【PTC2025 · 数智液压广场 | 曼格维流体】高速开关式数字阀技术优势、产品特点及其应用

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2025.10.28~31
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高速开关式数字阀研发和生产企业

高速开关阀的功用及工作原理

高速开关阀是一种由电子控制的能够在10ms内快速切断或接通流体流通的结构紧凑、高可靠和长寿命的阀门。

高速开关阀由阀门和驱动机构等两部分组成。阀门有滑阀、锥阀、球阀、挡板阀和转阀等多种结构。

驱动机构有螺旋管式、盘式和音圈等电磁驱动、磁致伸缩驱动和压电驱动等多种驱动方式。

这种高速开关阀对流体的离散性控制特性与数字电子控制技术的有机结合，极大地丰富了对流体的控制方法，提升了对流体控制的品质，提高了流体控制系统的可靠性，降低了系统的能量消耗，形成了基于高速开关阀的离散型数字流体动力独特的技术分支。

下图是开发的一种由盘式电磁驱动机构和锥阀结构组成的两位两通常闭式高速开关电磁阀。

该高速开关阀由电磁铁、衔铁、弹簧、阀芯和阀座等零部件组成。当给电磁铁的线圈通电后，该线圈所产生的磁场使电磁铁的铁芯和衔铁磁化，两者之间相互吸引，电磁铁与衔铁产生的磁力使衔铁与阀芯一起克服作用在阀芯上的弹簧力，使阀芯运动到左极限位置，此时电磁阀打开；当电磁铁的线圈失电后，电磁铁与衔铁之间的电磁力消失，衔铁与阀芯在弹簧力的作用下运动到左极限，此时电磁阀关闭。

由于对开关阀的运动件进行轻量化设计及力平衡设计以及采用低阻抗线圈和大电流驱动和小电流维持等多项技术的组合，使高速开关阀能够以毫秒级进行高速打开和关闭，这种高速开关阀对流体的流动状态的快速切换功能使其采用PWM脉宽调制的方式对流体的流量通过离散的形式进行控制成为可能。

02产品系列、特点及技术优势 

高速开关阀是数字液压的关键核心部件，经过多年的技术积类和持之以恒的产品开发，曼格维的高速开关阀已形成系列化产品。其产品性能覆盖范围为；

• 工作介质：液压油、乳化液、海水、天然气、氢气、氨气和航天推进剂等；

• 工作电压：12、24、36、48V；

• 工作压力：0.5-100MPa；

• 额定流量：0.1-500L/min

• 响应速度：0.5-10ms

• 工作寿命：10亿次

主要产品系列及特点：

1） MGHSV-3000系列高速开关阀

MGHSV-3000系列高速开关电磁阀是一种螺线管式电磁阀，采用球阀结构，并进行了系列化设计，具有两位两通两位三通。

常开和常闭结构，产品已广泛用于航空航天、军用车辆和民用液压等领域，受到了多年的实际使用验证。

技术特点：

• 螺线管式设计，结构简单；

• 球阀结构，内泄漏可达到零；

• 系列化设计，具有两位两通三通、常开常闭四种结构；

• 具有引线和插销式两种接线方式。

主要技术指标：

• 结构：两位两通常开、常闭、两位三通常开、常闭；

• 额定电压：12V、24V；

• 额定压力：2、5、7、10、14、21、26、32MPa；

• 流量：0.5～6L/min；

• 响应时间：开放时间≤3ms；关闭时间≤2.5ms；

• 寿命：10亿次。

2） MGHSV-08/12系列高速开关阀

针对目前市面上的高速开关阀额定工作压力低、流量小、响应时间长等问题，曼格维采用盘式电磁铁驱动结构+锥阀压力平衡设计结构，以及小阻抗、大电流驱动、小电流维持等多项技术，成功地研发了新一代高压、高速、大流量高速开关式数字电磁阀。该电磁阀已系列化。

