介紹了壓力平衡式電磁閥結構特點，工作原理和工況條件。分析了直動式單座和雙座電磁閥及直動軸流式電磁閥不同結構消除介質對工況系統影響的因素，并給出了閥門選用的相關條件和注意事項。

1、概述

　　壓力平衡式電磁閥在常壓、低壓及超低壓的自動控制領域中得到了廣泛應用。壓力平衡式電磁閥具有雙向截止，密封性好，無外漏，響應時間短，閥門啟閉無需考慮介質壓力等特點，可以有效的滿足系統的設計要求。

2、壓力平衡式電磁閥的結構

　　壓力平衡式電磁閥主要是利用閥體及閥內部件的特殊結構形式平衡工作介質的壓力，通過復位彈簧和線圈的電磁力，實現閥門的開啟和關閉。真空技術網(http://smsksx.com/)認為壓力平衡電磁閥分為直動式雙座電磁閥、直動式單座電磁閥和直動軸流式電磁閥3 種。

　　2.1、直動式雙座電磁閥

　　直動式雙座電磁閥( 雙座壓力平衡式電磁閥)可實現零壓差開關閥和介質的雙向截止密封，可用于1. 33 × 10 ^-7 MPa 的真空系統、適用于粘度較高的介質和加工成大口徑的電磁閥。該類電磁閥的公稱通徑最大可達300mm，工作壓差可達4MPa，適用于氣態及液體的管路系統中。

　　以電磁閥閥體的左端為介質進口，右端為介質出口( 圖1) 。當電磁閥線圈通電時，線圈產生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿、閥瓣離開上、下閥座，這時的工作介質將從左端進入閥體并上下流動通過雙閥座，匯合后從閥體的右端流出。當線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運動，閥瓣與雙閥座關閉，切斷介質的流通。

　　以電磁閥閥體的右端為介質進口，左端為介質出口( 圖2) 。當電磁閥線圈通電時，線圈產生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿和閥瓣離開雙閥座，這時的工作介質將從閥體右端進入閥體腔內，分別從上、下介質流道通過上下閥座，匯合后從閥體的左端流出。當線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運動，閥瓣與上、下閥座關閉，切斷介質的流通。

1. 靜鐵芯　2. 彈簧　3. 線圈　4. 動鐵芯　5. 閥桿　6. 閥瓣　7. 閥座　8. 閥體

圖1 介質從閥體左端進入直動式雙座電磁閥

圖2 介質從閥體右端進入直動式雙座電磁閥

　　當介質從閥體左端( 或右端) 進入時，由于介質壓力相同，介質作用在上下閥座的作用面積相同(上下閥座的加工尺寸趨于一致) ，故作用在上閥瓣的介質力F1與作用在下閥瓣的介質力F2相同。因此，介質壓差產生的對閥瓣的不平衡力理論上為0。

　　通過分析可以看出，雙閥座壓力平衡式電磁閥從理論上可有效消除系統介質對電磁閥啟閉的影響，可實現電磁閥的雙向密封和雙向截止的功能，滿足系統的常壓、低壓差或超低壓差的技術需要。

　　2.2、直動式單座雙向電磁閥

　　直動式單座雙向電磁閥( 單座壓力平衡式電磁閥) 既可實現零壓差開關閥，又可實現介質的雙向截止密封。直動式單座雙向電磁閥適用于粘較高的介質，該類電磁閥公稱通徑一般為DN5 ～ 50，工作壓差為0 ～ 4.0MPa，能適用于氣態及液體的管路系統中，密封件如采用聚四氟乙烯等耐腐蝕材料，也可應用于具有腐蝕性介質的工作環境和工況條件中。

　　以電磁閥閥體的左端為介質進口，右端為介質出口( 圖3) 。當電磁閥線圈通電時，線圈產生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿和閥瓣離開閥座，這時的工作介質將從閥體左端進入閥體腔并通過閥座，由閥體右端流出閥體。當線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運動，閥瓣關閉閥座，切斷介質的流通。

