ASCO世格電磁閥的深入解析,工作原理與安裝應(yīng)用

ASCO世格電磁閥在工業(yè)自動(dòng)化中扮演重要角色，負(fù)責(zé)流體控制。其應(yīng)用廣泛，不僅局限于液壓或氣動(dòng)領(lǐng)域。在控制系統(tǒng)中，不同類型的電磁閥扮演著各自的重要角色，例如單向閥、安全閥、方向控制閥以及速度調(diào)節(jié)閥等，它們各自在特定的位置發(fā)揮著的作用。

ASCO世格電磁閥的原理可概括為三大類：直動(dòng)式、分步直動(dòng)式以及先導(dǎo)式。

ASCO世格電磁閥是電磁閥的三大類型之一。其工作原理基于線圈通電后產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，使得閥門(mén)上的銜鐵被吸引，從而直接開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)。這種類型的電磁閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)迅速，常用于控制流體通路。直動(dòng)式電磁閥利用線圈通電產(chǎn)生的電磁力直接開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)。其特點(diǎn)是在真空、負(fù)壓或零壓的環(huán)境下都能穩(wěn)定工作，但其通徑通常不超過(guò)25毫米。

在常閉型直動(dòng)式電磁閥中，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁力，該力作用于敞開(kāi)件，使其從閥座上提起，從而打開(kāi)閥門(mén)。一旦斷電，電磁力隨之消失，此時(shí)彈簧的作用將敞開(kāi)件壓回閥座上，閥門(mén)保持敞開(kāi)狀態(tài)。相反，常開(kāi)型電磁閥的工作原理與此類似，只是狀態(tài)相反。

分步直動(dòng)式電磁閥，作為一種常見(jiàn)的電磁閥類型，其工作原理與常閉型直動(dòng)式電磁閥有所不同。在分步直動(dòng)式電磁閥中，電磁線圈的通電會(huì)產(chǎn)生電磁力，但這種電磁力并不會(huì)一次性將敞開(kāi)件提起。相反，它會(huì)使敞開(kāi)件逐步移動(dòng)，直至達(dá)到一個(gè)中間位置。斷電后，彈簧的作用會(huì)使得敞開(kāi)件繼續(xù)向閥座方向移動(dòng)，直至關(guān)閉閥門(mén)。分步直動(dòng)式電磁閥結(jié)合直動(dòng)和先導(dǎo)式特點(diǎn)，逐步開(kāi)啟閥門(mén)以提高控制精度。同時(shí)，該類型的電磁閥同樣適用于真空、負(fù)壓或零壓的環(huán)境，但其通徑也通常不超過(guò)25毫米。

分步直動(dòng)式電磁閥的工作原理融合了直動(dòng)和先導(dǎo)式的特點(diǎn)。在無(wú)壓差狀態(tài)下，即入口與出口壓力相等時(shí)，通電后電磁力會(huì)依次提起先導(dǎo)小閥和主閥的關(guān)閉件，從而打開(kāi)閥門(mén)。而當(dāng)入口與出口之間產(chǎn)生啟動(dòng)壓差時(shí)，通電時(shí)電磁力會(huì)先作用于先導(dǎo)小閥，導(dǎo)致主閥下腔壓力上升、上腔壓力下降，進(jìn)而利用這一壓差將主閥向上推開(kāi)。斷電后，先導(dǎo)閥則依靠彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的關(guān)閉。

特點(diǎn)：分步直動(dòng)式電磁閥能在零壓差、真空或高壓環(huán)境下可靠工作，但需注意，其功率需求較高，且安裝時(shí)必須保持水平。

間接先導(dǎo)式電磁閥的工作原理主要依賴于先導(dǎo)閥。當(dāng)電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，先導(dǎo)閥通過(guò)彈簧力或介質(zhì)壓力保持關(guān)閉狀態(tài)。通電后，電磁力作用于先導(dǎo)閥，使其克服彈簧力或介質(zhì)壓力打開(kāi)，進(jìn)而導(dǎo)致主閥上下腔的壓力變化，利用這一壓差將主閥打開(kāi)。斷電后，先導(dǎo)閥依靠彈簧力恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的關(guān)閉。間接先導(dǎo)式電磁閥通過(guò)先導(dǎo)閥開(kāi)啟主閥。該類型電磁閥適用多種工作場(chǎng)景，安裝無(wú)需水平，僅需滿足流體壓差條件。

