που είναι η απλούστερη έκδοση. Με την απευθείας λειτουργία έχουμε την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που διαθέτει ένα πηνίο από σύρμα. Όταν περνάμε ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από ένα πηνίο, δημιουργείται ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτό το μαγνητικό πεδίο είναι που ελέγχει τη βαλβίδα.

Έχουμε δύο τύπους βαλβίδων, τις κανονικά ανοιχτές και τις κανονικά κλειστές.

Κανονικά κλειστή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα

Μέσα στη βαλβίδα έχουμε τον κορμό. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα τοποθετείται πάνω από αυτόν και τον περιβάλλει πλήρως έτσι ώστε να βρίσκεται στο κέντρο του μαγνητικού του πεδίου. Μέσα στον κύλινδρο του κορμού είναι το έμβολο και το ελατήριο. Το ελατήριο σπρώχνει το έμβολο προς τα κάτω σε μια κανονικά κλειστού τύπου βαλβίδα. Επειδή το έμβολο πιέζεται από το ελατήριο, θα καθίσει στην κάτω θέση για να κλείσει τη βαλβίδα επ’ αόριστον. Αλλά, εάν το πηνίο λάβει ηλεκτρικό ρεύμα, τότε θα δημιουργήσει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και αυτό το μαγνητικό πεδίο περνά μέσα από το έμβολο και θα το κάνει να κινηθεί προς τα πάνω ενάντια στο ελατήριο ανοίγοντας έτσι τη βαλβίδα. Στο κέντρο του πηνίου οι μαγνητικές γραμμές είναι οι πιο συμπαγείς και επομένως οι ισχυρότερες. Γι’ αυτό τοποθετούμε το έμβολο στο κέντρο. Μόλις σταματήσει το ηλεκτρικό ρεύμα, το μαγνητικό πεδίο εξαφανίζεται και το ελατήριο θα αναγκάσει το έμβολο να πέσει ξανά για να κλείσει τη βαλβίδα.

Κανονικά ανοιχτή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα

Στις κανονικά ανοιχτές βαλβίδες έχουμε και πάλι το πηνίο να βρίσκεται γύρω από τον κορμό, αλλά αυτή τη φορά το ελατήριο σπρώχνει το έμβολο στην προς τα πάνω θέση, έτσι ώστε η βαλβίδα να είναι πάντα ανοιχτή εκτός εάν τροφοδοτείται το πηνίο της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.Εάν στη συνέχεια περάσουμε ρεύμα μέσα από το πηνίο, δημιουργείται πάλι ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο αλλά αυτή τη φορά το πεδίο σπρώχνει το έμβολο αντί να το τραβήξει. Όταν το έμβολο πιέζεται, θα κλείσει τη βαλβίδα και θα σταματήσει τη ροή του ρευστού στο σύστημα. Όταν σταματήσει το ηλεκτρικό ρεύμα, το ελατήριο θα πιέσει το έμβολο πίσω στην ανοδική θέση και θα ανοίξει ξανά τη βαλβίδα.