引用

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电磁阀的结构和功能

电磁阀的定义：电磁阀是用电磁力作为驱动力的阀门。

从功能上分，电磁阀分为2通，3通，4通（5通）电磁阀。其中，2通电磁阀（3通）和其它类型的阀门一样，主要是控制管路中介质的通断，我们把它称为流体阀。3通和4通电磁阀主要是用来控制执行机构的动作（换向），根据使用的介质不同，可以归入气动元件和液压元件这两种类别。

 

2通电磁阀：有1个控制阀门通断的阀孔和2个端口（1个进口，1个入口）。从功能和结构上讲，它分为两种类型：

l        l        常闭结构类型（NC）：断电时阀门关闭，给电时阀门开启。（见示意图1）

l        l        常开结构类型（NO）：断电时阀门开启，给电时阀门关闭。（见示意图2）

3通电磁阀： 有两个阀孔和3个端口（1个入口，1个出口，1个排放口）。从功能上和结构上讲，它分为以下2个基本类型：

l        l        常闭结构类型（NC）：（见示意图3）

断电时，入口和其它2个口都不连通，出口和排放口互相连通。

给电时，入口和出口互相连通，出口和排放口互不连通。

l        l        常开结构类型（NO）：（见示意图4）

断电时，入口和出口互相连通，出口和排放口相不连通。

给电时，入口和其它2个口都不连通，出口和排放口互相连通。

 

3通电磁阀也可以实现以下2个非标准功能：

分流功能：1个入口，2个出口。（见示意图5）

合流功能：2个入口。1个出口。（见示意图6）

电磁阀的类型和工作原理

一个电磁阀基本由以下2个基本功能单元组成：

1．1．执行器部分：主要由电磁线圈，电磁管和活动的电磁芯组成。

2．2．阀体部分：主要由带有孔的阀体（1个或几个孔），活塞或膜片，弹簧等组成。

电磁阀线圈的通电和断电会带动电磁芯的移动或回落，致使阀门内部流路发生变化，从而直接或间接的导致阀门的开启和关闭。

 

从工作原理上分，电磁阀分为三种类型（以下说明依据2通常闭电磁阀来说明）：

1．1．直动式电磁阀

通电时，直动式电磁阀直接依靠电磁力把阀芯从阀座上提起，阀门开启。断电时，电磁芯依靠自身的重力和弹簧力回落到阀主阀孔上，并依靠管线本身的压力将阀门严密关闭。

特点：直动式电磁阀开启阀门仅仅依靠电磁力，当阀门较大（阀孔尺寸较大）时，需要一个较大的电磁力来开启阀门。一般来讲，直动式电磁阀对于大尺寸的阀门，压力范围很低。

 

2．2．先导式电磁阀

先导式电磁阀除了主阀孔以外，还有一个先导孔和一个旁通孔。先导孔连通阀门上腔室和阀门出口端，它的开启和关闭由电磁线圈来控制。旁通孔则直接开孔在膜片上，它连通阀门的上腔和下腔。电磁线圈通电时，电磁线圈产生的电磁力首先打开先导孔，上腔室的压力迅速下降，管线本身的压力会把膜片推向上方，阀门开启；断电时，先导孔关闭，介质由先导孔迅速流入膜片的上方（上腔室），推动膜片向下移动紧密压在阀座上，阀门关闭。

特点：阀门可以有一个很高的工作压力范围，但必须保证阀门前后有一个最小操作压差才能正常操作。

 

3．3．强制先导式电磁阀

从结构上看，它具有先导孔和旁通孔，从这一点看，它有先导式电磁阀的特点。它同时又把电磁芯和膜片通过机械形式连接在一起，且阀门可以在没有前后压差的情况下操作，所以它又具有直动式阀门的特点。

当阀门入口与出口压差较小时，通电时，电磁力足够直接带动电磁芯从阀座上提起，它的工作原理就如同一个直动式电磁阀。

当阀门入口与出口压差很大时，通电时它首先打开先导孔，使上腔的压力的压力降低，然后依靠电磁力和管线本身的压力使膜片从阀座上提起，阀门开启。

特点：阀门可以有一个很高的工作压力范围，但又可以在零压差的条件下工作。

电磁阀的选型

 

