Le elettrovalvole sono valvole azionate elettricamente che scaricano l’aria che rimane in un circuito dell’aria compressa quando il compressore è inattivo. Esistono molti tipi di elettrovalvole. Questo articolo ti aiuterà a capirli tutti.
Cos’è Un’elettrovalvola E Come Funziona?
Le elettrovalvole sono utilizzate in un’ampia gamma di applicazioni perché le loro varianti coprono quasi tutte le applicazioni per fluidi o materiali. Un’elettrovalvola è uno dei tanti modi diversi per azionare le valvole dell’aria compressa. Altri attuatori per valvole dell’aria compressa includono pulsanti, pulsanti palmari e camme a rulli.
Denominate anche valvole ad azionamento elettrico, utilizzano le forze magnetiche per raggiungere il loro scopo. La corrente elettrica passa attraverso la bobina del solenoide che genera un campo magnetico che provoca l’attivazione di un’asta metallica.
Questo processo di base apre la valvola e funziona direttamente o indirettamente nell’aria. Le elettrovalvole possono essere normalmente aperte (N/A), quando la valvola rimane aperta quando il solenoide non è carico, oppure normalmente chiuse (N/C), quando la valvola rimane chiusa quando il solenoide è carico. Parlerò in seguito di come selezionare l’elettrovalvola giusta.
Quando scrivo dei vari metodi per azionare una valvola dell’aria, uso il termine attuatore per riferirmi al dispositivo elettrico o meccanico che sposta il funzionamento interno di una valvola dell’aria. Uso il termine operatore per riferirmi alla persona che muove la leva o spinge il pulsante per azionare la valvola. Per maggiori informazioni sull’aria, le valvole visitano la nostra guida!
Perché Utilizzare Un’elettrovalvola?
L’elettrovalvola elimina la necessità di controllo manuale o pneumatico su un circuito pneumatico. Le elettrovalvole richiedono solo un input elettrico per funzionare efficacemente, rendendole molto più facili da programmare e installare su un’ampia gamma di applicazioni. Sebbene un tipo, le valvole pilotate, richiedano la pressione dell’aria e l’ingresso elettrico, ma è bene entrare in quello più in basso nella pagina.
Perché Non Utilizzare Un’elettrovalvola?
Un attuatore a solenoide è un dispositivo pulito. Forse ti viene da chiederti se tutto ciò di cui hai bisogno è un solenoide e l’elettricità per far muovere le cose, perché i progettisti di circuiti dell’aria compressa usano anche attuatori ad aria se un solenoide può muovere le cose con la sola elettricità. Perché non usare solo i solenoidi per fare il lavoro invece dei cilindri pneumatici?
Una bobina del solenoide può essere in grado di generare una forza sufficiente per spostare oggetti piccoli e leggeri su una breve distanza. Tuttavia, la debole forza della bobina elettrica può limitare la distanza e il peso dell’oggetto in movimento.
Ci vorrebbe un’enorme bobina elettrica per spostare qualsiasi dispositivo di dimensioni significative su una distanza maggiore di circa 1/10 a 1/8 di pollice. Un attuatore a bobina in grado di svolgere più lavoro fisico rispetto al semplice spostamento di strumenti pesanti di 46 cm richiederebbe una bobina massiccia.
Un piccolo cilindro di aria compressa può facilmente sostituire la grande bobina e il suo costo per spostare l’oggetto.
Cosa Fa Un’elettrovalvola?
Quando il compressore non è in uso, le elettrovalvole eliminano la pressione residua. Quando un sistema di compressore d’aria è in funzione, l’aria compressa viene creata e immagazzinata nel suo serbatoio di raccolta dell’aria. Questo stadio fornisce alimentazione all’elettrovalvola e il circuito si chiude mantenendo il sistema in pressione.
La pressione dell’aria del serbatoio raggiunge il punto di interruzione. Il pressostato arresta il motore e la valvola di ritegno lo tiene all’interno. Per evitare che il compressore rimanga troppo a lungo in pressione e possa anche subire danni, l’elettrovalvola diseccita e scarica l’aria ancora nel circuito.
