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氣動(dòng)控制閥 概述：

氣動(dòng)控制閥因?yàn)槠浞€(wěn)定性好、維護(hù)簡(jiǎn)單而廣泛應(yīng)用，可設(shè)計(jì)成平衡式消除了閥瓣上的大部分靜態(tài)不平衡力，并有一定的阻尼作用，可以減小流體流動(dòng)引發(fā)振動(dòng)，能用于壓差相對(duì)較大的場(chǎng)合，可選擇多彈簧氣動(dòng)簿膜機(jī)構(gòu)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。調(diào)節(jié)閥又名控制閥，在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域中，通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的zui終控制元件。一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門(mén)組成。如果按行程特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力和液位。根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號(hào)，自動(dòng)控制閥門(mén)的開(kāi)度，從而達(dá)到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥分電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥調(diào)節(jié)閥由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。調(diào)節(jié)閥通常分為直通單座式調(diào)節(jié)閥和直通雙座式調(diào)節(jié)閥兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場(chǎng)合。、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是以壓縮空氣為動(dòng)力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于電氣閥門(mén)定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、保位閥等附件去驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的：流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)就是控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。給水系統(tǒng)中常用的減壓孔板只能減動(dòng)壓，不能減靜壓；而給水減壓閥既可以減動(dòng)壓，也可以減靜壓。給水減壓閥可以簡(jiǎn)化給水系統(tǒng)，防止系統(tǒng)超壓，避免水擊，保護(hù)用水設(shè)備，節(jié)約用水。目前，給水減壓閥已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)分區(qū)給水系統(tǒng)中，尤其適用于高層建筑的生活及消防給水系統(tǒng)中。
1給水減壓閥的分類(lèi)及原理
按照結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，給水減壓閥分為比例式、可調(diào)式兩類(lèi)，結(jié)構(gòu)示意參見(jiàn)圖1。
比例式的出口壓力與進(jìn)口壓力是按照固定比例減壓的。比例式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，閥體只有一個(gè)活動(dòng)部件活塞，活塞在截留口的前后面積不同。隨著流量的變化，截留口產(chǎn)生的阻力損失隨著進(jìn)口、出口的壓力差變化，截留口的縫隙也變化，保持進(jìn)口、出口的壓力按照固定比例。當(dāng)沒(méi)有流量時(shí)，閥體的截留口*關(guān)閉實(shí)現(xiàn)減靜壓。
比例式的減壓效果好，無(wú)需人工調(diào)節(jié)，閥體體積小，便于加工制作，價(jià)格低廉，安裝、維護(hù)簡(jiǎn)便，使用壽命長(zhǎng)，但出口壓力不能調(diào)節(jié)。
可調(diào)式的出口壓力可以按照需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)增強(qiáng)局部水頭損失以達(dá)到減壓的目的。進(jìn)水通過(guò)截留口，降低的壓力作為反饋信號(hào)引到橡膠膜片下面，利用膜片與彈簧的力平衡關(guān)系，通過(guò)聯(lián)動(dòng)閥芯使閥瓣保持在一定的開(kāi)啟高度，得到相應(yīng)的阻力系數(shù)，使出水壓力達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)達(dá)到關(guān)閉截留口的設(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)減靜壓。調(diào)節(jié)彈簧的平衡力可以靈活地調(diào)節(jié)出口壓力。
可調(diào)式的出口壓力相對(duì)穩(wěn)定，動(dòng)作反應(yīng)靈敏，使用靈活，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，閥體體積大，價(jià)格較高。使用一段時(shí)間后，當(dāng)出口壓力出現(xiàn)偏移時(shí)，可以調(diào)節(jié)后繼續(xù)使用。閥體內(nèi)彈簧和隔膜在使用一定年限后，會(huì)出現(xiàn)彈性疲勞和老化現(xiàn)象，需及時(shí)調(diào)整或更換。
 給水減壓閥在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用 

  氣動(dòng)控制閥

一、氣動(dòng)控制閥的分類(lèi)