當(dāng)電磁閥通電時(shí)，電磁力會(huì)作用于先導(dǎo)孔，使其打開(kāi)。這導(dǎo)致上腔室內(nèi)的壓力迅速降低，從而在上腔室與敞開(kāi)件周圍形成了一個(gè)上低下高的壓差。由于流體壓力的作用，敞開(kāi)件會(huì)向上移動(dòng)，進(jìn)而打開(kāi)閥門(mén)。而在斷電時(shí)，彈簧力會(huì)推動(dòng)先導(dǎo)孔重新關(guān)閉。此時(shí)，入口處的壓力會(huì)通過(guò)旁通孔迅速傳遞到腔室內(nèi)，在關(guān)閥件周圍形成一個(gè)下低上高的壓差。同樣，流體壓力會(huì)推動(dòng)關(guān)閥件向下移動(dòng)，從而關(guān)閉閥門(mén)。特點(diǎn)：這種間接先導(dǎo)式電磁閥具有體積小、功率低的特點(diǎn)，并且其流體壓力的上限范圍較高。它可以根據(jù)需要任意安裝，但必須確保滿足流體壓差的條件。

在真空系統(tǒng)或其他相關(guān)應(yīng)用中，閥門(mén)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它們能夠打開(kāi)、關(guān)閉或隔離特定的腔室。這些閥門(mén)根據(jù)其控制方式的不同，主要分為手動(dòng)、氣動(dòng)和電動(dòng)三大類。手動(dòng)閥門(mén)自然是通過(guò)人為操作來(lái)控制其開(kāi)關(guān)狀態(tài)，而氣動(dòng)閥門(mén)則依賴于氣體壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作，具有響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性強(qiáng)以及支持遠(yuǎn)距離和自動(dòng)控制等顯著優(yōu)勢(shì)。例如，中科艾科米的電子束蒸發(fā)源控制器、電阻式蒸發(fā)源控制器以及裂解源控制器等電控儀器，就配備了可選的Shutter控制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的精確控制。此外，還有專門(mén)用于閥門(mén)控制的設(shè)備，能夠同時(shí)管理多達(dá)24路閥門(mén)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化自動(dòng)控制的操作。

然而，電動(dòng)閥門(mén)由于驅(qū)動(dòng)力矩相對(duì)較小、開(kāi)關(guān)速度較慢等局限，在真空系統(tǒng)中的應(yīng)用相對(duì)較少。在實(shí)際使用中，氣動(dòng)閥往往需要與電磁閥配合，電磁閥負(fù)責(zé)改變氣路的通斷狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)閥開(kāi)合的控制。

雙作用氣缸在其兩端均設(shè)有通氣口。當(dāng)一端的通氣口接入壓縮空氣時(shí)，活塞會(huì)向另一端移動(dòng)，同時(shí)，氣缸內(nèi)的剩余氣體會(huì)從另一端的氣口排出。反之，若向另一端通氣口接入壓縮空氣，則活塞會(huì)做出相反的動(dòng)作。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)的精準(zhǔn)控制，除了穩(wěn)定的氣源供應(yīng)，電磁閥的配置也至關(guān)重要。電磁閥，作為關(guān)鍵的控制元件，能夠切斷或接通氣源，甚至改變氣源的方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作的有效控制。

電磁閥，作為自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，主要用于控制流體的方向。在工業(yè)控制系統(tǒng)和科研儀器系統(tǒng)中，電磁閥配合相應(yīng)的電路，能夠自動(dòng)切斷或接通氣源，從而實(shí)現(xiàn)氣體流動(dòng)方向的改變。例如，在真空系統(tǒng)中常用的插板閥、角閥、Vent閥以及氣動(dòng)Shutter等，均可通過(guò)電磁閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉功能。

