Электромагнитный клапан для воздуха: 2W, 2S или PU220

Краткий ответ: для воздуха выбирают клапан по четырём признакам: давление в линии, напряжение катушки, нормальное положение (закрыт или открыт без тока) и проход, который должен пропустить расход с допустимой потерей. У нас три серии с воздухом в листе завода: 2W, 2S и PU220.

Подобрать и купить электромагнитные клапаны в каталоге →

Вступление полностью

Для воздуха и газа у 2S и у 2W от Ø16 мм давление 0~7 кгс/см² (около 0,7 МПа), у PU220 те же 0~7 кгс/см²; у 2S на воде и масле предел ниже, 0~5 кгс/см². Проход считают по расходу: для четырёх цилиндров SI-63-100 с одновременным выдвижением за 0,5 с при 0,6 МПа нужно эффективное сечение около 33 мм², поэтому клапан с проходом 2,5 или 5 мм не подходит, а клапан с проходом 16 мм (2W160-15) проходит с запасом по геометрии.

Чем отличаются 2W, 2S и PU220 для воздуха?

Все три серии — клапаны на два порта: вход и выход, открыт или закрыт. Они отсекают линию, но не направляют воздух в цилиндр; для цилиндра нужен распределитель 3/2 или 5/2. Про то, как связаны обозначения «2/2» и «2W», мы писали в отдельной статье. Здесь — выбор под воздух.

листайте таблицу вбок →

Если сомневаетесь между 2W и 2S, смотрите на среду и проход. На чистом воздухе до 0,7 МПа подходят обе серии. 2S берут, когда по этой же линии иногда идёт вода или масло, помня о пределе 0,5 МПа для них. PU220 выбирают, когда по задаче нужен именно высокотемпературный клапан: допустимую температуру воздуха уточняйте у инженера, в листе её нет.

Какое давление указано для воздуха?

Рабочее давление в листе завода дано в кгс/см²; для перевода берём 1 кгс/см² ≈ 0,098 МПа, на практике 0,7 МПа.

• 2W025-06 и 2W025-08: 0~7 кгс/см²; у позиции с портом G3/8 лист даёт 0~10 кгс/см² (в нашем каталоге эта позиция — 2W160-10, проход 16 мм; расхождение листа и каталога, поэтому давление сверяйте по карточке); у 2W160-15 и крупнее воздух и газ 0~7, вода и масло 0~5 кгс/см². Разные столбцы привязаны к проходам не везде однозначно, поэтому точное значение сверяйте по карточке нужного артикула.
• 2S: воздух и газ 0~7, вода и масло 0~5 кгс/см².
• PU220: 0~7 кгс/см² на всю серию.

Нижний предел давления для воздуха у серий лист не задаёт. Для клапанов с пилотным управлением он существует: клапану нужен перепад давления, чтобы открыться. Подробно, почему 2W иногда не открывается на низком давлении, разобрано в статье про минимальное давление клапана 2W. Число для конкретного артикула берите из паспорта, а не из общей таблицы.

Как выбрать напряжение катушки: 24 В или 220 В?

Лист завода называет для 2W и 2S напряжения DC12, DC24, AC110 и AC220; у 2W в списке также AC24 и AC380. Артикул клапана заканчивается кодом напряжения: 2W160-15-DC24V — катушка 24 В постоянного тока, 2W160-15-AC220V — 220 В переменного.

• 24 В DC берут, когда клапан стоит на оборудовании с управлением от контроллера, реле или блока питания 24 В: напряжение безопасное, питание уже есть в шкафу. Для катушки постоянного тока ставят защиту от выброса при отключении: как это сделать, описано в статье про защиту катушки 24 В DC.
• 220 В AC берут, когда клапан включает сеть напрямую (простая автоматика, реле на 220 В, отдельная линия без блока 24 В).

