直動(dòng)式電磁閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電磁閥隸屬于自動(dòng)化儀器儀表大類中的執(zhí)行器單元，是一種依靠電磁力為動(dòng)力源的自動(dòng)閥門，即利用電磁閥的電磁鐵通電后產(chǎn)生的電磁力，驅(qū)動(dòng)電磁閥相關(guān)零部件運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)其開啟、關(guān)閉或切換功能的閥門。

電磁閥具有體積小、重量輕、密封性好、無(wú)外漏、失效狀態(tài)確定、易維護(hù)、功耗低、控制簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、動(dòng)作可靠、響應(yīng)迅速等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于包括航空航天、核電等各類涉及管路流體自動(dòng)控制的系統(tǒng)中，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝流程管路中流體的通、斷、切 換或調(diào)節(jié)等自動(dòng)控制。

電磁閥與其他閥門相比具有以下特點(diǎn)。

①無(wú)外漏，失效狀態(tài)確定，使用安全。閥門的內(nèi)、外泄漏是危及人員和設(shè)備安全的重要指標(biāo)。由于電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)閥門需通過(guò)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)使閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)或直線位移來(lái)控制閥芯的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)閥門的功能， 閥桿和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的連接必須有填料，閥桿和填料長(zhǎng)期動(dòng)作而出現(xiàn)的磨損導(dǎo)致外泄漏的問(wèn)題至今仍是難題。

而電磁閥用電磁力作動(dòng)力源，通過(guò)無(wú)接觸方式驅(qū)動(dòng)密封在隔磁套管和閥腔內(nèi)的鐵芯等零部件而完成閥門的啟閉控制，避免了機(jī)械傳動(dòng)的填料系統(tǒng)，所以可以實(shí)現(xiàn)無(wú)外漏。

電磁閥的這一特性提高了其使用安全性，尤其適用于腐蝕性、昂貴或高低溫介質(zhì)的管路系統(tǒng)中。

電磁閥的失效狀態(tài)確定，即當(dāng)系統(tǒng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，電磁閥可自動(dòng)恢復(fù)開啟或關(guān)閉狀態(tài)（常開型電磁閥自動(dòng)開啟，常閉型電磁閥自動(dòng)關(guān)閉），可以用于系統(tǒng)的安全保護(hù)。 

②體積小，重量輕，價(jià)格低廉。電磁閥本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝維護(hù)，價(jià)格與其他閥門相比要相對(duì)低廉。由于電磁閥是開關(guān)信號(hào)控制，與工控計(jì)算機(jī)連接十分方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。電磁閥外形尺寸小，既節(jié)省空間，又輕巧美觀。

③動(dòng)作快速，功耗較小。與其他閥門相比，響應(yīng)時(shí)間短是電磁閥的一大特點(diǎn)，甚至可以短至幾毫秒。與電動(dòng)類閥門相比，電磁閥線圈功率消耗很低， 還可做到只需觸發(fā)動(dòng)作，自動(dòng)保持閥，屬節(jié)能產(chǎn)品。 .

④動(dòng)作可靠，易于維護(hù)。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高電磁閥已經(jīng)具備了很高的可靠性，能夠滿足高可靠性要求場(chǎng)合的使用要求。由于其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)便，易于維護(hù)。

⑤品種眾多，用途廣泛。電磁閥由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于形成派生產(chǎn)品，形成適用于各類特定場(chǎng)合的特殊產(chǎn)品，滿足各種不同的需求，所以品種眾多，用途廣泛。

電磁閥按動(dòng)作原理分為直動(dòng)式電磁閥、先導(dǎo)式電 磁閥和反沖式電磁閥三大類，分別介紹如下。

10.2.1直動(dòng)式電磁閥

直動(dòng)式電磁閥是指電磁力直接作用于閥芯系統(tǒng)， 電磁閥的動(dòng)作功能*依靠電磁力及復(fù)位彈簧，不受介質(zhì)壓差等因素的影響，可靠性很高。

由于要求較大的電磁力，限于經(jīng)濟(jì)性的影響，這種結(jié)構(gòu)的電磁閥國(guó)內(nèi)過(guò)去大多為小口徑（<DN10） 的電磁閥，應(yīng)用于壓力等級(jí)不高的管路系統(tǒng)中。20世紀(jì)90年代，鞍山電磁閥有限責(zé)任公司技術(shù)引進(jìn)了世界上*的大口徑直動(dòng)式電磁閥技術(shù)——德國(guó) HERION公司的直動(dòng)式雙向電磁閥設(shè)計(jì)制造技術(shù)，

通過(guò)消化吸收自主創(chuàng)新，如今這種直動(dòng)式電磁閥已達(dá) DiV300。

這種電磁閥的特點(diǎn)：適應(yīng)介質(zhì)廣泛，在水、氣、 油等流體工況條件下均可可靠工作。不大于DJV50的電磁閥可以任意安裝使用，可以在無(wú)壓差（從OMPa開始工作）或真空（1.33X10-7 MPa）狀態(tài)下進(jìn)行可靠的開關(guān)動(dòng)作，工作介質(zhì)可以正反兩個(gè)方向流 動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)雙通雙向截止。電磁閥動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用及維修方便，深受用戶歡迎。