阀门选型取决于以下几个方面的因素：{zg}和{zd1}压力，{zd0}和最小流量，流体的比重，温度，粘度等等。

 

压力：压力我们一般指的是表压力（相对压力），即相对与大气压并高于大气压的压力。常用压力单位有公斤力/厘米²（Kg/cm²），巴（bar，欧洲）和磅/英寸²（Psi，美国）来表示。常用压力单位换算如下：

 

 

操作压差：它是阀门上游压力P1和下游压力P2的压力差值。

 

{zd0}操作压差：是指阀门能够正常安全地操作时可以承受的入口和出口的{zd0}压力差。

 

最小操作压差：是指开启阀门和保持阀门开启状态所需要的最小压差。对于先导式电磁阀，必须保证阀门前后压差大于阀门规定的最小压差值，以便阀门能够正常操作。

真空压力表述：真空表示的是{jd1}压力。介质处于真空状态指的是管道或容器内介质的压力低于大气压。一标准大气压等于760毫米水银柱。真空度一般用毫米水银柱(mmHg)（或Torr）来表示。

 

 

流量Kv（或Cv）：Kv值代表的阀门的流通能力的大小。也可以说它决定了阀门的尺寸。电磁阀的Kv值是通过以下方法来测量得到的，介质为水，入口压力和阀门出口压差为1Kg/cm2，1分钟内流过阀门多少升水的值即为Kv值。

 

粘度：粘度是用来表示流体内部相邻两层流体间的运动阻力的物理量。粘度影响流经阀门的流体的流量等参数。粘度有两种形式来表示：a)  动力粘度，用Poise （泊）或cp（厘泊）来表示。b)  运动粘度，是动力粘速与流体的密度之比，用cst（厘斯，单位是mm2 /s）、或恩氏粘度(°E)等表示。

动力粘度和运动粘度的换算公式为：

υ=η/ρ

υ单位：cst (mm²/s)

η单位：cP (g/m·s)

ρ单位：g/cm³

运动粘度和恩氏粘度(°E)的换算如下：

阀门工作温度范围：

电磁阀的工作温度范围首先直接取决于电磁执行器部分的温度范围限制（电磁芯的密封材质的温度范围和线圈本身的耐温性能）。当阀门工作时，线圈温度会升高，这是因为通电线圈本身的温度升高，及受工作频率，流体和环境温度的影响。这些参数结合在一起决定了电磁阀的工作温度范围。

 

响应时间：

电磁阀的响应时间是指从给出控制信号（给电或掉电）到阀门xx开启和关闭所需要的时间。响应时间受如下参数影响：阀门的形式，功能，阀孔尺寸，入口压力和压力差，流体的性质，温度和线圈的性能。

国际上比较通用的测量响应时间的方法见如下：介质空气，压力6Kg/cm2，出口对大气，环境温度20度。

开阀的响应时间：给电的瞬间直到阀门出口压力达到阀门入口压力90%时所需要的时间。

关阀的响应时间：断电的瞬间直到阀门出口压力降到阀门入口压力10%时所需要的时间。

直动式阀的一次动作的响应时间为16-36毫秒，大的直动式阀的响应时间为40-80毫秒，先导式电磁阀的响应时间为20-80毫秒。

 

动作频率：

电磁阀的动作频率直接取决于阀门的响应时间。它定义为阀门每分钟最多可以进行的有效操作次数。它和响应时间一样，取决于介质，压力，压差等因素。

 

手动操作器的类型

手动操作器用于断电时对电磁阀的操作。电磁阀可以安装手动操作器，主要有以下几种类型：

l        l        机械旋转结构型（Rotary manual override）有以下几种结构类型

槽行结构：用螺丝刀来拧动操作，适用于压力低于25bar的阀门，有黄铜和不锈钢两种材质。

塑料手柄结构：用手来拧动操作，适用于压力低于12bar的阀门，材质为尼龙。

旋钮结构：用手来拧动操作，适用于压力范围小于25bar的阀门，有黄铜和不锈钢两种材质。

 

l        l        推入旋转保持型(Push lock manual override)

用螺丝刀顶住并推入后，阀门即打开；旋转90度后，阀门保持开启状态。

l        l        推入短暂型(push hold manual override)

