Hãy tưởng tượng một thế giới không có van điện từ. Máy rửa chén không thể tự động bơm đầy nước, bếp ga không thể bắt lửa an toàn và động cơ ô tô không thể kiểm soát chính xác việc cung cấp nhiên liệu. Những thiết bị có vẻ không quan trọng này âm thầm điều khiển dòng chảy của chất lỏng và khí trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Hướng dẫn toàn diện này khám phá các van điện từ - từ các nguyên tắc cơ bản đến các ứng dụng và tiêu chí lựa chọn.
Van điện từ là một thiết bị điện cơ điều khiển dòng chảy của chất lỏng hoặc khí bằng cách sử dụng các nguyên tắc điện từ. Nó chủ yếu bao gồm một cuộn dây điện từ và thân van. Cuộn dây chứa một vật liệu sắt từ di chuyển tự do được gọi là "plunger". Khi được cấp điện, cuộn dây tạo ra một từ trường thu hút hoặc đẩy plunger, tạo ra chuyển động tuyến tính. Chuyển động này làm thay đổi các thành phần bên trong van để kiểm soát hướng, tốc độ dòng chảy và áp suất của chất lỏng. Khi không được cấp điện, từ trường biến mất, đưa tất cả các thành phần trở lại trạng thái ban đầu.
Về bản chất, van điện từ hoạt động như một "công tắc thông minh", điều khiển dòng chảy của chất lỏng thông qua dòng điện. Phương pháp này mang lại phản ứng nhanh, độ chính xác cao và dễ tự động hóa, khiến nó không thể thiếu trong các ứng dụng công nghiệp và gia dụng.
Van điện từ có mặt trong hầu hết mọi khía cạnh của cuộc sống hiện đại:
Van điện từ phục vụ vô số ứng dụng, từ hệ thống chữa cháy và in phun đến thiết bị y tế và đẩy vệ tinh. Các chức năng của chúng thường rơi vào bốn loại:
Chức năng phổ biến nhất liên quan đến việc mở và đóng các đường dẫn chất lỏng. Ví dụ, van điện từ của máy rửa chén vẫn đóng khi không hoạt động để tiết kiệm nước, sau đó mở ra trong quá trình hoạt động để điều hướng dòng chảy.
Van điện từ đa cổng có thể chuyển hướng đường dẫn chất lỏng. Khi được sử dụng để trộn, các van có nhiều đầu vào kết hợp chất lỏng theo tỷ lệ cụ thể bằng cách thay đổi các cổng mở.
Các ứng dụng chính xác yêu cầu chu kỳ đóng/mở theo thời gian để cung cấp chính xác thể tích chất lỏng. Việc phân phối giọt mực in là một ví dụ điển hình cho chức năng này, trong đó áp suất đầu vào nhất quán đảm bảo dòng chảy đồng đều.
Chu kỳ nhanh chóng thông qua điều chế độ rộng xung (PWM) hoặc thiết kế van tỷ lệ cho phép điều chỉnh tốc độ dòng chảy. Ví dụ, máy tạo oxy sử dụng kỹ thuật này để điều chỉnh tốc độ cung cấp theo nhu cầu của bệnh nhân.
Một van điện từ cơ bản bao gồm một số thành phần chính:
Phạm vi ứng dụng rộng lớn của van điện từ đã tạo ra nhiều cấu hình. Việc lựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào mục đích sử dụng, vì các van điều khiển hydro đông lạnh khác biệt rõ rệt với các van xử lý mẫu máu nanolit trong phòng thí nghiệm. Một số tùy chọn thiết kế cơ bản định hình cấu hình van:
Van điện từ quản lý dòng chảy giữa hai, ba hoặc bốn cổng:
Các thuật ngữ này mô tả trạng thái không được cấp điện của van. Các van thường đóng (NC) chặn dòng chảy cho đến khi được cấp điện, trong khi các van thường mở (NO) cho phép dòng chảy cho đến khi được cấp điện. Việc lựa chọn phụ thuộc vào trạng thái nào chứng minh là an toàn hơn hoặc tiết kiệm năng lượng hơn cho ứng dụng.
Thiết kế hoạt động trực tiếp sử dụng nguồn của cuộn dây để mở/đóng trực tiếp đế van. Thiết kế hoạt động bằng pilot sử dụng chuyển động plunger để cho phép các thành phần khác vận hành van, thường là cho các ứng dụng có lưu lượng cao hơn.
Nhiều van là thiết kế "đóng bằng áp suất" hoặc "mở bằng áp suất", trong đó áp suất đầu vào giúp duy trì vị trí van. Điều này chứng minh là rất quan trọng đối với quá trình chuyển đổi thành phần thích hợp trong thiết kế pilot và hoạt động an toàn.
Van một cuộn dây là tiêu chuẩn, trong khi thiết kế nhiều cuộn dây cung cấp khả năng dự phòng cho các ứng dụng quan trọng như hệ thống phanh máy bay.
Van thông thường trở về vị trí mặc định khi không được cấp điện. Van chốt duy trì vị trí của chúng sau một xung nhất thời, chỉ thay đổi trạng thái khi nhận được một tín hiệu khác. Các phiên bản chốt từ tính sử dụng nam châm vĩnh cửu và đảo cực, trong khi các phiên bản cơ học yêu cầu đặt lại thủ công.
Việc chọn van điện từ phù hợp đòi hỏi phải đánh giá toàn diện về:
Là các thành phần điều khiển chất lỏng thiết yếu, van điện từ thực hiện các chức năng quan trọng trong vô số ngành công nghiệp. Việc hiểu các nguyên tắc hoạt động, ứng dụng và tiêu chí lựa chọn của chúng cho phép triển khai tối ưu, nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Hướng dẫn này cung cấp kiến thức toàn diện để hỗ trợ thành công trong các ứng dụng điều khiển chất lỏng.
