第五节 方向控制阀

第五节方向控制阀

方向控制阀是用来控制管道内压缩空气的流动方向和气流通断的元件，它是气动系统中应用最广泛的一类阀。

按气流在阀内的作用方向，方向控制阀可分为单向型方向控制阀和换向型方向控制阀两类。只允许气流沿一个方向流动的方向控制阀称为单向型方向控制阀，如单向阀、梭阀、双压阀等。可以改变气流流动方向的方向控制阀称为换向型方向控制阀，简称换向阀。

一、换向型方向控制阀

1.分类

（1）按阀的控制方式分类阀的控制方式主要有气压控制、电磁控制、人力控制和机械控制等类型。

（2）按阀的工作位置分类阀的工作位置称为“位”，有几个切换工作位置的阀就称为“几位”阀。经常使用的有“二位”阀和“三位”阀。阀在未加控制信号或被操作时所处的位置称为零位。

（3）按阀的接口数目分类阀的接口（包括排气口）称为“通”，阀的接口包括入口、出口和排气口，但不包括控制口。常见的阀有两通、三通、四通、五通。

根据阀的切换位置和接口数目，便可叫出阀的名称，如二位二通阀、三位五通阀等。

二位和三位换向阀的图形符号见表13－3。

（4）按阀芯结构形式分类常用的阀芯结构形式有截止式、滑柱式两大类。

表13－3 二位和三位换向阀的图形符号

（5）按控制数分类 他力来获得（称为复位方式）。如靠弹簧力复位称为弹簧复位；靠气压力复位称为气压复位；靠弹簧力和气压力复位称为混合复位。混合复位可减小阀芯复位活塞直径，复位力越大，阀换向越可靠，工作越稳定。

双控式是指阀有两个控制信号，对二位阀采用双控，当一个控制信号消失，另一个控制信号未加入时，能保持原有阀位不变，称阀具有记忆功能。对三位阀，每个控制信号控制一个阀位。当两个控制信号都不存在时，靠弹簧力和（或）气压力使阀芯处于中间位置。

（6）按阀的安装连接方式分类 阀的连接方式有管式连接、板式连接、法兰连接和集成式连接等。

2.几种典型换向型方向控制阀

（1）气压控制换向阀 气压控制换向阀是靠外加的气压信号为动力切换主阀，控制回路换向或开闭。外加的气压称为控制压力。

气压控制适用于易燃、易爆、潮湿和粉尘多的场合、操作安全可靠。

按照作用原理气控换向阀可分为加压控制、泄压控制和差压控制三种类型。加压控制是给阀开闭件上以逐渐增加的压力值，使阀换向的一种控制方式；卸压控制是给阀开闭件以逐渐减少的压力值，使阀换向的一种控制方式；差压控制是利用控制气压作用在阀芯两端不同面积上所产生的压力差，来使阀换向的一种控制方式。

1）单气控加压式换向阀 图13－27所示是二位三通单气控加压截止式换向阀的工作原理图。K 口没有控制信号时的状态，阀芯在弹簧与P 腔气压作用下，使P 、A 口断开。A 、

O 口接通，阀处于排气状态。当K 口有控制信号时（图 13－27 b ），P 、A 口接通，A 与O 口断开，A 口进气。

图13－27单气控加压截止式换向阀的工作原理

图13－27 单气控加压截止式换向阀的工作原理

图13－28 气控阀工作原理 a ）双气控滑阀 b ）单气控滑阀

2）双气控加压式换向阀 图13－28所示为气控阀工作原理图，单控式气控阀靠弹簧力复位。

对双气控或气压复位的气控阀，如果阀两边气压控制腔所作用的操作活塞面积存在差别，导致在相同控制压力同时作用下，驱动阀芯的力不相等，而使阀换向，则该阀为差压控制阀。

对气控阀在其控制压力到阀控制腔的气路上串接一个单向节流阀和固定气室组成的延时环节就构成延时阀。控制信号的气体压力经单向节流阀向固定气室充气，当充气压力达到主阀动作要求的压力时，气控阀换向，阀切换延时时间可通过调节节流阀开口大小来调整。

图13－28气控阀工作原理a ）双气控滑阀b ）单气控滑阀 （2）电磁控制换向阀 电磁换向阀是气动控制元件中最主要的元件。按动

作方式分有直动式和先导式；按密封形式分有间隙密封和

弹性密封；按所用电源分有直流电磁换向阀和交流电磁换向阀。

1）直动式电磁换向阀 直动式电磁换向阀是利用电磁力直接推动阀芯换向。根据操纵线圈的数目有单线圈和双线圈，可分为单电控和双电控两种。 直动式电磁阀的特点是结构简单、紧凑，换向频率高，但当用于交流电磁铁时，如果阀杆卡死就有烧坏线圈的可能。阀杆的换向行程受电磁铁吸图13－29单电控直动式电磁阀工作原理

a ）断电状态

b ）通电状态

c ）符号。

1－电磁线圈 2－阀芯

图13－30 双电控直动式电磁阀工作原理 1、3－电磁铁 2－阀芯

合行程的控制，因此只适用于小型阀。

图13－29所示为单电控直动式电磁阀工作原理。电磁线圈未通电时，P 、A 断开，A 、T 相通；电磁线圈通电时，电磁力通过阀杆推动阀芯向下移动，使P 、A 接通，T 与A 断开。

图13－29单电控直动式电磁阀工作原理 图13－30 双电控直动式电磁阀工作原理1、3－电磁铁2－阀芯

a ）断电状态

b ）通电状态

c ）符号。

1－电磁线圈2－阀芯

图13－30所示为双电控直动式电磁阀工作原理。电磁铁1通电、电磁铁3断电时，阀芯2被推至右侧，A 口有输出，B 口排气。若电磁

铁1断电，阀芯位置不变，仍为A 口有输出，B 口排气，即阀具有记忆功能，直到电磁铁3通电，则阀芯被推至左侧，阀被切换，此时B 口有输出，A 口排气。同样，电磁铁3断电时，阀的输出状态保持不变，使用时两电磁铁不允许同时得电。

2）先导式电磁换向阀 先导式电磁阀是由小型直动式电磁阀和大型气控换向阀构成。

（3）机械控制换向阀 靠机械外力使阀芯切换的阀称为机控阀，它利用执行机构或者其他机构的机械运动，借助阀上的凸轮、滚轮、杠杆或撞块等机构来操作阀杆，驱动阀换向。常用机械操作形式如图13－31所示。机控阀不能用作挡块或停止器使用。

图13－32单向阀工作原理图 a ）A －P 关闭状态 b ）P －A 开启状态