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ソレノイドバルブソリューション

ラッチングソレノイドバルブ: ゼロ電力保持の仕組みと指定方法

ラッチング ソレノイド バルブは、短い電流パルスを使用してプランジャーを移動し、コイルへの通電が遮断された後も永久磁石を使用してその位置を保持する 2 状態バルブです。この動作により、設計概要が変わります。連続コイルのワット数よりも、パルス エネルギー、シールの摩擦、制御極性、媒体の適合性の方が重要です。
0W ドローを保持している
2 安定したポジション
1 スイッチングするパルス
キーポイント

バルブは最後のコマンドを記憶しています。コイルは状態変化中にのみ動作するため、熱負荷と待機時のバッテリーの消耗が大幅に減少します。

対象範囲: 双安定ラッチングおよびパルス作動バルブ。単安定リセット バージョンでは、スプリングまたはコンデンサを使用して、定義された状態に戻ります。

ラッチングソレノイドバルブの違い

ラッチングソレノイドバルブは作動と保持を分離しますが、標準のソレノイドバルブは開閉を維持するために電流を流し続ける必要があります。標準的な直動式またはパイロット操作式のバルブでは、コイルが継続的に保持力を生成します。ラッチング設計では、パルスがプランジャーを動かし、永久磁石が引き継ぎます。

連続使用電磁弁とラッチング電磁弁の動作動作による比較。
行動 連続使用可能なソレノイド ラッチングソレノイド
保持電流 全開または全閉期間中コイルに通電 パルス後の保持電流なし
コイルの熱 継続的な熱負荷、特に小さな筐体内で パルス中のみ加熱
制御配線 シンプルなオン/オフ出力、多くの場合 2 線式 パルスまたは極性制御、または内蔵リセット回路
最終状態 電力が失われるとスプリングまたはパイロット状態に戻ります 最後に指令された位置を保持します
ベストフィット 利用可能な主電源を使用して頻繁にサイクリングする バッテリー、太陽光発電、遠隔地、または低熱アプリケーション
定義

ラッチングソレノイドバルブは、永久磁石を使用してプランジャーを最後の位置に保持する双安定ソレノイドバルブであるため、コイルの状態を変更するにはパルスのみが必要です。

実際の結果として、コイル内の熱が減少し、バッテリーのスタンバイ負荷が減少し、長い灌水サイクル、遠隔シャットダウン、または断続的な投与イベントを通じてバルブが所定の位置に留まることが可能になります。トレードオフは、制御電子機器が定義されたパルスを供給する必要があり、そのパルスにおける媒体と圧力に合わせてバルブを選択する必要があることです。

パルスと永久磁石が位置を保持する仕組み

短いパルスが磁気回路を変化させます。永久磁石は、次のコマンドまでプランジャーを着座状態に保ちます。このシーケンスは機械的であると同時に電気的であるため、コイル電圧と同じくらいパルス形状が重要です。

1

制御基板はコイルにパルスを送信します。パルス長は通常、バルブのデータシートまたは統合されたリセット回路によって設定されます。

2

プランジャーがエンドストップに到達する前に、磁力がバネ力、シール摩擦、およびライン圧力に打ち勝つ必要があります。

3

ストロークの終わりに、永久磁石がプランジャーを捕捉し、コイル電流なしでプランジャーを保持します。

4

次のパルスは、双安定設計では多くの場合逆極性で、プランジャーを解放し、バルブの状態を変更します。

コイルはヒーターではなくアクチュエーターです。これは状態変化中にのみ機能し、磁石が保持を行います。

双安定ラッチングバルブはパルスに応じて状態を変化させるため、復帰するには極性の反転が必要になることがよくあります。統合されたリセットタイプはローカル電子機器を追加するため、ホストコントローラーが完全な駆動ロジックを実行しなくても、単一の入力でバルブの切り替え、リセット、またはタイミングを調整できます。パルス整形と保持力の予算の設計レビューについては、 ゼロパワーラッチソレノイドバルブ技術のホワイトペーパー 参考になります。

