Enerji tasarruflu solenoid vanaları

Yaşar MUTLU, 

Ar-Ge Yöneticisi

SMS-TORK Sanayi Malzemeleri ve Satış A.Ş., 

www.sms-tork.com.tr
ymutlu@sms-tork.com.tr

Giriş:

Solenoid vana akış kontrolü için kullanılan elektromekanik bir ekipmandır. Solenoid vanalar komuta çok hızlı yanıt verdiklerinden, hatta kolay montajı sağlanabildiklerinden, çalıştırmalarının kolay olduklarından ve ekonomik olduklarından dolayı birçok proses akış kontrolü devrelerinde tercih edilmektedir. Solenoid vanalar genel olarak iki ana parçadan oluşuyorlar: 1- Akışın geçişini sağlayan veya önleye vana kısmı. 2- Elektrik Enerjisi yardımı ile manyetik alan üreten ve vana kısmın mekanik olarak açma kapamasını sağlayan Bobin kısmı.

Solenoid vanaları tetikleme mekanizmalarına göre de iki guruba bölebiliriz: 1-Direk Çekmeli. 2-Pilot Kumandalı. Ufak ölçülü solenoid vanalarda (1/8” ve ¼” ölçüleri) orifis çapının küçük olmasından dolayı valfin açma-kapaması direkt olarak bobinin tetikleme mekanizmasıyla (Çekirdekle) sağlanmaktadır. Bu sebepten dolayı bu tip solenoid vanalara Direk Çekmeli Solenoid Vanaları ismi verilmektedir. ¼” ‘ten büyük ölçülerde orifis çapının büyümesinden dolayı artık orifisi direk olarak bobinin tetikleme mekanizmasıyla açma kapamak mümkün değildir (aksi taktirde çok büyük çaplı bobin kullanmak gerekiyor ki ekonomik değil). Bu problemi gidermek için genel olarak ¼” ölçüsünden büyük ölçülerde vananın orifisi bir diyafram yardımıyla kapatılmaktadır. Bu mekanizmada hat basıncı farkından yararlanarak diyaframın (vananın) açma kapaması sağlanmaktadır. Bu sistemde bobin, tetikleme görevini ve mekanizmanın çalıştırıp durdurulmasını sağlamaktadır. Bu tip solenoid vanalarda bobinin direkt olarak vanayı açıp kapatmıyor ve sadece mekanizmayı tetikleme görevini yapıyor, bu sebepten dolayı bu tip solenoid vanalara Pilot Kumandalı Solenoid Vanaları ismi veriliyor.

Solenoid Vanaları bobinin enerjilenme durumuna göre iki guruba bölebiliriz: 1-Normalde Kapalı. 2-Normalde Açık. Normalde Kapalı Solenoid vanalarda Bobinde enerji yokken vana kapalıdır ve bobine enerji verildiğinde vana açılıyor. Normalde Açık solenoid vanalarda tam tersi olarak, bobinde enerji yokken vana açıktır ve bobine enerji verildiğinde vana kapanıyor. Genelde prosesin çalışma şekline bağlı olarak Normalde Kapalı veya Normalde Açık Solenoid Vanaları tercih edilmektedir. Eğer vana çalışma süresi boyunca daha çok kapalı pozisyonunda ise Normalde Kapalı ve eğer daha çok açık pozisyonunda ise Normalde Açık Solenoid Vanaları tercih edilmektedir. Ancak bu konuyu unutmamak lazım ki Normalde Kapalı Solenoid Vanaları Açık oldukları sürece ve Normalde Açık Solenoid Vanaları kapalı oldukları sürece enerjide kalmaları gerekmektedir.

2. Enerji Tasarruflu (Latching) Solenoid Vanaları

Bilindiği gibi enerji tüketimi ve enerji tasarrufu günümüzün en önemli konularından biridir. Enerji tüketimi hem çevre açısından hem ekonomik açıdan çok önem arz etmektedir ve her ülkede hükümetler farklı politikalar izleyerek insanları daha az ve daha tasarruflu enerji tüketmeye teşvik etmekteler.

