Pengertian Solenoid Valve Macam Macam Serta Cara Kerjanya

Katup solenoid adalah katup yang dikendalikan secara elektrik yang memanfaatkan aktuator berupa elektromagnet untuk mengubah katup dari tertutup menjadi terbuka.

Kumparan di aktuator menghasilkan medan magnet yang menarik atau mendorong yang mengontrol aliran cairan melalui katup.

Katup solenoid berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanis yang menggerakkan mekanisme katup dan sebagai pengontrol pengoperasian katup.

Kemampuan ini dapat meringankan pekerjaan manusia untuk menutup atau membuka katup secara manual sebagai bagian dari proses dalam produksi.

Pada artikel ini kita juga akan menjelaskan macam-macam selenoid valve dan juga di rinci bagaimana cara kejanya, kita juga akan bahas katup solenoid berfungsi untuk memudahkan orang untuk mengoperasikannya.

Pengertian Solenoid Valve

Katup solenoid digunakan dalam aplikasi di mana ada kebutuhan untuk mengontrol dari jarak jauh atau untuk mengotomatisasi aliran fluida melalui suatu sistem.

Ketika mengacu pada cairan, istilah ini dapat berlaku untuk cairan atau gas apa pun, dan biasanya mewakili zat yang dilewatkan melalui pipa atau tabung, contohnya adalah udara, air, uap, zat pendingin, minyak, dan gas alam. 

Sebagian besar, katup solenoid berfungsi sebagai perangkat biner atau perangkat hidup/mati dan kurang sesuai jika digunakan untuk pengukuran atau pengaturan aliran presisi.

Katup solenoid dibuat dari beberapa komponen yang memiliki kesamaan dengan jenis katup lainnya.
Badan katup adalah bagian utama dari katup, Badan katup berisi port saluran masuk yang menerima cairan atau gas dari sistem tempat katup dipasang. 

Badan katup dibuat dari beberapa jenis bahan yang berbeda, pilihannya di sesuaikan dengan media yang mengalir melalui katup. 

Pilihan material yang di gunakan pada solenoid valve adalah bahan jenis perunggu, baja tahan karat, dan plastik.

Sebagai bagian dari badan katup juga terdapat satu atau lebih port outlet, yang jumlahnya akan tergantung pada konfigurasi spesifik dari katup solenoida.

Media di katup dapat diarahkan ke satu atau lebih dari port outlet ini, Badan katup juga menampung solenoid yang merupakan mekanisme kontrol listrik untuk katup, Solenoid adalah kumparan kawat yang menghasilkan medan magnet ketika arus listrik melewatinya.

Arus ini disuplai ke solenoid melalui satu set kabel kontrol listrik atau konektor listrik yang memberi daya ke katup dari rangkaian kontrol dan sumber daya.

Banyak desain katup solenoidmenggunakan mekanisme pegas yang menekan plunger katup, Pegas ini berfungsi sebagai mekanik kembali yang berfungsi untuk menjaga katup dalam posisi terbuka atau tertutup selama tidak adanya daya yang diterapkan, tergantung pada desain katup.

Plunger bergerak untuk menutup lubang ketika katup sedang ditutup, Orifice adalah bukaan yang menghubungkan inlet port dengan outlet port valve.

Selain komponen-komponen tersebut, tambahan segel katup dan dudukan di badan katup mencegah kebocoran cairan di antara lubang masuk dan keluar saat katup dalam posisi tertutup.

Katup solenoid diidentifikasi dengan mempertimbangkan keadaan normalnya yaitu, bagaimana katup ber posisi ketika tidak ada daya yang disuplai ke perangkat.

Dua kemungkinan keadaan normal biasanya posisi terbuka (NO) dan tertutup (NC) Untuk katup solenoid yang secara normal terbuka, plunger katup atau diafragma ditarik kembali ketika tidak ada daya listrik yang diterapkan ke solenoida – keadaan ini berarti bahwa katup dapat melewati media di antara port. 

Untuk katup yang terbuka apabila daya masuk ke solenoid maka katup akan menutup dan menghalangi aliran fluida.

