吳桂安 李志敏 朱蓮宗 鄧飛忠 仇明貴

（華帝股份有限公司 中山 528400）

引言

隨著燃?xì)鉄崴鞯钠占昂椭悄苷{(diào)節(jié)技術(shù)的推廣，燃?xì)鉄崴骱銣乜蛇m應(yīng)性成為了行業(yè)研究的重點(diǎn)。此處說的恒溫指的是燃?xì)鉄崴髟诓煌h(huán)境條件下都能保證出水溫度達(dá)到用戶所設(shè)置的溫度點(diǎn)，其恒溫特性除受其恒溫算法、熱負(fù)荷及系統(tǒng)穩(wěn)定性影響外，還包括機(jī)器本身水流調(diào)節(jié)功能特性，而水流調(diào)節(jié)功能的穩(wěn)定性與水流調(diào)節(jié)模塊可靠性相關(guān)，最終直接反映的是燃?xì)鉄崴鞯暮銣靥匦浴?/p>

在使用過程中發(fā)現(xiàn)同一件水流傳感器在不同外界環(huán)境條件下（高溫、低溫）之后，其水流量發(fā)生了較大改變，故而對(duì)水流調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生較大的影響，進(jìn)而影響恒溫?zé)崴鞯暮銣靥匦浴?/p>

1 水流傳感器的工作原理及要求

1.1 記憶合金水流傳感器工作原理

較傳統(tǒng)水流傳感器作為一水流信號(hào)反饋器件，隨著水流智能調(diào)節(jié)技術(shù)推廣，帶記憶合金模塊的水流傳感器還具有水流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，故要求閥體的外殼與記憶合金功能模塊的配合需得到有效控制，避免影響水流調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性。

圖1 記憶合金水流傳感器

如圖1所示，水流流經(jīng)記憶合金模塊，記憶彈簧根據(jù)進(jìn)水溫度變化而改變壓縮余量且受進(jìn)水壓力影響較小，間接使調(diào)節(jié)閥芯自動(dòng)調(diào)節(jié)出水流道面積，從而實(shí)現(xiàn)出水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。其原理是利用記憶彈簧的物理特性改變流道面積，達(dá)到自由變流量的目的。

1.2 燃?xì)鉄崴鲗?duì)記憶合金水流傳感器水流調(diào)節(jié)功能的要求

1）根據(jù)燃?xì)鉄崴鳂?biāo)準(zhǔn)溫升（25K）要求，由公式:

M1×25=M2×ΛT可直接計(jì)算熱水器在不同溫升條件下的水流量要求。

M1:額定水流量L/min ；

M2:實(shí)際水流量 L/min ；

ΛT:熱水溫升 K；

如12升燃?xì)鉄崴?，要求滿足40K溫升要求，根據(jù)上述公式：

最終輸出實(shí)際水流量需控制于7.5 L左右范圍。

2）根據(jù)燃?xì)鉄崴鲗?shí)際使用條件，水流傳感器記憶合金調(diào)節(jié)模塊還需同時(shí)滿足在不同水壓條件下具有穩(wěn)流調(diào)整功能。

綜合上述1）、2）兩方面功能特征要求，以12 L燃?xì)鉄崴鳛槔ㄗ罡咴O(shè)置溫度60 ℃），記憶合金功能模塊需滿足表1要求。

2 試驗(yàn)分析

從上述表1所述不同水壓及不同水溫下的流量要求可以看出水流傳感器的調(diào)水性能需要在外界環(huán)境變化較大的條件下能保持穩(wěn)定的調(diào)水性能，尤其對(duì)于塑料外殼的環(huán)境適應(yīng)性的需要加以驗(yàn)證，從而滿足整機(jī)的使用需求。為此對(duì)記憶合金水流傳感器外殼在不同外界溫度處理下之后進(jìn)行了兩組試驗(yàn)，來論證尼龍PA66外殼對(duì)水流傳感器的影響。

