氣動球閥氣路設計和工作方式

一、氣動球閥氣路設計和工作方式

球閥為單回轉 90° 的開關閥門，氣動執行器（氣動頭）在氣源壓力的作用下，推動活塞運動，帶動閥門實現開關動作。氣動閥門使用的氣源壓力一般為 0.3~0.8MPa，一般配置以下元件，過濾減壓閥、電磁閥、限位開關、氣動頭和其他元件。按照發生故障時，閥門的動作形式，將氣動閥門分為兩大類，單作用和雙作用球閥。

圖 1 雙作用氣動球閥工作原理圖（1.氣動頭 2.電磁閥 3.過濾減壓閥 4.氣源）

圖 1 為一套雙作用氣動球閥的工作原理圖，壓縮空氣（氣源）首先經過過濾減壓閥，清除其中含有的水分、油分以及固體粉塵顆粒，并調節系統壓力至設定值，以提供穩定的氣源壓力。然后，氣體流入電磁閥進氣口 a，從氣口 b 流入到氣動頭，推動活塞動作，排氣通道為 d~E，線圈得電以后，電磁閥換向，氣體從氣口 d 流入到氣動頭，推動活塞向相反方向動作，排氣通道為 b~c。

圖 2 單作用氣動球閥工作原理圖（1.氣動頭 2.電磁閥 3.過濾減壓閥 4.氣源）

圖 2 為一套單作用氣動球閥的工作原理圖，同前，壓縮空氣首先通過過濾減壓閥，電磁閥線圈得電時，氣體流入電磁閥進氣口 a 口，從氣口 b 流入到氣動頭，推動活塞動作，同時氣動頭內彈簧被壓縮，當發生故障時（失氣或者失電），電磁閥恢復彈簧位，氣源被阻斷，氣動頭彈簧釋放壓縮力，推動活塞向相反方向運動，排氣通道為 b~c，可將閥門停留在設定的開啟或者關閉位置，防止發生事故。

二、氣動球閥常見需求以及解決方案

為滿足不同類型的管道系統，需選擇對應的管路系統，《表 1》為常見氣動元件的選型原則。

三、氣動元件選型

1. 氣動頭選型

選擇氣動頭時，首先確定是單作用氣動頭還是雙作用氣動頭，然后，根據閥門工況、氣源壓力等參數，選用符合輸出扭矩要求的氣動頭。

舉例說明氣動頭的選型過程：選擇球閥 16×14BS15J，實際壓力 19.5MPa；氣動頭選型為：愛默生（EMERSON），單作用，故障位置關，氣源壓力 0.55MPa。

查《球閥扭矩表》，可得數據，見《表 2》。

取安全系數為 1.4，則閥門各位置的扭矩值見《表 3》。

根據 EMERSON 產品樣本，選擇氣動頭型號為 G7028-SR4-CW，由《表 3》可見，各扭矩值均大于閥門相應位置的扭矩值，符合要求。

2. 電磁閥選型

電磁閥選型的時候，要注意電磁閥的特征參數是否滿足需要，如壓力范圍、流通介質、工作溫度、流通系數、電壓、防爆要求以及其他功能等。

3. 過濾減壓閥選型

過濾減壓閥選型的時候，要注意過濾減壓閥的壓力范圍、流通介質、工作溫度、排水裝置（自排、手排）及濾芯精度等。

4. 限位開關選型

限位開關選型的時候，要注意反饋方式（機械式、感應式）、位置指示的顏色是否符合要求，以及是否符合相應的防爆等級等。