您当前的位置:首页  »  技术与支持
技术与支持

绝对干货!!!电磁阀使用过程中漏气问题分析

发布时间:2017-3-20 10:32:7  浏览:

  电磁阀是液压气动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,常常发生泄漏。东莞市咖伦电子有限公司(以下简称:咖伦电子)副总经理陈秀秀通过对某例电磁阀泄漏故障事例,建立了电磁阀漏气故障树,对可能造成泄漏原因逐条进行分析、验证确定其故障的发生原因。

  1问题描述

  电磁阀是某重要成套装备配套产品。该电磁阀在技术总体单位随系统做试验时发现漏气,在断电状态下,入口通入17MPa洁净的压缩空气,出口出现连续的气泡,而该电磁阀《制造、验收技术条件》的相关要求:入口通入17MPa洁净的压缩空气,在断电情况下,出口15min无泄漏。为了进一步摸排故障情况,减小电磁阀入口通入的压力,当减小至5MPa时,出口仍出现连续的气泡,漏气现象得到进一步验证。

  2故障定位

  2.1产品结构与工作原理

  该电磁阀的结构如图1所示为先导式结构,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。

电磁阀原理

  2.2故障排查与定位

  由该电磁阀漏气现象判断,初步判断为主、副阀漏气,建立故障树如图2所示。

电磁阀使用过程中漏气问题分析

  根据故障树,对产品进行故障排查与定位:

  1)副阀漏气X1

  复检发现,主阀与副阀密封处不产生气泡,而主阀密封面与阀体接触处产生气泡,之后对故障件分解检查,副阀密封面及主阀密封型面未发现损伤,所以排除副阀泄漏的原因。

  2)弹簧力不足X2

  主阀的密封作用力主要是由弹簧力和气压作用力两部分组成。在气压差不变的情况下,若弹簧力太小,将导致密封力不足,使主阀密封面密封材料所受到的密封比压过低,造成密封失效而漏气。经计算复核,在弹簧力和气压力的作用下,主阀密封面所受到的密封比压大于密封材料——Fs-3所需的最小比压;又对弹簧复测力特性,符合设计要求,故可排除弹簧力不足的原因。

  3)多余物卡滞主阀X3

  分解产品后对主阀配合导向面进行检查,在主阀导向面上未发现异常现象,主阀在阀体中活动自如,无卡滞现象,所以排除该原因。

  4)主阀密封面脱落X4

  对故障产品进行分解检查,取下主阀发现,主阀密封面未见脱落,所以排除由主阀密封面密封环脱落的原因,图3显示了主阀密封面。

微型电磁阀,电磁泵

  5)密封面损伤X5

  在放大镜下观察主阀密封面,发现主阀密封面上有疑似损伤印痕,如图4所示。密封面压痕处的疑似损伤可能导致主阀与阀体形成的密封副失效,致使电磁阀漏气,因此主阀密封面损伤致使电磁阀漏气的原因不能排除。

  6)多余堆积X6

  在放大镜下观察阀体密封型面,发现阀体密封型面无明显损伤,但在阀体密封型面发现附着的多余物,为进一步排查此多余物(见图5),用金属探针把此多余物从阀体密封型面上剥离,现场在30倍显微镜下观察,发现尺寸约为0.15mm×0.5mm,片状,厚度约为0.05mm,中间绝大部分为黄色,边缘极少部分为白色。该多余物脆性比较大,在用纸折叠包裹送高倍显微镜检查过程中,稍受压力后即分裂为4~5小块,大小约为0.15mm×0.1mm多余物见图6。

电磁阀

  块放在50~200倍金相显微镜下进一步观察,得到图7~图9。从图中可以看到,多余物颜色为棕褐色,有极小黑色夹渣(初步判断为金属夹渣)。其中图9中可明显看出多余物附有明显排列整齐的纵向纹状印痕,好像是附着在金属结构件上的非金属材料。