Untuk katup solenoid yang tertutup itu situasi sebaliknya yaitu apabila Tanpa daya yang diterapkan ke perangkat maka katup menghalangi pergerakan fluida, dan penerapan daya yang memberi energi pada solenoid kemudian akan membuka katup dan memungkinkan media mengalir.

Memilih katup solenoida yang normalnya terbuka atau normalnya tertutup akan tergantung pada aplikasinya. 

Pada saat yang sama perancang perlu mempertimbangkan dampak kehilangan daya pada proses jika katup kembali ke keadaan normal.

Dalam banyak aplikasi katup yang normalnya tertutup (NC) adalah pilihan yang banyak di gunakan dan disukai, karena berpotensi mematikan aliran fluida tanpa adanya daya.

Namun, tidak semua situasi mendikte pendekatan ini, sehingga pemahaman tentang dinamika sistem diperlukan untuk merencanakan kondisi terbaik untuk setiap status default katup solenoida jika terjadi kehilangan daya.

Katup solenoid menggunakan prinsip elektromagnetisme untuk berfungsi, Maka di dalam katup ada pendorong bergerak yang terbuat dari bahan feromagnetik. (Bahan feromagnetik adalah bahan yang akan merespon dengan adanya medan magnet.) 

Ketika solenoid pada katup diberi energi dengan melewatkan arus listrik melaluinya maka medan magnet dihasilkan. 

Plunger kemudian berinteraksi dengan medan magnet sehingga ditarik menuju atau menjauh dari kumparan.

Saat plunger bergerak gerakan tersebut mengakibatkan katup dibuka atau ditutup, sama seperti katup dibuka atau ditutup secara fisik oleh operator yang menggerakkan tuas atau handwheel pada katup.

Macam Macam Solenoid Valve

Ada beberapa cara di mana katup solenoida dapat dicirikan salah satu metodenya adalah melakukannya berdasarkan sarana yang mendasar pengoperasiannya Ada tiga macam katub ini:   

• Solenoida Valve yang dioperasikan langsung (atau kerja langsung)
• Solenoid Valve yang dioperasikan secara tidak langsung (atau dioperasikan oleh pilot)
• Solenoid Valvesemi-langsung dioperasikan

Solenoida Valve yang dioperasikan langsung (atau kerja langsung)

Katup solenoida yang dioperasikan langsung atau kerja langsung adalah salah satu jenis katup solenoida yang paling sederhana dan paling banyak di gunakan.

Dengan katup solenoid yang dioperasikan langsung maka gerakan plunger secara langsung menutup atau membuka lubang di dalam katup, sehingga menghalangi atau melewatkan media melalui katup dengan tindakan langsung.

Katup ini mengandalkan kekuatan solenoida secara eksklusif untuk mengontrol aliran fluida, dan sebagai hasilnya, tidak memerlukan tekanan operasi minimum agar katup berfungsi.

Katup solenoid yang dioperasikan langsung mampu mengendalikan cairan dengan tekanan berapa saja mulai dari 0 bar hingga peringkat perangkat maksimumnya.

Pada Gambar  di bawah ini, penampang katup solenoid yang dioperasikan langsung normalnya tertutup atau NC.

Solenoid Valve yang dioperasikan secara tidak langsung (atau dioperasikan oleh pilot)

Jenis katup solenoida kedua, yang dikenal sebagai katup solenoid yang dioperasikan tidak langsung (juga disebut katup solenoida yang dioperasikan pilot atau yang dioperasikan servo) berfungsi dengan memanfaatkan perbedaan tekanan fluida untuk membuka dan menutup katup.

Karena desain ini, katup solenoida yang dioperasikan secara tidak langsung mengharuskan fluida yang dikontrol menunjukkan nilai tekanan minimum lebih besar dari 0 bar.

Dengan katup solenoid yang dioperasikan tidak langsung, membran atau diafragma memisahkan port inlet dan outlet satu sama lain, Adanya diafragma ini mengakibatkan badan katup terbagi menjadi ruang atas dan ruang bawah.

