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      方向控制閥的原理

      新聞資訊

      方向控制閥的原理

      作者:
      來源:
      2021/03/15 10:02
      【摘要】:
      方向控制閥是用來控制管道內壓縮空氣的流動方向和氣流通斷的元件,它是氣動系統中應用最廣泛的一類閥。按氣流在閥內的作用方向,方向控制閥可分為單向型方向控制閥和換向型方向控制閥兩類。只允許氣流沿一個方向流動的方向控制閥稱為單向型方向控制閥,如單向閥、梭閥、雙壓閥等??梢愿淖儦饬髁鲃臃较虻姆较蚩刂崎y稱為換向型方向控制閥,簡稱換向閥。

      方向控制閥是用來控制管道內壓縮空氣的流動方向和氣流通斷的元件,它是氣動系統中應用最廣泛的一類閥。按氣流在閥內的作用方向,方向控制閥可分為單向型方向控制閥和換向型方向控制閥兩類。只允許氣流沿一個方向流動的方向控制閥稱為單向型方向控制閥,如單向閥、梭閥、雙壓閥等??梢愿淖儦饬髁鲃臃较虻姆较蚩刂崎y稱為換向型方向控制閥,簡稱換向閥。

      一、換向型方向控制閥

      1.分類

      (1)按閥的控制方式分類 :氣壓控制、電磁控制、人力控制和機械控制等類型。

      (2)按閥的工作位置分類: 閥的工作位置稱為“位”,有幾個切換工作位置的閥就稱為“幾位”閥。比如“二位”閥和“三位”閥。閥在未加控制信號或被操作時所處的位置稱為零位。

      (3)按閥的接口數目分類:閥的接口(包括排氣口)稱為“通”,閥的接口包括入口、出口和排氣口,但不包括控制口。常見的閥有兩通、三通、四通、五通。

      根據閥的切換位置和接口數目,便可叫出閥的名稱,如二位二通閥、三位五通閥等。

      二位和三位換向閥的圖形符號見表13-3。

      (4)按閥芯結構形式分類 常用的閥芯結構形式有截止式、滑柱式兩大類。

      (5)按控制數分類:可分為單控式和雙控式。

      單控式是指閥的一個工作位置由控制信號獲得,另一個工作位置是當控制信號消失后,靠其他力來獲得(稱為復位方式)。如靠彈簧力復位稱為彈簧復位;靠氣壓力復位稱為氣壓復位;靠彈簧力和氣壓力復位稱為混合復位?;旌蠌臀豢蓽p小閥芯復位活塞直徑,復位力越大,閥換向越可靠,工作越穩定。

      雙控式是指閥有兩個控制信號,對二位閥采用雙控,當一個控制信號消失,另一個控制信號未加入時,能保持原有閥位不變,稱閥具有記憶功能。對三位閥,每個控制信號控制一個閥位。當兩個控制信號都不存在時,靠彈簧力和(或)氣壓力使閥芯處于中間位置。

      (6)按閥的安裝連接方式分類:管式連接、板式連接、法蘭連接和集成式連接等。

      2.幾種典型換向型方向控制閥

      (1)氣壓控制換向閥 氣壓控制換向閥是靠外加的氣壓信號為動力切換主閥,控制回路換向或開閉。外加的氣壓稱為控制壓力。氣壓控制適用于易燃、易爆、潮濕和粉塵多的場合、操作安全可靠。照作用原理氣控換向閥可分為加壓控制、泄壓控制和差壓控制三種類型。加壓控制是給閥開閉件上以逐漸增加的壓力值,使閥換向的一種控制方式;卸壓控制是給閥開閉件以逐漸減少的壓力值,使閥換向的一種控制方式;差壓控制是利用控制氣壓作用在閥芯兩端不同面積上所產生的壓力差,來使閥換向的一種控制方式。

      下圖為 氣控閥工作原理 a雙氣控滑閥 b單氣控滑閥

      1.單氣控加壓式換向閥 右圖所示是二位三通單氣控加壓截止式換向閥的工作原理圖。K口沒有控制信號時的狀態,閥芯在彈簧與P腔氣壓作用下,使P 、A口斷開。A、O口接通,閥處于排氣狀態。當K口有控制信號時,P 、A口接通,A與O口斷開,A口進氣。

      2.雙氣控加壓式換向閥 下圖所示為氣控閥工作原理圖,單控式氣控閥靠彈簧力復位。對雙氣控或氣壓復位的氣控閥,如果閥兩邊氣壓控制腔所作用的操作活塞面積存在差別,導致在相同控制壓力同時作用下,驅動閥芯的力不相等,而使閥換向,則該閥為差壓控制閥。對氣控閥在其控制壓力到閥控制腔的氣路上串接一個單向節流閥和固定氣室組成的延時環節就構成延時閥??刂菩盘柕臍怏w壓力經單向節流閥向固定氣室充氣,當充氣壓力達到主閥動作要求的壓力時,氣控閥換向,閥切換延時時間可通過調節節流閥開口大小來調整。