Diversi Tipi Di Elettrovalvole
Esistono due tipi chiave di elettrovalvole e questi sono:
- Elettrovalvole ad azione diretta
- Elettrovalvole pilotate
Diamo un’occhiata più da vicino a ciascuno!
Elettrovalvola Ad Azione Diretta
Le elettrovalvole ad azione diretta devono avere una forza generata dal solenoide maggiore della forza esercitata dalla pressione dell’aria. Queste elettrovalvole funzionano in vuoto senza necessità di pressione di linea.
Le valvole ad azione diretta normalmente chiuse hanno l’asta del solenoide fissata a una bobina e mantenuta in posizione dalla molla. L’asta del solenoide viene sollevata dal campo magnetico. Ciò consente all’aria di defluire dall’altro lato. Valvole normalmente aperte, lavorano esattamente di fronte alla molla invece mantiene il cursore in posizione aperta.
Esempio di valvola solenoide ad azione diretta
Sulla valvola nell’immagine sottostante c’è una bobina, questa bobina aziona la valvola tramite forza magnetica.
Schema della valvola dell’aria dell’attuatore solenoide 2/2
Questo disegno mostra l’articolo come la bobina. La bobina è racchiusa dall’esterno nero. Gli avvolgimenti della bobina sono raffigurati nel colore oro. L’articolo descrive l’alimentazione di aria compressa a questa piccola valvola 2/2 normalmente chiusa. Il 2/2 si riferisce a una valvola a due posizioni e due porte.
Nota : come l’aria compressa entra nella valvola attraverso la porta di alimentazione e viene bloccata dal flusso attraverso la valvola da un otturatore (colore viola). L’otturatore si trova su un O-ring o una sorta di superficie gommosa, sigillando così il flusso d’aria in entrata dal fluire attraverso la valvola e fuori dall’altra porta.
Questo disegno della valvola mostra che la bobina non è alimentata. Significa che l’elettricità non scorre verso di esso. L’attuatore della valvola interna, situato a destra del disegno, è in controllo a questo punto, interrompendo il flusso d’aria. Quando l’attuatore a solenoide viene eccitato con corrente elettrica, crea una forza magnetica.
L’alloggiamento della bobina sarà spostato dal campo elettrico. Il campo magnetico sposterà il pezzo dell’asta a destra. Poiché l’asta è fissata all’otturatore all’interno della valvola, quando la bobina è eccitata e l’asta viene spostata dal campo magnetico, anche l’otturatore si muoverà.
L’articolo (immagine sopra) raffigura il corpo valvola esterno. La freccia punta verso l’attuatore della valvola interna, la molla elicoidale.
Schema della valvola dell’aria dell’attuatore solenoide 2/2
Quando il solenoide è eccitato, la bobina crea un campo magnetico tirando l’asta verso destra come mostrato nel disegno sopra. Il fungo è collegato all’asta e sposta l’oggetto spostandosi da un sedile all’altro. Ciò consente all’aria compressa di fluire attraverso la valvola.
L’articolo è rivolto verso l’attuatore della valvola interna e la molla elicoidale. Ora è stato compresso dalla forza generata dalla bobina e dal movimento dell’asta e dell’otturatore verso destra. Questa molla rimarrà compressa finché avrà potenza. Il percorso dell’aria rimarrà aperto e l’aria scorrerà attraverso la valvola.
Quando questa elettrovalvola ad azione diretta viene diseccitata, la molla di ritorno sposta l’otturatore e l’espansione polare nell’altra direzione all’interno della valvola e l’aria compressa viene, ancora una volta, bloccata.
Se è vero, ed è, che le valvole dell’aria compressa azionate da un solenoide ad azione diretta devono essere piccole, di dimensioni limitate perché i solenoidi non possono generare una grande forza su una lunga distanza, cosa possiamo usare per realizzare lo spostamento di valvole dell’aria più grandi elettricamente?
Usiamo una piccola valvola con un piccolo solenoide e lasciamo che l’aria fluisca attraverso la valvola per creare le forze di spostamento richieste per una valvola più grande.
Una piccola valvola significa che l’otturatore della valvola, o bobina, che controlla il flusso d’aria al suo interno, è più piccolo.