Pada membran terdapat lubang kecil yang fungsinya untuk memungkinkan ruang atas terisi cairan dari ruang bawah dan juga untuk menyamakan tekanan antar ruang.

Ketika katup dalam keadaan tertutup, tekanan dari cairan yang ada di ruang atas serta gaya yang diberikan oleh pegas yang mendorong diafragma membuat katup tetap dalam posisi tertutup dan menyegel membran pada dudukan katup, mengisolasi port inlet dan outlet katup.

Saluran kecil menghubungkan ruang atas katup ke port bertekanan rendah, Port itu mengontrol pembukaan dan penutupan saluran dan dikendalikan oleh daya yang diterapkan ke solenoida.

Pada posisi tertutup port tekanan rendah tetap tertutup oleh solenoida yang berfungsi untuk menjaga fluida di ruang katup bagian atas.

Ketika diinginkan untuk membuka katup maka arus dialirkan ke solenoida, Pemberian energi pada solenoid menyebabkan port pilot terbuka, menyebabkan tekanan di ruang atas turun.

Ini adalah tekanan diferensial dari ruang atas versus ruang bawah yang mengakibatkan membran terangkat dari lubang katup sementara pegas yang menahan membran terhadap dudukan katup dikompresi oleh perbedaan tekanan.

Desain ini memungkinkan kontrol aliran bertekanan tinggi menggunakan solenoid kecil dan port pilot bertekanan rendah. 

Katup solenoida yang dioperasikan secara tidak langsung digunakan dalam aplikasi di mana kontrol laju aliran tinggi diinginkan, dengan ketentuan bahwa ada perbedaan tekanan yang cukup tersedia dalam sistem untuk mendukung metodologi operasional ini. 

Dengan sifat desain ini, kontrol aliran dapat dicapai hanya dalam satu arah hanya dengan jenis katup ini.

Pada Gambar di bawah ini, tampilan penampang dari katup solenoid yang dioperasikan tidak langsung NC ditunjukkan pada gambar berikut:

Solenoid Valve yang dioperasikan semi-langsung

Jenis ketiga dari operasi katup solenoid yaitu melalui kombinasi beberapa sifat dari jenis katup yang dioperasikan langsung dan yang dioperasikan tidak langsung yang telah dibahas sebelumnya.

Apa yang disebut katup solenoid semi-langsung yang dioperasikan memiliki keuntungan bahwa Valve ini dapat berfungsi dari tekanan 0 bar dan mampu menangani aplikasi laju aliran tinggi juga. 

Valve ini Juga dikenal sebagai katup solenoid pengangkat, katup solenoid semi-langsung secara fungsional mirip dalam desain dengan katup solenoid yang dioperasikan tidak langsung.

Yang memiliki desain mencakup ruang atas dan ruang bawah yang dipisahkan oleh membran fleksibel.
Seperti katup yang dioperasikan tidak langsung, membran berisi lubang kecil di dalamnya yang memungkinkan cairan mengisi ruang atas dan menyamakan tekanan.

Perbedaan utama yang membedakan katup solenoid yang dioperasikan semi-langsung dari katup solenoid yang dioperasikan tidak langsung adalah bahwa plunyer solenoid pada katup solenoid yang dioperasikan semi-langsung terpasang dan secara langsung mengontrol posisi diafragma dibandingkan dengan menggunakan pilot untuk mengontrol cairan di bagian atas ruang, seperti halnya dengan katup yang dioperasikan tidak langsung.

Dalam posisi tertutup luas permukaan ruang atas melebihi ruang bawah, memungkinkan diafragma menempel pada dudukan katup dan menghalangi aliran fluida antara port masuk dan keluar.

Untuk membuka katup, memberi energi pada solenoida menyebabkan plunger ditarik ke tengah kumparan solenoida.

Karena pelekatan langsung diafragma ke plunger, gerakan plunger ini mengangkat diafragma dari dudukan katup, Saat ini terjadi gerakan pendorong juga membuka jalan antara ruang atas dan port outlet. 

