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关于什么是SMC气动阀?上海达斯奇作出的详细说明

上海达斯奇自动化设备有限公司 2021-12-12

第 1 章:什么是SMC气动电磁阀

SMC气动电磁阀是控制空气或工艺气体流量的机电设备。它们主要用于控制SMC气缸、涡轮机(气动马达)、隔膜和管等气动执行器。气动电磁阀和执行器形成辅助空气回路。这些设备用于控制工厂设备。其他SMC气动电磁阀用作某些设备或过程的组成部分。例如压缩空气系统、真空系统、通风系统和气动设备。

气动电磁阀常见于许多工业和制造工厂。它们的主要好处之一是通过远距离发送低功率电信号进行远程控制。这些电信号很容易被工厂的控制系统处理。控制面板或单元在过程区域中的无人值守位置分配操纵阀门的信号。气动电磁阀广泛应用于石油和天然气、发电、化工和塑料等行业。

医药、医药、食品、饮料等领域的气动电磁阀因其操作清洁而受到青睐。它们比主要使用油的液压电磁阀清洁得多。它们可以被密封以防止任何产品被困在其内部空腔中。这反过来又降低了产品污染的风险。

除了电动机和液压执行器之外,机器人和自动化系统还使用气动电磁阀。大多数机械臂和末端执行器依靠这些阀门进行驱动。气动驱动类型通常用于组装、分拣、包装和材料传输单元。

第二章:工作原理

气动电磁阀的核心是电磁阀。螺线管是一种将电能转换为机械作用的电磁致动器。它由紧紧缠绕在铁芯上的盘绕线和铁磁塞或柱塞组成。当电流通过线圈时,会产生磁场。磁力线可以想象成一系列以电流轴为方向的圆。在电流流过环形线圈的情况下,这些圆圈结合形成磁场。

电磁场磁场的表示

线圈周围的磁场使铁磁柱塞被吸引。可以通过两种方式增加产生的电磁力。第一种是在线圈中添加更多的回路或绕组。这增加了从线圈发出的磁场线或磁通量的数量。

第二种方法是增加流过线圈的电流量。这会增加进入螺线管的电源电压。电磁阀可在直流或交流电压下运行。

气动电磁阀的另一个主要部分是阀门。阀门是与空气或气体接触的部分。它由设计用于承受系统压力的组件组成。它还可以抵抗夹带进入气动系统的污染物带来的腐蚀和侵蚀。

阀门内部是一个与阀座或开口配合的圆盘。用圆盘塞住阀座会停止流动。圆盘的另一侧通过阀杆直接连接到铁磁柱塞。根据螺线管的动作,可以降低或升高圆盘。

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第 3 章:气动电磁阀的零件

上一章大致介绍了气动电磁阀的两个主要部分,电磁阀和阀门。为了进一步了解其操作,请注意其详细组件。以下是几乎所有设计通用的气动电磁阀部件。

电磁阀的零件

核:

铁芯,也称为电枢或柱塞,是螺线管的运动部件。这是一种软磁性金属(软的,意味着在低磁场下可以很容易地磁化和退磁的铁磁性金属)。当线圈通电产生磁场时,磁芯被吸引,从而打开或关闭阀门。

核心弹簧:

当磁场被移除时,铁心弹簧将铁心返回到其原始位置。螺线管组件中的芯弹簧设计和配置因阀门操作而异。在某些设计中,例如闭锁式电磁阀,它不使用弹簧来产生返回动作。

芯管:

芯管是线圈缠绕的地方。这也充当软磁芯,改善线圈产生的磁通量。

固定核心:

这安装在芯管的封闭端,这也提高了磁通量。该材料也是一种软磁金属。

线圈:

线圈是螺线管的主要部件之一,由绝缘铜线紧紧缠绕在芯管上组成。如前所述,当施加电流时会产生磁场。

隔膜:

隔膜是一种柔性材料,可隔离螺线管组件。隔膜设计用于容纳流体的压力。

干:

阀杆是阀芯或柱塞连接处的一部分。当铁芯被线圈吸引时,阀杆随之移动,从而驱动阀门。

光盘:

当阀门关闭时,阀瓣会阻止流体流动。在某些电磁阀设计中,使用隔膜、波纹管或夹管装置代替圆盘来阻止流体流动。根据应用,圆盘通常由耐腐蚀且耐用的材料制成,例如 PTFE 或不锈钢。

阀座和阀瓣

座位:

阀座是关闭阀门时压在阀瓣上的孔口。阀座和制动盘通常由相同的材料制成。一旦阀座或阀瓣损坏,阀门将变为通过且无法停止流动。

密封件:

密封件与隔膜一样,将螺线管组件和外部环境与流体隔离。有多种密封材料可供选择,例如 PTFE、FKM、NBR 和 EPDM。

阀盖位于阀体顶部。芯管和阀杆穿过阀盖并进入阀门。

阀体是阀门的主要部件,用于固定隔膜、阀瓣、阀座和阀口。

对于间接或半直接作用的电磁阀,隔膜上安装了一个排放孔。一些阀门设计使用平衡孔。放气孔使阀门能够使用管路压力来打开或关闭阀门。

导频频道:

对于间接作用式电磁阀,阀体中包含先导通道。这是空气从隔膜顶部流入阀门下游侧的地方。

第 4 章:气动电磁阀的类型

电磁阀根据其正常状态、操作类型和电路功能进行分类。在选择新电磁阀并将其集成到现有系统中时,必须指定所有这些

与任何其他类型的自动启动阀一样,电磁阀通常根据其正常(断电)状态进行分类。该特性也表明其故障安全位置。断电时,电磁阀内的弹簧使柱塞恢复到正常位置。

常开电磁阀:

常开电磁阀在断电状态下打开。激活电磁阀关闭阀门。这在发生电源故障时必须在系统中保持空气或气体流动的应用中非常有用,

与常开电磁阀相反,常闭意味着在其未通电状态下被阻塞。通过电磁阀发送电力打开阀门。常闭型电磁阀比常开型更常见。大多数应用要求在系统故障期间关闭或隔离系统管线。

双稳态电磁阀:

常开和常闭电磁阀被认为是单稳态阀。另一方面,双稳态电磁阀具有第二个电磁阀而不是弹簧复位机构。他们没有正常的位置。启动时,即使断电,它们也保持在同一位置。

电磁阀的另一个分类是操作类型。它们可以通过两种主要方法激活。第一种是直接作用,它完全依赖于螺线管产生的电磁力。接下来是通过间接方法,使用先导管线提供的压力。这些方法也可以结合起来创建一个通过电磁力和管线压力激活的阀门。

直动式电磁阀:

对于这种类型的电磁阀,静压力随着孔口尺寸的增加而增加。静压的增加需要更强的电磁阀动作;因此,磁场更强。这意味着对于一定量的气动压力,更大的流量需要更大的螺线管。然后压力和流量与所需的螺线管尺寸成正比。这种类型的电磁阀通常用于小流量和工作压力的应用。

内部先导电磁阀:

对于高流量和高压应用,使用内部先导电磁阀。在这种类型的阀门中,通过阀门的压力打开或关闭阀门。为了实现这一点,安装了一个孔口或一个平衡孔。通常的设计涉及孔口上的核心阻塞流。当阀门关闭时,空气通过孔口,压力在隔膜两侧形成。只要气流被阻塞,由于隔膜顶部的有效面积较大,就会产生一个关闭力。当阀门打开时,阀芯会打开孔口,从而释放隔膜顶部的压力。然后管线压力打开阀门。

内部先导第二阀

外部先导电磁阀:

这种类型的阀门采用与内部先导阀相同的概念,但用于驱动阀门的压力来自外部供应的空气。一个单独的空气回路通过一个额外的端口集成到阀门中。

内部和外部先导电磁阀都称为间接或伺服辅助阀,其主要驱动力来自阀门上下游管路之间的压差。

半直动式电磁阀:

半直接作用结合了直接和间接作用阀的原理。除了来自螺线管的磁力外,阀门两端的压差有助于打开或关闭阀门。当柱塞被致动时,隔膜被提升以打开阀门。同时,一个孔口打开,导致隔膜顶部的压力释放。通过柱塞关闭该孔会在隔膜顶部产生更大的压力,从而关闭阀门。

最后,电磁阀也根据其电路功能进行分类。它们可以作为一个简单的隔离阀,为单个流路提供服务。其他应用需要多个流向。一个例子是需要加压和排气流路的气缸。

二通电磁阀(2/2-way Valve):

这些类型的电磁阀有一个上游和一个下游端口。它们是最基本的类型,用于阻止或允许气流。二通电磁阀有常开和常闭两种配置。

三通电磁阀(3/2通阀):

三通电磁阀具有三个端口:入口(压力端口)、排气和出口(执行器端口)。他们有两种状态。这两种状态交替施加和排放来自执行器或下游设备的压力。

三通电磁阀也可配置为常开常闭,增加了通用功能。对于常开三通阀,当阀门断电时,空气从进气口流向出气口,排气口关闭。通电时,进气口关闭,出气口连接排气口。常闭阀门的情况正好相反。

另一方面,通用功能用于选择从一个端口到另一个端口的流动方

四通电磁阀(4/2通阀):

四通电磁阀有四个端口:一个入口(压力端口)、两个出口或执行器端口和一个排气端口。该阀的两种状态允许从压力端口流向其中一个出口端口,同时将压力从另一个端口排放到排气口。没有常开或常闭位置,它们主要起方向控制阀的作用。

五通电磁阀(5/2通阀):

五通电磁阀与四通阀相似,只是增加了第二个排气口。它们还充当方向控制阀,允许在一条管线上流动,而在另一条管线上排气。每条管路都有一个独立的排气口。

由于两条线可能的排气速度不同,五通电磁阀优于四通电磁阀。在双作用油缸中使用时,油缸的回缩(或伸出)速度可以比伸出速度更快。带中间位置的五通电磁阀(5/3 通阀):

这些类型的电磁阀与普通的 5/2 通阀类似,但在正常状态下增加了一个中心位置。它们有两个螺线管和两个弹簧复位机构,以允许执行器返回。不同类型的5/3通阀按其正常状态下的功能分类。通常,正常状态是保持执行器位置的阀门“静止”状态。

5/3路电磁阀

第 5 章:其他需要考虑的因素

除了确定选择哪种类型的气动电磁阀外,还必须指定其他阀门属性,例如使用的材料类型、压力、管道或管道尺寸、额定电压等。下面列举了这些。

阀体材质:

阀体材料包围阀内部并提供结构支撑。这部分必须具有高强度以承受生产线的压力。此外,它直接暴露在环境中,因此需要足够的耐腐蚀性和耐候性。常见的阀体材料有不锈钢、铸铁、青铜、黄铜以及聚四氟乙烯、聚丙烯等工程塑料。不锈钢和黄铜主要用于户外应用。PTFE 和 PP 用于食品级和超净应用。

阀座和圆盘材料:

这些部件直接接触工艺气体。它们必须具有足够的耐腐蚀性和抗侵蚀性。空气和其他工艺气体会夹带水分、腐蚀性物质、污垢和其他颗粒物质,这些物质会逐渐降解阀座和阀瓣。典型的阀座和阀瓣材料具有高耐腐蚀性、耐磨性和冲击强度。这些材料的例子是不锈钢和聚四氟乙烯。

密封材料:

密封材料的选择受工艺气体类型或空气供应中夹带的化学物质的类型以及系统温度的影响。它们被设计为灵活的,并在暴露于外部因素的同时具有稳定的物理和化学性质。常见的密封材料有 EPDM、NBR、FKM、PEEK 和 PTFE。

聚四氟乙烯电磁阀材料

线路尺寸:

管线尺寸是安装在供应和执行器管道上的电磁阀端口的公称直径。通常,还会指定连接类型。

最大工作压差 (MOPD):

