直動式電磁閥的工作原理及結構特點

電磁閥隸屬于自動化儀器儀表大類中的執行器單元，是一種依靠電磁力為動力源的自動閥門，即利用電磁閥的電磁鐵通電后產生的電磁力，驅動電磁閥相關零部件運動實現其開啟、關閉或切換功能的閥門。

電磁閥具有體積小、重量輕、密封性好、無外漏、失效狀態確定、易維護、功耗低、控制簡便、價格低廉、動作可靠、響應迅速等特點，廣泛應用于包括航空航天、核電等各類涉及管路流體自動控制的系統中，用以實現對工藝流程管路中流體的通、斷、切 換或調節等自動控制。

電磁閥與其他閥門相比具有以下特點。

①無外漏，失效狀態確定，使用安全。閥門的內、外泄漏是危及人員和設備安全的重要指標。由于電動、氣動、液動閥門需通過其執行機構驅使閥桿轉動或直線位移來控制閥芯的運動而實現閥門的功能， 閥桿和執行機構之間的連接必須有填料，閥桿和填料長期動作而出現的磨損導致外泄漏的問題至今仍是難題。

而電磁閥用電磁力作動力源，通過無接觸方式驅動密封在隔磁套管和閥腔內的鐵芯等零部件而完成閥門的啟閉控制，避免了機械傳動的填料系統，所以可以實現無外漏。

電磁閥的這一特性提高了其使用安全性，尤其適用于腐蝕性、昂貴或高低溫介質的管路系統中。

電磁閥的失效狀態確定，即當系統電源出現故障時，電磁閥可自動恢復開啟或關閉狀態（常開型電磁閥自動開啟，常閉型電磁閥自動關閉），可以用于系統的安全保護。 

②體積小，重量輕，價格低廉。電磁閥本身結構簡單，易于安裝維護，價格與其他閥門相比要相對低廉。由于電磁閥是開關信號控制，與工控計算機連接十分方便，易于實現自動控制系統。電磁閥外形尺寸小，既節省空間，又輕巧美觀。

③動作快速，功耗較小。與其他閥門相比，響應時間短是電磁閥的一大特點，甚至可以短至幾毫秒。與電動類閥門相比，電磁閥線圈功率消耗很低， 還可做到只需觸發動作，自動保持閥，屬節能產品。 .

④動作可靠，易于維護。隨著科學技術水平的提高電磁閥已經具備了很高的可靠性，能夠滿足高可靠性要求場合的使用要求。由于其結構比較簡便，易于維護。

⑤品種眾多，用途廣泛。電磁閥由于結構簡單易于形成派生產品，形成適用于各類特定場合的特殊產品，滿足各種不同的需求，所以品種眾多，用途廣泛。

電磁閥按動作原理分為直動式電磁閥、先導式電 磁閥和反沖式電磁閥三大類，分別介紹如下。

10.2.1直動式電磁閥

直動式電磁閥是指電磁力直接作用于閥芯系統， 電磁閥的動作功能*依靠電磁力及復位彈簧，不受介質壓差等因素的影響，可靠性很高。

由于要求較大的電磁力，限于經濟性的影響，這種結構的電磁閥國內過去大多為小口徑（<DN10） 的電磁閥，應用于壓力等級不高的管路系統中。20世紀90年代，鞍山電磁閥有限責任公司技術引進了世界上*的大口徑直動式電磁閥技術——德國 HERION公司的直動式雙向電磁閥設計制造技術，

通過消化吸收自主創新，如今這種直動式電磁閥已達 DiV300。

這種電磁閥的特點：適應介質廣泛，在水、氣、 油等流體工況條件下均可可靠工作。不大于DJV50的電磁閥可以任意安裝使用，可以在無壓差（從OMPa開始工作）或真空（1.33X10-7 MPa）狀態下進行可靠的開關動作，工作介質可以正反兩個方向流 動，可實現雙通雙向截止。電磁閥動作可靠，結構簡單，使用及維修方便，深受用戶歡迎。

