1、概述

　　目前國(guó)內(nèi)高溫高壓電磁閥存在著維修不便,維修困難,維修時(shí)間長(zhǎng)及可靠性有待提高等問(wèn)題。隨著我國(guó)科技的發(fā)展,對(duì)高溫高壓介質(zhì)控制提出了更高的要求,因此聯(lián)合真空技術(shù)網(wǎng)研制了套筒式高溫高壓電磁閥。

2、套筒式高溫高壓電磁閥的技術(shù)參數(shù)

　　公稱(chēng)通徑　320mm
　　公稱(chēng)壓力　20MPa
　　工作介質(zhì)　飽和水、飽和蒸汽
　　工作溫度　400℃
　　工作電壓　DC220V
　　線(xiàn)圈功率　< 500W
　　絕緣耐熱等級(jí)　H級(jí)
　　線(xiàn)圈工作制　短時(shí)
　　閥座泄漏量　< 0.1D ml/h
　　外泄漏量　無(wú)泄漏
　　絕緣電阻　> 50MΩ
　　絕緣強(qiáng)度　2 000V不擊穿
　　無(wú)故障啟閉次數(shù)　≮2 000次

3、套筒式高溫高壓電磁閥的工作原理

　　套筒式高溫高壓電磁閥由閥體、活塞組件、套筒、中法蘭、導(dǎo)向體、閥套組件等零部件組成(圖1)。當(dāng)電磁閥線(xiàn)圈通電時(shí),線(xiàn)圈產(chǎn)生電磁力,動(dòng)鐵心拉動(dòng)閥桿帶動(dòng)閥頭組件打開(kāi)先導(dǎo)閥,活塞上腔的高壓介質(zhì)快速泄壓,在壓差的作用下,活塞迅速浮起。工作介質(zhì)通過(guò)電磁閥,同時(shí)信號(hào)反饋電磁閥開(kāi)閥。當(dāng)電磁閥線(xiàn)圈斷電時(shí),電磁力消失,在彈簧作用下,先導(dǎo)閥關(guān)閉,在介質(zhì)壓差的作用下,活塞向下運(yùn)動(dòng)關(guān)閉閥門(mén),阻斷工作介質(zhì)通過(guò)本電磁閥,同時(shí)信號(hào)反饋電磁閥關(guān)閉。

1. 電連接器　2. 電磁線(xiàn)圈　3. 動(dòng)鐵芯　4. 散熱套　5. 閥桿　6. 導(dǎo)向體　7. 彈簧　8. 小閥　9. 活塞　10. 套筒　11. 閥體

圖1　套筒式高溫高壓電磁閥

4、套筒式高溫高壓電磁閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1、套筒與閥體

　　套筒與閥體采用分離式,以實(shí)現(xiàn)電磁閥的閥體與閥座分離,旨在解決高溫高壓電磁閥在使用過(guò)程中因閥座損壞而無(wú)法更換等問(wèn)題。該結(jié)構(gòu)需要解決兩個(gè)問(wèn)題,一是套筒與閥體之間的密封(下密封)及電磁閥中法蘭的密封(上密封)能在高低溫交變過(guò)程中不泄漏的問(wèn)題,二是確定套筒與閥體之間的間隙既保證套筒與閥體的對(duì)中定位,又保證套筒與閥體能在高低溫交變過(guò)程中不粘死并可靠取出。通過(guò)各種驗(yàn)證性試驗(yàn),上、下密封均采用柔性石墨墊,其效果好,經(jīng)濟(jì)適用。對(duì)于間隙問(wèn)題,根據(jù)所選材料的膨脹系數(shù),先經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算,再通過(guò)試驗(yàn)確定最佳的間隙尺寸。

4.2、組合式閥瓣

　　組合式閥瓣主要包括套筒、活塞、閥頭、活塞環(huán)及螺紋套等零件。各零件裝配后成為一體,在電磁閥密封副到壽命期或故障損壞時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)快速更換。各零件之間用螺紋、掛鉤、撐脹等結(jié)構(gòu)形式,確保裝配后各零件成為一體。

4.3、密封副

　　套筒式高溫高壓電磁閥采用一種純剛性帶補(bǔ)償性的密封副結(jié)構(gòu)。這種密封副首先將閥座抬高,并加工成規(guī)則的幾何外形,克服了由于閥體受熱變形而引起閥座變形的缺點(diǎn)。其次是將活塞底部挖空,使之在剛性的基礎(chǔ)上帶有一定的補(bǔ)償性,這樣即使在閥座受熱不均的情況下引起微量變形,與之配合的活塞密封面也會(huì)隨之變形,從而保證密封。

4.4、閥位信號(hào)顯示

　　套筒式電磁閥閥位信號(hào)采用“無(wú)源信號(hào)反饋技術(shù)”,通過(guò)干簧管吸收磁性而接通電路,實(shí)現(xiàn)信號(hào)反饋。這種技術(shù)具有體積小,反應(yīng)準(zhǔn)確,無(wú)需電源可提供信號(hào),并且采購(gòu)和安裝容易,成本低廉,便于大批量生產(chǎn)。

4.5、電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　電磁線(xiàn)采用QY-2聚酰亞胺圓銅漆包線(xiàn),引接線(xiàn)選用AFBG高溫導(dǎo)線(xiàn),其他絕緣材料的絕緣等級(jí)均為H級(jí),電磁頭部分各零件采用螺紋連接,各連接處均有高防護(hù)材料組成的密封結(jié)構(gòu)。接線(xiàn)選用密封電連接器,外殼及導(dǎo)磁板選用軟磁合金1JN,上蓋選用2A12等。套筒式電磁閥零部件選材的正確保證了絕緣等級(jí)及防護(hù)性能。

5、性能特點(diǎn)

　　套筒式高溫高壓電磁閥在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和使用性能等方面有許多特點(diǎn)。

①組合式閥瓣

　　將閥腔內(nèi)7個(gè)零件以不同的方式連在一起,形成組合式閥瓣結(jié)構(gòu),使得在更換或維修時(shí)能快速拆裝。

②套筒與閥體分離

　　由于套筒的加入,該電磁閥比普通電磁閥多了一道密封。這道密封既要保證在高溫、高壓及冷熱交變條件下實(shí)現(xiàn)密封,又要保證在同一個(gè)壓力源下實(shí)現(xiàn)中法蘭及套筒與閥體之間兩道密封,同時(shí)還要保證在壓力源失去后的自然狀態(tài)下,實(shí)現(xiàn)快拆快裝。

③剛性帶補(bǔ)償密封副

　　套筒式電磁閥在高溫飽合蒸汽工況下,在大壓差和小壓差情況下泄漏量均小于0.1D/h。

　　另外,套筒式高溫高壓電磁閥仍具有普通電磁閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸小,質(zhì)量輕的特點(diǎn),在操作上比電動(dòng)閥門(mén)簡(jiǎn)單,動(dòng)作迅速可靠,同時(shí),還具有閥位信號(hào)反饋準(zhǔn)確,高絕緣等級(jí),高防護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)。

6、結(jié)語(yǔ)

　　套筒式高溫高壓電磁閥可實(shí)現(xiàn)快拆和快裝,達(dá)到高可靠性和高維修性的目的,該閥可以應(yīng)用于高溫高壓領(lǐng)域,其套筒與閥體分離、組合式閥瓣等多項(xiàng)新技術(shù),在其他類(lèi)別和形式的閥門(mén)中有著更加廣泛的應(yīng)用前景,將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。