ラッチングバルブがコストを稼ぐ場所

ラッチングバルブは、電力が不足している場合、熱が望ましくない場合、またはバルブが長いアイドル期間にわたって位置を保持する必要がある場合に最も強力です。これらは、すべての行に対して自動的に最適な選択肢になるわけではありません。アプリケーションはパルス制御と定義された最終状態を受け入れる必要があります。

電池式灌漑

アイドル期間が長いと、保持電流がバッテリ負荷の大半を占めます。パルスバルブは、小型のソーラーまたはバッテリーパックで動作します。

HVAC ゾーン制御

ゾーンバルブは何時間も開いています。保持電流を除去すると、制御装置付近のコイルの発熱が軽減され、待機電力が節約されます。

ファウンテンシーケンス

ショーには反復可能なオンとオフのタイミングが必要です。ラッチングバルブは、電力が低下しても最後のシーンの状態を保持します。

防火

定義された最終状態は大洪水や隔離に役立ちますが、コードとフェールセーフの要件を確認する必要があります。

水の計量と投与

パルス動作は、連続コイル電力が利用できない場合のバッチ投与およびリモートシャットオフに適合します。

産業用改修

連続コイルを交換するとパネルの負荷が軽減されますが、コントローラーの出力、ケーブルの極性、診断を確認してください。

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注記

保持力ゼロを設計作業ゼロとして扱わないでください。パルスエネルギー、コイル抵抗、ケーブル長、およびコンデンサのサイズによって、各シフトの電気予算が設定されます。

ラッチングバルブの指定: ロックダウンする 5 つの数値

5 つの数値から始めます: パルス電圧、パルス持続時間、コイル抵抗、ライン圧力、圧力降下時の必要流量。どれかが欠けていると、ベンチ上でバルブがずれて現場で故障する可能性があります。

ラッチングバルブが確実にシフトするかどうかを決定する 5 つの仕様入力。
仕様 なぜそれが重要なのか 実践チェック
パルス電圧 パルスが低すぎると、プランジャーが磁石に近づきません。パルスが高すぎるとコイルにストレスがかかります。 ケーブルの長さと温度を含めてコイルの電圧を確認します。
パルス持続時間 コイルは、圧力と摩擦に対してストロークを完了するのに十分な時間を必要とします。 予想される最低温度での電流と動きを測定します。
コイル抵抗 抵抗により、特定のパルス電圧に対する電流引き込みと発熱が設定されます。 室温だけでなく、想定されるコイル温度での値も確認してください。
ライン圧力 バルブの設計に応じて、圧力はプランジャーを助けることも、反対することもできます。 公称点だけでなく、最大および最小の動作圧力でもテストします。
圧力降下時の流れ ねじサイズはオリフィスを通過する流れを保証するものではありません。 実際の圧力降下と媒体粘度での流量曲線を比較します。
デザインルール

ラッチングバルブはシステムコンポーネントであり、ドロップインコイルスワップではありません。コントローラー、ケーブル、バルブ、流体経路を一緒にチェックする必要があります。

管ねじのみからサイズを決定しないでください。制限オリフィスを備えた 1/2 インチ バルブは流量目標を達成できない可能性があり、余分なスプリングまたはシールの摩擦を備えたバルブではカタログ値よりも長いパルスが必要になる場合があります。予想されるコイル温度でのパルス電流を要求し、コントローラーが設置されたケーブルを通じてパルス電流を供給できることを確認します。

素材と媒体: 真鍮、プラスチック、ステンレス鋼

材料の選択は、表面上のものではなく、接液経路と設置方法によって決まります。同じラッチ機構を真鍮、エンジニアリング プラスチック、またはステンレス鋼の後ろに配置することもできますが、シール、ネジ山、および圧力定格は本体に応じて変わります。