（1） 小口徑直動式電磁閥

小口徑直動式電磁閥（圖10-1）的公稱尺寸不大于DiVIO，動鐵芯下部鑲嵌密封塞，動鐵芯的上下動作就可以實現電磁閥工作介質的通斷控制，所以稱為直動式電磁閥。

小口徑直動電磁閥線圈通電時，磁路產生電磁吸力，提起動鐵芯，克服了復位彈簧力開啟閥座，于是工作介質立即在管路中流通。當線圈斷電時，電磁力消失，動鐵芯因自重與彈簧力而下落，將閥座密封， 切斷工作介質在管路中流通。

（2） 直動式雙向電磁閥

鞍山電磁閥有限責任公司引進德國HERION公司技術的直動電磁閥為雙閥座雙方向的結構（圖10- 2），該類電磁閥設計*、性能可靠，工作壓力可以從0 （無壓差）?4.0MPa，特別適用于小于或等于1.33X10-7MPa條件的真空系統中。該閥可實現正反兩個方向介質的流動（正反兩個方向密封），是目前世界上的直動式電磁閥。

雙向電磁閥的電磁線圈通電時，產生電磁力，吸起動鐵芯克服彈簧力帶動閥桿組件向上運動幵啟閥門。當電磁線圈斷電時，電磁力消失，動鐵芯在彈簧力及自重的作用下推動閥桿組件向下運動關閉閥門。

斷電時關閉電磁閥為常閉式電磁閥，斷電時開啟的電磁閥為常開式電磁閥。

（3）多通直動式電磁閥

小通徑的直動三通電磁閥（圖10-3）在國內很普遍，一般為0?l.OMPa，電磁閥小于或等于DN3的直動式電磁閥在國內外應用很普遍，大部分作為多通氣動電磁閥的先導閥用。

但較大通徑D7V12?50的三通、四通（五通）電磁閥，國內過去一直空白。自國內引進德國HERI- 〇N公司制造技術后，通過消化吸收，已實現了國產化。不但作為執行器的多通電磁閥應用，而且在液動、氣動執行器中得到應用。

①二位三通直動式電磁閥結構及工作原理直動式二位三通電磁閥（圖10-4）根據其接管位置的不同，可實現常閉、常開、換向、合流4種功能。

常開功能：二位三通直動式電磁閥中“1” 口為 進口，“2”為工作口，“3”為排空口，在斷電狀態1口與2口是相通的，3 口被截止。當電磁線圈通電后產生電磁力，密封閥盤關閉1 口，2 口與3口相通， 此時三通電磁閥實現常開功能。

常閉功能：二位三通直動式電磁閥中“3” 口為 進口，“2”為工作口，“1”為排空口，在斷電狀態1 口與2口是相通，3口被截止。當電磁線圈通電后產生電磁力，密封閥盤關閉1口，3 口與2 口相通，此時三通電磁閥實現常閉功能。

換向功能：二位三通直動式電磁閥中“2” 口為進口，“1”和“3”為工作口，在斷電狀態2 口與1口是相通，3口被截止。當電磁線圈通電后產生電磁

力，密封閥盤關閉1 口，2 口與3 口相通，此時三通電磁閥實現換向功能。

合流功能：二位三通直動式電磁閥中“1” 口和 “3” 口為進口，“2”為工作口，通過將兩個進口通入不同的介質，從2口端混合，此時三通電磁閥可實現合流（混合）功能。

②直動式二位四通（二位五通）電磁閥結構及工作原理直動二位四通電磁閥（圖10-5）及二位五通電磁閥的進口方向及工作口的方向（常開口及常閉口）是一定的。其中，直動二位四通電磁閥是將 “A”和“B”工作口的排氣口合二為一，形成直動二位四通電磁閥。

圖10-5中“P” 口為進口，“A”和“B”為工作 口，“R”為排空口。電磁閥的線圈在斷電狀態下，P 口與A 口相通，B口與R口相通。當電磁線圈通電后產生電磁力吸起動鐵芯提起閥桿及閥盤，使電磁閥實現P口與B口相通，A口與R口相通的換向功能。

來源：上海自動化儀表銷售網（www.40017.net）

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