Solenoid Vanalar ne kadar da az enerji tüketen ekipmanlar olsalar da işletmelerde yüksek adette (onlarca belki yüzlerce) kullanılmalarından dolayı toplamda kayda değer miktarda enerji tüketilmekteler.

Enerji tasarruflu Solenoid Vanalarda, vananın açık veya kapalı kalması için enerjide kalmasına gerek yok. Bu tip solenoid vanalarda tek bir Pulse ile (çok kısa süreli enerjilenmeyle) vana açılıyor ve artık vananın açık kalması için enerjiye gerek yok. Vananın kapanması için tekrar kısa bir Pulse ancak bu kez kutupları değiştirerek (+,- kutupları değiştirilir) vermemiz yeterli olacaktır. Bu tip solenoid vanalara Latching (kilitli) ismi veriliyor.

Latching tipi Solenoid Vanalarda iç mekanik mekanizmada bir adet mıknatıs yerleştirmektedir. Bobine kısa süreli enerji verildiğinde manyetik alanın oluşmasından dolayı iç mekanizma (çekirdek) hareketlenip mıknatısa yapışıyor. Bu şekilde enerji kesildiğinde artık vana konumunu değiştirmeyip açık kalıyor. Bobine tekrar ters kutupta enerji verildiğinde ters bir manyetik alan oluşuyor bu şekilde bu kez mıknatıs iç mekanizmayı (çekirdeği) ters yönde iterek vananın kapanmasını sağlıyor.

Latching tipi Solenoid Vanaları hemen hemen bütün Solenoid Vana uygulamalarında (Su, Hava, Buhar, Vakum, Yakıt, Kompresör vs.) kullanılabilir. Bu konuya dikkat etmek lazım ki Latching mekanizması sadece DC bobinler için uygundur ve AC bobinlere uygulanamaz.

3. Latching Valf Kontrol Devresi

Latching valflerin çalışması için her iki yönde de akım verebilmek gereklidir. Yani bobinin çekirdeği çekip mıknatısın da tutması için bir yönde mıknatısın çekirdeği bırakması içinse tam tersi yönde akım verilmelidir. Bunun sağlanabilmesi için, motor kontrolünde de kullanılan, H-köprüsü devresi kullanılır.

H-Köprüsü

H-köprüsü devresi çeşitli anahtarlarla ya da rölelerle kurulabilir. Yukarıdaki şekildeki devrede T1 ve T4 birlikte devreye girer ve akım T1-Bobin-T4 üzerinden akar. Daha sonra ters hareketi sağlamak için T2 ve T3 aynı anda devreye girer, T1 ve T4 devreden çıkar. Bu sefer akım T2-Bobin-T3 üzerinden akar. Böylece bobinin üzerinden akan akımın yönü ters çevrilmiş olur.

4. Sonuç ve Değerlendirme:

Latching serisi Solenoid Vanalar özellikle uzun süreli tek pozisyonda kalan solenoid vana uygulamaları için (örneğin bina otomasyonunda vana yaz veya kış durumuna göre 6ay açık 6 ay kapalı olabilir) çok uygun bir seçenektir. Ayrıca bildiği gibi bobinler, içlerinde bulunan tel sarımının direncinden dolayı enerji verildiğinde ısınıyorlar. Latching Solenoid Vanalarda enerjilenme çok kısa süreli olduğu için bobinden kaynaklı ısınma meydana gelmemektedir ve ortam veya akışkan sıcaklığının yüksek olduğu uygulamalarda tercih edilebilir.

Ülkemizde enerji fiyatlarının çok yüksel olduğundan Latching Solenoid Vanaların çok uygun olduğu ve kısa sürede kendini amorte edebileceği gözlemlenmektedir.