電磁閥 電磁閥(solenoid valve)是指氣體或液體流動的管路受電磁力 控制開關 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,構成一個簡潔、緊湊的組合。 電磁閥具有啟停液路 、控制液路方向 、調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量和壓力等功能。 一般依據(jù)電磁閥動作執(zhí)行的方式,可以將電磁閥分為直動式、先導式以及分步直動式三類。
基本信息
運用領域
車輛交通 、空調(diào)制冷 、化工生產(chǎn) 、水電 、醫(yī)療 功能
啟停液路 、控制液路方向 、調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量和壓力等
電磁閥被大量應用于車輛交通 、空調(diào)制冷 、化工生產(chǎn) 、水電 、醫(yī)療等諸多領域 。實際使用時,需要依據(jù)電源電壓、流體工況 、防爆等各種需求選擇 合適的類型。
歷史發(fā)展 1837年,美國發(fā)明家沃特·亨利(Joseph Henry)首次發(fā)現(xiàn)了電磁力的存在,并提出了用電磁力控制流體流動的設想,為電磁閥的發(fā)明奠定了基礎。
第一臺電磁閥由自動開關公司(Automatic Switch Company , ASCO)于1910年發(fā)明和制造。
在 1950 年代,制造商開始分銷塑料模制電磁閥。改用塑料意味著電磁閥現(xiàn)在更高效、更可靠、更耐腐蝕、更耐化學腐蝕。
在 1990 年代,電磁閥標準化開始被創(chuàng)建,這使得國際貿(mào)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,許多閥門制造和使用創(chuàng)新都集中 在健康和可持續(xù)性上。
基本結(jié)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(jié)構。
電磁部件包括:定鐵芯、動鐵芯、線圈等部件;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提高閥門的密封性。
閥門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,閥芯處在使閥門關斷(或開啟)的工作位置,又稱為失電狀態(tài);而當電磁閥的線圈通電時,閥芯受線圈的電磁力吸收,克服彈簧的作用,從原來的工作位置移到的另一個工作位置,使電磁閥打開(或關斷),此時稱為得電狀態(tài)。
電磁閥的功能
啟閉液路 電磁閥最基本的一個功能就是利用電磁力來控制閥芯的所處位置,從而控制管道液(氣)路的開啟和關閉。
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與外界連接的接口時,控制閥芯所處位置,可以選擇性地關斷或者開啟液(氣)路通道處地接口,從而實現(xiàn)液(氣)路方向的控制。
因此又稱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為換向控制閥。
調(diào)節(jié)工質(zhì)壓力 用于調(diào)節(jié)工質(zhì)壓力的電磁閥,一般采用的是脈沖電信號,利用每個脈沖周期內(nèi)電流接通和斷開的時間比率(占空比),來改變泄油口開啟和關閉的時間比率,從而調(diào)節(jié)管道內(nèi)介質(zhì)的壓力。
通常,占空比越大,電磁閥的泄油口開啟時間越長,排出的介質(zhì)越多,管道介質(zhì)的壓力越??;反之,占空比越小,管道介質(zhì)的壓力越大。
調(diào)節(jié)工質(zhì)流量 電磁閥可以通過改變節(jié)流口通流面積或通流通道的長短來改變局部阻力的大小,從而實現(xiàn)對流量的控制。因此又稱為流量控制閥。
特點 優(yōu)點: 電磁閥的具有結(jié)構緊湊、尺寸小、質(zhì)量小、價格低廉、動作快、功率小、可靠性高、維護方便等諸多優(yōu)點。另外,它的關閉密封良好,工作流體介質(zhì)不會滲漏到閥外。 并且能夠分離載壓流體和執(zhí)行 電子回路 ,無需復雜的侵入式布線或連接。 缺點: 由于電磁閥在各種應用環(huán)境中用作執(zhí)行器,它產(chǎn)生的故障可能導致系統(tǒng)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合,防止其絕緣失效或退化。
電磁閥的分類
依據(jù)動作執(zhí)行方式
直動式電磁閥 動作方式: 當電源啟動時,由電磁繞組產(chǎn)生的電磁力將閉合元件從閥座上抬起,使閥門開啟;當電源被切斷后,電磁作用力就會消失,而彈簧則會將閉合部件頂向閥座,從而使閥體閉合。
特點: 結(jié)構簡單,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(tǒng),空調(diào),采暖等場合。
先導式電磁閥 動作方式: 通電時,電磁力將閥桿抬起來,使導閥口開啟,閥芯上面迅速卸壓,而下部的高壓會將閥芯抬起,從而打開主閥口。斷電時,閥桿會被彈簧頂會原處,導閥口被關閉,閥芯失去壓差作用回到原處,使得主閥口閉合。
特點: 密封性好,有較高流體壓力的上限,但無法零壓啟動,
主要應用: 農(nóng)業(yè)灌溉 、制動控制系統(tǒng)的回路壓力調(diào)控等 ,裝置傳動機構。
分步直動式電磁閥: 動作方式: 通電時,出入口壓差較小時,先導小閥門和主閥門的閥桿電磁力直接抬起,從而打開閥門;當出入口壓差較大時,先導小閥被電磁力打開,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,先導小閥和閥桿失去電磁力被彈簧力關閉。 特點: 是將直動式和分布式相結(jié)合,可以零壓啟動,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(tǒng) 。
依據(jù)電控方式分類
單電控電磁閥: 特點: 有復位彈簧和一個電磁線圈,電磁線圈得電時滑閥才開啟,電磁閥失電后電磁閥自動復位.