真鍮製ラッチバルブ

真鍮は、中性の水および中圧の多くの非攻撃性流体に適しています。軟水または攻撃的な水での脱亜鉛リスクを確認し、実際の媒体のシールエラストマーを確認します。

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プラスチックラッチバルブ

プラスチック製のボディは、重量と耐食性が重要となるバッテリー洗浄、軽量投与、およびポータブル機器に適合します。 UV への曝露、ねじの強度、長いパイプ配管でのサポートを検証します。

ステンレス鋼ラッチングバルブ

ステンレス鋼は、高圧、攻撃的な媒体、洗浄エリア、およびより強力な本体が必要な屋外設置の出発点です。シールコンパウンドと目標温度における圧力定格を確認してください。

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マテリアルルール

本体だけでなく印鑑もご指定ください。間違ったエラストマーを使用した真鍮製バルブは、適切なエラストマーを使用したプラスチック製バルブよりも早く故障する可能性があります。

インストールとトラブルシューティング: まず何が問題になるのか

ラッチングバルブの苦情のほとんどは、永久磁石ではなく、パルスエネルギー、極性、破片、またはシールの摩擦に起因します。磁石は受動的です。制御と流体経路がアクティブな変数です。

  1. コイルのパルスエネルギーを確認します。 マルチメーターの平均ではなく、パルス中の電圧と電流を測定します。ケーブルが長いと、ピークがシフトしきい値を下回る可能性があります。
  2. 極性を確認し論理をリセットしてください。 双安定バルブは閉じるために逆極性が必要な場合がありますが、統合されたリセット タイプでは専用の入力またはタイミング シーケンスが使用される場合があります。
  3. シートとパイロットの経路を点検します。 破片が磁石の手前でプランジャーを停止させる可能性があるため、バルブがラッチを失ったように見えます。
  4. バルブ入口の圧力と流量を確認します。 圧力が低いとパイロットの力が減少する可能性があり、流量が高いとプランジャーをシールに押し付ける圧力降下が発生する可能性があります。
  5. 整備後はバルブを数回サイクルしてください。 ラインが通常の動作に戻る前に、コントローラの最後の状態を確認してください。
安全確認

位置を保持するバルブは、フェイルセーフであるバルブと同じではありません。ラッチ設計を選択する前に、電力損失、コントローラーのリセット、メンテナンスに必要な最後の状態を定義します。

よくある質問

これらは、ラッチングバルブと連続使用ソレノイドを比較する際に、エンジニアやバイヤーが最もよく尋ねる質問です。

ラッチングソレノイドバルブは開いている間電力を消費しますか?

いいえ、双安定ラッチングバルブはパルス後に電流を保持する必要はありません。永久磁石を使用してプランジャーを所定の位置に保持するため、制御電子機器から離れた待機電力はほぼゼロになります。

ラッチングバルブが失敗して閉じたり、最後の状態に失敗したりする可能性はありますか?

標準的な双安定ラッチ バルブは、磁石がプランジャーを保持するため、最後の状態では機能しません。アプリケーションで電力損失時の閉位置を定義する必要がある場合は、スプリングリターンまたはリセットの配置を指定し、サプライヤーに故障モードを確認してください。

どのくらいのパルス幅を使用すればよいですか?

予想される最低温度と圧力でバルブを確実にシフトさせる最短パルスを使用し、ケーブルとコイルの許容差に小さなマージンを追加します。パルスが短すぎるとシフトが失われる原因になります。パルスが長すぎると、保持力は向上せずに熱が加わります。

ラッチングバルブは汚水に適していますか?

可能性はありますが、プランジャーが磁石に到達するまでにストロークを完了する必要があるため、ラッチ設計では破片の許容度が低くなります。濾過を使用し、破片のリスクに応じた直動またはパイロット設計を選択し、実際の媒体でテストします。

選定概要

バルブをパルス、媒体、必要な最終状態に合わせます。ゼロ保持力は、完全な制御ループが毎回信頼性の高いシフトを提供できる場合にのみ価値があります。