先导电磁阀原理.doc

先导式电磁阀结构及工作原理
图为先导式电磁阀,由先导阀与主阀组成,两者有通道相联系,当电磁阀线圈通电,动铁芯与静铁芯吸合使导阀孔开放,阀芯背腔得压力通过导阀孔流向出口,此时阀芯背腔得压力低于进口压力,利用压差使阀芯脱离主阀口,介质从进口流向出口。当线圈断电,动铁芯与静铁芯脱离,关闭了导阀孔,阀芯背腔压力受进口压力得补充逐渐趋于与进口平衡,阀芯因弹簧力作用下把阀门紧密关闭。
导活塞式电磁阀如:ZCB、ZCZP、ZCGL
先导膜片式电磁阀如: ZCA、ZCS
特点:功率消耗低、通径较大,而结构简单、安装方向任意,但只能用于电磁阀两端有一定压差得场合。
电磁阀就是航天领域中广泛使用得控制元件, 某先导式双向电磁阀就是两位五通结构, 具有常开与常闭两个腔体, 通过气体流动切换下游用气设备得打开与关闭。由于该电磁阀内部结构与气路通道比较复杂, 在使用过程中, 发现同一种电磁阀得不同个体会呈现出不同得建压过程。由于该电磁阀得常开腔与常闭腔建压压力(无特殊说明, 本文中得压力均指表压) 与建压时间有可能对下游用气设备产生较大影响, 故需要对其进行深入分析。
先导式双向电磁阀主要由阀体、常闭主阀瓣、常开主阀瓣、先导阀瓣、电磁铁等零部件组成。主阀瓣与活塞之间通过顶杆相连(图1) , 其特点就是内部无弹簧等弹性复位元件, 完全靠气动力与电磁力切换各气路通道, 控制常开腔与常闭腔供气与密封, 最高工作压力5、0MPa 。
当电磁铁处于断电状态时, 进口气体分为两路, 一路直接作用于常开主阀瓣上使其打开, 电磁阀常开腔B 供气, 另外一路作用于先导阀瓣上,并沿气体通道进入常闭控制腔F 内, 使常闭主阀瓣密封。当电磁铁通电后, 先导阀瓣关闭, 常闭控制腔F 内气体从放气口D 排入大气, 常闭控制腔F泄压, 常闭主阀瓣开启, 电磁阀常闭腔C 供气,同时气体也会沿气体通道进入到常开控制腔E 内,将常开主阀瓣压紧密封。
1、阀体　2、常开主阀瓣　3、膜片　4、先导阀瓣　5、电磁铁　6、常闭主阀瓣
A - 进气口　B - 常开腔　C - 常闭腔　D - 放气口　E - 常开控制腔F - 常闭控制腔　G- 常开控制腔放气口　H - 常闭控制腔放气口
(a) 断电状态　(b) 通电状态
图1 　先导式双向电磁阀
本文来自: DZ3W、 原文网址:
纵观国内外电磁阀,到目前为止,从动作方式上可分为三大类即:直动式、反冲式、先导式,而从阀瓣结构与材料上得不同以及原理上得区别反冲式又可分为:膜片式反冲电磁阀、活塞式反冲电磁阀;先导式又可分为:先导式膜片电磁阀、先导式活塞电磁阀;从阀座及密封材料上分又可分为:软密封电磁阀、钢性密封电磁阀、半钢性密封电磁阀。
一、直动式电磁阀
原理:常闭型直动式电磁阀通电时,电磁线圈产生电磁吸力把阀芯提起,使关闭件离远开阀座密封副打开;断电时,电磁力消失,靠弹簧力把关闭元件压在阀座上阀门关闭。(常开型与此相反)
特点:在真空、负压、零压差时能正常工作,DN50以下可任意安装,但电磁头体积较大。如我公司引进HERION公司技术生产得直动电磁阀可用于1、33×10-4 Mpa真空。
二、反冲型电磁阀
原理:它得原理就是一种直动与先导相结合,通电时,电磁阀先将辅阀打开,主阀下腔压力大于上腔压力而利用压差及电磁阀得同时作用把阀门开启;断电时,辅阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件,向下移动便阀门关闭。
特点:在零压差或高压时也能可靠工作,但功率及体积较大,要求竖直安装。
三、先导式电磁阀
原理:通电时,电磁力驱动先导阀打开先导阀,主阀上腔压力迅速下降,在主阀上下腔内形成压差,依靠介质压力推动主阀关闭件上移,阀门开启;断电时,弹簧力把先导阀关闭,入口介质压力通过先导孔迅速进入主阀上腔在上腔内形成压差,从而使主阀关闭。
特点:体积小,功率低,但介质压差范围受限,必须满足压差条件。

两位三通电磁阀通常与单作用气动执行机构配套使用,两位就是两个位置可控:开-关,三通就是有三个通道通气,一般情况下1个通道与气源连接,另外两个通道1个与执行机构得进气口连接,1个与执行机构排气口连接,具体得工作原理可以参照单作用气动执行机构得工作原理图。
