毛文（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院，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)置一個導向承重套，保證電磁閥能夠低壓啟動，采用連接桿的結(jié)構(gòu)，減少流體流動對閥芯動作的影響。

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

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雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門，其品種和規(guī)格相當繁多。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。

電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的元件，是用來控制流體自動化的基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動。電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預期的控制，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閥芯，通過改變閥芯位置而進行換向的。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：費用低廉，換向時間短，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，換向時間長，工作效率低。

圖1所示為二位三通電磁換向閥。當電磁鐵斷電時，進油口P與油口A接通，油口B被關(guān)閉。當電磁鐵通電時，銜鐵通過推桿1將閥芯2推向右端，進油口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，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，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換向，可以通過在兩端各設(shè)一個電磁鐵，雙磁鐵控制才能實現(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，主要包括兩個方面：在有控制信號輸入時閥芯能切換至工作位置；控制信號消失后，閥芯在彈簧力作用下能回復到原始位置。為保證換向閥可靠地換向和復位，必須使電磁鐵吸力和復位彈簧力大于閥芯運動過程中的各種阻力，阻力包括液動力、彈簧力、卡緊力、摩擦力等。

圖2是一種直動式二位三通電磁閥，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，還包括導向承重套6，導向承重套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在裝配時應(yīng)嚴格保證同心設(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)置一個導向承重套，其目的一方面起到導向的作用，其次在高壓環(huán)境中能很好地承擔了壓力分擔的作用，以承受由液動力對閥芯形成的橫向壓力、彎曲及振動。另外，還可以大大減少閥芯移動所受的摩擦力，而且降低流體內(nèi)的金屬雜質(zhì)對閥芯動作的影響。因此只需要一個電磁鐵，通過部件之間的同心設(shè)置，實現(xiàn)直動式的驅(qū)動方式，保證電磁閥低壓啟動。同時，采用連接桿的結(jié)構(gòu)，減少流體流動對閥芯移動的影響，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措施僅僅是為了清楚地說明而所做的舉例，并非對實施方案的限定。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。

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)進行改進，在閥體內(nèi)設(shè)置一個導向承重套，在高壓環(huán)境中，導向承重套很好地承擔了壓力分擔的作用，因此只需要一個電磁鐵，通過部件的同心設(shè)置，實現(xiàn)直動式的驅(qū)動方式，保證電磁閥低壓啟動，采用連接桿的結(jié)構(gòu)，以減少流體流動對閥芯移動的影響。

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（責任編輯：王文深）

中圖分類號：TH137.獻標識碼：A.章編號：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)學院副教授，研究方向：機械設(shè)計。

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