介紹了壓力平衡式電磁閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作原理和工況條件。分析了直動式單座和雙座電磁閥及直動軸流式電磁閥不同結(jié)構(gòu)消除介質(zhì)對工況系統(tǒng)影響的因素，并給出了閥門選用的相關(guān)條件和注意事項(xiàng)。

1、概述

　　壓力平衡式電磁閥在常壓、低壓及超低壓的自動控制領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。壓力平衡式電磁閥具有雙向截止，密封性好，無外漏，響應(yīng)時間短，閥門啟閉無需考慮介質(zhì)壓力等特點(diǎn)，可以有效的滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。

2、壓力平衡式電磁閥的結(jié)構(gòu)

　　壓力平衡式電磁閥主要是利用閥體及閥內(nèi)部件的特殊結(jié)構(gòu)形式平衡工作介質(zhì)的壓力，通過復(fù)位彈簧和線圈的電磁力，實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為壓力平衡電磁閥分為直動式雙座電磁閥、直動式單座電磁閥和直動軸流式電磁閥3 種。

　　2.1、直動式雙座電磁閥

　　直動式雙座電磁閥( 雙座壓力平衡式電磁閥)可實(shí)現(xiàn)零壓差開關(guān)閥和介質(zhì)的雙向截止密封，可用于1. 33 × 10 ^-7 MPa 的真空系統(tǒng)、適用于粘度較高的介質(zhì)和加工成大口徑的電磁閥。該類電磁閥的公稱通徑最大可達(dá)300mm，工作壓差可達(dá)4MPa，適用于氣態(tài)及液體的管路系統(tǒng)中。

　　以電磁閥閥體的左端為介質(zhì)進(jìn)口，右端為介質(zhì)出口( 圖1) 。當(dāng)電磁閥線圈通電時，線圈產(chǎn)生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿、閥瓣離開上、下閥座，這時的工作介質(zhì)將從左端進(jìn)入閥體并上下流動通過雙閥座，匯合后從閥體的右端流出。當(dāng)線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運(yùn)動，閥瓣與雙閥座關(guān)閉，切斷介質(zhì)的流通。

　　以電磁閥閥體的右端為介質(zhì)進(jìn)口，左端為介質(zhì)出口( 圖2) 。當(dāng)電磁閥線圈通電時，線圈產(chǎn)生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿和閥瓣離開雙閥座，這時的工作介質(zhì)將從閥體右端進(jìn)入閥體腔內(nèi)，分別從上、下介質(zhì)流道通過上下閥座，匯合后從閥體的左端流出。當(dāng)線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運(yùn)動，閥瓣與上、下閥座關(guān)閉，切斷介質(zhì)的流通。

1. 靜鐵芯　2. 彈簧　3. 線圈　4. 動鐵芯　5. 閥桿　6. 閥瓣　7. 閥座　8. 閥體

圖1 介質(zhì)從閥體左端進(jìn)入直動式雙座電磁閥

圖2 介質(zhì)從閥體右端進(jìn)入直動式雙座電磁閥

　　當(dāng)介質(zhì)從閥體左端( 或右端) 進(jìn)入時，由于介質(zhì)壓力相同，介質(zhì)作用在上下閥座的作用面積相同(上下閥座的加工尺寸趨于一致) ，故作用在上閥瓣的介質(zhì)力F1與作用在下閥瓣的介質(zhì)力F2相同。因此，介質(zhì)壓差產(chǎn)生的對閥瓣的不平衡力理論上為0。

　　通過分析可以看出，雙閥座壓力平衡式電磁閥從理論上可有效消除系統(tǒng)介質(zhì)對電磁閥啟閉的影響，可實(shí)現(xiàn)電磁閥的雙向密封和雙向截止的功能，滿足系統(tǒng)的常壓、低壓差或超低壓差的技術(shù)需要。

　　2.2、直動式單座雙向電磁閥

　　直動式單座雙向電磁閥( 單座壓力平衡式電磁閥) 既可實(shí)現(xiàn)零壓差開關(guān)閥，又可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的雙向截止密封。直動式單座雙向電磁閥適用于粘較高的介質(zhì)，該類電磁閥公稱通徑一般為DN5 ～ 50，工作壓差為0 ～ 4.0MPa，能適用于氣態(tài)及液體的管路系統(tǒng)中，密封件如采用聚四氟乙烯等耐腐蝕材料，也可應(yīng)用于具有腐蝕性介質(zhì)的工作環(huán)境和工況條件中。

　　以電磁閥閥體的左端為介質(zhì)進(jìn)口，右端為介質(zhì)出口( 圖3) 。當(dāng)電磁閥線圈通電時，線圈產(chǎn)生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿和閥瓣離開閥座，這時的工作介質(zhì)將從閥體左端進(jìn)入閥體腔并通過閥座，由閥體右端流出閥體。當(dāng)線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運(yùn)動，閥瓣關(guān)閉閥座，切斷介質(zhì)的流通。