Pembukaan bagian ini memiliki efek tambahan untuk menurunkan tekanan di ruang atas, Saat tekanan di perubahan atas turun, perbedaan tekanan yang dihasilkan selanjutnya memaksa diafragma untuk bergerak ke atas dan membantu membuka katup dan memungkinkan aliran fluida dari port inlet ke port outlet.

Untuk menutup katup arus solenoid dimatikan, yang menyebabkan plunger turun dan menekan diafragma, dibantu oleh gaya balik pegas di solenoid. 

Saat plunger turun, port yang menghubungkan ruang atas ke outlet menutup, yang menyebabkan peningkatan tekanan ruang katup atas.

Kenaikan tekanan ini membantu dengan menempatkan diafragma ke bawah sampai kembali bertumpu pada dudukan katup, menutup katup.

Tampilan penampang katup semi-langsung yang dioperasikan secara normal tertutup (NC) ditunjukkan pada Gambar di bawah:

Konfigurasi Katup Solenoid

Berbagai konfigurasi katup solenoida diwakili menggunakan sistem penomoran yang terdiri dari dua nilai, contohnya adalah 2/2, 3/2, atau 4/2. 

Dalam representasi sistem dua angka ini, nilai pertama merupakan indikasi jumlah port katup, dan nilai kedua menunjukkan jumlah posisi katup atau status sakelar yang tersedia.

Dengan penunjukan ini, katup solenoid 2/2 akan mewakili katup yang berisi 2 port dan 2 posisi, dan katup solenoid 4/3 akan menggambarkan katup yang berisi 4 port dan 3 posisi.

Jenis sistem penomoran ini digunakan bersama dengan banyak jenis katup kontrol arah dan membantu pemahaman yang konsisten tentang bagaimana katup dikonfigurasi.

Sistem penunjukan numerik ini dipasangkan dengan seperangkat simbol atau diagram standar yang berfungsi sebagai representasi skema grafis dari konfigurasi katup. 

Diagram ini menggambarkan rincian tentang jumlah posisi serta keadaan katup pada posisi normal (keadaan tidak digerakkan) dan pada posisi kerja (keadaan yang digerakkan). 

Dalam diagram konfigurasi katup, jumlah kotak yang ditunjukkan mewakili jumlah posisi katup, Menurut definisi, bujur sangkar yang muncul di sisi kanan diagram menggambarkan keadaan posisi normal katup, dan bujur sangkar di sisi kiri diagram mewakili katup dalam keadaan digerakkan atau bekerja.

Pada diagram juga di tunjukkan simbol seperti panah yang digunakan untuk menunjukkan arah aliran fluida dan koneksi eksternal lainnya yang dibuat ke katup seperti yang dibuat ke pipa.

Diagram juga berisi representasi simbolis dari metode aktuasi sebagai pilot dan tindakan kembali, Berdasarkan konvensi, mekanisme pilot ditampilkan di sisi kiri grafik dengan mekanisme pengembalian muncul di sisi kanan grafik.

Gambar di bawah ini adalah representasi grafis dari katup solenoida 2-port, 2-posisi yang normalnya tertutup dengan pilot kontrol solenoid dan pegas:

Ketika konfigurasi katup solenoid menjadi lebih rumit, kompleksitas diagram meningkat karena ada kebutuhan untuk menambahkan detail tambahan seperti nomor port.

Ditunjukkan di bawah pada Gambar dibawah adalah satu set contoh bagaimana untuk secara grafis mewakili konfigurasi yang berbeda untuk katup solenoid 3-port 2-posisi. 

Katup jenis ini mungkin menemukan aplikasi dalam pengoperasian silinder hidrolik atau berfungsi sebagai kontrol cairan untuk beralih di antara dua rangkaian:

Spesifikasi dan Atribut Solenoid Valves

Katup solenoid ditentukan menggunakan beberapa parameter dan atribut utama yang berhubungan dengan konfigurasi katup dan karakteristik kinerjanya.

Di bawah ini adalah ringkasan spesifikasi yang sering dikutip untuk katup solenoid, Pembaca harus mencatat bahwa mungkin ada variasi yang berbeda, sehingga perbedaan dalam representasi mungkin ada dari produsen.