氣動(dòng)控制閥是指在氣動(dòng)系統(tǒng)中控制氣流的壓力、流量和流動(dòng)方向，并保證氣動(dòng)執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)正常工作的各類(lèi)氣動(dòng)元件?？刂坪驼{(diào)節(jié)壓縮空氣壓力的元件稱(chēng)為壓力控制閥?？刂坪驼{(diào)節(jié)壓縮空氣流量的元件稱(chēng)為流量控制閥。改變和控制氣流流動(dòng)方向的元件稱(chēng)為方向控制閥。除上述三類(lèi)控制閥外，還有能實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯元件，包括元件內(nèi)部無(wú)可動(dòng)部件的射流元件和有可動(dòng)部件的氣動(dòng)邏輯元件。在結(jié)構(gòu)原理上，邏輯元件基本上和方向控制閥相同，僅僅是體積和通徑較小，一般用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的邏輯運(yùn)算功能。近年來(lái)，隨著氣動(dòng)元件的小型化以及PLC控制在氣動(dòng)系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，氣動(dòng)邏輯元件的應(yīng)用范圍正在逐漸減小。從控制方式來(lái)分，氣動(dòng)控制可分為斷續(xù)控制和連續(xù)控制兩類(lèi)。在斷續(xù)控制系統(tǒng)中，通常要用壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)程序動(dòng)作；連續(xù)控制系統(tǒng)中，除了要用壓力、流量控制閥外，還要采用伺服、比例控制閥等，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)控制。氣動(dòng)控制閥分類(lèi)如圖4.1。

二、氣動(dòng)控制閥和液壓閥的比較

（一）氣動(dòng)控制閥 使用的能源不同

氣動(dòng)元件和裝置可采用空壓站集中供氣的方法，根據(jù)使用要求和控制點(diǎn)的不同來(lái)調(diào)節(jié)各自減壓閥的工作壓力。液壓閥都設(shè)有回油管路，便于油箱收集用過(guò)的液壓油。氣動(dòng)控制閥可以通過(guò)排氣口直接把壓縮空氣向大氣排放。

（二） 對(duì)泄漏的要求不同

液壓閥對(duì)向外的泄漏要求嚴(yán)格，而對(duì)元件內(nèi)部的少量泄漏卻是允許的。對(duì)氣動(dòng)控制閥來(lái)說(shuō)，除間隙密封的閥外，原則上不允許內(nèi)部泄漏。氣動(dòng)閥的內(nèi)部泄漏有導(dǎo)致事故的危險(xiǎn)。

對(duì)氣動(dòng)管道來(lái)說(shuō)，允許有少許泄漏；而液壓管道的泄漏將造成系統(tǒng)壓力下降和對(duì)環(huán)境的污染。

（三） 對(duì)潤(rùn)滑的要求不同

    液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為液壓油，液壓閥不存在對(duì)潤(rùn)滑的要求；氣動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)為空氣，空氣無(wú)潤(rùn)滑性，因此許多氣動(dòng)閥需要油霧潤(rùn)滑。閥的零件應(yīng)選擇不易受水腐蝕的材料，或者采取必要的防銹措施。

（四） 壓力范圍不同

    氣動(dòng)閥的工作壓力范圍比液壓閥低。氣動(dòng)閥的工作壓力通常為10bar以?xún)?nèi)，少數(shù)可達(dá)到40bar以?xún)?nèi)。但液壓閥的工作壓力都很高（通常在50Mpa以?xún)?nèi)）。若氣動(dòng)閥在超過(guò)zui高容許壓力下使用。往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重事故。

（五）氣動(dòng)控制閥使用特點(diǎn)不同

一般氣動(dòng)閥比液壓閥結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，易于集成安裝，閥的工作頻率高、使用壽命長(zhǎng)。氣動(dòng)閥正向低功率、小型化方向發(fā)展，已出現(xiàn)功率只有0.5W的低功率電磁閥?？膳c微機(jī)和PLC可編程控制器直接連接，也可與電子器件一起安裝在印刷線路板上，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)板接通氣電回路，省卻了大量配線，適用于氣動(dòng)工業(yè)機(jī)械手、復(fù)雜的生產(chǎn)制造裝配線等場(chǎng)合。

