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          閥門知識

          氣動三通球閥結構原理說明

          2020-07-05

          氣動球閥


          氣動三通球閥的性能要求

          氣動三通球閥是引進日本軋鋼設備中帶鋼層流冷卻系統的重要配件,為適應不同規格、不同鋼種、不同軋制速度和卷取溫度的要求,冷卻系統必須隨時快速改變冷卻水的供水量,其供水量的快速變換是通過電子計算機控制氣動三通球閥快速換向來實現的。因此氣動三通球閥必須具備以下兩個特性:氣動三通球閥結構圖

          (1)響應速度快,要求在1~2s內完成換向動作以適應電子計算機自動控制的要求。

          (2)為穩定系統水壓,不出現波動和水錘現象,供水總管的供水量必須保持不變,當不需要冷卻時,供水總管的水須經氣動三通球閥將水引向地溝中去。故氣動三通球閥不能泄漏,也不能作節流使用。

          氣動三通球閥結構說明

          氣動三通球閥采用進口密封固定球的結構形式。整機由球閥本體和氣動執行機構兩部分組成。其換向動作式由氣動執行機構—氣缸驅使球閥閥桿轉動,從而帶動球體正反向回轉90°來實現的。調整氣動執行機構上的兩個定位調整螺釘,便可使氣動三通球閥入口和相應左、右出口呈全開狀態,使系統保持壓力穩定。其結構如圖1所示。

          氣動三通球閥工作原理

          氣動三通球閥由電磁閥、三位式氣動執行器和三通閥閥體組成,各部分的原理和功能分別敘述如下。

          ①電磁閥結構原理三位式氣動執行器結構原理圖

          無論是兩位式還是三位式氣動執行器,都需要用電磁閥來控制氣路切換,實現閥門開關動作。

          對于單電控線圈得電后電磁閥換向,失電后在閥內彈簧的作用下電磁閥復位。電磁閥和執行器氣缸之間可采用8~12mm銅管(塑料管)連接或NAMUR方式連接。

          電磁閥按內部結構不同可分為二位三通和二位五通兩種。二位三通工作方式下的電磁閥包括一個進氣孔(接進氣氣源)、一個出氣孔(提供給氣缸氣源)和一個排氣孔(安裝消聲器),它通常和單作用氣缸配套使用,實現對閥門啟閉的兩位式控制;二位五通工作方式下的電磁閥具有一個進氣孔(接進氣氣源)、一個正動作出氣孔和一個反動作出氣孔(分別為氣缸提供一正一反動作的氣源),一個正動作排氣孔和一個反動作排氣孔(均安裝消聲器),它通常和雙作用氣缸配合使用,實現對閥門啟閉的兩位式控制。電磁閥線圈電壓等級一般采用24V(DC)、220V(AC)等,并有防爆與非防爆之分。

          ②三位式氣動執行器結構原理

          三位式氣動執行機構提供了一種0°~45°~90°或0°~90°~180°的操作方式。中間位置是由兩個輔助活塞移動產生機械制動來實現的,這個中間位置可根據需要進行調整。因三位式氣動執行機構有全關、中間和全開3個位置,故需要兩個兩位五通電磁閥或三個兩位三通電磁閥來控制氣源切換,實現旋轉動作。具體操作過程、三位式氣缸的位置示意和電磁閥的動作次序見表1。

          ③三通球閥結構原理三通球閥結構原理圖

          三通球閥是指有三通口的球閥,它用于控制介質的流向以實現一進一出、一進二出(分流)及二進一出(合流)等,其中任一通口都可用作介質的入口而無泄漏。根據應用場合不同,其內部球體可制成L形和T形兩種通口。因三通閥內部球體形式的差異,使得閥門3個口之間的連通有多種組合,可以滿足各種工況對介質不同流向的控制要求。

          由于本裝置中使用的三通球閥需要3個兩兩相通的流路,因此選用T形通口的閥(各通口間的流通通路如圖3所示)配三位式切斷執行機構。對于電磁閥形式和數量各生產廠家會根據自己生產的三位式切斷執行機構的特點進行選擇。

          當經過凈化的0.4MPa~0.6MPa壓縮空氣進入氣缸的左端時,空氣推動活塞移動到達右端,于是活塞便通過活塞桿帶動曲柄順時針方向轉動,從而驅動球體旋轉至通孔在M端呈全開狀態的位置。液體從氣動三通球閥的P端進入,由M端流出,如圖2所示。

          需要改變液流方向時,通過變換氣缸的進氣方向(右端進氣),使空氣推動活塞向左端移動,活塞通過活塞桿帶動曲柄使閥桿轉動,而驅動球體逆時針方向旋轉90°,球體通孔在N端呈全開狀態。液流便從P端進入,由N端流出。如圖3所示。

          氣動三通球閥特點

          1)響應速度快,換向一次時間tmax<2s。這時控制冷卻設備的一個重要參數,是其它閥門難以達到的。

          2)能自動補償,氣動三通球閥有一定程度的磨損時,仍能保持其密封性能,延長氣動三通球閥的使用壽命。

          3)既能手動,又能氣動,擴大了使用性能。

          4)調整和定位準確、方便,可保證氣動三通球閥使用范圍。

          5)可實現遠距離自動控制,可滿足電子計算機自動操作的需要。

          6)結構先進,外形尺寸小,重量輕。

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