MOPD 是指电磁阀设计用于操作的入口和出口之间的压力差。在大多数情况下,出口与大气相连。在这种情况下,MOPD 与系统的供应压力相同。

最小工作压差(Min. OPD):

间接、伺服辅助或先导电磁阀需要最小。要指定的 OPD。这些类型的电磁阀具有施加力以关闭其先导管路的内部组件。当最小时,先导管线打开。实现了 OPD。通过先导管路的气流驱动阀门。

阀门流量系数 (Cv):

这定义了阀门的流量。它通常描述了通过阀孔的流量和压降之间的相关性。它在比较两个类似设计的电磁阀之间的流动效率时特别有用。

采样阀 CV 比较

工作压力:

工作压力,或安全工作压力,是系统运行状态的内部压力范围。

证明压力:

这是电磁阀在不遭受损坏的情况下可以承受的最大压力。它通常比系统的工作压力大几倍。

系统电压:

这可以识别螺线管控制电路的电压以及电流、频率和功率规格。电磁阀必须针对电路进行适当的额定。否则,设备可能无法激活或响应不佳。

控制电路通常采用直流,但在某些情况下,采用交流。常见的直流电压为 8、12、24 和 30 伏。对于使用交流电的系统,还指定了信号频率,可以是 50 或 60Hz。60Hz 的交流电压为 24、120、240 和 480 伏。

响应时间:

响应时间是阀门从一种状态(通电或断电)到另一种状态所需的时间。它受电磁阀的机械和电气部分的影响。响应时间可以从 5 到 200 毫秒不等。这种特性对于用于需要几乎瞬时启动的关键设备的电磁阀非常重要。

工作温度范围:

这是电磁阀设计运行的环境温度范围。通常,仅指定最高环境温度。对于夹带大量水蒸气的应用,0°C (32°F) 被指定为低环境温度,以防止出现冻结问题。

外壳防护等级:

外壳防护等级描述了电磁阀可以安全操作的环境类型。各个行业将电磁阀暴露在各种条件下,例如雨、灰尘、雪、冲洗和爆炸性气体。外壳保护等级通过 NEMA 和 IP 编号指定。

数字越大表示保护级别越好。对于一般用途的室内使用,使用 NEMA 1 至 2 或 IP 10 至 11 等级的外壳。对于户外应用,NEMA 3S 到 NEMA 4X 或 IP 54 到 IP 64 就足够了。这些类型可防止灰尘、雨和雪。在偶尔冲洗和浸泡的情况下,使用 NEMA 6 和 IP 68。

ATEX 标志示例

除了固体和液体保护外,外壳还根据其与爆炸性环境的兼容性进行评级。ATEX 和 IECEX 标志用于指定电磁阀和其他电子设备的危险应用。ATEX 等级是根据设备将使用的危险区域类型指定的。准确指定这一点很重要,因为更高的保护等级会大大增加设备的成本。此外,具有更高的评级并不意味着更高的保护水平。

其他认证:

在选择电磁阀时,不仅要考虑设计参数,还要考虑产品认证。这是确保产品符合国家和国际组织规定的安全标准的一种方式。这对于直接影响消费者健康和安全的应用中使用的电磁阀尤其重要,例如食品制造、消防、气体处理等。广泛接受的认证包括 Underwriter Laboratories(UL 列名或认可)、CSA、FM Approval、CE、ATEX 和 IEC。

结论

气动电磁阀是控制空气或工艺气体流量的机电设备。它们主要用于控制气缸、涡轮机(气动马达)、隔膜和管等气动执行器。

螺线管是一种将电能转换为机械作用的电磁致动器。它由紧紧缠绕在铁芯上的盘绕线和铁磁塞或柱塞组成。

电磁阀根据其正常状态、操作类型和电路功能进行分类。

除了确定选择哪种类型的气动电磁阀外,还必须指定其他阀门属性,例如使用的材料类型、压力、管道或管道尺寸、额定电压等。

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