Essendo una piccola valvola collegata a una più grande, è leggera, con componenti interni ancora più piccoli. Il percorso del flusso deve essere aperto o chiuso all’interno della valvola. Piccole valvole, come bobine o otturatori, devono spostarsi solo per una breve distanza. Questo lo rende affidabile per gli operatori di minisolenoidi.
Vantaggi delle elettrovalvole che agiscono direttamente
Alcuni aspetti positivi includono il fatto che le elettrovalvole ad azione diretta sono la prima scelta quando viene controllata la pressione dell’aria a bassa pressione (inferiore a 25 PSI) o la valvola controlla il vuoto. Poiché la pressione dell’aria disponibile è limitata o assente per aiutare a spostare un otturatore o una bobina della valvola nella valvola principale, le valvole che controllano la bassa pressione o il vuoto sono sufficientemente piccole da poter essere azionate con un’elettrovalvola ad azione diretta, oppure devono essere operato con altri mezzi.
Le valvole solenoidi ad azione diretta possono essere estremamente piccole e avere requisiti elettrici molto bassi. Questo è ottimo per i circuiti che richiedono che le elettrovalvole siano alimentate direttamente da un PLC (Programmable Logical Controller), o magari con le minivalvole collegate direttamente su una scheda.
Le elettrovalvole ad azione diretta funzionano molto rapidamente. Una volta, ho dato una dimostrazione ai tecnici della manutenzione sui meriti e sui vantaggi relativi di particolari marche di valvole dell’aria. Ho usato un oscilloscopio in grado di generare un’onda sullo schermo per dimostrare che la piccola valvola ad azione diretta che stavo dimostrando funzionava oltre 200 volte al secondo.
Si tratta di più di 200 hertz di apertura, che consente all’aria di fluire, e di chiusura, che interrompe l’aria compressa, più di 200 volte al secondo. Questo tempo di risposta è possibile solo per le valvole che rispondono con un’elettricità simile a un fulmine.
Le elettrovalvole ad azione diretta sono relativamente economiche da produrre, motivo per cui gli ingegneri delle valvole dell’aria cercano sempre di massimizzare il flusso attraverso la piccola valvola ad azione diretta.
Continuano a cercare di aumentare la portata della capacità del flusso d’aria senza allargare il corpo della valvola. La bobina può spostare l’asta polare solo per una breve distanza se il corpo della valvola è piccolo. Ciò consente alla bobina di generare la massima forza su quella distanza per una maggiore affidabilità.
Svantaggi delle elettrovalvole ad azione diretta
Le elettrovalvole ad azione diretta sono utilizzate solo nel 10% di tutte le applicazioni. Le loro limitazioni di flusso e il grande consumo di energia elettrica ne sono le ragioni.
Alcuni aspetti negativi delle elettrovalvole ad azione diretta includono il fatto che le elettrovalvole ad azione diretta devono, per natura del modo in cui funzionano, essere piuttosto piccole. Ciò significa che i percorsi del flusso sono stretti e hanno un flusso d’aria limitato.
Le elettrovalvole ad azione diretta più piccole potrebbero aderire meglio delle loro cugine più grandi e più forti se l’alimentazione dell’aria compressa contiene acqua, vapore acqueo, oli del compressore, ruggine e incrostazioni dal tubo nero.
L’acqua e lo sporco che scendono dalla linea aerea possono depositare lo sporco all’interno del corpo della valvola. L’aria compressa può essere piuttosto sporca. Ha acqua. Ha polvere. Ha anche una scala per tubi. Ci sono molte cose a cui è possibile accedere attraverso la valvola dell’aria.
Tra un’operazione e l’altra, lasciare la valvola inattiva. Spegni per un’ora o due, durante la notte o per giorni. La sporcizia che si è accumulata dal flusso d’aria all’interno della valvola si asciuga e praticamente incolla insieme le parti mobili. Quando la valvola viene segnalata per sparare di nuovo, la forza generata dalla piccola bobina non può superare la viscosità all’interno del corpo della valvola, e bingo, hai una valvola bloccata.
Se l’applicazione richiede una valvola fisicamente grande con un flusso d’aria compressa maggiore e la valvola dell’aria grande non può essere azionata con un solenoide ad azione diretta, cosa succede quando è necessario utilizzare un attuatore solenoide per azionare una valvola più grande?
