电磁阀漏气问题分析与研究

陈文涛 路海晋 张瀚巍

摘要：作为气动控制系统中最主要的元件，电磁阀的可靠性对整个系统的正常运行起着关键的作用，电磁阀在使用中漏气作为其主要失效形式；为此，本文通过对电磁阀在使用过程中出现的漏气问题进行分析，提出电磁阀产生漏气的原因，并针对问题进行分析，提出解决此类故障的有效对策，以期对电磁阀的设计、生产和使用起到增强其可靠性参考。

关键词：电磁阀；密封件；漏气；分析

引言

现代气动技术随着科学技术的发展，有了快速的发展，气动技术具有成本低、系统简洁、无污染及维护方便等显着优点，多年来为了满足工业自动化的需求而不断创新，研制了许多气动部件，为广大用户提供了宽广的使用空间，而气动换向电磁阀是气动技术中重要的逻辑控制元件之一，通过对电磁阀输入逻辑控制信号，它能够改变管道内气体的流向，从而实现对执行元件的控制。

电磁阀具有体积小、结构简单的特点，在换向时能够快速切换而且动作稳定可靠，而且具有功耗较小和价格便宜等优点，使电磁阀越来越受到工业界的青睐，也使其的应用领域越来越广；然而，对于一些控制精度和稳定性要求较高的领域，如航空航天、深海勘探等，电磁阀的可靠性就显得十分重要。

同时，电磁阀作为系统中重要的控制元件，其工作方式是利用电磁线圈通电衔铁吸合及电磁线圈断电衔铁由弹簧复位，带动阀芯运动，以达到控制系统中介质及压力的，由于其结构复杂、密封要求高，在使用过程中若操作使用不当，常常发生漏气的情况。

因此，本文以电磁阀漏气问题为方向，通过对电磁阀漏气故障进行分析，对可能造成泄漏原因进行逐条分析，从而确定其漏气的发生原因并提出相应对策。

1电磁阀工作原理

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，其电磁阀的结构如图1所示：

图1 电磁阀的结构图

图2 电磁阀工作示意图

从图1、图2可以看出，该电磁阀为先导式结构，主要由副阀、主阀、副阀、电磁铁、阀座、弹簧座、弹簧等零部件组成；电磁阀为常闭型，当电磁铁断电时，副阀在弹簧力的作用下密封于主阀上，实现副阀密封副密封；气压从入口通入，通过主阀与阀体的配合间隙进入主阀上端容腔，主阀在气压力作用下压在壳体密封面上，保证主阀密封副密封。

当电磁铁通电时，衔铁在电磁铁磁力的作用下，带动副阀向上运动，副阀密封处打开，主阀上端容腔内气体由主阀的排气孔排出，使上端容腔压力迅速下降，主阀在气压力作用下向上运动，电磁阀打开，入口、出口压力平衡，开始正常通气，直至电磁铁断电。

2电磁阀漏气问题原因分析

2.1电磁阀密封圈处漏气

电磁阀密封圈在气动或者液压系统中起到重要的作用，泄漏会对机械的性能和寿命带来非常负面的影响。

为此，通过查阅相关参考文献，对电磁阀密封圈常见的失效形式以及失效原因进行了分析和归纳，并对失效原因进行了分析；如下表1所示：

表1 电磁阀密封圈常见的失效形式及原因分析

起因	漏气形式	漏气原因分析
设计/生产	密封圈安装错位，造成咬伤	间隙过大、介质压力造成
	永久形变	密封圈的压缩率过大
安装	密封圈扭转以至断裂而泄露	行程太长
	密封件被切伤	无引入倒角
	密封件预压缩不合适、易泄露	安装尺寸存在误差
环境	密封圈被刮伤而泄露	有颗粒、粉层
	密封圈老化	过热过载

从上表可以看出，密封圈失效的起因主要发生在安装和环境阶段，封圈主要的失效形式为磨损、间隙咬合和永久压缩变形，而这些失效的形式主要跟橡胶材料的性能，设计的结构和压缩率有关。