三、 氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)特性

氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)可分解成閥體（包含閥座和閥孔等）和閥心兩部分，根據(jù)兩者的相對(duì)位置，有常閉型和常開(kāi)型兩種。閥從結(jié)構(gòu)上可以分為：截止式、滑柱式和滑板式三類(lèi)閥。

  （一）截止式閥的結(jié)構(gòu)及特性

    截止式閥的閥心沿著閥座的軸向移動(dòng)，控制進(jìn)氣和排氣。圖4.2所示為二通截止式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖4.2a中，在閥的P口輸入工作氣壓后，閥芯在彈簧和氣體壓力作用下緊壓在閥座上，壓縮空氣不能從A口流出；圖4.2b為閥桿受到向下的作用力后，閥芯向下移動(dòng)，脫離閥座，壓縮空氣就能從P口流向A口輸出。這就是截止式閥的切換原理。

    圖4.3所示的閥為常通型結(jié)構(gòu)。圖4.3a為初始狀態(tài)，與圖4.2a相反，閥心在彈簧力作用

下離開(kāi)閥座，壓縮空氣從P口流向A口輸出。圖4.3b為工作狀態(tài)，閥桿在向上的力作用下，閥心緊壓在閥座上關(guān)閉閥口，流道被關(guān)斷，A口沒(méi)有壓縮空氣流出。

圖4.4所示為三通截止式閥的結(jié)構(gòu)，閥有P、A、0三個(gè)孔口。圖4.4a為閥的初始狀態(tài)，閥心緊壓在上閥座上，P口和A口通路被關(guān)斷，A口和0口相通。閥的輸出A口沒(méi)有輸出。

圖4.4b為工作狀態(tài)。閥桿受力后使閥心離開(kāi)上閥座而緊壓在下閥座上，關(guān)閉排氣O口，打開(kāi)P口至A口之間的通道，壓縮空氣從P口流向A口輸出。圖4.4c所示為閥在切換過(guò)程中閥心所處的瞬態(tài)位置。此時(shí)，P、A、0三個(gè)孔口同時(shí)相通，而發(fā)生串氣現(xiàn)象。實(shí)際上，對(duì)于快速切換的閥，這種串氣現(xiàn)象對(duì)閥的動(dòng)作不存在什么影響。但緩慢切換時(shí)，應(yīng)予以注意。

截止式閥的結(jié)構(gòu)決定了其開(kāi)啟所需的時(shí)間較短，但開(kāi)啟大口徑的閥則需較大的開(kāi)啟力。因此截止式閥多用于小口徑的閥。需要大流量或高壓時(shí)，往往采取先導(dǎo)式的結(jié)構(gòu)。其方法是增加一個(gè)控制活塞，先導(dǎo)控制氣壓作用在活塞上產(chǎn)生的較大操縱力，以彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)。

    為了使截止式閥密封可靠，操縱方便，另一種方法是采用壓力平衡的方法，如圖4.5所示，在閥桿兩側(cè)增加了活塞，活塞受氣壓作用面積和閥心受壓面積相等，這種閥稱(chēng)為壓力平衡式閥。由于初始狀態(tài)時(shí)，工作氣壓作用在閥桿上的合力為零，使開(kāi)啟閥門(mén)的操作力大大降低。

（二）滑柱式閥的結(jié)構(gòu)及特性 

滑柱式閥是用圓柱狀的閥心在圓筒形閥套內(nèi)沿軸向移動(dòng)，從而切換氣路。圖4.6所示為滑柱式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖4.6左圖為閥的初始狀態(tài)，滑柱在彈簧力的作用下右移。此時(shí)，壓縮空氣從輸人口P流向輸出口A，A口有氣壓輸出，B口無(wú)氣壓輸出。圖4.6右圖為閥的工作狀態(tài)；滑柱在操縱力作用下克服彈簧力左移，關(guān)斷P口和A口通路，接通P口和B口。于是，B口有輸出，A口無(wú)輸出。

   滑柱式閥在結(jié)構(gòu)上只要稍稍改變閥套或滑柱的尺寸、形狀就能實(shí)現(xiàn)兩位四通和兩位五通閥的功能。

4.2  方向控制閥

一、方向控制閥概述

（一）操作方式

    為了使閥換向，必須對(duì)閥心施加一定大小的軸向力。使其迅速移動(dòng)改變閥心的位置。這種獲得軸向力的方式叫做換向閥的操作方式，或控制方式。通常可分為氣壓、電磁、人力和機(jī)械四種操作方式。

