先導(dǎo)電磁閥原理

1、先導(dǎo)式電磁閥結(jié)構(gòu)及工作原理 圖為先導(dǎo)式電磁閥，由先導(dǎo)閥與主閥組成，兩者有通道相聯(lián)系，當(dāng)電磁閥線圈通電，動鐵芯與靜鐵芯吸合使導(dǎo)閥孔開放，閥芯背腔的壓力通過導(dǎo)閥孔流向出口，此時(shí)閥芯背腔的壓力低于進(jìn)口壓力，利用壓差使閥芯脫離主閥口，介質(zhì)從進(jìn)口流向出口。當(dāng)線圈斷電，動鐵芯與靜鐵芯脫離，關(guān)閉了導(dǎo)閥孔，閥芯背腔壓力受進(jìn)口壓力的補(bǔ)充逐漸趨于和進(jìn)口平衡，閥芯因彈簧力作用下把閥門緊密關(guān)閉。 導(dǎo)活塞式電磁閥如：ZCB、ZCZP、ZCGL 先導(dǎo)膜片式電磁閥如： ZCA、ZCS 特點(diǎn)：功率消耗低、通徑較大，而結(jié)構(gòu)簡單、安裝方向任意，但只能用于電磁閥兩端有一定壓差的場合。 電磁閥是航天領(lǐng)域中廣泛使用的控制元件, 某先導(dǎo)

2、式雙向電磁閥是兩位五通結(jié)構(gòu), 具有常開和常閉兩個(gè)腔體, 通過氣體流動切換下游用氣設(shè)備的打開和關(guān)閉。由于該電磁閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)和氣路通道比較復(fù)雜, 在使用過程中, 發(fā)現(xiàn)同一種電磁閥的不同個(gè)體會呈現(xiàn)出不同的建壓過程。由于該電磁閥的常開腔和常閉腔建壓壓力(無特殊說明, 本文中的壓力均指表壓) 和建壓時(shí)間有可能對下游用氣設(shè)備產(chǎn)生較大影響, 故需要對其進(jìn)行深入分析。 先導(dǎo)式雙向電磁閥主要由閥體、常閉主閥瓣、常開主閥瓣、先導(dǎo)閥瓣、電磁鐵等零部件組成。主閥瓣和活塞之間通過頂桿相連(圖1) , 其特點(diǎn)是內(nèi)部無彈簧等彈性復(fù)位元件, 完全靠氣動力和電磁力切換各氣路通道, 控制常開腔和常閉腔供氣和密封, 最高工作壓力5.

3、0MPa 。 當(dāng)電磁鐵處于斷電狀態(tài)時(shí), 進(jìn)口氣體分為兩路, 一路直接作用于常開主閥瓣上使其打開, 電磁閥常開腔B 供氣, 另外一路作用于先導(dǎo)閥瓣上,并沿氣體通道進(jìn)入常閉控制腔F 內(nèi), 使常閉主閥瓣密封。當(dāng)電磁鐵通電后, 先導(dǎo)閥瓣關(guān)閉, 常閉控制腔F 內(nèi)氣體從放氣口D 排入大氣, 常閉控制腔F泄壓, 常閉主閥瓣開啟, 電磁閥常閉腔C 供氣,同時(shí)氣體也會沿氣體通道進(jìn)入到常開控制腔E 內(nèi),將常開主閥瓣壓緊密封。1.閥體2.常開主閥瓣3.膜片4.先導(dǎo)閥瓣5.電磁鐵6.常閉主閥瓣A - 進(jìn)氣口B - 常開腔C - 常閉腔D - 放氣口E - 常開控制腔F - 常閉控制腔G- 常開控制腔放氣口H - 常閉

4、控制腔放氣口(a) 斷電狀態(tài)(b) 通電狀態(tài)圖1 先導(dǎo)式雙向電磁閥本文來自: DZ3W.COM 原文網(wǎng)址：縱觀國內(nèi)外電磁閥，到目前為止，從動作方式上可分為三大類即：直動式、反沖式、先導(dǎo)式，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同以及原理上的區(qū)別反沖式又可分為：膜片式反沖電磁閥、活塞式反沖電磁閥；先導(dǎo)式又可分為：先導(dǎo)式膜片電磁閥、先導(dǎo)式活塞電磁閥；從閥座及密封材料上分又可分為：軟密封電磁閥、鋼性密封電磁閥、半鋼性密封電磁閥。 一、直動式電磁閥 原理：常閉型直動式電磁閥通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力把閥芯提起，使關(guān)閉件離遠(yuǎn)開閥座密封副打開；斷電時(shí)，電磁力消失，靠彈簧力把關(guān)閉元件壓在閥座上閥門關(guān)閉。（常開型與此相反