主要應用: 氣動控制回路。
雙電控電磁閥: 特點: 有兩個電磁線圈,某個線圈得電瞬間移動滑閥,需要另一邊線圈通電后才能換位。
主要應用: 氣動與液壓系統(tǒng)中的方向控制元件。
依據(jù)驅(qū)動方式分類
電控型電磁閥 特點: 操作簡單,無需壓縮空氣,但是響應速度慢,控制精度和調(diào)節(jié)性能較差。
主要應用: 發(fā)動機 燃油蒸汽回收系統(tǒng),液壓系統(tǒng)。
氣控型電磁閥 特點: 是控制精度高,響應速度快,工作穩(wěn)定性好,適用種類廣。
主要應用: 汽車剎車系統(tǒng) ,裝置傳動機構。
其他分類 氣路通斷方式
常閉型電磁閥
閥門較長的時間需要處在關閉狀態(tài)
常開型電磁閥
閥門較長的時間需要處在開啟狀態(tài)
電源電壓條件
交流電磁閥
線圈提供的電磁力較強,對閥芯的吸力較大,容易燒毀線圈,有蜂鳴聲,取電方便
直流電磁閥
線圈提供的電磁力較弱,對閥芯的吸力較小,不會燒毀線圈,無蜂鳴聲,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合
常見故障 電磁閥常見故障現(xiàn)象以及可能的原因
電磁閥通電后不工作
相關導線接觸不良
電源電壓不正常
內(nèi)部線圈發(fā)生短路/斷路故障
工作壓差不合適
閥芯卡死
電磁閥通電打開后不能復位
閥芯卡死
閥芯彈簧壽命已到或變形
節(jié)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
應用領域
交通領域
汽車系統(tǒng) 電磁閥在汽車系統(tǒng),既可以用于汽車的油氣系統(tǒng) ,也可以用于汽車的傳動、控制系統(tǒng) ,以及發(fā)動機燃油蒸汽回收系統(tǒng)等。 典型的如下圖所示的汽車噴油器,核心就是一個電磁閥。
軌道車輛系統(tǒng) 電磁閥是鐵路列車剎車系統(tǒng)中的關鍵電氣裝置。在汽車剎車系統(tǒng)中,核心制動控制單元(BCU)的設計包括:模擬轉(zhuǎn)換閥、應急閥、稱重閥、平衡閥等。其中模擬轉(zhuǎn)換閥就包含了兩個電磁閥用于進氣和排氣,而緊急閥就是 兩位三通電磁閥 。
制冷領域 電磁閥配合主液體管,可以在壓縮機 關斷時,切斷制冷劑的流通;壓縮機配合 恒溫器 ,可以在系統(tǒng)溫度降至所需溫度時,也實現(xiàn)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和運行進行旁通控制。
化工安全 用于可燃、易爆等流體輸送系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖保護,在出現(xiàn)潛在危險時,能迅速斷開管網(wǎng),預防惡性事故的出現(xiàn)。
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(zhuǎn)換為氣壓訊號,再將訊號放大驅(qū)動程序控制閥,而程控閥門每隔一段時間就會報警,從而確保過程的安全順暢。
水利水電 利用電磁閥可以控制液路方向、和流量等功能,在水電站可以實現(xiàn)水壓調(diào)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(yī)療領域 在醫(yī)護領域,如輸液、尿路管理、積液引流等諸多需要對流體流量進行精細化管理的場合,常常利用電磁閥可以調(diào)節(jié)流量的功能,將其設計到醫(yī)用 呼吸機 、醫(yī)用洗手裝置 、醫(yī)用多功能 流量計 等設備的流量控制單元內(nèi),從而實現(xiàn)流量的精密調(diào)控。
發(fā)展趨勢 高性能化: 未來 電磁閥將更注重高速、高精度、高可靠性等性能,以滿足各類工業(yè)應用的需求。低功耗化: 隨著能源和環(huán)保的關注,電磁閥將朝著低功耗、節(jié)能的方向發(fā)展。
智能化: 利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術,電磁閥將具備更強的自主控制和遠程監(jiān)控能力,提高系統(tǒng)效率。
集成化: 電磁閥將越來越多地與傳感器、控制器等電子元件集成在一起,減少系統(tǒng)復雜度,降低成本。