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，電磁閥常被用于控制氣缸的動(dòng)作。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的電路，電磁閥能夠靈活地改變氣體流入氣缸的方向，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)氣缸執(zhí)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜動(dòng)作。這種應(yīng)用方式在工業(yè)生產(chǎn)和科研實(shí)驗(yàn)中非常普遍，為自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了便捷與高效。

電磁閥主要由電磁線圈和閥體兩部分構(gòu)成。其核心工作原理是依靠電磁線圈產(chǎn)生的電磁力，推動(dòng)閥芯進(jìn)行動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)流體的通斷或方向轉(zhuǎn)換。以兩位五通電磁閥為例，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖6所示。在電磁線圈未通電時(shí)，復(fù)位彈簧的彈力使活動(dòng)鐵芯保持在初始位置，流體從下往上流動(dòng)；當(dāng)電磁線圈通電后，磁回路產(chǎn)生電磁吸力，活動(dòng)鐵芯受到吸引力并克服彈簧彈力向下移動(dòng)，導(dǎo)致流體方向變?yōu)閺纳现料?；一旦線圈斷電，電磁吸力隨即消失，活動(dòng)鐵芯在彈簧的作用下恢復(fù)原位。其他類型的電磁閥工作原理與此類似。

電磁閥按其動(dòng)作方式，主要可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩類。直動(dòng)式電磁閥的設(shè)計(jì)原理是，在通電狀態(tài)下，僅依靠電磁線圈產(chǎn)生的電磁力來(lái)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件（包括磁芯、閥桿以及上下的膜片或密封件），從而實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)啟；而在斷電后，彈簧的彈力會(huì)使得運(yùn)動(dòng)部件復(fù)位，進(jìn)而關(guān)閉閥門(mén)。

先導(dǎo)式電磁閥的工作原理則是，在通電狀態(tài)下，電磁力首先作用于先導(dǎo)孔，使其打開(kāi)。這一動(dòng)作導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件兩側(cè)產(chǎn)生壓差，氣體壓力隨即推動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件克服彈簧力的作用，使閥門(mén)開(kāi)啟。當(dāng)斷電時(shí)，電磁力撤去對(duì)先導(dǎo)孔的控制，彈簧力將運(yùn)動(dòng)部件恢復(fù)至初始位置，從而關(guān)閉閥門(mén)。

直動(dòng)式電磁閥在閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，無(wú)需介質(zhì)壓力即可實(shí)現(xiàn)零壓?jiǎn)?dòng)，因此其啟動(dòng)速度相較于先導(dǎo)式電磁閥更為迅速，特別適用于需要快速切斷的場(chǎng)合。然而，直動(dòng)式電磁閥的體積相對(duì)較大，且所需功率較高。相比之下，先導(dǎo)式電磁閥則依賴于先導(dǎo)壓力才能打開(kāi)，其體積更為緊湊，所需功率也較小。

此外，我們還可以根據(jù)閥芯的位置和閥體上的出口數(shù)量來(lái)分類電磁閥。例如，在真空系統(tǒng)中常用的氣動(dòng)閥門(mén)，就包括多種類型的電磁閥。其中，二位三通電磁閥是一種常見(jiàn)的類型。

二位三通電磁閥，作為控制單作用氣缸的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)包含三個(gè)通氣口：P進(jìn)氣口，負(fù)責(zé)連接氣源；A出氣口，與單作用氣缸的進(jìn)氣口相連；以及R排氣口，通常接有消音器。當(dāng)線圈通電時(shí)，排氣口A關(guān)閉，氣體通過(guò)進(jìn)氣口P和出氣口A進(jìn)入氣缸，從而驅(qū)動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)。而斷電后，進(jìn)氣口P關(guān)閉，氣缸在彈簧的回彈力作用下復(fù)位，同時(shí)，殘余氣體通過(guò)出氣口A經(jīng)由排氣口R排出。