5、） 特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓差時(shí)能正常工作，DN50以下可任意安裝，但電磁頭體積較大。如我公司引進(jìn)HERION公司技術(shù)生產(chǎn)的直動電磁閥可用于1.3310-4 Mpa真空。 二、反沖型電磁閥 原理：它的原理是一種直動和先導(dǎo)相結(jié)合，通電時(shí)，電磁閥先將輔閥打開，主閥下腔壓力大于上腔壓力而利用壓差及電磁閥的同時(shí)作用把閥門開啟；斷電時(shí)，輔閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動便閥門關(guān)閉。 特點(diǎn)：在零壓差或高壓時(shí)也能可靠工作，但功率及體積較大，要求豎直安裝。 三、先導(dǎo)式電磁閥 原理：通電時(shí)，電磁力驅(qū)動先導(dǎo)閥打開先導(dǎo)閥，主閥上腔壓力迅速下降，在主閥上下腔內(nèi)形成壓差，依靠介質(zhì)壓力推動主閥關(guān)閉件上移，閥門開

6、啟；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)閥關(guān)閉，入口介質(zhì)壓力通過先導(dǎo)孔迅速進(jìn)入主閥上腔在上腔內(nèi)形成壓差，從而使主閥關(guān)閉。 特點(diǎn)：體積小，功率低，但介質(zhì)壓差范圍受限，必須滿足壓差條件。 兩位三通電磁閥通常與單作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用，兩位是兩個(gè)位置可控：開-關(guān)，三通是有三個(gè)通道通氣，一般情況下1個(gè)通道與氣源連接，另外兩個(gè)通道1個(gè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣口連接，1個(gè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)排氣口連接，具體的工作原理可以參照單作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理圖。 兩位五通電磁閥通常與雙作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用，兩位是兩個(gè)位置可控：開-關(guān)，五通是有五個(gè)通道通氣，其中1個(gè)與氣源連接，兩個(gè)與雙作用氣缸的外部氣室的進(jìn)出氣口連接，兩個(gè)與內(nèi)部氣室的進(jìn)出氣

7、口接連，具體的工作原理可參照雙作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理在氣路(或液路)上來說，兩位三通電磁閥具有1個(gè)進(jìn)氣孔(接進(jìn)氣氣源)、1個(gè)出氣孔(提供給目標(biāo)設(shè)備氣源)、1個(gè)排氣孔(一般安裝一個(gè)消聲器，如果不怕噪音的話也可以不裝_)。 兩位五通電磁閥具有1個(gè)進(jìn)氣孔(接進(jìn)氣氣源)、1個(gè)正動作出氣孔和1個(gè)反動作出氣孔(分別提供給目標(biāo)設(shè)備的一正一反動作的氣源)、1個(gè)正動作排氣孔和1個(gè)反動作排氣孔(安裝消聲器)。 對于小型自動控制設(shè)備，氣管一般選用812mm的工業(yè)膠氣管。在電氣上來說，兩位三通電磁閥一般為單電控(即單線圈)，兩位五通電磁閥一般為雙電控(即雙線圈)。線圈電壓等級一般采用DC24V、AC220V等。 兩

8、位三通電磁閥分為常閉型和常開型兩種，常閉型指線圈沒通電時(shí)氣路是斷的，常開型指線圈沒通電時(shí)氣路是通的。 常閉型兩位三通電磁閥動作原理：給線圈通電，氣路接通，線圈一旦斷電，氣路就會斷開，這相當(dāng)于“點(diǎn)動”。 常開型兩位三通單電控電磁閥動作原理：給線圈通電，氣路斷開，線圈一旦斷電，氣路就會接通，這也是“點(diǎn)動”。 兩位五通雙電控電磁閥動作原理：給正動作線圈通電，則正動作氣路接通(正動作出氣孔有氣)，即使給正動作線圈斷電后正動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給反動作線圈通電為止。 給反動作線圈通電，則反動作氣路接通(反動作出氣孔有氣)，即使給反動作線圈斷電后反動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給正動作