技术特点： 

• 结构：两位两通常开、常闭、两位三通常开、常闭；

• 盘式电磁铁驱动结构；

• 锥阀压力平衡式设计；

• 线圈耐高压设计；

• 线圈小阻抗设计；

• 螺纹插装式。

主要技术指标：

• 额定电压：24V、36V 、48V；

• 线圈电阻（20℃）：0.4Ω；

• 额定压力：32MPa；

• 额定流量：10、20、40L/min；

• 开关响应时间：≤5ms；

• 关闭响应时间：≤3.5ms；

• 内泄漏：≤20mL/min；

• 寿命：10亿次 。

3） MGXHSV-14/25 系列大流量高速开关阀

为了进一步提高高速开关阀的流通能力，我公司依托现有高速开关阀技术，将两位三通高速开关阀的结构进行了巧妙地设计，使之与两位两通插装阀有机的融为一体，成功的开发了先导式高压高速大流量开关式数字阀产品并已系列化，丰富了数字阀产品。

技术特点：

• 先导阀采用盘式电磁铁驱动结构；

• 先导阀采用锥阀压力平衡式设计；

• 主阀采用两位两通插装阀结构；

• 主阀与先导阀采用一体化设计，结构简单；

• 控制腔小容积设计，为主阀的快速响应创造了条件；

• 螺纹插装式，安装方便

• 具有两通常开和两通常闭两种结构。

主要性能指标

• 额定电压：24V、36V 、48V；

• 线圈电阻（20℃）：0.4Ω；

• 额定压力：32MPa；

• 额定流量：60、100、150、200、300、400、500、600L/min；

• 开关响应时间：6～12ms；

• 主阀内泄漏：15mL/min；

• 寿命：1亿次。

4） MGSHPHSV超高压高速开关阀

为了使高速开关阀能够对超高压力进行通断控制，曼格维开发了一种基于高压作为先导，通过活塞这种力放大功能实现了超高压流体进行控制的超压高速开关阀，并且形成了系列化产品。

技术特点
先导式结构；
采用两位三通阀通过活塞控制主阀；
采用高压先导压力驱动超高压阀芯工作；
具有两位两通常开/常闭和两位三通常开/常闭结构。
主要性能指标：
主阀压力：100MPa；
先导阀压力：32MPa
工作电压：12、24、36、48V；
主阀流量（在1MPa压差下）：＞10L/min；
响应时间：＜10ms；
寿命：1亿次。
5） MGPSF-4燃气喷射阀
燃气喷射阀是重卡发动机燃料喷射系统的关键部件。曼格维依托多年在高速开关阀方面的技术积累，开发了基于金属密封的燃气喷射阀。

技术特点

• 螺线管式；

• 两位两通阀常闭型；

• 金属阀芯阀座球阀结构；

• 进口设置有高精度滤网。

主要性能指标：

• 工作介质： 氨气、氢气、天然气

• 额定电压：24V；

• 最高工作压力：0.85MPa

• 流量（在0.3MPa压差下）：250NL/min；

• 响应时间：＜1.5ms：

• 寿命：＞6亿次

• 基于高速开关阀的数字液压的技术优势

  由于高速开关阀这种独特的工作方式，可以方便的使其与电子数字控制结合起来，通过PWM等控制方式对流体进行离散性流量控制，从而实现对系统的流量、压力和位置控制。

  
  

  这种离散性流量控制方式与传统的节流控制方式相比，具有如下显著的技术优势： 

  
  

  • 采用高速开关阀的数字液压技术，可以使液压系统具有丰富的可编程性和优良的综合技术性能；

  • 由于高速开关阀每次动作均打开到最大开度，且运动偶件间配合间隙较大，阀的抗污染能力比较强，且通过高速开关阀传递到主阀的能量较大，使其构成的液压及气动系统具有高的可靠性和鲁棒性；

  • 高速开关阀可采用PWM脉宽调制方式对流量进行调节，与传统的阀通过改变阀的节流面积来调节流量相比，不存在部分流量时的节流损失；

  • 高速开关阀具有使液体双向流动的能力，为系统的能量回收创造了条件。

  
  

  
  
  3高速开关阀产品应用 
  

  
  

  基于高速开关阀的数字液压所具有的独特的技术优势，近十年来，高速开关阀在液压控制方面的应用取得了长足的发展。下面列举曼格维开发的高速开关阀的几种典型的应用实例：
  
  

  3.1、数字往复式气体压缩机：

  往复式气体压缩机广泛应用于石化行业，由于这种压缩机的排量无法调节，只有通过旁路溢流的方式对系统下游进行流量调节，能耗较高。

  
  

