液压电磁阀的工作原理与新型旁通液压溢流阀设计
液压电磁阀的工作原理与新型旁通液压溢流阀设计
液压电磁阀是液压系统中的关键控制元件，用于控制流体的方向、压力和流量。本文将详细介绍液压电磁阀的工作原理、结构、分类以及一种新型旁通液压溢流阀的设计和应用，帮助读者深入了解这一重要技术。
工作原理
液压电磁阀是用于控制流体的自动化基础元件，属于执行器。其主要功能是控制液压流的方向。工厂一般使用液压缸来控制机械设备，因此会用到液压电磁阀。
液压电磁阀的工作原理如下：液压电磁阀有一个封闭的腔体，在不同位置有开口，每个开口连接不同的油管。腔体中间有一个活塞，两侧有两个电磁线圈。当电流给电磁线圈通电时，阀体就会吸引到该侧。通过控制阀体的移动，阀门可以打开或关闭不同的泄油孔，同时保持进油孔始终打开。液压油随后流入不同的排油管，并通过油压驱动油缸活塞。活塞移动活塞杆，活塞杆反过来驱动机械装置，通过接通或断开电流来控制机械运动。
液压电磁阀工作原理图
(1) WE 型电磁换向阀 图 1、图 2、图 3 和图 4 分别是不同直径的 WE 型电磁换向阀的结构示意图。
电磁换向阀的基本工作原理相同，通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置，以改变油液的流动方向形状。电磁阀断电后，弹簧将滑阀固定在中间或初始位置（脉冲型阀门除外）。按下故障检查按钮可移动滑阀阀芯。
图 1 WE5 型电磁换向阀结构原理图
液压电磁阀的工作原理是什么，液压电磁阀原理剖析 - 第 2 页
1-阀体；2-电磁铁（左侧用于交流电磁铁，右侧用于直流磁铁）；3-滑阀；4-复位弹簧；5-推杆；6-故障检查按钮；7-橡胶保护盖
图 2 WE6 型电磁换向阀结构示意图
1-阀体；2-电磁阀；3-滑阀；4-复位弹簧；5-推杆；6-故障检查按钮
图 3 4WE10E10/A 型湿式电磁换向阀结构原理图
1-阀体；2-湿指示电磁铁；3-滑阀；4-复位弹簧；5-推杆；6-故障检查按钮
图 4 4WE10E10/L...型干式交流电磁换向阀结构示意图
1-阀体；2-干式电磁阀；3-滑阀；4-复位弹簧；5-推杆；6-故障检查按钮
液压电磁阀型号的含义
对于液压电磁阀型号，不同制造商使用不同的编号系统。例如，在 34BYM-L20H-T 型号中，代码 34 表示 3 位 4 通阀，B 表示交流类型，Y 表示液体激活，M 表示滑阀功能，L 指螺纹连接形式，20 表示公称直径，H 表示公称压力，H 还表示 31.5 兆帕的高压，T 表示弹簧的中型代码。
液压电磁阀的特性
- 液压电磁阀外泄漏阻断，内泄漏易于控制，使用安全。
- 液压电磁阀系统简单，易于维护，价格低廉。
- 液压电磁阀动作快、功率小、外观轻巧。
液压电磁阀的分类
液压电磁阀是液压传动中用于控制液体压力、流量和方向的元件。在液压电磁阀中，压力控制阀调节压力。流量控制阀管理流量。方向控制阀处理开/关功能并控制流量方向。
控制阀的其他分类
- 换向阀按用途分为单向阀和换向阀。
- 单向阀：只允许管道中的流体单向连接，反向即被切断。
- 换向阀：改变不同管路之间的通断关系，根据阀芯在阀体上的工作位置数分位、三位等；根据所控制的通道数分二、三、四、五等；根据阀芯的驱动方式分手动、机动、电动、液压等。
- 压力控制阀可分为溢流阀、减压阀和顺序阀。
- 溢流阀：当达到规定压力时，可控制液压系统保持恒定状态。用于过载保护的溢流阀称为安全阀。当系统发生故障，压力上升到极限值时，阀口将打开。这一动作可释放压力，确保系统安全，防止潜在损坏。
- 减压阀：可控制支路获得低于主回路油压的稳定压力。我们可以根据减压阀的压力控制功能对其进行分类。主要有三种类型：定值减压阀、定差减压阀和定比减压阀。
- 顺序阀：可以使一个执行器动作，然后使其他执行器依次动作。
- 流量控制阀是利用调节阀芯与阀体之间的节流口面积及其产生的局部阻力来调节流量，从而控制执行器的运动速度。流量控制阀按用途分为五种。
- 速度控制阀：在负载压力变化时可保持节流阀进出口压差为固定值。
- 分流阀：无论负载大小均可使同一油源的两个执行器获得等量流量，用于等量分流阀或同步阀；并获得按比例分配的流量，用于比例分流阀。
- 分流阀和集流阀：它同时具有分流阀和集流阀的功能。
- 集流阀分流阀：它是使流入集流阀的流量按比例分配，其作用与分流阀相反。
- 节流阀：调节节流口面积后，节流阀可保持执行元件相对稳定的运动速度。即使负载压力发生较大变化，这种稳定性也能保持，从而满足运动均匀性的要求。
液压电磁阀的原理
在水泵管路系统中，当水泵突然停机时，水泵出口止回阀迅速关闭，导致阀门出口管路中的循环流量突然下降，并产生回流冲击压力，速度的突然变化会产生冲击压力波的传递，传递速度非常高，可使阀门出口段的压力上升到数倍于额定压力，这就是管路中的水锤现象，可导致阀门或管路破裂，造成事故。
为了避免这类事故的发生，目前人们都采用具有延时关闭特性的阀门，如两级控制关闭的蝶阀、带母子阀板的水力控制阀、缓闭止回阀等，使阀门延时关闭，部分水通过水泵和转子部件回流，达到泄压消除水锤压力的目的。但由于泄压时间较长，回水长时间冲击水泵叶轮，使水泵转子部件转速反转，时间长了会损坏水泵转子部件及与之相关的电机转子部件。
为了解决上述问题，我们需要设计一个安装在旁通管道上的自动泄压阀。在泄压过程中，它将返回泵入口，确保泄压回流不再通过泵转子部件。完成泄压后，它将自动关闭。这种设计完全消除了泄压回流对泵反转的影响，有效消除了水锤现象。
结构设计
该阀由阀体、液压腔、液压管和液压管 b 组成。它包括一个液压传动杆、一个下阀板和一个上阀板。液压传动杆的两端都有螺纹。我们使用连接螺钉将阀体下部与底盖连接起来。阀体的上下两侧设有与管道相连的进水口和出水口。在上部进水口和出水口附近，我们将密封座放在阀体中间。我们通过焊接将上阀板与液压传动杆连接起来，用螺母和螺纹端将下阀板与液压传动杆连接起来。通过法兰连接将液压腔连接到阀体上部。
液压腔由液压腔座、液压腔盖、液压腔和活塞组成。我们使用螺钉、螺母和阀体将这些部件组装成一个整体。液压腔阀座盖覆盖着液压腔阀座。活塞位于液压腔内。液压驱动杆穿过液压腔阀座盖，并用螺母固定。液压驱动杆的末端有螺纹与活塞相连。活塞将液压腔分为上腔和下腔。
我们使用活塞上的 "O "型密封环对液压腔壁进行压力密封，将两个腔体完全隔离。液压腔盖上有一个通孔。液压管 A 通过该通孔连接到液压腔的上腔。液压室座上也有一个通孔。液压管 B 通过该通孔与液压腔的下腔相连。
在上阀板、下阀板和液压室座盖上安装 O 形圈密封件，在液压室盖和液压室体之间止动件的配合面上安装垫圈，在液压室体和液压室座之间止动件的配合面上安装垫圈，在液压室座和阀体之间止动件的配合面上安装垫圈，在阀体和底盖之间止动件的配合面上安装垫圈，在阀体和底盖之间止动件的配合面上安装垫圈。在液压室阀座和阀体之间止动件的配合面上安装垫圈。
此外，在阀体和底盖之间安装垫片。然后，在液压管 A 上安装过滤器、控制阀和微型单向阀。液压室盖上有一个与液压管相连的通孔。我们在液压管上安装一个微型止回阀，并在液压室盖上方安装一个放气螺塞。在液压室盖上安装放气螺塞，以排出液压室上腔的气体。