圖3 介質(zhì)從閥體左端進(jìn)入直動式單座雙向電磁閥閥體

　　以電磁閥閥體的右端為介質(zhì)進(jìn)口，閥體的左端為介質(zhì)出口。當(dāng)電磁閥線圈通電時，線圈產(chǎn)生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿和閥瓣離開閥座。這時工作介質(zhì)將從閥體右端進(jìn)入閥體腔，并通過閥座，由閥體左端流出閥體。當(dāng)線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運(yùn)動，閥瓣關(guān)閉閥座，切斷介質(zhì)的流通。當(dāng)閥體左端進(jìn)入介質(zhì)時，由于介質(zhì)壓力相同，介質(zhì)作用在閥座和閥桿上的面積相同，因此，介質(zhì)對閥桿的作用力F1與作用在閥瓣上的力F2相同，介質(zhì)在閥桿和閥瓣上所產(chǎn)生的向下和向上的力，大小相等，方向相反，可以相互抵消，理論上壓差對閥瓣產(chǎn)生的不平衡力應(yīng)為0。當(dāng)介質(zhì)從閥體右端進(jìn)入時，亦是同樣道理。介質(zhì)對閥瓣的受力同樣取決于閥桿的截面積和閥座尺寸，即受力面積是否趨于一致。直動式單座電磁閥通過在閥桿上增加工藝流道孔和密封圈結(jié)構(gòu)，理論上可有效消除系統(tǒng)介質(zhì)對電磁閥啟閉的影響，實(shí)現(xiàn)電磁閥的雙向密封和雙向截止的功能，滿足系統(tǒng)的常壓、低壓差或超低壓差的技術(shù)需要。

　　2.3、直動軸流式電磁閥

　　直動軸流式電磁閥( 圖4) 也可實(shí)現(xiàn)零壓差啟閉和介質(zhì)的雙向密封。直動軸流式電磁閥可以任意方向安裝，密封件如采用聚四氟乙烯可應(yīng)用于具有腐蝕性介質(zhì)的工況。其公稱通徑為DN10 ～ 80，工作壓差最大可達(dá)10MPa，適用于液態(tài)和氣態(tài)的管路系統(tǒng)中。

　　當(dāng)電磁閥線圈通電時，線圈產(chǎn)生電磁力，動鐵芯受磁力作用將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥芯離開閥座，這時的工作介質(zhì)將從左端進(jìn)入閥體并通過閥座由右端流出閥門。當(dāng)線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在彈簧力的作用下向右運(yùn)動，閥瓣關(guān)閉閥座，切斷介質(zhì)的流通。

圖4 直動軸流式電磁閥

　　當(dāng)介質(zhì)從閥體左端進(jìn)入時，由于介質(zhì)壓力相同，介質(zhì)在閥芯與閥座上的作用面積相同，因此，介質(zhì)對閥芯的作用力F1與F2可相互抵消，介質(zhì)壓差對閥芯產(chǎn)生的不平衡力理論上為0。當(dāng)介質(zhì)從右端進(jìn)入時亦是同理。

3、電磁閥的選用

　　由于電磁閥的種類和結(jié)構(gòu)形式較多，導(dǎo)致電磁閥使用中存在問題。一般來說當(dāng)出現(xiàn)以下幾種工況時必須選用壓力平衡式電磁閥。

　　(1) 系統(tǒng)需要電磁閥實(shí)現(xiàn)雙向密封功能時。

　　(2) 系統(tǒng)需要在0 壓差時開啟或關(guān)閉電磁閥。

　　(3) 系統(tǒng)要求電磁閥在有真空度要求時啟閉。

　　(4) 系統(tǒng)中有一定的懸浮顆粒。

　　壓力平衡式電磁閥的加工精度要求較高，特別是影響介質(zhì)平衡力形成的關(guān)鍵部件，如閥桿和閥座等。如果加工誤差較大，會導(dǎo)致產(chǎn)品因加工誤差而產(chǎn)生介質(zhì)的不平衡力，一般會導(dǎo)致產(chǎn)品的內(nèi)泄漏量超標(biāo)，嚴(yán)重時將影響電磁閥的正常啟閉，因此，壓力平衡式電磁閥不論是選型，還是生產(chǎn)加工，這些問題必須注意。

4、結(jié)語

　　壓力平衡式電磁閥由于采用了特殊的平衡式結(jié)構(gòu)，介質(zhì)產(chǎn)生的不平衡力可以相互抵消，故可實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的雙向截止和雙向密封。電磁閥不受工作介質(zhì)的影響，只依靠電磁鐵吸力及電磁閥彈簧力的共同作用，可實(shí)現(xiàn)電磁閥的啟閉，故工作可靠、安全。這種特殊結(jié)構(gòu)的電磁閥沒有其他類電磁閥的先導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)，也不用過多考慮運(yùn)動部件之間的配合間隙，因此不同性質(zhì)的介質(zhì)對電磁閥的啟閉影響甚微，故可實(shí)現(xiàn)氣、液及各種油類介質(zhì)在一臺閥上通用，提高了產(chǎn)品的適應(yīng)性。壓力平衡式電磁閥結(jié)構(gòu)簡單、體積小，動作靈敏，響應(yīng)迅速。