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(zhí)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(chǎn)生的電磁力，驅(qū)動電磁閥相關零部件運動實現(xiàn)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(tài)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(tǒng)中，用以實現(xiàn)對工藝流程管路中流體的通、斷、切 換或調(diào)節(jié)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(tài)確定，使用安全。閥門的內(nèi)、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(zhí)行機構驅(qū)使閥桿轉(zhuǎn)動或直線位移來控制閥芯的運動而實現(xiàn)閥門的功能， 閥桿和執(zhí)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(xiàn)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(qū)動密封在隔磁套管和閥腔內(nèi)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(tǒng)，所以可以實現(xiàn)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(zhì)的管路系統(tǒng)中。

電磁閥的失效狀態(tài)確定，即當系統(tǒng)電源出現(xiàn)故障時，電磁閥可自動恢復開啟或關閉狀態(tài)（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(tǒng)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(xiàn)自動控制系統(tǒng)。電磁閥外形尺寸小，既節(jié)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(fā)動作，自動保持閥，屬節(jié)能產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)品，形成適用于各類特定場合的特殊產(chǎn)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(tǒng)， 電磁閥的動作功能*依靠電磁力及復位彈簧，不受介質(zhì)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(jīng)濟性的影響，這種結構的電磁閥國內(nèi)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(tǒng)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(chuàng)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(zhì)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(tài)下進行可靠的開關動作，工作介質(zhì)可以正反兩個方向流 動，可實現(xiàn)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(xiàn)電磁閥工作介質(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(tǒng)中。該閥可實現(xiàn)正反兩個方向介質(zhì)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(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(nèi)過去一直空白。自國內(nèi)引進德國HERI- 〇N公司制造技術后，通過消化吸收，已實現(xiàn)了國產(chǎn)化。不但作為執(zhí)行器的多通電磁閥應用，而且在液動、氣動執(zhí)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(jù)其接管位置的不同，可實現(xiàn)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(tài)1口與2口是相通的，3 口被截止。當電磁線圈通電后產(chǎn)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(xiàn)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(tài)1 口與2口是相通，3口被截止。當電磁線圈通電后產(chǎn)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(xiàn)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(tài)2 口與1口是相通，3口被截止。當電磁線圈通電后產(chǎn)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(xiàn)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(zhì)，從2口端混合，此時三通電磁閥可實現(xiàn)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(tài)下，P 口與A 口相通，B口與R口相通。當電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁力吸起動鐵芯提起閥桿及閥盤，使電磁閥實現(xiàn)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(wǎng)（www.40017.net）

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