Van điện từ cho các ứng dụng chân không

Có rất nhiều hiểu lầm về các yêu cầu đối với van điện từ trong các ứng dụng chân không. Trong bài viết này, các yêu cầu đối với van điện từ được làm rõ. Đối với mục đích này, trước hết các nguyên tắc cơ bản và định nghĩa của áp suất được giải thích.

Sức ép

Áp suất được định nghĩa là lực tác dụng vuông góc lên bề mặt của một vật trên một đơn vị diện tích mà lực đó được phân bố. Đơn vị SI được sử dụng cho áp suất là pascal [Pa] và nó bằng một newton trên mét vuông. Áp suất không khí tiêu chuẩn (được định nghĩa là một bầu khí quyển, hoặc 1 atm) ở mực nước biển được định nghĩa là 101,325 kPa, điều này làm cho pascal trở thành một đơn vị hơi cồng kềnh để đối phó. Trong các ứng dụng thủy lực, phổ biến hơn là sử dụng đơn vị đo lường [bar], bằng 100 kPa (xấp xỉ 10 tấn trên mét vuông), hoặc đơn vị đo lường Anh [psi] (pao trên inch vuông, xấp xỉ 690 kg trên mét vuông ). Chân không hoàn hảo được định nghĩa là khoảng trống không gian của mọi vật chất, và theo định nghĩa thì áp suất tuyệt đối của chân không hoàn hảo bằng 0, tuy nhiên về mặt kỹ thuật thì chân không hoàn hảo là không thể đạt được trong thực tế.

Có một số tài liệu tham khảo về áp suất được đo, và đó là:

• Áp suất tuyệt đối (P ), được đo so với chân không hoàn hảo.
• Áp suất (P  ), được đo so với áp suất không khí xung quanh của khí quyển, đôi khi được biểu thị bằng giá trị bar (bar gauge). đồng hồ gauge
• Áp suất chênh lệch (P ), được đo giữa hai điểm trong hệ thống.
• Áp suất chân không (P ), được đo so với áp suất khí quyển.

Van điện từ cho các ứng dụng chân không

Khi chọn van phù hợp cho ứng dụng chân không, cần xem xét một số yếu tố, chẳng hạn như:

• chức năng mạch (2 chiều, 3 chiều, v.v.)
• tốc độ dòng chảy (Kv-value)
• nguyên tắc thiết kế (trực tiếp, bán trực tiếp)
• chênh lệch áp suất qua van trong tất cả các tình huống
• tỷ lệ hao hụt
• thời gian đáp ứng.

Ví dụ, máy tự động được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử không yêu cầu tốc độ dòng chảy lớn, nhưng yêu cầu chân không cao, nhất quán để lấy các thành phần một cách đáng tin cậy và thời gian phản hồi nhanh của van để đạt được cao tốc độ. Ứng dụng điều khiển hút cho buồng chân không thường không yêu cầu thời gian phản hồi nhanh, nhưng có thể yêu cầu tốc độ dòng chảy cao để cho phép đưa buồng đến chân không nhanh chóng.

“Van điện từ tác động trực tiếp đa năng hoặc van điện từ tác động bán trực tiếp thường rất thích hợp cho các ứng dụng chân không, vì chúng không yêu cầu chênh lệch áp suất tối thiểu.”

Không phải tất cả các loại van điện từ đều có thể được sử dụng trong các ứng dụng chân không, nhưng có một quan niệm sai lầm rằng không có van điện từ tiêu chuẩn nào phù hợp và chỉ có thể sử dụng van chân không được thiết kế đặc biệt. Phổ cập diễn xuất trực tiếp hoặc bán trực tiếp hành động van solenoid thường rất thích hợp cho các ứng dụng chân không, vì chúng không yêu cầu chênh lệch áp suất tối thiểu. Van điện từ hoạt động gián tiếp cần có sự chênh lệch áp suất đủ lớn giữa cổng vào và cổng ra để hoạt động, điều này khiến chúng không phù hợp với các ứng dụng chân không (thấp). Mặt khác, nếu sự chênh lệch áp suất qua van được thiết kế hệ thống đảm bảo luôn lớn hơn mức tối thiểu yêu cầu tại mọi thời điểm (ví dụ 0,5 bar), thì trên lý thuyết có thể xem xét các van này. Tuy nhiên, trong thực tế, chỉ nên xem xét các van trực tiếp (bán). Có một ngoại lệ đối với van dẫn động bên ngoài (khí nén), như sẽ được mô tả ở phần sau.

Van điện từ 2 chiều

Van điện từ 2/2 chiều có hai cổng và hai vị trí (mở và đóng) và có thể là NC (Thường đóng, mở khi có điện) hoặc NO (Thường mở, đóng khi có năng lượng). Ví dụ về van điện từ hoạt động trực tiếp (bán) phù hợp phù hợp với chân không, là dòng CM-D, ST-D, ST-S và DF-S.

Van điện từ 3 chiều

Van 3/2 chiều có ba cổng và hai vị trí và có các chức năng mạch khác nhau, chẳng hạn như NC, NO, chuyển hướng hoặc đa năng. Ví dụ, để điều khiển một bộ kẹp hút , cần phải có 3/2 chiều. Một cổng kết nối với bộ kẹp hút, một cổng với đường chân không và một cổng với áp suất khí quyển. Van 3/2 chiều hoạt động trực tiếp của JP Fluid Control TW-series có thể được sử dụng cho các ứng dụng chân không.

Van điện từ khí nén (3/2, 4/2, 5/2 chiều)

Van điện từ dùng cho khí nén thường có thiết kế ống đệm và thường là tác động gián tiếp. Khi chúng chuyển đổi, van sẽ giải phóng một lượng nhỏ không khí được sử dụng cho hoạt động của phi công vào môi trường xung quanh. Van có thể được điều khiển bằng cách sử dụng nguồn cung cấp áp suất chính (được điều khiển bên trong) hoặc bằng cách sử dụng nguồn cung cấp áp suất bên ngoài riêng biệt (được điều khiển bên ngoài). Van dẫn hướng bên trong là loại van phổ biến nhất và không thích hợp cho các ứng dụng chân không. Các van dẫn động bên ngoài có thể phù hợp với chân không, miễn là chúng được cung cấp nguồn khí nén bên ngoài.

Điều quan trọng cần lưu ý là hầu hết các van điện từ đều có hướng dòng chảy xác định. Điều này có nghĩa là phía chân không phải được kết nối với cổng ra của van, cho phép không khí đi từ đầu vào có áp suất cao hơn đến cửa ra có áp suất thấp hơn khi van mở.

Hệ thống chân không siêu cao có yêu cầu rò rỉ nghiêm ngặt đối với van đóng và yêu cầu van điện từ được thiết kế đặc biệt để duy trì chân không theo thời gian.