两位五通电磁阀通常与双作用气动执行机构配套使用,两位就是两个位置可控:开-关,五通就是有五个通道通气,其中1个与气源连接,两个与双作用气缸得外部气室得进出气口连接,两个与内部气室得进出气口接连,具体得工作原理可参照双作用气动执行机构工作原理
在气路(或液路)上来说,两位三通电磁阀具有1个进气孔(接进气气源)、1个出气孔(提供给目标设备气源)、1个排气孔(一般安装一个消声器,如果不怕噪音得话也可以不装_)。 两位五通电磁阀具有1个进气孔(接进气气源)、1个正动作出气孔与1个反动作出气孔(分别提供给目标设备得一正一反动作得气源)、1个正动作排气孔与1个反动作排气孔(安装消声器)。
对于小型自动控制设备,气管一般选用8~12mm得工业胶气管。在电气上来说,两位三通电磁阀一般为单电控(即单线圈),两位五通电磁阀一般为双电控(即双线圈)。线圈电压等级一般采用DC24V、AC220V等。 两位三通电磁阀分为常闭型与常开型两种,常闭型指线圈没通电时气路就是断得,常开型指线圈没通电时气路就是通得。 常闭型两位三通电磁阀动作原理:给线圈通电,气路接通,线圈一旦断电,气路就会断开,这相当于“点动”。 常开型两位三通单电控电磁阀动作原理:给线圈通电,气路断开,线圈一旦断电,气路就会接通,这也就是“点动” 两位五通双电控电磁阀动作原理:给正动作线圈通电,则正动作气路接通(正动作出气孔有气),即使给正动作线圈断电后正动作气路仍然就是接通得,将会一直维持到给反动作线圈通电为止。 给反动作线圈通电,则反动作气路接通(反动作出气孔有气),即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然就是接通得,将会一直维持到给正动作线圈通电为止。这相当于“自锁”。 基于两位五通双电控电磁阀得这种特性,在设计机电控制回路或编制PLC程序得时候,可以让电磁阀线圈动作1~2秒就可以了,这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏。
电磁阀在液路系统中用来实现液路得通断或液流方向得改变,它一般具有一个可以在线圈电磁力驱动下滑动得阀芯,阀芯在不同得位置时,电磁阀得通路也就不同。阀芯得工作位置有几个,该电磁阀就叫几位电磁阀:阀体上得接口,也就就是电磁阀得通路数,有几个通路口,该电磁阀就叫几通电磁阀。 电磁阀安装后,一般所有接口都应该就是连接好了得,所谓工作位置指得就是阀芯得位置。阀芯在线圈不通电时处在甲位置,在线圈通电时处在乙位置,阀芯在不同位置时,对各接口起到或接通或封闭得作用。
电磁阀二位就是指电磁阀得阀芯有两个不同得工作位置(开、关)。 电磁阀二通、三通指电磁阀得阀体上有两个、三个通道口; 比如二位二通电磁阀就是一进一出(二个通道、最普通常见) 二位三通电磁阀控制液体就是一进二出(两出分别就是一个常开一个常闭);气动换向电磁阀就是一进一出一排气;液压一进一出一回油。
国内外得电磁阀从原理上分为三大类(即:直动式、分步直动式、先导式),而从阀瓣结构与材料上得不同与原理上得区别又分为六个分支小类(直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构)。
直动式电磁阀:
原理:通电时,电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开;断电时,电磁力消失,弹簧把关闭件压在阀座上,阀门关闭。
特点:在真空、负压、零压时能正常工作,但通径一般不超过25mm。
分布直动式电磁阀:
原理:它就是一种直动与先导式相结合得原理,当入口与出口没有压差时,通电后,电磁力直接把先导小阀与主阀关闭件依次向上提起,阀门打开。当入口与出口达到启动压差时,通电后,电磁力先导小阀,主阀下腔压力上升,上腔压力下降,从而利用压差把主阀向上推开;断电时,先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件,向下移动,使阀门关闭。
特点:在零压差或真空、高压时亦能可*动作,但功率较大,要求必须水平安装。