    1．氣動(dòng)控制閥氣壓操作

用氣壓力來(lái)獲得軸向力使閥心迅速移動(dòng)換向的操作方式叫做氣壓操作。它按施加壓力的方式可分為加壓控制、卸壓控制、差壓控制和時(shí)間控制。

1）加壓控制是指施加在閥心控制端的壓力逐漸升到一定值時(shí)，使閥心迅速移動(dòng)換向的控制，閥心沿著加壓方向移動(dòng)。

    2）卸壓控制是指施加在閥心控制端的壓力逐漸降到一定值時(shí)，閥心迅速換向的控制，常用作三位閥的控制。

    3）差壓控制是指閥心采用氣壓復(fù)位或彈簧復(fù)位的情況下，利用閥心兩端受氣壓作用的面積不等（或兩端氣壓不等）而產(chǎn)生的軸向力之差值，使閥心迅速移動(dòng)換向的控制。其原理如圖4.7所示，K1為控制氣壓口。

    這種控制方式只需一個(gè)控制信號(hào)，故得到廣泛的應(yīng)用，可應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的主閥．。氣壓復(fù)位省去了彈簧，提高了可靠性。差壓控制的特點(diǎn)是所控制的主閥不具有記憶功能，且控制信號(hào)和復(fù)位信號(hào)均須為長(zhǎng)信號(hào)。

    4）時(shí)間控制是指利用氣流向由氣阻（節(jié)流孔）和氣容構(gòu)成的阻容環(huán)節(jié)充氣，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，當(dāng)氣容內(nèi)壓力升至一定值時(shí)，閥心在差壓力作用下迅速移動(dòng)換向的控制。

    時(shí)間控制的信號(hào)輸出有脈沖信號(hào)和延時(shí)信號(hào)兩種。圖4.8所示為脈沖閥原理圖，在閥的P口輸入氣壓信號(hào)后，A口即有輸出，同時(shí)氣流經(jīng)節(jié)流孔向氣室充氣，當(dāng)氣容內(nèi)的壓力上升到閥的切換壓力時(shí)，活塞向左移關(guān)斷P—A通路，A口無(wú)輸出，即閥的A口輸出為脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的寬度決定于節(jié)流孔和氣室的大小。

    圖4.9所示為一種二位三通延時(shí)換向閥結(jié)構(gòu)原理（常斷延時(shí)通型）。調(diào)節(jié)節(jié)流針閥的開(kāi)度即可改變延時(shí)時(shí)間。

延時(shí)換向閥的輸出可組成四種型式：常斷延時(shí)通、常通延時(shí)斷，常斷延時(shí)斷及常通延時(shí)通。其輸出狀態(tài)和對(duì)應(yīng)的圖形符號(hào)如圖4.10所示。

    2．電磁操作

用電磁力來(lái)獲得軸向力，使閥心迅速移動(dòng)的換向控制方式稱(chēng)為電磁操作。它按電磁力作用于主閥閥心的方式分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。

1）直動(dòng)式電磁控制是用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力直接推動(dòng)閥心來(lái)實(shí)現(xiàn)換向的一種電磁控制閥。根據(jù)閥芯復(fù)位的控制方式可分為單電控和雙電控，其控制原理如圖4.11所示。圖4.11a、b為直動(dòng)式單電磁控制彈簧復(fù)位方式。圖4.10c、d為直動(dòng)式雙電磁控制方式。

2）先導(dǎo)式電磁控制是指由先導(dǎo)式電磁閥（一般為直動(dòng)式電磁控制換向閥）輸出的氣壓力來(lái)操縱主閥閥芯實(shí)現(xiàn)閥換向的一種電磁控制方式。它實(shí)際上是一種由電磁控制和氣壓控制（加壓、卸壓、差壓等）的復(fù)合控制，通常稱(chēng)為先導(dǎo)式電磁氣控。圖4.12所示為先導(dǎo)式電磁氣控?fù)Q向閥原理，圖4.12a、b為單電控動(dòng)作原理。圖4.12c、d為雙電控動(dòng)作原理。

