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[原创]从SYSMEX的应用介绍电磁阀/气阀的知识

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郑振寰 发表于 2008-3-3 15:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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SYSMEX全系列的检验设备,大量用到电磁阀和气阀,目的不外乎提高速度和增加可靠性。电磁阀是驱动气阀使用的,目的是推动气阀,从而达到气阀开关的目的,而气阀则起到了我们在大多数检验设备中见到的电磁阀作用,也就是液路的关断。在SYSMEX的所有检验设备中,除了少数设备,电磁阀几乎都不走液体,仅仅起通断气路的作用。

在详细说明阀之前,我们了解一下SYSMEX检验设备的气源。

除了少数设备采用正压泵和负压泵这样分离泵之外(例如F820/F800),绝大多数采用压缩机,同时提供正压和负压。一般用到的正压有2.7Kg/CM,2.5Kg/CM,2.2Kg/CM,0.5Kg/CM2.用到的负压有400mmhg,250mmhg,240mmgh,220mmgh。从这里我们看出,只要正压能够达到2.7Kg/CM2或以上足够可以满足要求了而负压最大需要的400mmgh一般的压缩机都足够,但值得说明的,在KX21比较例外,因为在稀释液吸取的过程中,设置了一个定时,即在一定时间之内无法吸满稀释液罐,仪器立即报警:“更换稀释液”,厂家不知道处于什么原因考虑,把这个时间设定得很短,这就对原始负压得要求非常高,一般新的压缩机负压能够达到600mmgh以上,但使用2年以上的压缩机,就只能达到580mmgh甚至更低,有的甚至只能有500mmgh或者450mmgh,按道理讲不影响最高负压400mmgh的使用,但KX21的限时程序使这个负压不足以在规定的时间内将稀释液吸满,因此错误报警就出来了,所以每当这个时候更换压缩机膜片或者更换压缩机也就不新鲜了。对此很多人问过我,如何解决?其实在确认是膜片问题后没有任何办法,除了更换毫无办法,这里面说明两个问题,第一,KX21推出10年来,这个BUG居然丝毫不与改正,只能说明不严格限时,就不可能保证60秒出结果;第二,稀释液罐太小,试剂用量太大,每罐稀释液居然不够一次测试使用的,在每次测试过程中如果不及时补充可能会出现没有稀释液的情况,结果也就保证不了了。有人做过试验,把稀释液罐换成多20ml的罐,同时浮式开关适当的延长,在负压只有450mmgh的情况下,依然正常工作;但这个办法无法推行的是,这种罐不是那么容易找的,他是采用的其他报废设备的储液罐替代的,正好勉强装进去。但至少说明了问题。(注意,这里没有说明的是,如果原始正压不足,则会导致气阀打开不完全,从而导致负压不足的情况,除了空气过滤器也就是消音器太脏以外,水汽的进入和正压膜片的损坏也是可能的。)

在SYSMEX的阀中,有二通,三通和五通。

我们先来看一下二通气阀。再SYSMEX的设备里面,控制气路的电磁阀几乎没有二通,只有控制液路的电磁阀有二通,这里说的是气阀二通。

3.jpg

这个符号表示常开(常断)的二通单向气阀,平时不通正压的时候是不导通的,那么通正压后液体流动的方向如何呢?气路标定原则是P口流向A口,也就是进气(液)口流向工作口(出液口),这个流动方向在其他的检验设备里面的管路图中,会在管路上进行方向标记,而在SYSMEX的管路图中,会阀的一侧进行标记。看下图,这是KX21的管路示意图:

5.jpg

这是MV17的示意图,右侧的流动方向表示从下往上流动,左侧则表示是一个常开(常断)的二通单向气阀,正压导通的时候,液体或者气体从下往上经过MV17到达W.C.也就是废液瓶。

3-1.jpg
这是表示常闭(常通)的二通单向气阀,平时不通正压的时候是导通的,通正压后反而关闭。流动方向则跟上面一样给出。

3-2.jpg
这是双向二通气阀,流动方向是双箭头,表示来回流动。

那么气阀的工作原理是什么呢?

气阀是内部是带有弹簧的移动杆,移动杆的一端或者两端配有橡胶帽(皮碗),如果是常开阀,那么这个皮碗在平时(不通正压的时候)是被弹簧作用而顶住出气口的,也就不导通了,如下图:

5-1.jpg
可以看出1、2口是不通的,移动杆皮碗被正压作用后,会顶压弹簧向反方向运动,1、2口也就导通,导通时间完全取决于正压得保持时间。下图是通正压的示意图 5-2.jpg

电磁阀的动作原理与此相仿,只不过移动杆的动作是通过电磁线圈产生的磁力来完成的。
实物图如下:

5-3.jpg

这是一个刚拆完的示意图

5-4.gif
如果正压从弹簧处进入,那么皮碗就会堵住出气口,也就是断开,其实,有时候根本不需要正压得介入,因为弹簧本身就会完成这个工作。但有很多设计是为了保险,防止弹簧被卡住,就需要正压保持,这样,也就是在关闭状态下,弹簧处也有正压。

如果在蓝色箭头处施加正压,则由于两个密封圈的作用,正压直接向弹簧施压,压迫弹簧从而打开出气口,阀就导通了。

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 楼主| 郑振寰 发表于 2008-3-3 16:05 | 显示全部楼层

下面来说三通,无论气阀还是电磁阀,三通的原理都一样,只不过气阀是通过正压而电磁阀是通过电磁线圈来推动的。

1111.jpg
常断形式,表示不通电或者正压的时候,工作口A与排气口R导通,流动方向是A到R。

常通形式,表示不通电或者正压的时候,进气口P与工作口A导通,流动方向是P到A 。

通断形式,表示流动方向不固定,公共端A不同电或者正压的时候与R口导通,通电或者正压的时候与P口导通,动作示意如下:

通电或者通正压:

1-1.jpg

2和1口导通


不通电或者不通正压:

1-2.jpg
2和3口导通。

这里给出了一个非常形象的电磁阀的示意图https://www.yeec.com/forum.php?mod=viewthread&tid=16987&page=1,大家可以参考一下。

下面说的是SYSMEX的特殊气阀,上面我们看到的三通,都是在一个腔体内完成的一个公共端与两个方向的切换,而在SYSMEX当中,没有采用这种单腔体的切换方式,而是采用了两个独立的腔体来完成,看下面的示意图

11.jpg

这是一个电磁阀三通的示意图,在这里上下两个部分可不是两个腔体的意思,而是分别表示通电和不同电的状态,上面部分是表示通电后流动的方向和端口,下面部分是表示不通电的时候流动方向和端口,值得注意的是,安装管路流程图的绘制原则,管路连接到阀体上,这种双状态的画法是把管路连接画在不同电的情况下的,也就是说画在下部。

下图是一个上下排列和左右排列的示意图,1表示通电状态下的流动方向和端口,2表示不通电状态下的流动方向和端口。
111.jpg
这里依然给出KX21的SV17电磁阀的示意图,加深印象。

1-3.jpg
不通电的时候,电磁阀SV17的公共端与未引出端导通,由于没有引出,也就没有任何压力介入,因此,公共端相当于悬空。在图中也就是下面的部分连接有管路的部分。当电磁阀通电,公共端与原始正压连接,方向改变为原始正压到公共端,也就是上半部分的示意。

电磁阀和气阀结合起来看是这个样子的:

1-4.jpg
电磁阀为三通,气阀为二通,当电磁阀SV17不通电的时候,电磁阀公共端与未引出端导通,公共端无任何压力,而气阀MV17没有正压的作用,也就不导通。当电磁阀SV17通电,公共端与原始正压连接,原始正压通过SV17加载到MV17,MV17获得了正压之后,皮碗反方向运动,气阀打开,液体通过MV17在负压的作用下进入废液瓶。这是一个最简单的电磁阀驱动气阀的应用,很多人会说这简直是多此一举,一个液体介质的电磁阀不就解决了吗?干吗非要两个阀来解决呢?其实,在很多场合下,特别是防暴防燃的场合下,需要这么解决的。至于SYSMEX为什么这么设计,大概是速度和可靠性方面考虑多些了。

下面解释气阀三通。

我们知道了气阀里面有弹簧、移动杆还有皮碗,如果像电磁阀三通那样设计,气阀将变得及其复杂,体积也很庞大,也就失去了低成本、结构简单、体积小、可靠性高的原则了,所以,一般气阀都做成二通,通过多个的腔体来完成三通,四通,五通甚至多通的目的,SYSMEX就是本着这个原则进行设计的。

由于做成了两个腔体,那么腔体之间的导通就要成为可能,否则就不能成为三通(两个二通组合而成),由于是两个腔体,那么就需要两个正压来进行控制,也就是分别控制两个腔体。为了防止两个腔体都失去正压,成为什么方向也不导通的死阀,所以,就必须保证一个腔体有正压,同时也要保证两个腔体不能同时都有正压(即两个腔体只能同时也必须有一个腔体有正压),下面是一个示意图

蓝色和绿色部分表示不同的腔体,

1-5.jpg
当右侧腔体通正压时,右侧腔体有效,也就是导通, 1-6.jpg
当左侧腔体通正压时,左侧腔体有效,公共端都是一个,同时右侧腔体要放气,否则右侧有气体保持的话,可以想象根本不会动作的,或者动作不到位。

给出一个实物照片解释一下:

1-7.jpg
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 楼主| 郑振寰 发表于 2008-3-3 16:05 | 显示全部楼层

在KX21管路图中,对于MV1-1阀是这样描述的。

1-8.jpg
当SV1-1不通电的时候,MV1-1的右侧通正压,右侧腔体打开,同时左侧腔体通过SV1-1卸压,注意SV1是个五通,我们后面再说。负压250mmgh与公共端相连接到隔离瓶,并且通过隔离瓶给废液瓶施加负压。当SV1通电,MV1-1的左侧通正压,左侧腔体打开,同时右侧腔体通过SV1-1卸压。原始正压2kg/cm2通过隔离瓶施加在废液瓶上,从而排除废液。

从连接图上可以看得更清楚些。

1-9.jpg
驱动气阀的原始压力通过左侧的阀体接入,我们后面还要继续介绍,MV1-1的公共端位于MV1-1的下端,公共端与负压250mmgh为一个腔体,正压2kg/cm1单独为一个腔体。为了便于描述,我们称为上腔体和下腔体。

返回来,我们用上一楼留下的照片进行解释,原始正压通过6号口进入电磁阀,在五通电磁阀SV1的不通电的情况下,正压通过电磁阀的一路作用在下腔体,正压通过5号口进入,通过两个密封圈的作用挤压弹簧反方向运动,从而使皮碗脱离2号口,这样,1、2号口导通,负压250mmgh通过2、1口到达隔离池,上腔体则通过电磁阀的另一路泄掉正压,并且在弹簧的作用下堵住3号口,看下图:

1-10.jpg.jpg

当电磁阀SV1通电时,正压通过电磁阀的另一路作用在上腔体,正压通过4号口进入,通过两个密封圈的作用挤压弹簧反方向运动,从而使皮碗脱离3号口,这样,1、3号口导通,正压2kg/cm2通过3、1口到达隔离池,下腔体则通过电磁阀的一路泄掉正压,并且在弹簧的作用下堵住2号口,看下图:

1-11.jpg
这样,就完成了三通的切换,而且是通过两个二通的腔体。
总结一下:

气阀三通的三个液体/气体流动口的流动是在阀盖上完成的,而动作的切换,则是在腔体里通过正压的切换来完成的,三个正压口,6号口是正压提交给电磁阀的,4、5口是通过电磁阀切换分别提供给上下两个腔体的。

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 楼主| 郑振寰 发表于 2008-3-3 16:06 | 显示全部楼层

电磁阀的三通和五通长度上有着明显的不同,五通明显的长很多:

1.jpg
2.jpg
下面是五通电磁阀的示意图:
22.jpg
左侧三个端口自下而上分别是EXN1、IN、EXN2,右侧两个公共端自下而上分别是OUT1和OUT2
222.jpg
这是两个不同摆放的示意图,1是不通电的动作,2是通电的动作。同样上下排列的下部和左右排列的右部是不通电的情况下的连接状态。

在电磁阀不通电的情况下,IN口也就是上一楼中的6号口,与OUT1相连,正压通过IN达到OUT1,OUT2与EXN2相连;当电磁阀动作,IN口与OUT2口相连,OUT1与 EXN1相连,这样就完成了一端加正压,另一端放气的动作。

下面是一个总体示意图:

2-1.jpg
这是不通电的情况
2-2.jpg
这是通电的情况。

下面是官方的示意图:

2-3.jpg
这张图表示的是在通电和不通电的状态下,流体导通的端口情况,注意,下部是不通电的情况,上部是通电的情况,不是两个腔体,就在刚才,还有人问我,明明是画的两个腔体,我拆开看就是一个腔体,还是搞不明白。呵呵,很好理解,通电和不通电的情况它都画了出来,不通电就是下部的连接,也就是下图:
2-4.jpg
通电就是上部的连接,也就是下图:

2-5.jpg
怎么样,这下都明白了吧?

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 楼主| 郑振寰 发表于 2008-3-3 16:08 | 显示全部楼层

结合管路图,我们再来复习一下。

8-1.jpg
这是KX21的废液瓶单元的管路。我们现在来分析一下:

SV1电磁阀是个五通电磁阀,在不通电的情况下,一路正压加载到MV1-1,只要带有-标示的,就表示其分为主阀和从阀,一般把MVX-1作为主阀,MVx-2等作为从阀。在这里,MV1-1作为主阀,这个时候正压加载到图示的右侧,这时候,负压250mmgh与公共端连通,负压加载到隔离瓶,并且通过隔离瓶加载到废液瓶,并且向外输出负压,也就是W.C.。同时,正压还通过三通(就是图中画红圈的地方),其实这个地方不是个三通,而是个从阀,也就是MV1-2,起作用就是个三通的作用,我们前面说过,气阀无法做成三通,只能通过多个腔体来完成,两个腔体完成了三通,那么就在加一个个腔体来完成另一个导通,也就是MV1-2.,这个三通提供的正压是给PINCH阀的,注意,PINCH阀,也就是夹断阀的动作和图示与普通的气阀是相反的。

这里说一下PINCH阀的动作,从语言上说,不通正压的时候,PINCH阀是释放的,被夹的管路是导通的,当正压作用在PINCH阀上,管路被夹死,也就不导通了,所以,这里的PINCH阀通正压的时候画面给出的是断开,这是对的,因为是截止了,把管路压住了。

当SV1电磁阀动作,切换另一侧正压,MV1-1左侧通正压,右侧放气,这样,原先接负压和PINCH法的管路断开,PINCH阀打开,被夹管路释放,正压也就是从汽水分离器过来的原始正压经过公共端加载到隔离瓶上,同时也加载在废液瓶上,这样,废液在正压的作用下排出到机外。

3333.jpg
这是在管路连接图上表示的,很清楚的标明MV1-2从阀的位置和连接。

333.jpg
这是立体图,注意1-1左侧和8-3右侧的堵块,这是公共正压接口,之所以两头都有,是因为集装阀都要有两端堵头的,顺便把正压都加上,双保险。

再来看一下稀释液吸取的流程图,以便加深印象。

4.jpg
这里面给出了两组阀,2号和3号阀,于是就有了很多组合,下面分别讨论。

SV3和SV2都不通电,正压分别通过SV3和SV2加在MV3-1,MV3-2和MV2-1上,MV3-2就是那个红色圆圈的三通,它将正压加在PINCH阀上,注意这个PINCH阀是负责采样针冲洗块的废液排除的。这样,这个PINCH阀夹紧管路,MV3-1与OPEN相连,也就是通大气,大气经过MV2-1与稀释液罐相连,使稀释液罐通大气,这样,稀释液可以顺利被机内其他部件如隔膜泵等利用。

当SV3通电,SV2依然不通电,正压0.5Kg/cm2通过MV3-1经过MV2-1到达稀释液罐,给稀释液施加正压,同时下面的SV12动作,将稀释液自主的提供给冲洗块进行洗针,MV3-2失去正压,导致被夹的管路松开,冲洗块的废液被负压吸引到废液瓶中。这个时候如果冲洗块滴水,说明PINCH阀打开不完全,是否管路变形,还是MV3-2堵,还是SV3出现问题就需要检查了。采样针洗不干净,则可能冲洗块或者管路堵,甚至MV3-1有问题,甚至SV3就没有打开。

当SV2通电,SV3不通电的时候,MV2-1切换成原始负压加载到稀释液罐里,MV2-2也打开,这样,机外稀释液通过MV2-2进入稀释液罐,这是时间是有限制的,在规定的时间内不完成充满,就报警“更换稀释液”,可见原始的正压和负压哪一个不足都可能造成这个原因。这里顺便提一句,除了处理压缩机的空气过滤器和检查泄漏外,把汽水分离器的下部螺丝适当的进行调整,也就是增加原始正压,可以暂时解决原始正压不足的问题。

那么SV2和SV3都通电呢?对不起,没有这种情况发生,没有这个程序命令,也可以看出MV3-1的0.5Kg/cm2的正压无处可加,呵呵,就不讨论了吧。


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亚卡公司 发表于 2008-3-3 22:35 | 显示全部楼层
好文章啊,顶一个!
岳世海 发表于 2008-3-4 16:45 | 显示全部楼层
不错,写得很好……
suger 发表于 2008-3-9 15:37 | 显示全部楼层
顶下,好东西!多谢!
kaizer 发表于 2008-3-11 12:43 | 显示全部楼层

郑工辛苦了,好文章!

李大鹏 发表于 2008-3-13 11:30 | 显示全部楼层
谢谢郑工
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