      圖為氣控閥工作原理:a雙氣控滑閥,b單氣控滑閥

      (2)電磁控制換向閥 電磁換向閥是氣動控制元件中最主要的元件。按動作方式分有直動式彈性密封;按所用電源分有直流電磁換向閥和交流電磁換向閥。

      1.直動式電磁換向閥 直動式電磁換向閥是利用電磁力直接推動閥芯換向。根據操縱線圈的數目有單線圈和雙線圈,可分為單電控和雙電控兩種。直動式電磁閥的特點是結構簡單、緊湊,換向頻率高,但當用于交流電磁鐵時,如果閥桿卡死就有燒壞線圈的可能。閥桿的換向行程受電磁鐵吸合行程的控制,因此只適用于小型閥。

      下左圖所示為單電控直動式電磁閥工作原理。電磁線圈未通電時,P、A斷開,A、T相通;電磁線圈通電時,電磁力通過閥桿推動閥芯向下移動,使P、A接通,T與A斷開。

      圖左單電控直動式電磁閥工作原理:a斷電狀態b通電狀態c符號。1電磁線圈2閥芯。

      上圖圖右雙電控直動式電磁閥工作原理:1、3-電磁鐵2-閥芯 。電磁鐵1通電、電磁鐵3斷電時,閥芯2被推至右側,A口有輸出,B口排氣。若電磁鐵1斷電,閥芯位置不變,仍為A口有輸出,B口排氣,即閥具有記憶功能,直到電磁鐵3通電,則閥芯被推至左側,閥被切換,此時B口有輸出,A口排氣。同樣,電磁鐵3斷電時,閥的輸出狀態保持不變,使用時兩電磁鐵不允許同時得電。

      2.先導式電磁換向閥 先導式電磁閥是由小型直動式電磁閥和大型氣控換向閥構成。

      (3)機械控制換向閥 靠機械外力使閥芯切換的閥稱為機控閥,它利用執行機構或者其他機構的機械運動,借助閥上的凸輪、滾輪、杠桿或撞塊等機構來操作閥桿,驅動閥換向。機控閥不能用作擋塊或停止器使用。

      (4)人力控制換向閥 靠手或腳使閥芯換向的閥稱為人力控制換向閥。手動閥和機控閥,常用來產生氣信號用于系統控制,但其操作頻率不能太高。

      二、 單向型方向控制閥

      (1)單向閥 單向閥是使氣流只能朝一個方向流動,而不能反向流動的閥。單向閥常與節流閥組合,用來控制執行元件的速度。

      單向閥工作原理圖a:A-P關閉狀態b:P-A開啟狀態

      圖a是單向閥進氣腔P沒有壓縮空氣時的狀態。此時活塞在彈簧力和工作腔氣體余壓作用下處于關閉狀態,從 A 向 P 方向氣流不通。圖b為進氣腔P有壓縮空氣進入,氣體壓力克服彈簧力和摩擦力,單向閥處于開啟狀態,氣流從P腔向A方向流動。

      (2)梭閥:梭閥相當于是兩個單向閥組合的閥,其作用相當于“或”門邏輯功能。工作原理如下圖所示,它有兩個進氣口P 1 和P 2 ,一個出口A,其中P 1 和P 2 都可與A相通,但P 1 和P 2 不相通。無論P 1 或P 2有信號,A口都有輸出。當P 1 和P 2 都有信號輸入時,A口將和較大的壓力信號接通;若兩邊壓力相等,A口一般將和先加入的信號輸入口接通較大的壓力信號接通,有時決定于閥芯的原始狀態。

      梭閥工作原理結構圖:1-閥座 2-閥體 3-閥芯

      梭閥與單向閥不同,沒有復位彈簧,全靠氣壓密封。所以,密封表面的質量要求較高。把閥芯推向一邊并保證密封的氣壓盡量要低,防止閥芯停止在中間位置造成浪費氣體或發生誤動作。一般梭閥的最低工作壓力要求在0.05MPa左右。

      (3)雙壓閥 雙壓閥的作用相當于“與”門邏輯功能。下圖所示為雙壓閥,有兩個輸入口 P 1 、P 2 ,一個輸出口 A。只有當兩個輸入都進氣時,A口才有輸出,當P 1 與P 2 口輸入的氣壓不等時,氣壓低的通過A口輸出。雙壓閥常應用在安全互鎖回路中。

      (4)快速排氣閥 當氣缸或壓力容器需短時間排氣時,在換向閥和氣缸之間加上快速排氣閥,這樣氣缸中的氣體就不再通過換向閥而直接通過快速排氣閥排氣,加快氣缸運動速度。尤其當換向閥距離氣缸較遠,在距氣缸較近處設置快速排氣閥,氣缸內氣體可迅速排入大氣。下圖為快速排氣閥的一種結構形式。當P口進氣后,閥芯關閉排氣口 T,P與A相通,A有輸出;當P口無氣輸入時,A口的氣體使閥芯將P口封住,A與T接通,氣體快速排出,通口流通面積大、排氣阻力小。

       

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