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换向阀


方向控制阀
?

气动方向控制阀也分为单向阀和换向阀。但由于气压传动具有的 特点,气动换向阀按结构不同分为滑阀式、截止式、平面式、旋 塞式和膜片式等。按控制方式可分为电磁控制、气压控制、机械 控制和手动控制等。 ? 截止式 特点是行程短,流阻小,结构尺寸小,阀心始终受进 气压力所以密封性好,适用于大流量场合。但换向冲击力较大。 ? 滑阀式 特点是行程长,开启时间长,换向力小,通用性强, 一般要求使用含油雾的压缩空气。 ? 滑板式 特点是结构简单,可制成多种形式多通路阀,应用广 泛。但运动阻力较大,宜在通径15mm以内使用。 ? 旋塞式 特点是运动阻力比滑板式更大,但结构紧凑,通径在 20mm以上的手动转阀较多应用。

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1

二位三通换向阀,球密封
?

复位弹簧将阀芯挤 压在阀座上,从而 使阀口关闭,进气 口(1)与工作口 (2)不相通。该换 向阀未驱动时,其 进气口(1)关闭, 工作口(2)与排气 口(3)相通。 比较图形符号和换 向阀结构。

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二位三通换向阀,球密封
?

驱动推杆可将阀口打 开。阀口打开时,须 克服复位弹簧力和气 压力(由压缩空气产 生)。一旦阀口打开, 进气口(1)就与工作 口(2)相通,压缩空 气可进入换向阀输出 侧,即换向阀有气信 号输出。 驱动力大小取决于换 向阀通径。

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二位三通换向阀,球密封
?

这种换向阀结构紧凑, 可安装各种类型的驱动 头。对于直接驱动方式 来说,驱动推杆动作的 驱动力限制了其应用。 大流量时,阀芯有效面 积也大,这就需要较大 的驱动力才能将阀口打 开,因此,此类型换向 阀通径不宜过大。 与圆盘式密封换向阀相 比较。

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二位三通换向阀,圆盘式,NO
?

这种换向阀采用圆 盘密封结构,较小 阀芯位移就可产生 较大的过流面积, 具有响应快的特点。

讨论“常开式“这 个术语。

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二位三通换向阀,圆盘式,NO
?

即使缓慢驱动该换 向阀,也不存在压 缩空气损失。在未 驱动状态下,进气 口(1)与工作口 (2)不相通的二位 三通换向阀被称之 为常开式换向阀。 采用圆盘式密封结 构的换向阀具有抗 污染能力强、寿命 长等特点。 用这张图解释“无 信号障碍”这个术 语,并解释下列动 画。

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二位三通换向阀,圆盘式,NO
?

第一个动作演示了阀口开启,这时压缩空气从进气口(1)流向工作口 (2);第二个动作演示了阀口关闭,此时,工作口(2)与排气口(3) 相通,压缩空气经排气口(3)排出。

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二位三通换向阀
?

采用圆盘密封结构的二 位三通换向阀具有较大 通流能力。考虑到其阀 芯工作面积,此类换向 阀的驱动力较大。

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二位三通换向阀,圆盘式,NC
?

在未驱动状态下,进 气口(1)与工作口 (2)相通的二位三通 换向阀被称之为常开 式换向阀。该换向阀 有多种驱动方式,如 手控、机控、气控和 电控。为满足这些驱 动方式要求,控制部 分的结构可灵活设计。

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二位三通换向阀,圆盘式,NC
?

驱动推杆动作时,阀 口关闭,从而将进气 口(1)关闭,工作口 (2)与排气口(3) 相通,压缩空气经排 气口(3)排出。

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单气控二位三通阀,常开式
?

单气控二位三通阀 由控制口(12)上 的气信号直接驱动。 由于在此换向阀中 只有一个控制信号, 因此,这种阀被称 之为直动式换向阀。 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。

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单气控二位三通阀,常开式
?

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。 与圆盘式密封换向阀相 比较。

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单气控二位三通阀
?

