二通防爆电磁阀的阀芯结构是决定其工况适应性、流量特性和动作性能的核心部分,目前工业领域中应用*广泛的主要有直动式阀芯和先导式阀芯两大类,此外还有一种 “分步直动式阀芯”,是前两种结构的结合体,适用于更复杂的工况,下面将分别详细介绍。
直动式阀芯结构是基础、简洁的类型,其核心特点是 “电磁力直接驱动阀芯”,无需其他辅助动力。从结构组成来看,它主要包括电磁线圈、阀芯、弹簧、阀座和密封件:阀芯通常为圆柱形,底部与弹簧连接,顶部正对电磁线圈的铁芯,阀芯与阀座接触的部位装有耐介质的密封垫(如丁腈橡胶、氟橡胶等)。当电磁线圈通电时,铁芯产生的电磁吸力直接作用于阀芯顶部,克服弹簧的弹力,将阀芯向上提起,此时阀芯与阀座之间形成间隙,介质从进口流入,经间隙从出口流出;断电时,电磁吸力消失,弹簧恢复原状,推动阀芯向下移动,密封垫与阀座紧密贴合,切断介质通路。这种结构的优势十分明显:一是适应压力范围广,从 - 0.1MPa(负压)到 1.6MPa(低压)均可使用,尤其适合压力不稳定或压力较低的场景;二是动作速度快,通电后阀芯能在 0.01 - 0.03 秒内完成开启,断电后复位速度也快,适合需要快速切换通路的场合,比如自动化生产线的介质快速截断;三是结构简单,零部件数量少,故障率低,维护方便,比如阀芯磨损后只需更换密封垫或阀芯即可,无需拆解复杂部件。
但直动式阀芯也有局限性:由于电磁线圈的吸力有限,无法驱动体积过大、重量过重的阀芯,因此其通径通常较小,一般在 1 - 25mm 之间,*流量有限,难以满足大流量工况需求。例如,在石油化工行业的大型管路中,若需要控制每秒数十升的介质流量,直动式阀芯的电磁阀就无法胜任。此外,由于电磁力直接作用于阀芯,线圈的功率相对较大,长时间通电时会产生较多热量,需注意线圈的散热,避免过热烧毁。
先导式阀芯结构则是为解决 “大流量、高压差” 工况而设计的,其核心逻辑是 “利用介质压力差驱动主阀芯,电磁力仅控制先导阀”。它的结构比直动式复杂,分为先导阀部分和主阀部分:先导阀由小型电磁线圈、先导阀芯和先导阀座组成,主阀则包括主阀芯、主阀座、弹簧和压力平衡孔。工作时,当主电磁阀线圈通电,先导阀先动作 —— 先导阀芯被电磁力提起,打开先导通路,此时主阀芯上腔的介质会通过先导通路和压力平衡孔排出,导致主阀芯上下腔出现压力差:下腔介质压力高于上腔,在这个压力差的作用下,主阀芯克服弹簧力向上移动,打开主通路,实现大流量介质的通过;当线圈断电,先导阀芯复位关闭先导通路,主阀芯上腔的介质无法排出,上下腔压力逐渐平衡,主阀芯在弹簧力作用下复位,关闭主通路。
先导式阀芯的优势在于:一是通径大,可实现 20 - 100mm 的大口径设计,流量远高于直动式,适合石油、化工、水处理等大流量控制场景;二是线圈功率小,由于仅需驱动小型先导阀芯,线圈的耗电量比直动式低 50% 以上,长时间通电也不易过热;三是能适应高压差工况,部分型号可在 1.6 - 32MPa 的高压环境下工作,且压力差越大,主阀芯的开启越稳定。但它的局限性也很突出:对系统压力有*低要求,通常需要系统压力≥0.02MPa 才能形成足够的压力差,因此无法在负压或零压环境下使用;此外,结构复杂导致故障率相对较高,比如先导阀的密封件磨损后,会导致主阀上下腔压力差不足,出现“主阀无法完全打开”的故障,维护时需要拆解先导阀和主阀,难度比直动式大。
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