Valvola Pneumatica Pilotata Da Solenoide
Le elettrovalvole pilotate possono essere pilotate internamente o esternamente. Funzionano allo stesso modo, lavorando con la pressione del sistema piuttosto che contro di essa. Possono controllare il flusso d’aria con una potenza molto inferiore alla pressione all’interno della linea.
Il solenoide viene utilizzato per bloccare le valvole dell’aria pilotate interne. Crea un passaggio più piccolo tra filo e cavità dietro la bobina. Quando questo viene aperto, la pressione all’interno della linea apre la valvola spingendo la bobina.
Questi tipi di elettrovalvole richiedono molta meno potenza per muoversi rispetto all’elettrovalvola ad azione diretta perché il solenoide controlla un’apertura molto più piccola.
Le valvole dell’aria pilotate esternamente funzionano allo stesso modo delle valvole dell’aria pilotate internamente, ma utilizzano invece l’aria proveniente da una forza esterna anziché dalla pressione all’interno della valvola per favorire il movimento. La fonte d’aria esterna viene immessa in una porta aggiuntiva sulla valvola e deve provenire da monte, o anche su un circuito separato.
Le valvole pilotate esternamente sono generalmente utilizzate in scenari di bassa pressione, vuoto o porte alternative, dove c’è pressione bassa, negativa o assente nella valvola stessa per facilitare qualsiasi movimento.
Esempio di valvola pneumatica pilotata da solenoide
Il disegno sopra mostra un piccolo solenoide ad azione diretta, articolo, montato sopra un distributore più grande. La valvola piccola viene utilizzata per fornire la fonte di energia per la bobina della valvola grande.
L’articolo mostra la linea di aria compressa che alimenta questo piccolo solenoide ad azione diretta. L’alimentazione dell’aria alla valvola dell’aria piccola è sifonata internamente dall’alimentazione dell’aria compressa alla valvola principale. Diseccitare la piccola valvola pilota che funge da attuatore diretto. La valvola dell’aria principale e più potente sarà ora nella sua posizione di riposo. La molla è estesa e l’attuatore della valvola principale interna si trova a sinistra.
Per semplicità, non mostro i percorsi di flusso nella valvola principale, o quelli nella piccola valvola ad azione diretta. All’interno della valvola dell’aria più grande ci sarà una bobina o un fungo, raffigurato come un rettangolo nero nel disegno sopra. L’estremità di quella bobina o fungo sarà grande quanto il corpo della valvola consentirà da quando parliamo della potenza per spostare una grande valvola principale: Forza = Pressione x Area.
Con forza dell’aria compressa misurata in PSI.
Nel disegno soprastante , l’elettrovalvola pilota ad azione diretta è ora eccitata.
L’aria di pilotaggio, elemento 1, che scorreva verso la valvola pilota ad azione diretta del solenoide, ora scorre attraverso di essa. Riempie l’area davanti alla bobina della valvola (il rettangolo nero nel disegno).
L’aria di pilotaggio spinge all’estremità la bobina. Questo processo è simile a quello che accade al pistone all’interno di un cilindro pneumatico. Poiché l’aria è intrappolata all’estremità della bobina, crea pressione ed esercita quasi istantaneamente una forza sull’estremità della bobina. Quando quella forza diventa sufficientemente grande, la bobina verrà spostata contro la molla interna all’altra estremità della bobina e i percorsi del flusso attraverso la valvola principale si sposteranno. Tutto questo avviene in frazioni di secondo.
Questo elemento mostra che l’aria fluisce dall’altra porta del cilindro nell’applicazione e fluisce allo scarico. Quello che abbiamo qui è essenzialmente un cilindro d’aria in miniatura all’interno del corpo della valvola principale.
Se l’estremità dell’otturatore o della bobina all’interno del corpo valvola più grande ha una superficie di 1/2 pollice quadrato, ad esempio, e la pressione dell’aria che scorre attraverso le linee è 100 PSI, il segnale pilota dell’aria compressa sarà in grado di generare 23 kg. della forza di spinta sull’estremità di quel fungo o bobina. Questa è un’enorme forza disponibile per spostare una valvola a fungo o una bobina.
