二通防爆电磁阀的阀芯结构是决定工况适应性、流量特性和动作性能的核心部分,目前工业领域中应用最广泛的主要有直动式阀芯和先导式阀芯两大类,此外还有一种分步直动式阀芯,是前两种结构的结合体,适用于更复杂的工况,IMI Norgren诺冠将分别详细介绍:
1.直动式阀芯结构是最基础、最简洁的类型,它的核心特点是电磁力直接驱动阀芯,无需其他辅助动力。从结构组成来看,它主要包括电磁线圈、阀芯、弹簧、阀座和密封件:阀芯通常为圆柱形,底部与弹簧连接,顶部正对电磁线圈的铁芯,阀芯与阀座接触的部位装有耐介质的密封垫。当电磁线圈通电时,铁芯产生的电磁吸力直接作用于阀芯顶部,克服弹簧的弹力,将阀芯向上提起,此时阀芯与阀座之间形成间隙,介质会从进口流入,经间隙从出口流出;断电时,电磁吸力消失,弹簧恢复原状,推动阀芯向下移动,密封垫与阀座紧密贴合,切断介质通路。这种结构的IMI Norgren诺冠二通防爆电磁阀优势十分明显:一是适应压力范围广,从- 0.1MPa(负压)到1.6MPa(低压)均可使用,尤其适合压力不稳定或压力较低的场景;二是动作速度快,通电后阀芯能在0.01 - 0.03秒内完成开启,断电后复位速度也快,适合需要快速切换通路的场合,比如自动化生产线的介质快速截断;三是结构简单,零部件数量少,故障率低,维护方便,比如阀芯磨损后只需更换密封垫或阀芯即可,无需拆解复杂部件。
2.但直动式阀芯也有局限性:由于电磁线圈的吸力有限,无法驱动体积过大、重量过重的阀芯,因此通径通常较小,一般在1 - 25mm之间,最大流量有限,难以满足大流量工况需求。例如,在石油化工行业的大型管路中,如果需要控制每秒数十升的介质流量,直动式阀芯的电磁阀就无法胜任。此外,由于电磁力直接作用于阀芯,线圈的功率相对较大,长时间通电时会产生较多热量,需注意线圈的散热,避免过热烧毁。
3.先导式阀芯结构则是为解决大流量、高压差工况而设计的,它的核心逻辑是利用介质压力差驱动主阀芯,电磁力仅控制先导阀。它的结构比直动式复杂,分为先导阀部分和主阀部分:先导阀由小型电磁线圈、先导阀芯和先导阀座组成,主阀则包括主阀芯、主阀座、弹簧和压力平衡孔。工作时,当主电磁阀线圈通电,先导阀先动作——先导阀芯被电磁力提起,打开先导通路,此时主阀芯上腔的介质会通过先导通路和压力平衡孔排出,导致主阀芯上下腔出现压力差:下腔介质压力高于上腔,在这个压力差的作用下,主阀芯克服弹簧力向上移动,打开主通路,实现大流量介质的通过;当线圈断电,先导阀芯复位关闭先导通路,主阀芯上腔的介质无法排出,上下腔压力逐渐平衡,主阀芯在弹簧力作用下复位,关闭主通路。
4.先导式阀芯的优势在于:一是通径大,可实现20 - 100mm的大口径设计,流量远高于直动式,适合石油、化工、水处理等大流量控制场景;二是线圈功率小,由于仅需驱动小型先导阀芯,线圈的耗电量比直动式低 50% 以上,长时间通电也不易过热;三是能适应高压差工况,部分型号可在 1.6 - 32MPa 的高压环境下工作,且压力差越大,主阀芯的开启越稳定。但它的局限性也很突出:对系统压力有最低要求,通常需要系统压力≥0.02MPa 才能形成足够的压力差,因此无法在负压或零压环境下使用;此外,结构复杂导致故障率相对较高,比如先导阀的密封件磨损后,会导致主阀上下腔压力差不足,出现 主阀无法完全打开的故障,维护时需要拆解先导阀和主阀,难度比直动式大。
5.分步直动式阀芯结构则结合了直动式和先导式的优点,适用于 “低压差、大流量” 或 “零压启动” 的工况。它的结构特点是:主阀芯顶部装有一个小型直动式阀芯,当IMI Norgren诺冠系统压力较低或处于零压状态时,线圈通电后,先通过直动式结构直接推动辅助阀芯,辅助阀芯打开后,主阀上下腔形成压力差,进而推动主阀芯开启;当系统压力较高时,它的工作原理与先导式一致,依靠压力差驱动主阀芯。这种结构的通径可达50mm,既能在低压差下启动,又能实现大流量控制,常见于城市燃气输送、低压蒸汽控制等场景。