  在传统的往复式压缩机上加装一套基于高速开关阀的数字气量无极调节控制系统，对压缩机活塞的有效压缩行程进行数字控制，使定排量压缩机提升为变排量压缩机，可根据下游的气体需求量对压缩机的排量进行精准控制，可大幅度的减少能源消耗。

  
  

  
  

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• 3.2、数字液压马达

  液压马达由于功率密度大的显著特点使其在工程机械和风力发电等领域达到了广泛的使用。但是由于传统的液压马达仅仅是一个执行部件，其应用领域还是受到了一定的限制。

  
  

  曼格维开发了一种基于高速开关阀的液压马达数字配流系统，每个缸均设置一个供油开关阀和一个排油开关阀。电子控制器根据控制指令及马达的转角信号，通过控制各个开关阀的开闭状态来控制每个缸的做功有效工作形成，从而对马达进行调速控制和扭矩控制。

  
  

  这种数字液压马达不但可以进行正反转控制、锁死控制和蠕动控制，还可作为数字变量泵使用。

  

  
  

3.3、数字比例流量阀

目前市场上的大流量方向比例流量阀都是用两个比例阀作为先导阀对主阀的两端的压力进行调节以确定主阀的位置，从而对主阀的流量进行控制。这种控制方式目前存在两个主要问题：1.先导法采用滑阀，其抗污染能力较低；2.主阀在灵位附近的流量可控性较差。

曼格维公司开发的基于高速开关阀的先导控制，采用由四个高速开关阀组成的桥式数字液压控制技术，由微电子控制器根据指令信号和由LVDT位移传感器感受的主阀阀芯的位置信号，对四个高速开关阀进行独立控制，从而对主阀芯位移的精确控制。

这种控制方式不但提高了整个阀的抗污染能力，还提高了主阀在整个行程内的流量分辨率。

3.4、重卡燃气发动机燃气喷射控制

近二十年来，随着能源结构的调整以及环保意识的提高，重型卡车采用燃气作为发动机燃料的比例越来越多， 但是作为发动机燃气喷射系统的关键部件的燃气喷嘴基本上还是由国际上大的公司所垄断。

曼格维依托多年在高速开关阀方面的技术积累，成功开发了适用于天然气、石油液化气、氨气和氢气等系列喷射阀，这些阀具有响应速度快、控制精度高和寿命长等特点，其产品已投放市场。 

3.5、航空陀螺快速泄压制动系统

随着高端装备制造技术的快速发展，对液压系统的响应速度提出了更高要求。特别是在陀螺仪测试、航空航天、精密加工等领域，需要液压系统能够在极短时间内完成泄压动作，以满足设备快速制动的需求。

传统的液压制动系统由于液压油的可压缩性、管路容腔效应以及阀门响应速度的限制，其泄压响应时间通常在数十毫秒级别，难以满足如航空陀螺测试等设备提出的 1ms 以内的高速泄压需求。

针对上述技术缺陷，曼格维开发了一种基于高速开关阀的多阀并联先导控制主阀技术及数字调压技术，通过这两种的技术组合，实现了制动系统的高速泄压，从而实现了航空陀螺检测设备所要求的在1ms内完成制动的要求。

About Us

公司简介

曼格维是一家致力于高速开关式数字电磁阀产品及其数字流体动力产品的研发、生产和销售的高科技公司。 

曼格维研发团队的核心人员来自于中航工业，积累了近四十年高速开关阀的研发经验。曼格维建立了高速开关阀产品研发流程和产品研发平台，具备了高速开关阀正向设计和数字液压系统开发及设计验证能力，其综合研发能力在国内具有领先优势。

曼格维与中国航天科工、中石油、中石化、北航、华科大、哈工大、西交大、太原理工等单位合作，先后开发了液压、水液压、气体燃料高速开关阀及其数字液压系统产品，具有国家知识产品局授权的发明及实用新型专利30余项，目前已形成八大系列共200余种规格产品。产品广泛应用于航空航天、深海探测、石油化工、车辆工程、工业控制和机器人等领域 。

曼格维被国家有关部门授予全国优秀创新创业团队和高新技术企业，被“液压气动数智化产业联盟”授予高速开关式数字阀产业化推进组长单位，企业通过了GJB9100 军工武器质量体系认证。

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