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(gòu)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(diào)節(jié)工質(zhì)的流量和壓力等功能。 一般依據(jù)電磁閥動(dòng)作執(zhí)行的方式,可以將電磁閥分為直動(dòng)式、先導(dǎo)式以及分步直動(dòng)式三類。
基本信息
運(yùn)用領(lǐng)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(yīng)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(lǐng)域 。實(shí)際使用時(shí),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(guó)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(dòng)的設(shè)想,為電磁閥的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。
第一臺(tái)電磁閥由自動(dòng)開關(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(xué)腐蝕。
在 1990 年代,電磁閥標(biāo)準(zhǔn)化開始被創(chuàng)建,這使得國(guó)際貿(mào)易頻率更高,公司之間的合作 更容易,維護(hù)更容易。 今天,新的 標(biāo)準(zhǔn)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(gòu) 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(gòu)。
電磁部件包括:定鐵芯、動(dòng)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(shí),閥芯處在使閥門關(guān)斷(或開啟)的工作位置,又稱為失電狀態(tài);而當(dāng)電磁閥的線圈通電時(shí),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(gè)工作位置,使電磁閥打開(或關(guān)斷),此時(shí)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(gè)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(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(dāng)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)斷或者開啟液(氣)路通道處地接口,從而實(shí)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(hào),利用每個(gè)脈沖周期內(nèi)電流接通和斷開的時(shí)間比率(占空比),來改變泄油口開啟和關(guān)閉的時(shí)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(shí)間越長(zhǎng),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(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(zhǎng)短來改變局部阻力的大小,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制。因此又稱為流量控制閥。
特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn): 電磁閥的具有結(jié)構(gòu)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(hù)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(zhí)行 電子回路 ,無需復(fù)雜的侵入式布線或連接。 缺點(diǎn): 由于電磁閥在各種應(yīng)用環(huán)境中用作執(zhí)行器,它產(chǎn)生的故障可能導(dǎo)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(duì)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(chǎng)合,防止其絕緣失效或退化。
電磁閥的分類
依據(jù)動(dòng)作執(zhí)行方式
直動(dòng)式電磁閥 動(dòng)作方式: 當(dāng)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,使閥門開啟;當(dāng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以在負(fù)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(yīng)用: 水管路系統(tǒng),空調(diào),采暖等場(chǎng)合。
先導(dǎo)式電磁閥 動(dòng)作方式: 通電時(shí),電磁力將閥桿抬起來,使導(dǎo)閥口開啟,閥芯上面迅速卸壓,而下部的高壓會(huì)將閥芯抬起,從而打開主閥口。斷電時(shí),閥桿會(huì)被彈簧頂會(huì)原處,導(dǎo)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,但無法零壓?jiǎn)?dòng),
主要應(yīng)用: 農(nóng)業(yè)灌溉 、制動(dòng)控制系統(tǒng)的回路壓力調(diào)控等 ,裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
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(dǎo)小閥門和主閥門的閥桿電磁力直接抬起,從而打開閥門;當(dāng)出入口壓差較大時(shí),先導(dǎo)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(shí),先導(dǎo)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(jié)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(yīng)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(diǎn): 有復(fù)位彈簧和一個(gè)電磁線圈,電磁線圈得電時(shí)滑閥才開啟,電磁閥失電后電磁閥自動(dòng)復(fù)位.
主要應(yīng)用: 氣動(dòng)控制回路。
雙電控電磁閥: 特點(diǎn): 有兩個(gè)電磁線圈,某個(gè)線圈得電瞬間移動(dòng)滑閥,需要另一邊線圈通電后才能換位。
主要應(yīng)用: 氣動(dòng)與液壓系統(tǒng)中的方向控制元件。
依據(jù)驅(qū)動(dòng)方式分類
電控型電磁閥 特點(diǎn): 操作簡(jiǎn)單,無需壓縮空氣,但是響應(yīng)速度慢,控制精度和調(diào)節(jié)性能較差。
氣控型電磁閥 特點(diǎn): 是控制精度高,響應(yīng)速度快,工作穩(wěn)定性好,適用種類廣。
主要應(yīng)用: 汽車剎車系統(tǒng) ,裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
其他分類 氣路通斷方式
常閉型電磁閥
閥門較長(zhǎng)的時(shí)間需要處在關(guān)閉狀態(tài)
常開型電磁閥
閥門較長(zhǎng)的時(shí)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(qiáng),對(duì)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(duì)閥芯的吸力較小,不會(huì)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(jí)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(guān)導(dǎo)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(fù)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(yīng)
電磁閥有泄漏
密封件損壞
彈簧裝配不良
連接處松動(dòng)
應(yīng)用領(lǐng)域
交通領(lǐng)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(dòng)、控制系統(tǒng) ,以及發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)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(guān)鍵電氣裝置。在汽車剎車系統(tǒng)中,核心制動(dòng)控制單元(BCU)的設(shè)計(jì)包括:模擬轉(zhuǎn)換閥、應(yīng)急閥、稱重閥、平衡閥等。其中模擬轉(zhuǎn)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(jī) 關(guān)斷時(shí),切斷制冷劑的流通;壓縮機(jī)配合 恒溫器 ,可以在系統(tǒng)溫度降至所需溫度時(shí),也實(shí)現(xiàn)制冷劑流通循環(huán)的切斷;另外,電磁閥還可以用于對(duì)壓氣機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)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(tǒng)的安全聯(lián)鎖保護(hù),在出現(xiàn)潛在危險(xiǎn)時(shí),能迅速斷開管網(wǎng),預(yù)防惡性事故的出現(xiàn)。
在 氫氣 制備和提取工藝中,(先導(dǎo)式)電磁閥可以將電流訊號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓訊號(hào),再將訊號(hào)放大驅(qū)動(dòng)程序控制閥,而程控閥門每隔一段時(shí)間就會(huì)報(bào)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(shí)現(xiàn)水壓調(diào)控、旁通灌溉以及安全閥的多功能復(fù)用,大大減少工程投資。
醫(yī)療領(lǐng)域 在醫(yī)護(hù)領(lǐng)域,如輸液、尿路管理、積液引流等諸多需要對(duì)流體流量進(jìn)行精細(xì)化管理的場(chǎng)合,常常利用電磁閥可以調(diào)節(jié)流量的功能,將其設(shè)計(jì)到醫(yī)用 呼吸機(jī) 、醫(yī)用洗手裝置 、醫(yī)用多功能 流量計(jì) 等設(shè)備的流量控制單元內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)流量的精密調(diào)控。
發(fā)展趨勢(shì) 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(yīng)用的需求。低功耗化: 隨著能源和環(huán)保的關(guān)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(shù),電磁閥將具備更強(qiáng)的自主控制和遠(yuǎn)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(fù)雜度,降低成本。