Data yang disajikan di bawah ini berfungsi sebagai indikator umum tentang apa yang perlu dipertimbangkan ketika mencari katup solenoid dari produsen.

• Mekanisme penggerak katup – mencerminkan cara perubahan posisi katup atau pengoperasian katup, seperti solenoid kerja langsung.
• Konfigurasi katup – mencerminkan jumlah port, jumlah status atau posisi switching, dan status normal yang ditentukan untuk katup, mis. 3/2 biasanya tertutup (NC).
• Bahan bodi – mengidentifikasi bahan dari mana bodi katup diproduksi, yang mungkin aluminium, kuningan, perunggu, baja tahan karat, atau plastik rekayasa, untuk menyebutkan beberapa opsi yang memungkinkan.
• Jenis media – mengidentifikasi sifat cairan tertentu (cair atau gas) yang dapat ditangani oleh katup tanpa mengalami efek yang merusak. Contoh jenis media termasuk amonia, cairan kriogenik, udara, bahan bakar minyak, gas propana cair (LPG), gas alam, oksigen, uap, atau air.
• Ukuran port – mencerminkan ukuran dimensi port inlet dan outlet katup, diwakili baik dalam satuan imperial seperti inci atau satuan metrik seperti milimeter.
• Jenis port – mengidentifikasi gaya port yang diinginkan untuk katup, yang mungkin berulir (NPT), sambungan berduri, atau fitting bergelang untuk menyebutkan beberapa opsi yang tersedia.
• Tegangan operasi – menunjukkan besaran dan jenis sinyal kontrol listrik yang digunakan untuk memberi energi pada solenoid katup. Katup solenoida tersedia dengan berbagai tegangan operasi AC dan DC yang dapat digunakan untuk memenuhi kondisi aplikasi yang berbeda.
• Frekuensi operasi – untuk tegangan AC, frekuensi adalah jumlah siklus per detik dari arus bolak-balik yang diterapkan ke solenoid, biasanya ditampilkan dalam Hertz (misalnya 60 Hz).
• Koefisien aliran – koefisien aliran, atau Cv dari katup, mengukur kemampuan katup untuk memungkinkan aliran cairan atau gas melaluinya. Definisi standar koefisien aliran adalah bahwa itu mewakili volume air (dalam galon AS) yang akan mengalir melalui katup pada suhu 60oF dalam interval waktu satu menit ketika ada penurunan tekanan 1 psi melintasi katup ( tekanan diferensial outlet-inlet). Nilai koefisien aliran yang lebih besar mencerminkan jumlah aliran yang lebih besar.
• Tekanan pengenal maksimum – adalah nilai tekanan maksimum yang dapat ditangani katup yang dapat diaktifkan di bawah kendali sirkuit solenoida.
• Tekanan operasi minimum – mencerminkan tekanan terendah yang harus ada dalam sistem agar katup berfungsi secara efektif. Sementara banyak katup yang dioperasikan langsung dapat berfungsi pada tekanan 0 bar, katup yang dioperasikan tidak langsung mungkin memerlukan tekanan minimum yang dapat digunakan untuk membantu penggerak katup.
• Aplikasi – menunjukkan tujuan penggunaan atau pasar untuk katup, contohnya adalah bahan kimia, makanan & minuman, kedokteran & ilmu kehidupan, minyak & gas, atau pesawat & kedirgantaraan misalnya. Memiliki definisi seputar industri yang dimaksud atau kasus penggunaan dapat terbukti bermanfaat saat memilih katup sebagai pemahaman bahwa industri dapat membantu memunculkan persyaratan atau spesifikasi tambahan yang diperlukan oleh kondisi pengoperasian ini.

Jenis tambahan Solenoid Valve

Tinjauan sebelumnya tentang macam-macamsolenoid valve mendefinisikan jenis utama dengan mencerminkan metode operasinya, seperti dioperasikan langsung atau tidak langsung.

Ada beberapa jenis katup solenoid tambahan yang penting untuk disertakan dan dibahas di sini.

Katup solenoid pengunci 

Katup solenoid pengunci menggunakan solenoid pengunci yang memberikan katup kemampuan untuk mempertahankan posisi tertentu (terbuka atau tertutup) bahkan jika daya dilepas dari solenoid.

Untuk mencapai hal ini, magnet permanen ditambahkan ke rakitan angker yang menahan plunger pada posisi yang diinginkan setelah solenoida awalnya diberi energi.

Magnet ini memungkinkan katup untuk menahan keadaan ini tanpa memerlukan aliran arus terus menerus dalam kumparan solenoida untuk menghasilkan medan magnet dan menahan plunger katup pada posisinya.

Katup solenoida pengunci memiliki keuntungan karena mengurangi konsumsi daya aplikasi dibandingkan dengan penggunaan katup solenoida tipikal yang bergantung pada koil berenergi untuk mempertahankan keadaan katup.

Setelah penguncian terjadi, katup akan mempertahankan posisinya dalam keadaan itu tanpa adanya arus yang mengalir ke kumparan solenoida.

Perangkat dapat "tidak terkunci" hanya dengan membalikkan polaritas arus kumparan. Penggunaan pulsa arus balik menghasilkan fluks magnet yang cukup untuk membatalkan fluks magnet permanen dan oleh karena itu akan menyebabkan plunger kembali ke posisi keadaan normal.

Dalam aplikasi di mana ada kebutuhan untuk membatasi konsumsi daya dari peralatan atau sistem, seperti kasus yang dioperasikan dengan baterai, katup solenoid pengunci sangat cocok di gunakan. Pada penggunaannya perlu mempertimbangkan kondisi lingkungan dan mekanis lainnya di mana katup dapat terpapar, karena katup solenoid pengunci memerlukan kondisi operasi yang stabil.

Sebagai contoh, peralatan yang harus beroperasi saat terkena getaran mekanis atau kejut tingkat tinggi mungkin perlu menghindari penggunaan katup solenoid yang menempel, karena tekanan ini dapat menyebabkan plunger katup terlepas dari magnet permanen yang menahannya di tempatnya, menyebabkan katup untuk kembali dari terkunci ke keadaan tidak terkunci atau menyebabkan katup gagal mengunci ketika disuplai dengan pulsa arus awal.

Katup Putar Solenoid

Katup putar solenoida memungkinkan konversi energi listrik yang disuplai ke kumparan solenoid menjadi gerakan rotasi daripada gerakan linier seperti yang dijelaskan sebelumnya dengan gerakan pendorong ke dalam solenoid.

Ada beberapa mekanisme yang dapat digunakan untuk mencapai konversi ini, salah satu pendekatan tersebut menggunakan satu set bantalan bola yang naik di raceways miring.

Saat kumparan diberi energi, plunger atau rakitan jangkar mulai ditarik ke medan magnet kumparan solenoida dan diputar melalui perpindahan sudut yang ditentukan oleh pergerakan bantalan bola saat bergerak di jalurnya.

Rotary solenoid ideal sebagai sarana penggerak katup solenoid karena banyak katup yang membutuhkan gerakan rotasi untuk membuka dan menutup katup.

Katup ini dapat tersedia dalam desain biner (on/off) di mana pemberian energi pada solenoid putar menghasilkan perubahan keadaan penuh (tertutup menjadi terbuka, atau sebaliknya). 

Solenoid ini juga tersedia dalam apa yang disebut desain kontrol proporsional, di mana ada hubungan proporsional antara besarnya arus yang diterapkan dan perpindahan sudut dan torsi dari solenoid putar.

Ringkasan

Artikel ini menyajikan ulasan tentang Solenoid Valve sudah kita bahas mengenai cara kerjanya, berbagai jenis, konfigurasi, dan spesifikasi & atributnya, untuk mengetahui Apa Itu Valve penjelasan dan jenis Valve silahkan baca disini

Ajif Tutorial

Seorang dari kampung memiliki impian yang tinggi

Bagikan Artikel ini