（1） 小口徑直動(dòng)式電磁閥

小口徑直動(dòng)式電磁閥（圖10-1）的公稱尺寸不大于DiVIO，動(dòng)鐵芯下部鑲嵌密封塞，動(dòng)鐵芯的上下動(dòng)作就可以實(shí)現(xiàn)電磁閥工作介質(zhì)的通斷控制，所以稱為直動(dòng)式電磁閥。

小口徑直動(dòng)電磁閥線圈通電時(shí)，磁路產(chǎn)生電磁吸力，提起動(dòng)鐵芯，克服了復(fù)位彈簧力開啟閥座，于是工作介質(zhì)立即在管路中流通。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁力消失，動(dòng)鐵芯因自重與彈簧力而下落，將閥座密封， 切斷工作介質(zhì)在管路中流通。

（2） 直動(dòng)式雙向電磁閥

鞍山電磁閥有限責(zé)任公司引進(jìn)德國(guó)HERION公司技術(shù)的直動(dòng)電磁閥為雙閥座雙方向的結(jié)構(gòu)（圖10- 2），該類電磁閥設(shè)計(jì)*、性能可靠，工作壓力可以從0 （無(wú)壓差）?4.0MPa，特別適用于小于或等于1.33X10-7MPa條件的真空系統(tǒng)中。該閥可實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向介質(zhì)的流動(dòng)（正反兩個(gè)方向密封），是目前世界上的直動(dòng)式電磁閥。

雙向電磁閥的電磁線圈通電時(shí)，產(chǎn)生電磁力，吸起動(dòng)鐵芯克服彈簧力帶動(dòng)閥桿組件向上運(yùn)動(dòng)幵啟閥門。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，電磁力消失，動(dòng)鐵芯在彈簧力及自重的作用下推動(dòng)閥桿組件向下運(yùn)動(dòng)關(guān)閉閥門。

斷電時(shí)關(guān)閉電磁閥為常閉式電磁閥，斷電時(shí)開啟的電磁閥為常開式電磁閥。

（3）多通直動(dòng)式電磁閥

小通徑的直動(dòng)三通電磁閥（圖10-3）在國(guó)內(nèi)很普遍，一般為0?l.OMPa，電磁閥小于或等于DN3的直動(dòng)式電磁閥在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用很普遍，大部分作為多通氣動(dòng)電磁閥的先導(dǎo)閥用。

但較大通徑D7V12?50的三通、四通（五通）電磁閥，國(guó)內(nèi)過(guò)去一直空白。自國(guó)內(nèi)引進(jìn)德國(guó)HERI- 〇N公司制造技術(shù)后，通過(guò)消化吸收，已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。不但作為執(zhí)行器的多通電磁閥應(yīng)用，而且在液動(dòng)、氣動(dòng)執(zhí)行器中得到應(yīng)用。

①二位三通直動(dòng)式電磁閥結(jié)構(gòu)及工作原理直動(dòng)式二位三通電磁閥（圖10-4）根據(jù)其接管位置的不同，可實(shí)現(xiàn)常閉、常開、換向、合流4種功能。

常開功能：二位三通直動(dòng)式電磁閥中“1” 口為 進(jìn)口，“2”為工作口，“3”為排空口，在斷電狀態(tài)1口與2口是相通的，3 口被截止。當(dāng)電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁力，密封閥盤關(guān)閉1 口，2 口與3口相通， 此時(shí)三通電磁閥實(shí)現(xiàn)常開功能。

常閉功能：二位三通直動(dòng)式電磁閥中“3” 口為 進(jìn)口，“2”為工作口，“1”為排空口，在斷電狀態(tài)1 口與2口是相通，3口被截止。當(dāng)電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁力，密封閥盤關(guān)閉1口，3 口與2 口相通，此時(shí)三通電磁閥實(shí)現(xiàn)常閉功能。

換向功能：二位三通直動(dòng)式電磁閥中“2” 口為進(jìn)口，“1”和“3”為工作口，在斷電狀態(tài)2 口與1口是相通，3口被截止。當(dāng)電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁

力，密封閥盤關(guān)閉1 口，2 口與3 口相通，此時(shí)三通電磁閥實(shí)現(xiàn)換向功能。

合流功能：二位三通直動(dòng)式電磁閥中“1” 口和 “3” 口為進(jìn)口，“2”為工作口，通過(guò)將兩個(gè)進(jìn)口通入不同的介質(zhì)，從2口端混合，此時(shí)三通電磁閥可實(shí)現(xiàn)合流（混合）功能。

②直動(dòng)式二位四通（二位五通）電磁閥結(jié)構(gòu)及工作原理直動(dòng)二位四通電磁閥（圖10-5）及二位五通電磁閥的進(jìn)口方向及工作口的方向（常開口及常閉口）是一定的。其中，直動(dòng)二位四通電磁閥是將 “A”和“B”工作口的排氣口合二為一，形成直動(dòng)二位四通電磁閥。

圖10-5中“P” 口為進(jìn)口，“A”和“B”為工作 口，“R”為排空口。電磁閥的線圈在斷電狀態(tài)下，P 口與A 口相通，B口與R口相通。當(dāng)電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁力吸起動(dòng)鐵芯提起閥桿及閥盤，使電磁閥實(shí)現(xiàn)P口與B口相通，A口與R口相通的換向功能。

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