基于高壓環(huán)境下二位三通電磁閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究

毛文（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州325003）

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基于高壓環(huán)境下二位三通電磁閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究

毛文
（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州325003）

摘 要：分析了高壓環(huán)境中二位三通電磁閥無法正常工作的原因；提出了二位三通電磁閥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，在閥體內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向承重套，保證電磁閥能夠低壓啟動(dòng)，采用連接桿的結(jié)構(gòu)，減少流體流動(dòng)對閥芯動(dòng)作的影響。

關(guān)鍵詞：二位三通電磁閥；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；導(dǎo)向承重套

0.言

閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或泄壓等功能。用于流體控制的閥門，從最簡單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門，其品種和規(guī)格相當(dāng)繁多。閥門可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品、液態(tài)金屬和放射性介質(zhì)等各種類型流體的流動(dòng)。

電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的元件，是用來控制流體自動(dòng)化的基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。而二位三通電磁閥就是其中一種換向閥。

1.位三通電磁閥工作原理

電磁換向閥的工作原理是利用電磁鐵的通電吸合和斷電釋放來推動(dòng)閥芯，通過改變閥芯位置而進(jìn)行換向的。電磁鐵按使用的電源不同，可分為交流和直流兩種。（1）交流電磁閥：費(fèi)用低廉，換向時(shí)間短，工作效率高。但是換向沖擊大，噪聲大，換向頻率低（60次/min以下），可靠性較差，使用壽命短。（2）直流電磁閥：不會(huì)因鐵心卡住而燒壞，體積小，可靠性較好，換向沖擊小，使用壽命長。但是成本較高，換向時(shí)間長，工作效率低。

圖1所示為二位三通電磁換向閥。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，進(jìn)油口P與油口A接通，油口B被關(guān)閉。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，銜鐵通過推桿1將閥芯2推向右端，進(jìn)油口P與油口B接通，油口A被關(guān)閉。

圖1.位三通電磁閥工作原理

2.位三通電磁閥存在缺陷

在平常的生產(chǎn)中，滑閥式換向閥使用中可能出現(xiàn)的故障原因有許多種，常見的有閥芯不能移動(dòng)，電磁鐵線圈燒壞，內(nèi)外泄漏，噪聲過大等方面。

二位三通電磁閥經(jīng)常出現(xiàn)的故障是閥芯不能移動(dòng)，產(chǎn)生的原因是電磁換向閥的電磁鐵損壞；還可能出現(xiàn)的故障是電磁鐵線圈燒壞，產(chǎn)生的原因是閥芯被卡住，電磁力小于液動(dòng)力，這種現(xiàn)象稱為“液壓卡死”。二位三通電磁閥一旦發(fā)生“液壓卡死”現(xiàn)象，就極易造成電磁鐵線圈燒壞。

因此，傳統(tǒng)的二位三通電磁閥存在著明顯的缺陷，一旦處于高壓環(huán)境，二位三通電磁閥就不能及時(shí)換向，可以通過在兩端各設(shè)一個(gè)電磁鐵，雙磁鐵控制才能實(shí)現(xiàn)，由于閥芯比較長，因此與閥體之間摩擦力較大，在高壓的環(huán)境中電磁閥無法正常開啟。

3.位三通電磁閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化

換向閥的換向可靠性至關(guān)重要，主要包括兩個(gè)方面：在有控制信號(hào)輸入時(shí)閥芯能切換至工作位置；控制信號(hào)消失后，閥芯在彈簧力作用下能回復(fù)到原始位置。為保證換向閥可靠地?fù)Q向和復(fù)位，必須使電磁鐵吸力和復(fù)位彈簧力大于閥芯運(yùn)動(dòng)過程中的各種阻力，阻力包括液動(dòng)力、彈簧力、卡緊力、摩擦力等。

圖2是一種直動(dòng)式二位三通電磁閥，包括閥體1、支架2、彈簧3、閥芯4、電磁鐵5，閥體1內(nèi)設(shè)有閥腔7，支架2固定在閥體1上，電磁鐵5固定在支架2上，彈簧3設(shè)置在支架2內(nèi)，并套在閥芯4上，還包括導(dǎo)向承重套6，導(dǎo)向承重套6套設(shè)在閥腔7內(nèi)，并與閥腔7間隙配合，閥芯4套設(shè)在導(dǎo)向承重套6內(nèi)，閥芯4包括連接桿8，連接桿8設(shè)置在支架2內(nèi)，彈簧3套設(shè)在連接桿8上，連接桿8的一端套入電磁鐵5，閥體1、支架2、彈簧3、閥芯4、電磁鐵5在裝配時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證同心設(shè)置。

圖2.位三通電磁閥結(jié)構(gòu)示意

上述結(jié)構(gòu)在閥體內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向承重套，其目的一方面起到導(dǎo)向的作用，其次在高壓環(huán)境中能很好地承擔(dān)了壓力分擔(dān)的作用，以承受由液動(dòng)力對閥芯形成的橫向壓力、彎曲及振動(dòng)。另外，還可以大大減少閥芯移動(dòng)所受的摩擦力，而且降低流體內(nèi)的金屬雜質(zhì)對閥芯動(dòng)作的影響。因此只需要一個(gè)電磁鐵，通過部件之間的同心設(shè)置，實(shí)現(xiàn)直動(dòng)式的驅(qū)動(dòng)方式，保證電磁閥低壓啟動(dòng)。同時(shí)，采用連接桿的結(jié)構(gòu)，減少流體流動(dòng)對閥芯移動(dòng)的影響，而且還可以延長行程，在高壓環(huán)境中適合做換向、合流、分流用。

上述二位三通電磁閥的改進(jìn)措施僅僅是為了清楚地說明而所做的舉例，并非對實(shí)施方案的限定。對于閥門領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。

4.束語

針對二位三通電磁閥在高壓的環(huán)境中無法開啟的問題，對二位三通電磁閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在閥體內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向承重套，在高壓環(huán)境中，導(dǎo)向承重套很好地承擔(dān)了壓力分擔(dān)的作用，因此只需要一個(gè)電磁鐵，通過部件的同心設(shè)置，實(shí)現(xiàn)直動(dòng)式的驅(qū)動(dòng)方式，保證電磁閥低壓啟動(dòng)，采用連接桿的結(jié)構(gòu)，以減少流體流動(dòng)對閥芯移動(dòng)的影響。

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（責(zé)任編輯：王文深）

中圖分類號(hào)：TH137.獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A.章編號(hào)：1672-0105（2016）02-0036-02

Doi:10.3969/j.issn.1672-0105.2016.02.010

收稿日期：2016-04-10

作者簡介：毛文，碩士，浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。

Optimization Study of the 2-position 3-way Electromagnetic Valve

MAO Wen
（Zhejiang Industry&Trade Vocational College，Wenzhou，325003，China）

Abstract:The paper analyzes the reason that the 2-position 3-way Electromagnetic valve is unable to open under high voltage environment.It also shows structural optimization methods of the 2-position 3-way Electromagnetic valve，setting up a guide bearing sleeve in the valve body，guaranteeing the low voltage startup of the Electromagnetic valve，by connecting rod structure，in order to avoid fluid to the influence of the spool.

Key words:2-position 3-way electromagnetic valve；structural optimization；guide bearing sleeve