换向阀气接口应标识, 以确保其正确连接。通 常,根据流量选择换向 阀通径大小。 注意:需对气接口进行 标识。

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先导式二位三通阀,常开式
?

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, 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 就进入主阀中,使主 阀口打开。

图形符号中含有滚轮, 以表示驱动滚轮可产 生控制气信号。

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先导式二位三通阀,常闭式
?

这种换向阀或为常闭式, 或为常开式。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。 比较换向阀外形结构。

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先导式二位三通阀
?

这种换向阀或为常闭式, 或为常开式。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。由于是先导 驱动方式,因此,作用 在滚轮杠杆上的驱动力 较小。 说明改变换向阀结构的 必要性。

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二位四通换向阀,圆盘式
?

二位四通换向阀具有四 个气接口和两个工作位 置。从功能角度讲,二 位四通换向阀可用两个 二位三通换向阀(其中 一个为常闭式,另一个 为常开式)替代。推杆 可通过辅助装置(如滚 轮杠杆或按钮)驱动。 说明与二位三通换向阀 结构相类似。

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二位四通换向阀,圆盘式
?

同时驱动两个推杆动作时,首先使进气口(1)与工作口(2)不相通, 工作口(4)与排气口(3)不相通。当进一步推动推杆,以克服复位弹 簧力时,进气(1)与工作口(4)就相通,工作口(2)与排气口(3) 相通。讨论这种换向阀的信号障碍。

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二位四通换向阀,圆盘式
?

这种换向阀结构坚固,两个推杆直接驱动阀芯动作。对于大流量换向阀, 移动推杆的驱动力也较大。比较二位三通换向阀结构。

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二位四通换向阀,圆盘式
?

这种换向阀结构坚固, 两个推杆直接驱动阀 芯动作。对于大流量 换向阀,移动推杆的 驱动力也较大。比较 二位三通换向阀结构。

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三位四通换向阀,中封式
?

三位四通换向阀具有四个气接口和三个工作位置。以圆盘式滑阀为例,其为三位 四通式,驱动方式为手动或踏板式,通过转动两个圆盘,各流道就可相互接通。 比较三位四通换向阀的结构与图形符号。

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三位五通换向阀
?

三位五通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。图示为中封式、弹簧对中的三位五通换 向阀。说明三位五通换向阀的三个工作位置。

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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。说 明这种换向阀的三个工作位置。

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三位五通换向阀
?

在控制口(14)上有气信号后,三位五通换向阀的工作状态如图所示。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。说明这 种换向阀的三个工作位置。

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二位五通换向阀,滑柱式
?

二位五通换向阀有五个气接口和二个工作位置,其常用来控制气缸动作。在这种 换向阀中,阀芯与阀套之间的间隙不超过0.002~0.004mm。图中所示的二位五 通换向阀为在控制口(12)上有气信号时的工作状态。与圆盘密封换向阀的结构 相比较。

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二位五通换向阀,滑柱式
?

为了避免损坏密封件,各气接口通常在阀体上径向分布。图示为在控制口(14) 上有气信号时的工作状态。与截止式换向阀相比较,这种换向阀工作行程要大一些。 讨论 O 型密封圈的使用条件。

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二位五通换向阀,滑柱式
?

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。 讨论适用于五通换向阀的DIN ISO5599/1标准。

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二位五通换向阀,圆盘式
?

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。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。与滑柱式 二位五通换向阀相比较。

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二位五通换向阀,圆盘式
?

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。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。与滑柱式 二位五通换向阀相比较。

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二位五通换向阀,圆盘式
?

动画演示了二位五通换向阀的两个工作位置,控制气信号从两个方向输入, 同时还演示了手控操作。手控常用于手动操作二位五通换向阀动作或使其 复位。

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二位五通换向阀,圆盘式
?

注意手控装置的位 置,所有气接口都 被标识。

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双压阀
?

双压有两个输入口 (1)和一个输出口 (2)。双压阀主要 用于互锁控制、安 全控制、检查功能 或者逻辑操作。若 只有一个输入口有 气信号,则输出口 (2)没有气信号输 出。

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双压阀
?