圖3 介質從閥體左端進入直動式單座雙向電磁閥閥體

　　以電磁閥閥體的右端為介質進口，閥體的左端為介質出口。當電磁閥線圈通電時，線圈產生電磁力，動鐵芯受磁將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥桿和閥瓣離開閥座。這時工作介質將從閥體右端進入閥體腔，并通過閥座，由閥體左端流出閥體。當線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在自重和彈簧力的作用下向下運動，閥瓣關閉閥座，切斷介質的流通。當閥體左端進入介質時，由于介質壓力相同，介質作用在閥座和閥桿上的面積相同，因此，介質對閥桿的作用力F1與作用在閥瓣上的力F2相同，介質在閥桿和閥瓣上所產生的向下和向上的力，大小相等，方向相反，可以相互抵消，理論上壓差對閥瓣產生的不平衡力應為0。當介質從閥體右端進入時，亦是同樣道理。介質對閥瓣的受力同樣取決于閥桿的截面積和閥座尺寸，即受力面積是否趨于一致。直動式單座電磁閥通過在閥桿上增加工藝流道孔和密封圈結構，理論上可有效消除系統介質對電磁閥啟閉的影響，實現電磁閥的雙向密封和雙向截止的功能，滿足系統的常壓、低壓差或超低壓差的技術需要。

　　2.3、直動軸流式電磁閥

　　直動軸流式電磁閥( 圖4) 也可實現零壓差啟閉和介質的雙向密封。直動軸流式電磁閥可以任意方向安裝，密封件如采用聚四氟乙烯可應用于具有腐蝕性介質的工況。其公稱通徑為DN10 ～ 80，工作壓差最大可達10MPa，適用于液態和氣態的管路系統中。

　　當電磁閥線圈通電時，線圈產生電磁力，動鐵芯受磁力作用將壓縮彈簧與靜鐵芯閉合，同時帶動閥芯離開閥座，這時的工作介質將從左端進入閥體并通過閥座由右端流出閥門。當線圈斷電時，線圈電磁力消失，動鐵芯在彈簧力的作用下向右運動，閥瓣關閉閥座，切斷介質的流通。

圖4 直動軸流式電磁閥

　　當介質從閥體左端進入時，由于介質壓力相同，介質在閥芯與閥座上的作用面積相同，因此，介質對閥芯的作用力F1與F2可相互抵消，介質壓差對閥芯產生的不平衡力理論上為0。當介質從右端進入時亦是同理。

3、電磁閥的選用

　　由于電磁閥的種類和結構形式較多，導致電磁閥使用中存在問題。一般來說當出現以下幾種工況時必須選用壓力平衡式電磁閥。

　　(1) 系統需要電磁閥實現雙向密封功能時。

　　(2) 系統需要在0 壓差時開啟或關閉電磁閥。

　　(3) 系統要求電磁閥在有真空度要求時啟閉。

　　(4) 系統中有一定的懸浮顆粒。

　　壓力平衡式電磁閥的加工精度要求較高，特別是影響介質平衡力形成的關鍵部件，如閥桿和閥座等。如果加工誤差較大，會導致產品因加工誤差而產生介質的不平衡力，一般會導致產品的內泄漏量超標，嚴重時將影響電磁閥的正常啟閉，因此，壓力平衡式電磁閥不論是選型，還是生產加工，這些問題必須注意。

4、結語

　　壓力平衡式電磁閥由于采用了特殊的平衡式結構，介質產生的不平衡力可以相互抵消，故可實現工作介質的雙向截止和雙向密封。電磁閥不受工作介質的影響，只依靠電磁鐵吸力及電磁閥彈簧力的共同作用，可實現電磁閥的啟閉，故工作可靠、安全。這種特殊結構的電磁閥沒有其他類電磁閥的先導孔結構，也不用過多考慮運動部件之間的配合間隙，因此不同性質的介質對電磁閥的啟閉影響甚微，故可實現氣、液及各種油類介質在一臺閥上通用，提高了產品的適應性。壓力平衡式電磁閥結構簡單、體積小，動作靈敏，響應迅速。