Для 2W025-06 мы держим в каталоге оба исполнения: с катушкой DC24V — 1 350 ₽, с AC220V — 1 350 ₽. На проходе 16 мм картина другая: 2W160-15-AC220V стоит 2 470 ₽, 2W160-15-DC24V — 2 750 ₽. Цена зависит от катушки, поэтому напряжение лучше определить до заказа. Мощность катушки и допуск по напряжению в листе 2W не приведены; для 2V025 лист даёт −15…+10 %, но переносить это число на другую серию нельзя.

Нормальное положение (без тока закрыт или открыт) в листе не расписано по сериям; в нашем каталоге исполнение NO есть у 2W на проходах от 16 мм, с катушкой 220 В AC, и отмечено суффиксом -NO в артикуле. Для аварийных случаев (пропало питание — что должен делать клапан) выбор исполнения — это решение схемы, а не каталога.

Как подобрать проход по расходу воздуха?

Проход клапана называется «диаметр отверстия» (2,5; 16; 25 мм), но воздух проходит не по диаметру, а по эффективному сечению S в мм². Заводской лист серий 2W, 2S и PU220 эффективное сечение, Cv и Kv не приводит. Поэтому расчёт делают в два шага: сначала считают, какое сечение нужно по расходу, затем отсеивают клапаны, у которых даже геометрическая площадь отверстия меньше. Эффективное сечение всегда меньше геометрического, так что отсев надёжный.

Связь величин: Cv = S / 17, Kv = 0,865 · Cv (для наших листов), расход, приведённый к нормальным условиям: Qn ≈ 440 · Kv · √(Δp · p₂), где Qn в нл/мин, Kv в м³/ч, Δp — потеря давления на клапане в бар, p₂ — абсолютное давление за клапаном в бар. Коэффициент 440 получен из формулы для воздуха при 20 °C и плотности 1,293 кг/м³ при нормальных условиях и верен при докритическом течении.

Пример: отсечка воздуха на четыре цилиндра SI-63-100

Задача: один клапан включает воздух на узел из четырёх цилиндров SI-63-100-P, цена 6 220 ₽. Давление в линии 0,6 МПа избыточных, шток Ø20 мм, все четыре цилиндра выдвигаются одновременно за 0,5 с; потерю на клапане допускаем 0,3 бар.

1. Площадь поршня Ø63: π/4 · 63² = 3 117 мм². Объём поршневой полости при ходе 100 мм: 3 117 · 100 = 311 700 мм³ ≈ 0,312 л.
2. Приведение к нормальным условиям: (0,6 + 0,1013) / 0,1013 = 6,92. Один цилиндр расходует на выдвижение 0,312 · 6,92 ≈ 2,16 нл; четыре — 8,63 нл.
3. За 0,5 с это 8,63 / 0,5 · 60 ≈ 1 036 нл/мин расхода за время хода (в начале хода мгновенный расход выше).
4. За клапаном p₂ ≈ 6,7 бар абсолютных (7,0 на входе минус 0,3). √(0,3 · 6,7) = 1,418; коэффициент 440 · 1,418 = 624. Нужный Kv = 1 036 / 624 ≈ 1,66 м³/ч.
5. Cv = 1,66 / 0,865 ≈ 1,92; эффективное сечение S = 17 · 1,92 ≈ 33 мм².
6. Геометрическая площадь отверстия по формуле π/4·d²: 2,5 мм — 4,9 мм²; 5 мм — 19,6 мм²; 16 мм — 201 мм²; 20 мм — 314 мм².

Вывод: клапаны с проходом 2,5 и 5 мм (2W025, 2S025, 2S050, PU220-01AR и -02AR с отверстием 2,3 мм) отпадают, потому что даже вся площадь отверстия меньше нужных 33 мм². С проходом от 16 мм сечение достаточно по геометрии; берут ближайший по порту, например 2W160-15 (G1/2) — 2 750 ₽ в исполнении 24 В DC. Геометрический запас по площади отверстия большой, но эффективное сечение 2W160-15 в листе не задано, поэтому окончательно его подтверждает инженер по паспорту завода.