Vantaggi delle valvole pneumatiche pilotate da solenoide
La piccola quantità di gas compresso che viene scaricato dalla linea di alimentazione principale alla grande valvola di alimentazione può spostare enormi valvole. Utilizza solenoidi con bassa richiesta elettrica e basso wattaggio.
Più grande è la bobina all’interno della valvola principale, maggiore può essere l’area della superficie terminale della bobina o dell’otturatore e maggiore è la forza di spostamento in quella valvola quando l’aria fluisce nell’area della bobina/dell’otturatore dall’elettrovalvola pilota.
I progettisti hanno la possibilità di scegliere valvole a flusso più elevato con elevata affidabilità. Ciò è dovuto alla maggiore forza di spostamento dal solenoide pilota.
Gli svantaggi delle elettrovalvole pilota
La valvola pneumatica pilotata a solenoide avrà in genere una pressione di esercizio minima. In che modo una valvola pilotata a solenoide controlla il vuoto, poiché non c’è alimentazione d’aria. Un’alimentazione d’aria deve essere collegata all’attuatore pilota del solenoide per consentirgli di controllare il vuoto.
Tipicamente, le valvole pilotate dall’aria a solenoide hanno una piccola porta in modo che una pressione dell’aria compressa più elevata possa essere portata alla valvola, per fornire la forza di spostamento, mentre la valvola più grande controlla il flusso di aria compressa a bassa pressione o vuoto.
Considerazioni Sull’acquisto Di Elettrovalvole
Quando si decide quale elettrovalvola acquistare, ci sono molti fattori che è necessario considerare. Innanzitutto, qual è la pressione nominale dell’aria all’interno delle linee dei sistemi di aria compressa? Questo in genere ti dirà se hai bisogno di una valvola ad azione diretta, pilotata internamente o esternamente.
Inoltre, considera la velocità con cui vuoi che la valvola si apra o si chiuda. Sebbene le valvole pilotate siano più lente da aprire e chiudere rispetto a quelle ad azione diretta, consumano meno energia.
Ora, hai bisogno di una valvola N/O o N/C? È importante scegliere la valvola giusta per la propria applicazione. Pensaci in termini di sicurezza, se l’alimentazione dovesse interrompersi o la valvola stessa si guastasse, sarebbe più sicuro se la valvola consentisse al flusso di continuare o lo interrompesse?
La sicurezza non è un problema, quindi decidi se la linea sarà mantenuta aperta o chiusa per la maggior parte del tempo. Una valvola aperta è necessaria per i sistemi che possono scorrere più spesso di altri. Una valvola chiusa è necessaria se il tuo sistema non scorre così spesso. Stai attento! Ciò può portare a costi energetici più elevati e persino a bruciare il solenoide se lo fai in modo errato.
Infine, considera la portata, la dimensione della porta e il numero di porte che desideri che la valvola abbia. Ciò dipenderà dal funzionamento della valvola e dal sistema in cui è integrata.
Domande Frequenti (Domande Poste Alle Fondamenta)
Come controllare un’elettrovalvola pneumatica?
Un interruttore elettrico on/off azionato manualmente può controllare i solenoidi. Tuttavia, questo a volte non è sufficiente, quindi alcuni potrebbero utilizzare una scheda di controllo più complessa che imposta digitalmente la valvola per funzionare a intervalli di tempo o anche quando vengono soddisfatte determinate condizioni. Potrebbero anche essere programmati per reagire a un segnale proveniente da un pressostato elettrico. Le elettrovalvole possono essere controllate da un computer, il che le rende più facili da integrare nei sistemi Industry 4.0.
Cos’è un’elettrovalvola per il controllo dell’aria?
Le elettrovalvole sono valvole azionate elettricamente che scaricano l’aria che rimane in un circuito dell’aria compressa quando il compressore è inattivo. Sono anche chiamate valvole azionate elettricamente perché consentono alla corrente elettrica di passare attraverso la bobina del solenoide che genera un campo magnetico che provoca un barra di metallo per azionare e rilasciare l’aria.
Quali sono i diversi tipi di elettrovalvole?
Esistono tipicamente due tipi principali di elettrovalvole, ad azione diretta e pilotate. Le valvole pilotate possono essere suddivise in versioni con pilotaggio interno ed esterno.
Lettura valvola aggiuntiva:
