電磁閥 電磁閥(solenoid valve)是指氣體或液體流動(dòng)的管路受電磁力 控制開(kāi)關(guān) 的閥體。 電磁閥一般包括電磁部件和閥體兩部分。 電磁部件被直接安裝在閥體上,閥體被封閉在密封管中,構成一個(gè)簡(jiǎn)潔、緊湊的組合。 電磁閥具有啟停液路 、控制液路方向 、調節工質(zhì)的流量和壓力等功能。 一般依據電磁閥動(dòng)作執行的方式,可以將電磁閥分為直動(dòng)式、先導式以及分步直動(dòng)式三類(lèi)。
基本信息
運用領(lǐng)域
車(chē)輛交通 、空調制冷 、化工生產(chǎn) 、水電 、醫療 功能
啟停液路 、控制液路方向 、調節工質(zhì)的流量和壓力等
電磁閥被大量應用于車(chē)輛交通 、空調制冷 、化工生產(chǎn) 、水電 、醫療等諸多領(lǐng)域 。實(shí)際使用時(shí),需要依據電源電壓、流體工況 、防爆等各種需求選擇 合適的類(lèi)型。
歷史發(fā)展 1837年,美國發(fā)明家沃特·亨利(Joseph Henry)首次發(fā)現了電磁力的存在,并提出了用電磁力控制流體流動(dòng)的設想,為電磁閥的發(fā)明奠定了基礎。
第一臺電磁閥由自動(dòng)開(kāi)關(guān)公司(Automatic Switch Company , ASCO)于1910年發(fā)明和制造。
在 1950 年代,制造商開(kāi)始分銷(xiāo)塑料模制電磁閥。改用塑料意味著(zhù)電磁閥現在更高效、更可靠、更耐腐蝕、更耐化學(xué)腐蝕。
在 1990 年代,電磁閥標準化開(kāi)始被創(chuàng )建,這使得國際貿易頻率更高,公司之間的合作 更容易,維護更容易。 今天,新的 標準也限制在閥門(mén)制造中使用有害物質(zhì),以提高其環(huán)境友好性。如今,許多閥門(mén)制造和使用創(chuàng )新都集中 在健康和可持續性上。
基本結構 電磁閥一般包含電磁部件和閥體兩部分。 電磁部件被直接安裝在閥體上,閥體被封閉在密封管中,形成緊湊的結構。
電磁部件包括:定鐵芯、動(dòng)鐵芯、線(xiàn)圈等部件;閥體部分包括:滑閥芯、滑閥套、彈簧、底座等 。另外,在密封腔的首尾或者中間位置有與外界管道連接的通孔 ,因此通常需要使用密封件來(lái)提高閥門(mén)的密封性。
閥門(mén)可以由塑料和金屬材料制成,如PVC,天然聚丙烯, 聚四氟乙烯 ,CPVC,不銹鋼,青銅,鋁和 黃銅 。密封件通常是由橡膠和不銹鋼制成,如氟橡膠密封件或丁腈橡膠密封件以及不銹鋼密封件。
基本工作原理 在電磁閥未通電的情況下,閥芯受底座的彈簧作用被頂住,此時(shí),閥芯處在使閥門(mén)關(guān)斷(或開(kāi)啟)的工作位置,又稱(chēng)為失電狀態(tài);而當電磁閥的線(xiàn)圈通電時(shí),閥芯受線(xiàn)圈的電磁力吸收,克服彈簧的作用,從原來(lái)的工作位置移到的另一個(gè)工作位置,使電磁閥打開(kāi)(或關(guān)斷),此時(shí)稱(chēng)為得電狀態(tài)。
電磁閥的功能
啟閉液路 電磁閥最基本的一個(gè)功能就是利用電磁力來(lái)控制閥芯的所處位置,從而控制管道液(氣)路的開(kāi)啟和關(guān)閉。
控制液路方向 電磁閥用于控制液路方向的原理與啟閉液路相似。當電磁閥的密封管道上有多個(gè)與外界連接的接口時(shí),控制閥芯所處位置,可以選擇性地關(guān)斷或者開(kāi)啟液(氣)路通道處地接口,從而實(shí)現液(氣)路方向的控制。
因此又稱(chēng)只具有啟閉液路功能的電磁閥未單向控制閥,而將具有液路方向切換功能的稱(chēng)為換向控制閥。
調節工質(zhì)壓力 用于調節工質(zhì)壓力的電磁閥,一般采用的是脈沖電信號,利用每個(gè)脈沖周期內電流接通和斷開(kāi)的時(shí)間比率(占空比),來(lái)改變泄油口開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間比率,從而調節管道內介質(zhì)的壓力。
通常,占空比越大,電磁閥的泄油口開(kāi)啟時(shí)間越長(cháng),排出的介質(zhì)越多,管道介質(zhì)的壓力越小;反之,占空比越小,管道介質(zhì)的壓力越大。
調節工質(zhì)流量 電磁閥可以通過(guò)改變節流口通流面積或通流通道的長(cháng)短來(lái)改變局部阻力的大小,從而實(shí)現對流量的控制。因此又稱(chēng)為流量控制閥。
特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn): 電磁閥的具有結構緊湊、尺寸小、質(zhì)量小、價(jià)格低廉、動(dòng)作快、功率小、可靠性高、維護方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外,它的關(guān)閉密封良好,工作流體介質(zhì)不會(huì )滲漏到閥外。 并且能夠分離載壓流體和執行 電子回路 ,無(wú)需復雜的侵入式布線(xiàn)或連接。 缺點(diǎn): 由于電磁閥在各種應用環(huán)境中用作執行器,它產(chǎn)生的故障可能導致系統崩潰。 并且由于電磁閥的精度和質(zhì)量取決于其密封性能,因此對密封線(xiàn)圈的要求較高,并且需要避免電磁閥暴露在腐蝕性溶劑以及溫度和濕度較高的場(chǎng)合,防止其絕緣失效或退化。
電磁閥的分類(lèi)
依據動(dòng)作執行方式
直動(dòng)式電磁閥 動(dòng)作方式: 當電源啟動(dòng)時(shí),由電磁繞組產(chǎn)生的電磁力將閉合元件從閥座上抬起,使閥門(mén)開(kāi)啟;當電源被切斷后,電磁作用力就會(huì )消失,而彈簧則會(huì )將閉合部件頂向閥座,從而使閥體閉合。
特點(diǎn): 結構簡(jiǎn)單,可以在負壓甚至真空環(huán)境下使用,一般使用的管道直徑較小。
主要應用: 水管路系統,空調,采暖等場(chǎng)合。
先導式電磁閥 動(dòng)作方式: 通電時(shí),電磁力將閥桿抬起來(lái),使導閥口開(kāi)啟,閥芯上面迅速卸壓,而下部的高壓會(huì )將閥芯抬起,從而打開(kāi)主閥口。斷電時(shí),閥桿會(huì )被彈簧頂會(huì )原處,導閥口被關(guān)閉,閥芯失去壓差作用回到原處,使得主閥口閉合。
特點(diǎn): 密封性好,有較高流體壓力的上限,但無(wú)法零壓?jiǎn)?dòng),
主要應用: 農業(yè)灌溉 、制動(dòng)控制系統的回路壓力調控等 ,裝置傳動(dòng)機構。
分步直動(dòng)式電磁閥: 動(dòng)作方式: 通電時(shí),出入口壓差較小時(shí),先導小閥門(mén)和主閥門(mén)的閥桿電磁力直接抬起,從而打開(kāi)閥門(mén);當出入口壓差較大時(shí),先導小閥被電磁力打開(kāi),主閥的閥桿上部壓力迅速下降 ,主閥桿被氣壓差抬起。斷電時(shí),先導小閥和閥桿失去電磁力被彈簧力關(guān)閉。 特點(diǎn): 是將直動(dòng)式和分布式相結合,可以零壓?jiǎn)?dòng),啟閉速度快,但功率較大,需要水平安裝。
主要應用: 液壓控制系統 。
依據電控方式分類(lèi)
單電控電磁閥: 特點(diǎn): 有復位彈簧和一個(gè)電磁線(xiàn)圈,電磁線(xiàn)圈得電時(shí)滑閥才開(kāi)啟,電磁閥失電后電磁閥自動(dòng)復位.
主要應用: 氣動(dòng)控制回路。
雙電控電磁閥: 特點(diǎn): 有兩個(gè)電磁線(xiàn)圈,某個(gè)線(xiàn)圈得電瞬間移動(dòng)滑閥,需要另一邊線(xiàn)圈通電后才能換位。
主要應用: 氣動(dòng)與液壓系統中的方向控制元件。
依據驅動(dòng)方式分類(lèi)
電控型電磁閥 特點(diǎn): 操作簡(jiǎn)單,無(wú)需壓縮空氣,但是響應速度慢,控制精度和調節性能較差。
氣控型電磁閥 特點(diǎn): 是控制精度高,響應速度快,工作穩定性好,適用種類(lèi)廣。
主要應用: 汽車(chē)剎車(chē)系統 ,裝置傳動(dòng)機構。
其他分類(lèi) 氣路通斷方式
常閉型電磁閥
閥門(mén)較長(cháng)的時(shí)間需要處在關(guān)閉狀態(tài)
常開(kāi)型電磁閥
閥門(mén)較長(cháng)的時(shí)間需要處在開(kāi)啟狀態(tài)
電源電壓條件
交流電磁閥
線(xiàn)圈提供的電磁力較強,對閥芯的吸力較大,容易燒毀線(xiàn)圈,有蜂鳴聲,取電方便
直流電磁閥
線(xiàn)圈提供的電磁力較弱,對閥芯的吸力較小,不會(huì )燒毀線(xiàn)圈,無(wú)蜂鳴聲,傳輸距離短
流體工況
耐腐蝕/全不銹鋼材質(zhì)電磁閥
用于腐蝕性流體
食品級不銹鋼材質(zhì)電磁閥
用于食品等超凈流體
高粘度電磁閥
管道介質(zhì)的粘度較高,一般≥50CST
耐高溫材質(zhì)電磁閥
流體溫度較高
特殊要求
防水電磁閥
用于環(huán)境濕度較高、或者有雨水淋滴的場(chǎng)合
防爆電磁閥
在易燃易爆環(huán)境下,尤其是地下煤礦井等場(chǎng)合
常見(jiàn)故障 電磁閥常見(jiàn)故障現象以及可能的原因
電磁閥通電后不工作
相關(guān)導線(xiàn)接觸不良
電源電壓不正常
內部線(xiàn)圈發(fā)生短路/斷路故障
工作壓差不合適
閥芯卡死
電磁閥通電打開(kāi)后不能復位
閥芯卡死
閥芯彈簧壽命已到或變形
節流口或平衡孔堵塞
工作介質(zhì)溫度黏度與電磁閥不適應
電磁閥有泄漏
密封件損壞
彈簧裝配不良
連接處松動(dòng)
應用領(lǐng)域
交通領(lǐng)域
汽車(chē)系統 電磁閥在汽車(chē)系統,既可以用于汽車(chē)的油氣系統 ,也可以用于汽車(chē)的傳動(dòng)、控制系統 ,以及發(fā)動(dòng)機燃油蒸汽回收系統等。 典型的如下圖所示的汽車(chē)噴油器,核心就是一個(gè)電磁閥。
軌道車(chē)輛系統 電磁閥是鐵路列車(chē)剎車(chē)系統中的關(guān)鍵電氣裝置。在汽車(chē)剎車(chē)系統中,核心制動(dòng)控制單元(BCU)的設計包括:模擬轉換閥、應急閥、稱(chēng)重閥、平衡閥等。其中模擬轉換閥就包含了兩個(gè)電磁閥用于進(jìn)氣和排氣,而緊急閥就是 兩位三通電磁閥 。
制冷領(lǐng)域 電磁閥配合主液體管,可以在壓縮機 關(guān)斷時(shí),切斷制冷劑的流通;壓縮機配合 恒溫器 ,可以在系統溫度降至所需溫度時(shí),也實(shí)現制冷劑流通循環(huán)的切斷;另外,電磁閥還可以用于對壓氣機的啟動(dòng)和運行進(jìn)行旁通控制。
化工安全 用于可燃、易爆等流體輸送系統的安全聯(lián)鎖保護,在出現潛在危險時(shí),能迅速斷開(kāi)管網(wǎng),預防惡性事故的出現。
在 氫氣 制備和提取工藝中,(先導式)電磁閥可以將電流訊號轉換為氣壓訊號,再將訊號放大驅動(dòng)程序控制閥,而程控閥門(mén)每隔一段時(shí)間就會(huì )報警,從而確保過(guò)程的安全順暢。
水利水電 利用電磁閥可以控制液路方向、和流量等功能,在水電站可以實(shí)現水壓調控、旁通灌溉以及安全閥的多功能復用,大大減少工程投資。
醫療領(lǐng)域 在醫護領(lǐng)域,如輸液、尿路管理、積液引流等諸多需要對流體流量進(jìn)行精細化管理的場(chǎng)合,常常利用電磁閥可以調節流量的功能,將其設計到醫用 呼吸機 、醫用洗手裝置 、醫用多功能 流量計 等設備的流量控制單元內,從而實(shí)現流量的精密調控。
發(fā)展趨勢 高性能化: 未來(lái) 電磁閥將更注重高速、高精度、高可靠性等性能,以滿(mǎn)足各類(lèi)工業(yè)應用的需求。低功耗化: 隨著(zhù)能源和環(huán)保的關(guān)注,電磁閥將朝著(zhù)低功耗、節能的方向發(fā)展。
智能化: 利用物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等技術(shù),電磁閥將具備更強的自主控制和遠程監控能力,提高系統效率。
集成化: 電磁閥將越來(lái)越多地與傳感器、控制器等電子元件集成在一起,減少系統復雜度,降低成本。