3．人力操作

    用人力來(lái)獲得軸向力使閥迅速移動(dòng)換向的控制方式稱(chēng)作人力操作。人力控制可分為手動(dòng)控制和腳踏控制等。按人力作用于主閥的方式可分為直動(dòng)式、先導(dǎo)式。

4．機(jī)械操作

  用機(jī)械力來(lái)獲得軸向力使閥芯迅速移動(dòng)換向的控制方式稱(chēng)作機(jī)械操作。按機(jī)械力作用于主閥的形式可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。

（二）方向控制閥的通口數(shù)和基本機(jī)能

  換向閥的基本機(jī)能就是對(duì)氣體的流動(dòng)產(chǎn)生通、斷作用。一個(gè)換向閥具有同時(shí)接通和斷開(kāi)幾個(gè)回路，可以使其中一個(gè)回路處于接通狀態(tài)而另一個(gè)回路處于斷開(kāi)狀態(tài)，或者幾個(gè)回路同時(shí)被切斷。為了表示這種切換性能，可用換向閥的通口數(shù)（通路數(shù)）來(lái)表達(dá)。

  1）二通閥  二通閥有兩個(gè)通口，即輸入口（用P表示）和輸出口（用A表示），只能控制流道的接通和斷開(kāi)。根據(jù)P→A通路靜止位置所處的狀態(tài)又分為常通式二通閥和常斷式二通閥。

  2）三通閥  三通閥有三個(gè)通口，除P、A口外，還有一個(gè)排氣口（用O表示）。根據(jù)P→A、A→0通路靜止位置所處的狀態(tài)也分為常通式和常斷式兩種三通閥。

  3）四通閥  四通閥有四個(gè)通口，除P、A、0外。還有一個(gè)輸出口（用B表示）。流路為P→A、B→0，或P→B、A→0。可以同時(shí)切換兩個(gè)流路，主要用于控制雙作用氣缸。

    4）五通閥  五通閥有五個(gè)通口，除P、A、B外，有兩個(gè)排氣口（用01、02表示）。其流路為P→A、B→02或P→B、A一01。這種閥與四通閥一樣作為控制雙作用氣缸用。這種閥也可作為雙供氣閥（即選擇閥）用，即將兩個(gè)排氣口分別作為輸入口Pl、P2。

    此外，也有五個(gè)通口以上的閥，是一種性較強(qiáng)的換向閥，這里不作介紹。

（三） 方向控制閥的位數(shù)

    位數(shù)是指換向閥的切換狀態(tài)數(shù)，有兩種切換狀態(tài)的閥稱(chēng)作二位閥，有三種切換狀態(tài)的閥稱(chēng)作三位閥。有三種以上切換狀態(tài)的閥稱(chēng)作多位閥。常見(jiàn)換向閥的通路數(shù)與切換位置如表4.1所示。

    1）二位閥  二位閥通常有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通等。二位閥有兩種，一種是取消操縱力后能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的稱(chēng)為自動(dòng)復(fù)位式。另一種是不能自動(dòng)復(fù)位的閥（除非加反向的操縱力），這種閥稱(chēng)為記憶式。

2）三位閥  三位閥通常有三位三通、三位四通、三位五通等。三位閥中，中間位置狀態(tài)有中間封閉、中間卸壓、中間加壓三種狀態(tài)。表4.1所示為氣動(dòng)換向閥的通路數(shù)與切換位置

數(shù)。

（四）方向控制閥的公稱(chēng)通徑

閥的規(guī)格直接反映了閥的流通能力，是閥的一項(xiàng)基本參數(shù)，也是用戶選用換向閥的重要 依據(jù)之一。通常用其配管的公稱(chēng)通徑來(lái)表示，另外也有用螺紋管接頭的公稱(chēng)通徑來(lái)表示。表4.2列出了閥的常用公稱(chēng)通徑及相應(yīng)的流量性能、接管螺紋等，供選用參考。

表4.2     閥的常用公稱(chēng)通徑及相應(yīng)的流量性能、接管螺紋