若双压阀的两个输入 口均有气信号,则输 出口(2)就有气信号 输出。双压阀相当于 两个输入元件串联。

讨论图示方案相对于 串联连接而言的优点。

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梭阀
?

梭阀有两个输入口 (1)和一个输出口 (2)。若在一个输 入口上有气信号, 则与该输入口相对 的阀口就被关闭, 且在输出口(2)上 有气信号输出。注 意:其与双压阀在 结构上的相似性。

与双压阀结构相比 较

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梭阀
?

若在梭阀的一个 输入口(1)上有 气信号,则与该 输入口相对的阀 口就被关闭,在 输出口(2)上有 气信号输出。这 种阀具有“或” 逻辑功能,即只 要在任一输入口 (1)上有气信号, 在输出口(2)上 就会有气信号输 出。

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单向阀
?

单向阀仅允许压缩空气在一个方向流动,且压降较小。这种单向阻流作 用可由锥密封、球密封、圆盘密封或膜片来实现。讨论开启压力和弹簧 大小之间的关系。

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快速排气阀
?

快速排气阀可使 气缸活塞运动速 度加快,特别是 在单作用气缸情 况下,可以避免 其回程时间过长。 为了减小流阻, 快速排气阀应靠 近气缸安装,压 缩空气通过大排 气口排出。

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快速排气阀
?

沿气接口(1)至 气接口(2)方向, 由于单向阀开启, 压缩空气可自由通 过,排气口(3) 被圆盘式阀芯关闭。 若气接口(2)为 进气口,圆盘式阀 芯就关闭气接口 (1),压缩空气 从大排气口(3) 排出。一般情况下, 快速排气阀直接安 装在气缸上,或应 靠近气缸安装。

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快速排气阀
?

为了减小流阻,压缩空气从大 排气口排出,从而提高了气缸 活塞的运动速度。为了降低排 气噪声,这种阀一般带消音器。

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可调单向节流阀
?

可调单向节流 阀能够调节压 缩空气流量, 带锁定螺母, 即对其开口度 锁定。可调单 向节流阀只能 在一个方向上 对流量进行控 制。

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可调单向节流阀
?

在动画中,第一幅 图是单向可调节流 阀的剖视图,第二 幅图为阀口部分的 放大图。

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可调单向节流阀
?

可调单向节流阀应尽 可能靠近气缸安装。 这种阀带锁定螺母, 可实现流量无级调节, 通过锁定螺母保持其 开口度不变。

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可调节流阀
?

可调节流阀开口 度可无级调节, 并可保持其开口 度不变。可调节 流阀常用于调节 气缸活塞运动速 度,若有可能, 其应直接安装在 气缸上。 将可调节流阀和 单向可调节流阀 的流量特性相比 较。

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进气节流和排气节流
?

对于采用双作用气缸的 气动回路,应采用排气 节流方式。进气节流是 指对进入气缸的压缩空 气进行控制,排气节流 则是指对排出气缸的压 缩空气进行控制,而进 入气缸的压缩空气无需 调节。 讨论数字标识方法,偶 数对应于气缸活塞杆伸 出的控制信号,奇数对 应于气缸活塞杆回缩的 控制信号。

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压力顺序阀,未驱动
?

在气动系统中,压 力顺序阀通常安装 在需要某一特定压 力的场合,以便完 成某一操作。只有 达到需要的操作压 力后,压力顺序阀 才有气信号输出。 讨论图形符号中的 两个元件。

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压力顺序阀,已驱动
?

若控制口(12)上 的气信号压力超过 了弹簧调定值,则 压力顺序阀开启。 只有在控制管路12 上建立起预定压力, 输出口(2)上才有 气信号输出,将气 接口(1)与气接口 (2)之间的管路接 通。

讨论设置预定压力 的调节过程,此时, 仅需要一个压力表。

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压力顺序阀
?