2.1 試驗(yàn)方案

1）第一次試驗(yàn)方法

測(cè)試條件：室溫為20±5 ℃，相對(duì)濕度65 %；

測(cè)試方法：

①PA66水閥殼體注塑成型，并標(biāo)記編號(hào)1#和2#；

②注塑成型后室溫環(huán)境放置24 h；

③組裝成水流傳感器進(jìn)行水溫25 ℃和5 ℃流量性能測(cè)試，記錄測(cè)試結(jié)果。

2）第二次試驗(yàn)方法

測(cè)試條件：室溫為20 ±5 ℃，相對(duì)濕度65 %；

測(cè)試方法：

①將第一次試驗(yàn)的PA66水閥殼體拆下其余零件封存，將PA66的水閥本體1#和2#放入75～80 ℃恒溫環(huán)境；

②恒溫滿足48 h，取出并在室溫環(huán)境下放置2 h；

③重新組裝后進(jìn)行熱水25 ℃和5 ℃流量性能測(cè)試，記錄測(cè)試結(jié)果。

2.2 測(cè)試結(jié)果對(duì)比

按照上述測(cè)試方案進(jìn)行試驗(yàn)，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表2（單位：L/min）、表3（單位：mm）

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)上述表2及表3的測(cè)試結(jié)果，其結(jié)果的差異性主要是由于以下兩點(diǎn)主要因素導(dǎo)致：

①吸水性：因尼龍材質(zhì)自身的吸水性，導(dǎo)致水閥本體吸水后尺寸變大，從而使得記憶合金水流傳感器流量在使用過程中出水流量變大。

②不穩(wěn)定性：根據(jù)1#和2#的樣品數(shù)據(jù)，尼龍PA66材質(zhì)的外殼因吸水率不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致外殼本體尺寸變化有差異，直觀的反饋在不同水流傳感器的出流量變化存在差異。

表1 不同水壓不同水溫下流量要求

表2 兩次試驗(yàn)不同溫度不同水壓下的流量對(duì)比

3 改進(jìn)優(yōu)化后PA66外殼對(duì)出水流量的影響分析

通過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的初步分析，采用單一變量試驗(yàn)方法，通過改變合成的原料配比來調(diào)整PA66的吸水率，可以減小因外界環(huán)境因素的改變對(duì)水流量產(chǎn)生的影響，為此重新配比了三種不同原料的PA66外殼進(jìn)行第二次試驗(yàn)：

1）通過不同比例的PP及AD-105（相溶濟(jì)）獲取尼龍復(fù)合外殼進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比；

2）不同 PP 含量在冷水浸泡 24 h 對(duì)比表，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表4

從表 4可見，樣品的吸水率就隨著 PP 含量的增加而減少。 其主要原因是:

① PP 本身的吸水率就要低于 PA66 的，加入 PP 可以降低樣品的吸水率；

②由于相溶劑的存在，其酸酐基團(tuán)與尼龍的胺基相互作用，從而削弱了水與尼龍 的作用，以及改善了 PP與 PA66 的界面粘接，阻止了水對(duì)PA66 的進(jìn)一步滲透；

③PA66+15 % PP+5 % AD-105 樣品的尺寸穩(wěn)定性最好，吸水率也最低。

3）高溫高濕對(duì)尺寸穩(wěn)定性的影響分析，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表5

表3 尼龍PA66外殼尺寸對(duì)比

表4 不同配方吸水率對(duì)照表

表5 高溫高濕對(duì)尺寸穩(wěn)定性的影響

從表5可見，純樹脂 PA66 的吸水率 2. 46 % 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于加入PP 和AD-105的 PA66 /PP 合金。而加 PP和相溶劑對(duì)于改善 PA66 的吸水性也是有顯著效果。

4 結(jié)論

本文通過進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)分析證明了尼龍PA66外殼的使用對(duì)閥體的水流調(diào)節(jié)功能特性存在一定的影響，通過對(duì)PA66材質(zhì)改進(jìn)優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，得出了以下結(jié)論：

1）帶記憶合金水流傳感器需保證外殼與記憶合金模塊的配合尺寸，才能滿足水流調(diào)節(jié)持性的要求；

2）PA66材質(zhì)外殼，因其吸水性造成外殼與閥體間隙發(fā)生變化，從而影響了記憶合金模塊的水流調(diào)節(jié)準(zhǔn)確性；

3）通過PP材料及相溶劑的加入可有效地降低PA66材質(zhì)的吸水率，降低配合間隙的變化，從而保證記憶合金模塊的水流調(diào)節(jié)特性。