Если клапан нужен на воздух с давлением выше 0,7 МПа, он из этих трёх серий не подходит: для воздуха предел по листу — 0~7 кгс/см², исключение — позиция 2W с портом G3/8 (0~10 кгс/см² по листу, давление уточняйте по карточке). Посчитать потребление отдельного цилиндра можно в калькуляторе скорости цилиндра, а общую методику Kv — в статье про расчёт Kv/Cv пневмоконтура.

Что поставить рядом с клапаном?

Клапан для воздуха работает на подготовленной линии. Перед ним ставят фильтр AF (например, AF2000-02, 560 ₽) и регулятор давления AR (AR2000-02, 860 ₽): грязь и конденсат портят седло, а давление выше предела серии выводит клапан из рабочего диапазона. Подробнее о типоразмерах — в статье про выбор AR по расходу.

К портам с внутренней резьбой G подбирают цанговые фитинги PC под трубку нужного диаметра, цена серии — 40 ₽; трубка — PU, 15 ₽. Диаметр трубки подбирают не по порту клапана, а по расходу: узкая трубка добавит потерь после клапана.

Клапан 2/2 запирает линию, но не сбрасывает давление за собой: воздух за закрытым клапаном остаётся в магистрали. Если нужен сброс остаточного давления, ставят распределитель 3/2 с выхлопом, например серии 3V (550 ₽), а на выхлоп — глушитель PSL (30 ₽). Эта статья оценки безопасности не заменяет: порядок сброса энергии определяют для конкретной установки.

Если сомневаетесь в выборе серии, напишите артикул или задачу инженеру: он ответит за 1 рабочий день.

Типичные ошибки

• Выбирать проход по порту. Порт G1/2 есть и у клапана с проходом 16 мм, и у соседних; расход определяет проход, а не резьба.
• Брать давление «с запасом» из другой серии. 0~10 кгс/см² лист даёт одной позиции 2W (порт G3/8), а не всей серии; для воздуха у остальных пределов 0~7.
• Путать 2W и 2S по давлению воды. Раскладка «вода 0~5, воздух 0~7» принадлежит 2S; на чистом воздухе разницы нет, но на воде предел ниже.
• Ставить 24 В DC без защиты катушки. Выброс при отключении повреждает контакты управляющего реле или транзистор.
• Считать расход по среднему за цикл. Цилиндр потребляет воздух рывком за время хода; проход считают по расходу за ход, как в примере.

Рубрики каталога

• Электромагнитные клапаны
• Пневмоприводы
• Трубки PU

Частые вопросы

Какой электромагнитный клапан подойдёт для воздуха?

2W, 2S или PU220: все три серии допускают воздух. Предел давления для воздуха по листу завода — 0~7 кгс/см² (около 0,7 МПа); у 2W с портом G3/8 лист даёт 0~10 кгс/см² (сверяйте по карточке).

Чем 2S отличается от 2W по воздуху?

На воздухе давление одинаковое (0~7 кгс/см²). Разница в среде: у 2S вода и масло ограничены 0~5 кгс/см².

Какой клапан взять на 24 вольта?

Катушка DC24 есть у 2W и 2S. У 2W артикул заканчивается на -DC24V, например 2W025-06-DC24V. Для PU220 напряжение сверяйте по карточке.

Как подобрать проход клапана под расход?

Рассчитать нужное сечение S = 17 · Cv, где Cv = Kv / 0,865, а Kv = Qn / (440 · √(Δp · p₂)). Затем отсеять клапаны, у которых геометрическая площадь отверстия меньше S. В примере для четырёх SI-63-100 нужно около 33 мм².

Можно ли управлять цилиндром клапаном 2/2?

Для двустороннего цилиндра нужен распределитель 5/2 или 3/2 по схеме, клапан 2/2 только включает и отключает воздух.

Что делать, если клапан не открывается на малом давлении?

Проверьте перепад давления на клапане: пилотному клапану он нужен для открытия. Подробно — в статье про минимальное давление клапана 2W.

Ещё по теме: артикулы, аналоги и статьи (1)

• Как подобрать латунный клапан по резьбе и катушке