DQZHAN技術(shù)訊：怎么樣選擇小型電磁閥？
儀器設(shè)計(jì)工程師總是會在儀器上使用各類電磁元器件，這些精密元器件的選擇對于醫(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)到測試要求，如果不夠均勻性，在檢測靈敏性重復(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)行一系列的測試。所以這種情況下工程師一般會采用有高可靠性的元器件，也會特別關(guān)注閥的生產(chǎn)過程，質(zhì)量檢查和測試控制等環(huán)節(jié)。
特別是閥的設(shè)計(jì)就會直接影響器件本身的可靠性，例如在分析測試儀器中，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)都會因此改變閥的參數(shù)和性能，甚至是會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)的隔膜就會被磨損，大多數(shù)閥都會有這種情況發(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)廠商都會測試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。對于在線監(jiān)測儀器，尺寸也有一定的規(guī)定，例如酒精測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。
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一直保持，每個(gè)設(shè)計(jì)工程師都會需要同樣性能但更小巧的元器件。增加流速對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)省占用整臺儀器公用壓源的時(shí)間，這些時(shí)候往往選用大于測試管路的管徑。
孔徑問題經(jīng)常會增加閥選擇難度。例如一些模組閥由于內(nèi)部出入口分布不對稱, 兩個(gè)接口對流速和耐壓都會有不同的限制，在設(shè)計(jì)底板流路時(shí)候就應(yīng)該對閥的安裝孔方向做出調(diào)整。
通常情況設(shè)計(jì)人員都會權(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，閥體也會更大。所以需要選擇在確保可靠性上，在重量和小體積的優(yōu)勢下，選擇對應(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，但相對的也會成本變高。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)工程師對元器件的認(rèn)識和了解都不相同，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。客戶往往單獨(dú)購買了管件，但找不到對應(yīng)接頭；或者使用了國外的閥，國內(nèi)配不到對應(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，北昂流體電磁閥一般重量為50g左右。對應(yīng)P20型號閥體尺寸（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防止了磁場泄露對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)品型號就多達(dá)5千多種，其余各類配件多達(dá)3千多種型號，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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