用手顶住并推入后，阀门打开，松开手后，手动操作器返回到原来位置，阀门关闭。

电磁阀特殊结构和特殊处理方法

 

l        l        氧气应用：所有阀门部件清洗去掉油脂。安装阀门使用无油脂的工具来安装。安装完毕后用洁净的空气来测试阀门并将所有的入口和出口用塞子封住，放入一个干净密封的袋子内。

l        l        防腐保护：通过在阀体和阀门内件的表层涂抹（镀）一层特殊的防腐涂层来达到防腐的目的。

l        l        低噪音阀门：通过在阀内部增加一个降噪器来使噪音降低。仅仅用于直流电磁阀。

l        l        银屏蔽环：交流电磁阀内部有一个铜环用来xx交流噪音。对于一些特殊的应用，可以使用银屏蔽环来对抗可以腐蚀铜的介质。

l        l        氦泄露检测：可以根据用户要求来进行氦泄露检测，泄露率低于10ˉ9升/分钟。

 

阀体材料

材料名称	使用特性
Brass (黄铜)	用途广泛，但不适用于氨等腐蚀性介质。
Aluminum (铝)	主要用于中性介质，压力较低的场合。实验证明，铸铝可以用于油性介质。
SS 303 (303不锈钢)	奥氏体不锈钢，主要用做制造阀体，弹簧，电磁管。用于腐蚀性介质应用。
SS 316 (316不锈钢)	和303不锈钢成分基本类似，主要用于腐蚀性介质。
SS 430F (430F不锈钢)	适用于腐蚀性介质，主要用作磁芯材料
Nylon (尼龙)	一种聚酰胺树脂，具有极强的抗腐蚀能力和一定的强度。
Polyvinyl Chloride (PVC)	对化学介质具有很强的抗腐蚀能力，但是温度范围有限。对于碱，矿物酸，盐等有很好的抵抗能力。
Mazak	一种复合材料，主要用于中性介质。

 

阀门密封材料的选择

GEVA-SOL电磁阀可以应用于各种流体包括酸，碱，蒸气，溶剂等。为了确保选型正确的阀门，必须选择合适的阀体和密封材料。以下是一些较为常见的密封材料和性能。

材   料	温度范围	特    性
NBR or BUNA-N （丁腈橡胶）	-20 ~      +85℃	标准弹性体，用途最广泛的密封材料，主要用作弹性阀座和密封件。适用于大多数中性介质如空气，水和油等的应用。
EPDM （乙烯丙烯）	-40 ~ +149℃	用于丁腈橡胶温度范围以上的场合。适用于低浓度的酸、碱溶液，热水和蒸汽，不适用于油基（汽油）产品。
NEOPRENE （聚氯丁橡胶）	-20 ~  +85℃	聚氯丁橡胶氯化合物，是一种比较特殊的材料。它既可以用于氧气，也可以用于石油产品，价格也比较适中。通常用语制冷领域，氧气和石油产品。
FKM （氟化橡胶）	-20 ~ +180℃	主要用于处理碳水化合物和飞机机油，汽油，等液体（会导致丁腈橡胶的恶性膨胀）。而且具有较高的温度范围。适用于酸基、油基（汽油）产品。
PTFE （聚四氟乙烯）	-180 ~  +200℃	是一种塑料而不是弹性体，几乎任何一种流体都不能侵蚀之，使用温度范围高，多用于做阀门内件和壳体。

 

螺纹连接形式

螺纹连接主要有4种类型：

1．1．普通公制螺纹：公制（GB 193-81），用M及公称直径表示，例如M24。

2．2．非螺纹密封的管螺纹(圆柱管螺纹)（GB 7307-87，ISO 228/1，DIN-ISO 228/1，BS 2779（BSPP），JIS B0202-1982）：非螺纹密封的管螺纹用字母G及螺纹尺寸来表示。

3．3．用螺纹密封的管螺纹（55º圆锥管螺纹）（GB 7306-87，ISO 7/1-1982，DIN2999，BS21（BSPT），JIS B0203-1982）：用螺纹密封的管螺纹用字母R及螺纹尺寸来表示。有两种形式，Rc表示圆锥内螺纹；Rp表示圆柱内螺纹。

4．NPT螺纹(60º圆锥管螺纹)（GB/T 12716-91，ANSI B1.20.1-1983）：美国国家标准管路螺纹。