2.2上活门连接处涂胶不匀

电磁阀密封件与阀门金属骨架以螺纹连接，装配时螺纹结合面要求涂胶，胶液一方面起螺纹紧固防松作用，另一方面胶液将螺纹间隙填满可防止串气，同时还能承担应力传递的作用。

涂胶要求塑料与金属粘合处，不允许有脱粘、裂缝和窝气等缺陷，即必须填满；若胶液未有效涂覆，螺纹退刀槽处可能存在空腔的异常工况，在阀芯和外部高压反复作用下，可能导致密封件疲劳断裂。

查阅相关电磁阀密封件测试、剖切文献，分析可能存在的问题如下：

2.2.1未对点胶方法明确要求

电磁阀活门与螺杆的普通螺纹连接不具有密封作用，在实际生产过程中通常采用点胶的方法保证连接处的气密性，而在点胶过程中，若点胶的方法没有细化，操作人员在涂胶时存在随意性，涂胶不均匀，导致上活门与螺杆连接处密封性欠佳，就可能造成电磁阀漏气的隐患。

2.2.2检测方法不明确

查阅相关电磁阀复查装配的文献，发现电磁阀在点胶固化后未对点胶处的气密性做检测要求，整阀试验过程中虽有气密检测要求，但没有针对性，且整阀试验中电磁铁发热产生的气泡会影响对点胶处密封性检测，故电磁阀漏气也有可能是该原因造成。

3电磁阀漏气问题优化对策

漏气作为电磁阀的主要失效形式，通常与密封圈有关；因此，针对上述电磁阀漏气问题原因分析，对电磁阀漏气问题提出如下优化措施。

3.1细化上活门点胶工艺

根据以上的分析，电磁阀漏气的原因是多种多样的，但工艺规程中细化上活门与螺杆螺纹连接处、衔铁与调整螺钉连接处的点胶工艺操作方法。

具体操作操作步骤如下：

首先，调整间隙合适后，将上活门与螺杆的组合件取出，记录螺杆与上活门总长尺寸，用无尘布蘸无水乙醇擦干净螺纹部分，并用洁净的压缩空气吹干。

其次，用塑料刷在螺纹上端面至中部涂上胶液，要求胶液在螺纹表面涂满一圈且涂抹均匀，不允许溢出，也不允许在螺纹牙以外的地方涂胶，涂胶过程中应防止胶液沿螺纹下端面流下去产生多余物，粘胶时不允许用促进剂，胶液完成后将螺杆装入上活门螺纹孔应来回转动螺杆，使胶液能够均匀的分布在内、外螺纹表面，胶液如有少量溢出，应立即使用洁净的白绸布蘸无水乙醇擦拭干净，且装入后螺杆与上活门组合件的总长尺寸应与涂胶前记录一样。

3.2优化主阀组件密封设计

根据上文中电磁阀密封圈常见的失效形式及原因分析（表1）中提出的安装漏气原因，可采用对主阀组件密封结构在原有结构基础上进行了两种改进设计：

其一，将电磁阀主阀组件在原有结构基础上，增加紧固件螺钉和螺母，将橡胶与金属基体压紧，同时在螺母与螺钉连接处点厌氧胶，胶液固化24h保证达到最大粘接强度，确保橡胶和金属基体密封可靠，防止再出现串气现象，并将改进后的结构装入产品试验，确保无漏气现象。

其二，将电磁阀主阀组件改变金属基体结构，将硫化橡胶面积减小，改为一环带结构，环形槽内吹砂、涂胶、硫化后，硫化橡胶面积减小与金属基体单位面积内的粘接力增强，从而避免橡胶内部出现缺陷；同时，由于橡胶收缩的不均匀，为防止硫化橡胶件的胶面凹陷，保证胶面平面度要求，增加磨削或车削工序，对硫化后的胶面进行二次加工，并将改进后的结构装入产品进行试验，确保无漏气现象。

4结论

综上所述，可以得知电磁阀漏气的原因是因为在生产阶段存在涂抹胶液工艺不够细化和安装、环境阶段因日常维保或安装失误，最终导致电磁阀在通电状态下漏气。

虽然，本文对电磁阀漏气的问题进行了分析，并依据分析结果对电磁阀漏气问题提出了改进对策，希望对我国电磁阀的设计、生产与维护具有一定的指导意义。

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作者简介：陈文涛（1983-10），工程师