我们使用液压腔座、液压腔盖、液压腔体和膜片上板组装液压腔。我们将隔膜、隔膜压盖和隔膜上板放入液压腔体中。隔膜位于隔膜上板的顶部。隔膜压盖位于其下方。我们将液压传动杆穿过液压室座，用螺母将其固定。我们将液压传动杆的末端与隔膜压盖穿在一起，将隔膜和隔膜板连接成一个整体。最后，将液压室盖、隔膜和液压室固定在一起。我们使用螺钉和螺母将液压室盖、隔膜和液压室连接起来。隔膜将液压腔分为上腔和下腔，使它们彼此完全隔离。
运行原理和功能
根据旁通液压溢流阀的上述结构，我们将其用于流体输送管道系统中。我们将其安装在泵出口单向阀出口侧的旁通溢流阀管道上。通过这种设置，我们可以实现以下功能和效果：
当泵处于启动状态时，连接下腔液压腔的液压管与连接上腔液压腔的液压管相比压力更高。因此，该压力差导致活塞向上运动。因此，液压传动杆推动下阀板向上移动。此时，液体通过下部入口和出口进入阀门，随后通过上部入口和出口流出阀门。
活塞向上运动时，通过液压驱动杆带动下阀板向上运动。下阀板接触阀体的密封座，压缩 "O "型密封环，形成密封。此时，没有液体流经上下入口和出口。泵和管道系统在正常条件下运行。与盖板相连的液压管加快了液压腔内的液体流速，从而加快了工艺流程。
当突然断电时，单向阀会自动关闭。此时，上腔液压腔内的压力大于下腔液压腔内的压力。在此压力差的作用下，活塞向下运动，带动下阀板向下移动。这导致 "O "型密封环失去密封作用，使液体从上进出口流经阀门，并从下进出口排出。
与此同时，液压驱动杆还带动上阀板同步向下移动，直至接触到阀体和密封座。O "型密封环的压缩形成密封，阻止液体流入上部入口和出口，消除液压效应。下阀板和上阀板同时向下运动。在此运动过程中，"O "型密封环最初失去密封作用。O "型密封环恢复密封效果的时间称为泄压时间。
我们使用密封垫来确保液压腔内的液体不会泄漏出来，我们使用密封垫来防止任何液体从阀体中泄漏出来。液压腔阀座盖上的 "O "型密封圈可隔离液压腔和阀体中的液体。为了调节泄压时间，我们在液压管上安装了控制阀。通过调节控制阀，我们可以控制液压腔上下腔的液体流入和流出速度，从而调节泄压时间。
在液压管上装有过滤器，以过滤液体中的杂质，确保液压腔的清洁。我们在液压管上配备了一个微型单向阀。该阀可节流进入液压腔上腔的水流。阀门动作灵活，关闭时间可调。关闭时间从最快的 15 秒到最慢的 348 秒不等。对于复杂的管道系统，该阀门可有效消除水锤效应。它为两相关闭止回阀关闭时间慢的问题提供了完整的解决方案，该问题可能会导致回流影响和泵反转问题。
应用
我们设计并制造了三种泄压阀，口径分别为 80mm、150mm 和 300mm，公称压力为 1.6MPa。这些阀门适用于水、冶金冷却循环水和石化冷却循环水管道系统。经过近一年的运行，我们证明了阀门的灵活性。我们可以调整关闭时间，以适应复杂的管道系统。这种调节可有效消除水锤效应。我们彻底解决了两相截止止回阀关闭时间过长的问题。此外，我们还解决了回水中的反向水锤问题。这表明阀门结构和性能设计方法是可行的，参数选择是准确的。
将旁通液压控制溢流阀安装在主管道的旁通管道上，特别是单向阀的出口侧。通过利用管道压力液体，该装置可驱动并自动控制单向阀。因此，它有效地解决了传统两级截止阀的局限性。因此，它为这些传统阀门通常存在的问题提供了一个完整的解决方案。
传统上，阀门会造成流量泄漏，从而可能导致水泵转子部件反转问题，尤其是在消除水锤压力时。不过，有了这种设置，就可以有效解决这一问题。此外，该阀门还具有关闭时间可调功能，适用于各种复杂管路，可有效消除水锤压力。因此，这一特点使其成为一种新型泄压阀，具有巨大的推广和应用潜力。