接下來(lái)，我們探討一下二位四通和二位五通電磁閥

這兩種電磁閥在結(jié)構(gòu)和工作原理上與二位三通電磁閥有所差異，但同樣在液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。

二位四通閥與二位五通閥的結(jié)構(gòu)如上圖所示。二位五通電磁閥擁有五個(gè)通氣口，其中進(jìn)氣口P連接至氣源，而出氣口A和B則分別與氣缸的兩個(gè)通氣口相連。此外，還設(shè)有兩個(gè)排氣口R和S，通常接有消音器。當(dāng)線圈通電時(shí)，氣體經(jīng)進(jìn)氣口P由出氣口A進(jìn)入氣缸左腔室，推動(dòng)活塞桿伸展，同時(shí)氣缸右腔室的殘余氣體由B經(jīng)排氣口S排出。斷電后，氣體則通過(guò)進(jìn)氣口P由出氣口B進(jìn)入氣缸右腔室，使活塞桿復(fù)位至初始位置，而左腔室的殘余氣體則由A經(jīng)排氣口R排出。

相較于二位五通電磁閥，二位四通電磁閥的設(shè)計(jì)略有不同，它僅設(shè)有一個(gè)排氣孔，將二位五通電磁閥的兩個(gè)排氣孔合并。這種設(shè)計(jì)選擇主要取決于具體應(yīng)用場(chǎng)景。在液壓控制系統(tǒng)中，為了便于收集油液，通常會(huì)選用二位四通閥。而在真空系統(tǒng)或氣動(dòng)閥門(mén)控制中，由于使用壓縮空氣或氮?dú)馇覠o(wú)需回收，因此更常采用二位五通閥。

接下來(lái)，我們將探討三位五通電磁閥的工作原理

這種電磁閥配備了雙電控線圈，當(dāng)兩個(gè)電磁鐵均未通電時(shí)，閥芯會(huì)在兩側(cè)彈簧的平衡作用下保持在中間位置。這個(gè)中間位置決定了電磁閥的氣路通斷狀態(tài)，進(jìn)而決定了它是中封、中泄還是中壓式的三位五通閥。特別的是，三位五通電磁閥非常適合用來(lái)控制具有三個(gè)狀態(tài)的氣動(dòng)閥門(mén)，例如有三個(gè)狀態(tài)的插板閥等。

當(dāng)中封狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，即兩個(gè)線圈均未通電，電磁閥的進(jìn)氣口和排氣口都處于封閉狀態(tài)。這使得氣缸前腔和后腔的壓力得以保持，即最后一個(gè)線圈斷電時(shí)的狀態(tài)得以維持。但需注意，長(zhǎng)時(shí)間保持此狀態(tài)可能會(huì)因微小泄漏而逐漸改變這種平衡。

當(dāng)兩個(gè)線圈都不通電時(shí)，電磁閥的進(jìn)氣口將關(guān)閉，而排氣口則打開(kāi)。這樣，氣缸前后腔內(nèi)的壓力可以通過(guò)電磁閥的兩個(gè)排氣口同時(shí)排出，導(dǎo)致氣缸前腔和后腔均處于無(wú)壓力狀態(tài)。這種狀態(tài)通常被稱為中泄式。

當(dāng)中泄式狀態(tài)持續(xù)時(shí)，若向其中一個(gè)線圈施加電流，電磁閥的進(jìn)氣口將關(guān)閉，而與該線圈對(duì)應(yīng)的排氣口則打開(kāi)。這樣，氣缸前腔或后腔內(nèi)的壓力可以通過(guò)打開(kāi)的排氣口排出，從而調(diào)整該腔的壓力。而另一個(gè)未通電的線圈，其對(duì)應(yīng)的排氣口則保持關(guān)閉，使得另一腔的壓力得以保持。這種狀態(tài)被稱為中壓式。

圖15展示了雙電控的二位五通電磁閥，這種電磁閥具備記憶功能，即便在失電狀態(tài)下，也能保持氣缸原有的工作狀態(tài)。