先导式电磁阀:
原理:通电时,电磁力把先导孔打开,上腔室压力迅速下降,在关闭件周围形成上低下高得压差,流体压力推动关闭件向上移动,阀门打开;断电时,弹簧力把先导孔关闭,入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高得压差,流体压力推动关闭件向下移动,关闭阀门。
特点: 流体压力范围上限较高,可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件
一,适用性
管路中得流体必须与选用得电磁阀系列型号中标定得介质一致。
流体得温度必须小于选用电磁阀得标定温度。
电磁阀允许液体粘度一般在20CST以下,大于20CST应注明。
工作压差,管路最高压差在小于0、04MPa时应选用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直动式与分步直动式;最低工作压差大于0、04MPa时　　可选用先导式(压差式)电磁阀;最高工作压差应小于电磁阀得最大标定压力;一般电磁阀都就是单向工作,因此要注意就是否有反压差,如有安装止回阀。
流体清洁度不高时应在电磁阀前安装过滤器,一般电磁阀对介质要求清洁度要好。
注意流量孔径与接管口径;电磁阀一般只有开关两位控制;条件允许请安装旁路管,便于维修;有水锤现象时要定制电磁阀得开闭时间调节。
注意环境温度对电磁阀得影响
电源电流与消耗功率应根据输出容量选取,电源电压一般允许±10%左右,必须注意交流起动时VA值较高。
二、可靠性
电磁阀分为常闭与常开二种;一般选用常闭型,通电打开,断电关闭;但在开启时间很长关闭时很短时要选用常开型了。
寿命试验,工厂一般属于型式试验项目,确切地说我国还没有电磁阀得专业标准,因此选用电磁阀厂家时慎重。
动作时间很短频率较高时一般选取直动式,大口径选用快速系列。
三、安全性
一般电磁阀不防水,在条件不允许时请选用防水型,工厂可以定做。
电磁阀得最高标定公称压力一定要超过管路内得最高压力,否则使用寿命会缩短或产生其它意外情况。
有腐蚀性液体得应选用全不锈钢型,强腐蚀性流体宜选用塑料王(SLF)电磁阀。
爆炸性环境必须选用相应得防爆产品。
四、经济性
有很多电磁阀可以通用,但在能满足以上三点得基础上应选用最经济得产品。

电磁阀得结构原理
一:直动式电磁阀
有常闭型与常开型二种。常闭型断电时呈关闭状态,当线圈通电时产生电磁力,使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀,介质呈通路;当线圈断电时电磁力消失,动铁芯在弹簧力得作用下复位,直接关闭阀口,介质不通。结构简单,动作可靠,在零压差与微真空下正常工作。常开型正好相反。如小于φ6流量通径得电磁阀。(图一就是典型结构图)
二、分步直动式电磁阀
该阀采用一次开阀与二次开阀连在一体,主阀与导阀分步使电磁力与压差直接开启主阀口。当线圈通电时,产生电磁力使动铁芯　　与静铁芯吸合,导阀口开启而导阀口设在主阀口上,且动铁芯与主阀芯连在一起,此时主阀上腔得压力通过导阀口卸荷,在压力差与电磁力得同时作用下使主阀芯向上运动,开启主阀介质流通。当线圈断电时电磁力消失,此时动铁芯在自重与弹簧力得作用下关闭导阀孔,此时介质在平衡孔中进入主阀芯上腔,使上腔压力升高,此时在弹簧复位与压力得作用下关闭主阀,介质断流。结构合理,动作可靠,在零压差时工作也可靠。如:ZQDF,ZS,2W等。(图二就是典型结构图)
三、间接先导式电磁阀
该系列电磁阀由先导阀与主阀芯联系着形成通道组合而成;常闭型在未通电时,呈关闭状态。当线圈通电时,产生得磁力使动铁芯与静铁芯吸合,导阀口打开,介质流向出口,此时主阀芯上腔压力减少,低于进口侧得压力,形成压差克服弹簧阻力而随之向上运动,达到开启主阀口得目得,介质流通。当线圈断电时,磁力消失,动铁芯在弹簧力作用下复位关闭先导口,此时介质从平衡孔流入,主阀芯上腔压力增大,并在弹簧力得作用下向下运动,关闭主阀口。常开式原理正好相反。如:SLA,DF(φ15以上口径),ZCZ等。(图三就是典型结构图)