调节杆上带一个锁定螺母, 以锁定预定压力值。将压 力顺序阀和其它换向阀安 装在同一个底座上。

这种阀常用于夹紧、挤压、 粘合和安全互锁等场合。

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延时阀,常开式
?

延时阀是一个组合 阀,其由二位三通 换向阀、单向可调 节流阀和气室组成。 二位三通换向阀既 可以是常开式,也 可以是常闭式。通 常,延时阀的时间 调节范围为0 ~ 30 秒。通过增大气室, 可以使延时时间加 长。 讨论为了提高延时 精度,需采用洁净 稳定的压缩空气的 必要性。

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延时阀,常开式
?

当控制口(12)上有 气信号,且气室中气 体压力已达到预定压 力时,二位三通换向 阀换向。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。 讨论延迟时间和气室 大小之间的关系。

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延时阀,常开式
?

延时阀带可锁定的调节杆, 其可用来调节延迟时间。 为满足不同流量要求,延 时阀具有各种不同的规格。

讨论延时阀的延时时间精 度。

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电控换向阀
?

通过电磁力使阀芯向上移 动,打开P到A的通道 (图所示);断电后弹簧 复位。

图 电控换向阀示意图
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直动式电磁阀
? ?

由电磁铁的衔铁直接推动换向阀的阀芯;可分为单控电磁铁换向 阀和双控电磁铁换向阀。 1、单控电磁铁换向阀 ? 如图所示,单控电磁铁换向阀阀芯的移动靠电磁铁,而复位靠 弹簧,因而换向冲击较大,一般制成小型阀。

单控电磁阀原 理示意图

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直动式电磁阀
?

2、双控电磁铁换向阀 ? 如图所示,将单控电磁铁换向阀阀芯复位弹簧改成电磁铁就成 为双控电磁铁直动式换向阀,该阀的两个电磁铁只能交替工作, 不能同时得电,否则会产生误动作或烧坏线圈。这种阀具有 “工位的记忆”和“控制信号(线圈得电的时间长度)的脉冲” 功能。

双控电磁阀原理示意图

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先导阀电磁阀
?

先导阀属于间接操作式的控制阀,它可以减小操作力和阀外形尺 寸。

?

首先,由电磁铁控制从主阀气源节流出来的一部分气体,产生先 导压力,然后去推动主阀阀芯,所以称之为先导式电磁阀。

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先导阀电磁阀
?

先导式电磁阀由先 导阀和主阀两部分 组成。电磁控制部 分,实际上是一个 电磁阀,称之为电 磁先导阀,由它控 制的用以改变气流 方向的阀称之为主 阀。

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单向阀
? ?

?

单向阀仅允许压缩空气在一个方向流动,且压降较小。这种单向 阻流作用可由锥密封、球密封、圆盘密封或膜片来实现。 单向阀的阀心有锥形、平面和球形三种。锥形和球形阀心的单向 阀,空气流阻小但制造比平面阀心困难。 为了减小流阻,大流量单向阀常不用弹簧,使用时应垂直安装, 阀座在下面,以缩短阀的关闭时间,并提高其密封性。

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方向控制阀的选择和使用
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首先根据基本功能选择类型,然后确定具体型号,在选型号时要考 虑安装方式,尺寸大小等。需要注意的是阀的外形尺寸不代表其流 量及容许压降,具体可查阅有关手册。 ? (1)根据所需流量选择阀的通径。对于直接控制气动执行机 构的主控阀;要根据工作压力状态下的最大流量来选择阀的通 径。一般情况下所选阀的额定流量应大于实际的最大流量。对 于信号阀(手控、机控),则根据它所控制阀的远近,控制阀的 数量和动作时间等因素来选择阀的通径。 ? (2)考虑阀的机能是否保证工作需要,要尽量选择与所选机 能一致的阀。 ? (3)安装方式的选择,要从安装维护方面考虑,板式连接较 好,特别对集中控制的系统优点更为突出。 ? (4)优先采用标准化系列产品,尽量避免采用专用阀。

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双控电磁阀原理示意图

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