9、線圈通電為止。這相當(dāng)于“自鎖”。 基于兩位五通雙電控電磁閥的這種特性，在設(shè)計(jì)機(jī)電控制回路或編制PLC程序的時(shí)候，可以讓電磁閥線圈動作12秒就可以了，這樣可以保護(hù)電磁閥線圈不容易損壞。 電磁閥在液路系統(tǒng)中用來實(shí)現(xiàn)液路的通斷或液流方向的改變，它一般具有一個(gè)可以在線圈電磁力驅(qū)動下滑動的閥芯，閥芯在不同的位置時(shí)，電磁閥的通路也就不同。閥芯的工作位置有幾個(gè)，該電磁閥就叫幾位電磁閥：閥體上的接口，也就是電磁閥的通路數(shù)，有幾個(gè)通路口，該電磁閥就叫幾通電磁閥。 電磁閥安裝后，一般所有接口都應(yīng)該是連接好了的，所謂工作位置指的是閥芯的位置。閥芯在線圈不通電時(shí)處在甲位置，在線圈通電時(shí)處在乙位置，閥芯在不同位置時(shí)，對

10、各接口起到或接通或封閉的作用。電磁閥二位是指電磁閥的閥芯有兩個(gè)不同的工作位置（開、關(guān)）。 電磁閥二通、三通指電磁閥的閥體上有兩個(gè)、三個(gè)通道口； 比如二位二通電磁閥是一進(jìn)一出（二個(gè)通道、最普通常見） 二位三通電磁閥控制液體是一進(jìn)二出（兩出分別是一個(gè)常開一個(gè)常閉）；氣動換向電磁閥是一進(jìn)一出一排氣；液壓一進(jìn)一出一回油。國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類（即：直動式、分步直動式、先導(dǎo)式），而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類（直動膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分步直動活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu))。直動式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，

11、閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過25mm。 分布直動式電磁閥：原理：它是一種直動和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動，使閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能可*動作，但功率較大，要求必須水平安裝。先導(dǎo)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)

12、閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關(guān)閉件向上移動，閥門打開；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關(guān)閉件向下移動，關(guān)閉閥門。特點(diǎn)： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝(需定制)但必須滿足流體壓差條件一,適用性管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標(biāo)定的介質(zhì)一致。 流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。 電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。 工作壓差，管路最高壓差在小于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動式和分步直動式；最低工作壓差大于0.04MPa時(shí)可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁

13、閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。 流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對介質(zhì)要求清潔度要好。 注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關(guān)兩位控制；條件允許請安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開閉時(shí)間調(diào)節(jié)。 注意環(huán)境溫度對電磁閥的影響 電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許10%左右，必須注意交流起動時(shí)VA值較高。 二、可靠性 電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關(guān)閉；但在開啟時(shí)間很長關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開型了。 壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說

14、我國還沒有電磁閥的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時(shí)慎重。 動作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動式，大口徑選用快速系列。 三、安全性 一般電磁閥不防水，在條件不允許時(shí)請選用防水型，工廠可以定做。 電磁閥的最高標(biāo)定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況。 有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥。 爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。 四、經(jīng)濟(jì)性 有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。 電磁閥的結(jié)構(gòu)原理 一：直動式電磁閥 有常閉型和常開型二種。常閉型斷電時(shí)呈關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)線圈通電時(shí)產(chǎn)生電磁力，使動鐵芯克服彈簧力

15、同靜鐵芯吸合直接開啟閥，介質(zhì)呈通路；當(dāng)線圈斷電時(shí)電磁力消失，動鐵芯在彈簧力的作用下復(fù)位，直接關(guān)閉閥口，介質(zhì)不通。結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，在零壓差和微真空下正常工作。常開型正好相反。如小于6流量通徑的電磁閥。（圖一是典型結(jié)構(gòu)圖） 二、分步直動式電磁閥 該閥采用一次開閥和二次開閥連在一體，主閥和導(dǎo)閥分步使電磁力和壓差直接開啟主閥口。當(dāng)線圈通電時(shí)，產(chǎn)生電磁力使動鐵芯和靜鐵芯吸合，導(dǎo)閥口開啟而導(dǎo)閥口設(shè)在主閥口上，且動鐵芯與主閥芯連在一起，此時(shí)主閥上腔的壓力通過導(dǎo)閥口卸荷，在壓力差和電磁力的同時(shí)作用下使主閥芯向上運(yùn)動，開啟主閥介質(zhì)流通。當(dāng)線圈斷電時(shí)電磁力消失，此時(shí)動鐵芯在自重和彈簧力的作用下關(guān)閉導(dǎo)閥孔，此時(shí)介質(zhì)在平衡孔中進(jìn)入主閥芯上腔，使上腔壓力升高，此時(shí)在彈簧復(fù)位和壓力的作用下關(guān)閉主閥，介質(zhì)斷流。結(jié)構(gòu)合理，動作可靠，在零壓差時(shí)工作也可靠。如：ZQDF，ZS，2W等。（圖二是典型結(jié)構(gòu)圖） 三、間接先導(dǎo)式電磁閥 該系列