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3.4.5气控换向阀

2018-03-29

        气控换向阀是以气压为动力切换主阀,从而避免了电磁铁通、断电瞬间的电火花,或潮 湿导致的漏电等,对于工作环境恶劣时,如易燃、易爆、潮湿、多粉尘场合,应以全气控为 佳,确保操作安全可靠。

        气控阀按控制方式有单气控和双气控两种。图3-46所示为双气控滑阀的动作原理,双 气控滑阀具有记忆性能,即控制信号消失后,阀的输出仍保持在信号消失前的状态。图3-47所示为单气控滑阀的动作原理,单气控阀的输出状态是由控制信号决定的,控制信号消失, 靠弹簧力的作用,滑柱复位,即阀复位。

通常系列化、标准化设计的电磁阀和气控阀的主阀部分能互换,只要将电磁阀的电磁先 导部分卸掉,加上盖板就成气控阀。

双气控三位五通滑阀式换向阀具有五个气接口和三个工作位置,气信号从控制口14或 控制口12输入,以驱动三位五通换向阀换向。图3-48所示为中封式、弹簧对中的三位五通

换向阀。


在控制口12上有气信号后,三位五通 换向阀的工作状态如图3-48所示。压缩空 气从进气口1流向工作口2,工作口4通过 排气口5与大气相通。在控制口14上有气 信号后,压缩空气从进气口1流向工作口4, 工作口2通过排气口3与大气相通。

为了避免损坏密封件,各气接口通常在 阀体上径向分布。与截止式换向阀相比较, 这种换向阀工作行程要大一些。这种换向阀 可安装在标准底座上,并采用集中供气和集 中排气。采用这种方式,可使换向阀安装更加紧凑。

双气控二位五通换向阀也可采用圆盘密封方式,其启闭行程相对较短,其结构如图3-49所示。阀口的圆盘密封,既可以使进气口1与工作口2相通,也可以使进气口1与工作口4相通。双气控二位五通阀具有记忆功能。

图3-50(a)是采用同轴截止式柔性密封结构的单气控二位五通阀结构,图3-50(b)是 阀的最低控制压力与工作压力之间的关系。曲线说明,在阀的排气口装了节流阀后,阀的最 低控制压力有所提高,使用时应予注意。通常对于阀的控制压力最终来自工作压力,是没有 大的影响的。

气动操纵方式有直动式和先导式两种。直动式是控制气压直接进行主阀切换;先导式是 控制气压先经活塞或膜片放大,然后再进行主阀的切换。

单气控常开式二位三通阀由控制口12上的气信号直接驱动,如图3-51所示。由于在此 换向阀中只有一个控制信号,因此,这种阀被称为直动式换向阀。该换向阀靠弹簧复位。注意:图形符号说明了控制口12上的气信号的直接作用。

当控制口12上有气信号时,阀芯正对复位弹簧移动,结果进气口1与工作口2相通,

工作口2有气信号输出。控制口12上的气体压力必须足够大,以克服作用在阀芯上的进气 压力,使阀芯移动。

为避免换向阀开启时驱动力过大,可将机控式阀与气控阀组合,以构成先导式换向阀, 先导式常开式二位三通阀如图3-52所示,这里机控阀为导阀,气控阀为主阀,控制气信号 取自进气口。若驱动滚轮动作,导阀就打开,压缩空气就进人主阀中,使主阀口打开。

先导式二位三通阀换向阀或为常闭式,其结构如图3-53所示。当将进气口1与排气口3交换,并将控制头旋转180°时,常闭式就变成常开式。在某些应用场合,驱动力大小通常 是决定因素。

气控阀按施加压力的方式可分为加压控制、卸压控制、差压控制和时间控制。

①加压控制是指施加在阀芯控制端的压力逐渐升到一定值时,使阀芯迅速移动换向的 控制,阀芯沿着加压方向移动。

②卸压控制是指施加在阀芯控制端的压力逐渐降到一定值时,阀芯迅速换向的控制, 常用作三位阀的控制。

③差压控制是指阀芯采用气压复位或弹簧复位的情况下,利用阀芯两端受气压作用的 面积不等(或两端气压不等)而产生的轴向力之差值,使阀芯迅速移动换向的控制。其原理


这种控制方式只需一个控制信号,故得到广泛的应用,可应用于各种结构的主阀。气压 复位省去了弹簧,提高了可靠性。差压控制的特点是所控制的主阀不具有记忆功能,且控制 信号和复位信号均须为长信号。


如图3-54所示,K为控制气压口。


④时间控制是指利用气流向由气阻(节流孔)和气容构成的阻容环节充气,经过一定 时间后,当气容内压力升至一定值时,阀芯在差压力作用下迅速移动换向的控制。

时间控制的信号输出有脉冲信号和延时信号两种。图3-55所示为脉冲阀原理,在阀的P口输入气压信号后,A口即有输出,同时气流经节流孔向气室充气,当气容内的压力上升 到阀的切换压力时,活塞向左移关断P—A通路,A口无输出,即阀的A口输出为脉冲信 号。脉冲信号的宽度决定于节流孔和气室的大小。

延时阀是一种时间控制元件,它的作用是使阀在一特定时间发出信号或中断信号,在气 动系统中作信号处理元件。延时阀是一个组合阀,由二位三通换向阀、单向可调节流阀和气 室组成,调节节流针阀的开度即可改变延时时间,其结构原理参见图3-56。二位三通换向 阀既可以是常闭式,也可以是常开式。

若压缩空气是洁净的,且压力稳定,则可获得精确的延时时间。通常,延时阀的时间调 节范围为0〜30s,通过增大气室,可以使延时时间加长。延时阀通常带可锁定的调节杆, 可用来调节延迟时间。

延时换向阀的输出可组成四种形式:常断延时通、常通延时断、常断延时断及常通延时 通。其输出状态和对应的图形符号如图3-57所示。