电磁阀,微型电磁阀,电磁泵

  为了找到多余物的来源,对电磁阀的装配试验工艺进行了复查:装配前对所有零件仔细清洗,金属件用汽油、酒精清洗干净并用洁净的压缩空气吹干,非金属件及含非金属的零件用酒精清洗干净并用洁净的压缩空气吹干,最后所有零件用超声波清洗,每个轴向清洗15min。超声波清洗后再进行汽油、酒精清洗干净并吹干,整个装配过程在10万级净化间进行,装前用10倍放大镜检查密封面有无损伤。试验过程中要求在气源后先接10μm过滤器,再接5μm过滤器,试验后立即戴上保护帽,防止多余物进入电磁阀。通过排查,按照现有的装配、试验工艺操作及对实际操作过程复查结果不可能进入上述多余物。

  为了进一步确定多余物性质,技术人员用化学分析方法检查,发现多余物是铅黄与甘油润滑脂的混合物。对电磁阀使用过程复查:总体单位在使用安装过程中,需要对电磁阀接口的外螺纹面涂抹润滑脂,以利于装配。该润滑脂是铅黄与甘油混合物,在空气中暴露超过半个小时后会逐渐变硬。所以规定在使用润滑脂时,一是仅对外螺纹涂抹,而不能对内螺纹涂抹。二是铅黄与甘油混合后,30min内使用完毕,超过30min就不能再使用。进一步筛查发现,总体单位操作人员在安装过程中,不但对与电磁阀连接的内螺纹涂抹,而且铅黄与甘油混合后并没有按要求在30min内使用完毕,致使产生块状多余物。

  3机理分析

  主阀密封面材料为塑料Fs-3,阀体密封型面材料为1Cr18Ni9Ti,多余物随介质(气体)进入电磁阀内部。由于多余物尺寸较大,主阀行程只有0.5~0.6mm,电磁阀通电时主阀打开,多余物在气压作用下进入主阀密封面与阀体密封型面的间隙,随着电磁阀动作次数的增加,主阀密封面(较软部分)形成压痕,对主阀密封面损伤。影响产品密封的主要因素为密封面的粗糙度和密封比压,该电磁阀主阀密封副由阀体型面和主阀塑料密封面组成,由于多余物附着在主阀塑料面上且对主阀塑料面损伤,导致主阀密封面闭合不完全,电磁阀密封副失效,使电磁阀漏气。

  4故障复现

  取出多余物,对电磁阀阀体和主阀清洗后重新装配,对电磁阀重新试验,发现主阀在气压9MPa时出现较连续气泡,17MPa下出现断续气泡,说明多余物对主阀密封面损伤,主阀与阀体形成的密封副失效,电磁阀漏气。

  5结论

  根据以上的分析及验证,电磁阀漏气的原因是:多余物附着在阀体型面上,致使主阀与阀体的密封副失效,最终导致电磁阀漏气。多余物是铅黄与甘油的混合物,是润滑脂干结,属于使用不当造成,不是设计制造原因。

  延伸阅读:东莞市咖伦电子有限公司成立于2012年,是一家专业从事电磁阀和电磁泵、电磁油泵、微型电磁泵、咖啡机电磁泵、磁力泵、液态电磁泵、压力开关及安全阀等研发和制造的企业。产品被广泛用于蒸汽拖把,蒸汽清洁器,蒸汽发生器,足浴器,咖啡机,蒸汽熨斗,移动空调,蒸气炉,饮水机,舞台烟雾机,医疗设备,喷雾器,加温器,除湿机,燃气热水器、壁挂炉等电器产品。咖伦电子先后取得TUV、CE、LFGB等多项国际认证。公司拥有专业化生产及检测设备,凝聚了一大批具有多年行业经验的经营、技术、管理人才,从而保证我们不断满足客户的需求,公司秉承“信誉、质量、服务、创新”的经营理念,期待与您携手美好未来!

  相关信息
搜产品
分享: