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技術(shù)文章

怎么樣選擇小型電磁閥？
DQZHAN技術(shù)訊：怎么樣選擇小型電磁閥？
儀器設(shè)計(jì)工程師總是會(huì)在儀器上使用各類電磁元器件，這些精密元器件的選擇對(duì)于醫(yī)療、環(huán)保和分析類儀器功能實(shí)現(xiàn)都有很大的影響。大部分工程師需要權(quán)衡各類應(yīng)用因素來考慮采用*合適的電磁元器件。儀器追求體積小巧化使得設(shè)計(jì)業(yè)必須采用更小巧、更耐用的元器件，不恰當(dāng)?shù)奶暨x有可能導(dǎo)致儀器故障或完全不能正常工作。工程師既需要考慮元器件的可靠性，耐用性，又必須考慮其輕巧性，有效流量以及低功耗，這篇報(bào)道是經(jīng)驗(yàn)豐富的應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)和制造根源來闡述選擇微型電磁閥的參數(shù)，并指出那些是應(yīng)用中的關(guān)鍵參數(shù)，也說明專業(yè)的閥應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)將會(huì)減少或避免選擇帶來的疑惑。

確?？煽啃院椭貜?fù)性
當(dāng)儀器設(shè)計(jì)工程師在選用微型電磁閥時(shí)，常希望元器件能非?？煽康姆磸?fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是保證長時(shí)間的穩(wěn)定性能即重復(fù)性能，*好是希望長時(shí)間完全沒有任何運(yùn)轉(zhuǎn)波動(dòng)和例外發(fā)生，這個(gè)經(jīng)常成為篩選精密元器件的**參數(shù)。
例如血球采樣通道和計(jì)數(shù)通道上用的隔離閥的選擇好壞通常會(huì)影響整機(jī)的重復(fù)性，高效液相色譜中四元梯度隔離閥需要響應(yīng)時(shí)間越均勻以越容易達(dá)到測(cè)試要求，如果不夠均勻性，在檢測(cè)靈敏性重復(fù)性上就有直觀的結(jié)果區(qū)別。
即使是早期選擇原配件的一個(gè)大意，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的不可預(yù)料的后果。這種設(shè)計(jì)缺陷發(fā)現(xiàn)的越晚，修改成本就越高。因?yàn)楫?dāng)需要更換元器件時(shí)候，又需要重頭進(jìn)行一系列的測(cè)試。所以這種情況下工程師一般會(huì)采用有高可靠性的元器件，也會(huì)特別關(guān)注閥的生產(chǎn)過程，質(zhì)量檢查和測(cè)試控制等環(huán)節(jié)。
特別是閥的設(shè)計(jì)就會(huì)直接影響器件本身的可靠性，例如在分析測(cè)試儀器中，電磁閥直接接觸樣品試劑，但大多數(shù)微型隔離閥都有內(nèi)部橡膠材質(zhì)，在接觸樣品試劑時(shí)候都有可能會(huì)溶脹。如果沒有考慮任何設(shè)計(jì)上的預(yù)補(bǔ)償，那么長時(shí)間使用后橡膠材質(zhì)都會(huì)因此改變閥的參數(shù)和性能，甚至是會(huì)影響到元件到不能正常工作，從而導(dǎo)致整個(gè)儀器無法工作的問題。有經(jīng)驗(yàn)的元器件設(shè)計(jì)人員會(huì)考慮到閥的適用范圍，特別是化學(xué)物質(zhì)的兼容性等實(shí)際應(yīng)用對(duì)閥的影響。

確保更長的使用壽命
連續(xù)使用壽命是閥在大多數(shù)應(yīng)用下應(yīng)首先考慮的參數(shù)，特別在某些應(yīng)用中會(huì)需要更長的連續(xù)使用壽命。例如在醫(yī)療設(shè)備和高運(yùn)轉(zhuǎn)的儀器上，設(shè)備要求連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，要求即使使用很長時(shí)間，器件出現(xiàn)故障次數(shù)也要*低甚至為零。經(jīng)常性的維護(hù)和更換閥的行為*好都盡量避免。連續(xù)高使用壽命同時(shí)也說明元器件在復(fù)雜多變的應(yīng)用下有更好的可靠性。
其實(shí)高可靠性的使用壽命保證是很難做到的，在閥設(shè)計(jì)上有經(jīng)驗(yàn)的專家曾經(jīng)提及，高使用壽命*麻煩的就是移動(dòng)密閉膜，即隔膜的設(shè)計(jì)。每當(dāng)閥工作時(shí)候，隔膜會(huì)被拉桿拉起，在幾百萬的往復(fù)運(yùn)動(dòng)后，推桿拉動(dòng)的隔膜就會(huì)被磨損，大多數(shù)閥都會(huì)有這種情況發(fā)生，一些制造廠家通過更換推桿或隔膜材料設(shè)計(jì)來解決。
有經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用工程師在考慮長使用壽命時(shí)，會(huì)考慮采取減少隔膜形變這種設(shè)計(jì)，這樣可以保證有更光潔的接觸面和更少的沖擊力，特別相比于金屬閥體的閥來說，塑料閥體和塑料推桿都具有更好的耐用性。
還應(yīng)該納入壽命影響因素的包括應(yīng)用的液體、閥需要連續(xù)通電的時(shí)間，某些極限使用情況，或者各類影響因素造成的應(yīng)用差別等。一些生產(chǎn)廠商都會(huì)測(cè)試50萬次的使用壽命，但一些廠商已經(jīng)做到了幾千萬次的使用壽命。

確保設(shè)計(jì)更小巧
幾乎每個(gè)改進(jìn)儀器都需要比原先的儀器更輕，更小巧，所以每個(gè)儀器設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)時(shí)候都需要考慮到每個(gè)元器件的尺寸。在一些精密或在線監(jiān)測(cè)設(shè)備里面尤其需要減小元器件體積，閥體積的減小可以更好的容納電路板，容器瓶等非閥部件。小巧的閥體機(jī)構(gòu)也可以減少運(yùn)輸?shù)牟槐恪?
只要元器件尺寸變小，設(shè)計(jì)工程師就可以預(yù)留更多的空間放到其余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，可以讓設(shè)備預(yù)留更多功能的擴(kuò)展空間。對(duì)于在線監(jiān)測(cè)儀器，尺寸也有一定的規(guī)定，例如酒精測(cè)試儀需要能手持隨身攜帶。在線總磷總氮儀器都包含很多微型電磁閥和動(dòng)力源裝置，電磁閥的尺寸就成為設(shè)計(jì)選擇的主要因素，為其他部件騰出相應(yīng)的安裝空間。
傳統(tǒng)的閥一般比現(xiàn)代的閥大一些，設(shè)計(jì)工程師會(huì)發(fā)現(xiàn)即使每個(gè)閥尺寸和重量都小一點(diǎn)，可在有限安裝空間的整機(jī)上顯得更有優(yōu)勢(shì)。
很多傳統(tǒng)的閥仍舊由不銹鋼閥身做成，新型的塑料閥體可以顯著的減小重量。
如果需要獲得更大的流量或減小功率都需要增加閥體重量，而閥設(shè)計(jì)人員需要在條件允許的重量和尺寸下來獲得同樣的性能。

確保滿足應(yīng)用的流量
只要儀器小巧化趨勢(shì)一直保持，每個(gè)設(shè)計(jì)工程師都會(huì)需要同樣性能但更小巧的元器件。增加流速對(duì)于微型電磁閥來說是很關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)。但改變流速影響到的參數(shù)，如能耗，壓力和流速這些參數(shù)彼此之間都是有相互制約的關(guān)系。Cv（流量系數(shù)）值和閥本身的內(nèi)部通道設(shè)計(jì)有關(guān)。流量系數(shù)在一個(gè)方面可以反映了閥本身的流量設(shè)計(jì)水平，每個(gè)閥的Cv有可能相同，但體積就不同；而體積大小看似相似的閥，但Cv可能相差甚遠(yuǎn)。
當(dāng)需要達(dá)到更高流速時(shí)候，總體的能耗和壓力設(shè)計(jì)都必須保證在使用者的要求之內(nèi)。
有經(jīng)驗(yàn)的儀器設(shè)計(jì)工程師知道即使是很小的流量增加，也能影響各種應(yīng)用。例如為了加快單個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的速度，排廢液或者清洗排液都需要盡快在幾秒鐘內(nèi)排除，以節(jié)省占用整臺(tái)儀器公用壓源的時(shí)間，這些時(shí)候往往選用大于測(cè)試管路的管徑。
孔徑問題經(jīng)常會(huì)增加閥選擇難度。例如一些模組閥由于內(nèi)部出入口分布不對(duì)稱, 兩個(gè)接口對(duì)流速和耐壓都會(huì)有不同的限制，在設(shè)計(jì)底板流路時(shí)候就應(yīng)該對(duì)閥的安裝孔方向做出調(diào)整。
通常情況設(shè)計(jì)人員都會(huì)權(quán)衡，高流速需要有盡可能大的孔徑，但大孔徑通常需要更大的能耗，閥體也會(huì)更大。所以需要選擇在確?？煽啃陨希谥亓亢托◇w積的優(yōu)勢(shì)下，選擇對(duì)應(yīng)應(yīng)用條件下的合適流速閥體為宜，選用過大流量的閥體只會(huì)增加能耗和占用空間，過小可能不適合使用條件，使用合適于應(yīng)用的孔徑來滿足合理的應(yīng)用流速是*好的選擇。
確保更節(jié)能的器件
對(duì)于小巧化或便攜式使用電磁閥的設(shè)備來說，節(jié)能是非常重要的因素。一個(gè)良好的微型電磁閥需要優(yōu)化電能使用，同時(shí)也要減輕閥體重量，充分利用電池或電源產(chǎn)生的每安培電能。
但實(shí)際上市場(chǎng)上很多產(chǎn)品仍舊非常耗電。閥的控制很多情況都可以加入PWM電路來節(jié)能，開關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，其特點(diǎn)是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高。這種電路使整體電能下降但也能使用保持電壓來工作，但相對(duì)的也會(huì)成本變高。閥設(shè)計(jì)工程人員經(jīng)常關(guān)注尋找低能耗，更有效的線圈，對(duì)于的閥來說也就要求節(jié)能，可以增加儀器上其它器件空間和整體儀器性能。

確保元器件匹配
每個(gè)儀器設(shè)計(jì)工程師對(duì)元器件的認(rèn)識(shí)和了解都不相同，而且在眾多的參數(shù)選擇中不可能**的，專業(yè)的知道不同供應(yīng)商產(chǎn)品選擇的要領(lǐng)，只有通過專業(yè)流體配件應(yīng)用工程師的協(xié)助才能在眾多的型號(hào)中選擇適合該應(yīng)用的元器件。例如公制的管件多為1mm，2mm等整數(shù)數(shù)值，而英制或美制的管件多為1.6mm（1/16”），3.2mm（1/8”）等非整數(shù)數(shù)值，相應(yīng)選配的接頭或墊圈都不盡相同難達(dá)到一致?？蛻敉鶈为?dú)購買了管件，但找不到對(duì)應(yīng)接頭；或者使用了國外的閥，國內(nèi)配不到對(duì)應(yīng)制式的管件接頭。哪怕制式一樣，粗細(xì)牙還不一樣，購買到的元件往往達(dá)不到密閉的效果或者使用壽命由于零件不相配而降低。
產(chǎn)品的同類性設(shè)計(jì)可以減少選用的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到與應(yīng)用的各個(gè)元件的*大匹配。
為了更好的減少各種微型電磁閥的參數(shù)選擇以及匹配各元件難度，流體配件產(chǎn)品工程師總是會(huì)提出一些新穎的想法。
更好的可靠性和重復(fù)性.
北昂流體微型電磁閥各個(gè)系列注重統(tǒng)一的基本品質(zhì)，設(shè)計(jì)統(tǒng)一高標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性能，可以用于精密的醫(yī)療設(shè)備，制藥設(shè)備，分析測(cè)試儀器以及科研院校，也可應(yīng)用于**系數(shù)要求高的臨床診斷，色譜行業(yè)和牙醫(yī)眼科設(shè)備上。
更長的使用壽命. 在空氣媒介測(cè)試條件下，電磁閥具有兩千萬次連續(xù)使用壽命，該壽命是實(shí)際使用壽命的10至20倍，預(yù)留了足夠的使用壽命，特別適合于**超長時(shí)間需要可靠性的應(yīng)用條件。電磁閥設(shè)計(jì)采取了特種耐磨塑料作為推桿，既輕又耐磨，而且對(duì)彈簧的回彈性影響*小，*大程度的延長了推桿使用壽命。同時(shí)這種設(shè)計(jì)因?yàn)閺椈稍诘撞孔隽讼鄳?yīng)的行程長度調(diào)整，確保證了化學(xué)試劑或溫度對(duì)橡膠膨脹的預(yù)留補(bǔ)償。
更小巧. 除了*重要的可靠性優(yōu)勢(shì)，北昂流體電磁閥一般重量為50g左右。對(duì)應(yīng)P20型號(hào)閥體尺寸（大概20mm直徑的閥體），比其它閥少了近15%的重量，特別適合在一些移動(dòng)式或小巧的儀器上應(yīng)用。圓形的設(shè)計(jì)保證安裝空間和美觀性。金屬外殼形成的密閉磁場(chǎng)防止了磁場(chǎng)泄露對(duì)周邊電子芯片電子器件的干擾。
高流量. 相比于其它電磁閥，北昂流體電磁閥在相同孔徑下在設(shè)計(jì)上增加了15%的流量。
節(jié)能. 北昂流體的每個(gè)電磁閥都可以用于PWM節(jié)能電路，本身開啟功率也是其它類似產(chǎn)品的1/2或1/3，對(duì)于電磁閥具有顯著的節(jié)能75%~89%的效果。
專業(yè)化匹配器件. 北昂流體涵蓋了世界**的閥體供應(yīng)商的優(yōu)點(diǎn)，微型電磁閥的產(chǎn)品型號(hào)就多達(dá)5千多種，其余各類配件多達(dá)3千多種型號(hào)，選擇合適應(yīng)用的電磁閥和配件，保證多種產(chǎn)品的相同送貨周期和元件間的匹配性成為北昂流體服務(wù)之一。
總結(jié)
微型電磁閥的選擇需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件和儀器本身來衡量，需要考慮在一定壓力下的可靠性，耐用性，重量和有效流速，低能耗以及專業(yè)匹配元器件等因素。在各類中**儀器中，需要使用的電磁閥更趨向于更高品質(zhì)的電子元器件。

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