李登仲 陳靜 曾麗

摘要：本文以某型帶防干燒定時(shí)功能的燃?xì)庠顬樵囼?yàn)樣機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)來探究雙線圈電磁閥燃?xì)庠罘栏蔁〞r(shí)關(guān)閥的工作原理，以及分析關(guān)閥電流大小、電磁閥一致性、熱電偶一致性和施加關(guān)閥電流持續(xù)時(shí)間、次數(shù)對(duì)防干燒定時(shí)關(guān)閥的可靠性影響，為防干燒定時(shí)燃?xì)庠畹臋z測(cè)和研發(fā)做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探索。研究表明：雙線圈電磁閥防干燒定時(shí)動(dòng)作機(jī)理是當(dāng)副線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和彈簧反作用力等效的磁感應(yīng)強(qiáng)度之和大于等于主線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，防干燒和定時(shí)功能可以可靠關(guān)火。

關(guān)鍵詞：燃?xì)庠?防干燒;定時(shí);電磁閥;關(guān)閥電流;磁感應(yīng)強(qiáng)度

1 引言

隨著生活水平的提高，近年來，帶防干燒功能或定時(shí)功能的燃?xì)庠钤絹碓蕉?。防干燒功能和定時(shí)功能關(guān)閥的可靠性對(duì)用戶人身財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù)至關(guān)重要。

為此，本文以某型帶防干燒和定時(shí)功能的燃?xì)庠顬樵囼?yàn)樣機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)來探究雙線圈電磁閥燃?xì)庠罘栏蔁〞r(shí)關(guān)閥的工作原理，以及分析各關(guān)鍵參數(shù)對(duì)關(guān)閥的可靠性影響，為防干燒和定時(shí)功能燃?xì)庠羁煽啃缘臋z測(cè)和研發(fā)做相關(guān)參考。

2 防干燒和定時(shí)功能關(guān)閥工作原理及驗(yàn)證

2.1工作原理設(shè)想

燃?xì)庠罟ぷ鲿r(shí)，熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向根據(jù)右手定則在電磁閥主線圈磁芯側(cè)產(chǎn)生S極磁場(chǎng)，當(dāng)定時(shí)或防干燒功能觸發(fā)時(shí)，需要由脈沖器給電磁閥副線圈輸入一個(gè)反向電流，根據(jù)右手定則在副線圈磁芯側(cè)也產(chǎn)生S極磁場(chǎng)。在主副線圈的兩個(gè)磁芯表面S磁場(chǎng)因同性相斥方向相反，由磁場(chǎng)疊加原理可知，兩個(gè)磁芯之間區(qū)域合磁感應(yīng)強(qiáng)度變小。當(dāng)副線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和彈簧反作用力等效的磁感應(yīng)強(qiáng)度之和等于主線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，電磁閥自動(dòng)關(guān)閥斷火。

2.2驗(yàn)證方法

以某型帶防干燒和定時(shí)功能的燃?xì)庠顬樵囼?yàn)樣機(jī)，電磁閥具體參數(shù)：主線圈為14匝，副線圈為75匝，主線圈內(nèi)阻為25.33mΩ，副線圈內(nèi)阻為2.461Ω，主線圈吸閥電流為43mA，副線圈吸閥電流為8mA，主線圈掉閥電流為28mA，副線圈掉閥電流為5mA。首先拆除燃?xì)庠顭犭娕?，通過直流穩(wěn)壓電源模擬熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)，給電磁閥主線圈施加電壓使其呈工作吸合狀態(tài)，然后用電磁閥性能測(cè)試儀給電磁閥副線圈施加反向電流，緩慢調(diào)節(jié)輸出電流大小，直至燃?xì)庠铌P(guān)閥斷火，使用指針式毫伏表測(cè)量記錄此時(shí)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓值和電磁閥性能測(cè)試儀輸出電流值，最后代入設(shè)想關(guān)系計(jì)算，探究防干燒和定時(shí)功能關(guān)閥條件是否成立。

2.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

忽略儀器測(cè)量精度所帶來的計(jì)算誤差，由表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)：在不同熱電勢(shì)下，當(dāng)副線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和彈簧反作用力等效的磁感應(yīng)強(qiáng)度之和等于主線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，電磁閥可以可靠關(guān)閥斷火。

3多因素參數(shù)對(duì)關(guān)閥可靠性的影響分析

3.1副線圈關(guān)閥電流大小、持續(xù)時(shí)間、動(dòng)作次數(shù)對(duì)關(guān)閥可靠性的影響分析

由2.3推導(dǎo)結(jié)論，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：當(dāng)主線圈熱電勢(shì)為3.5mV，副線圈輸出電流分別為25mA、60mA、80mA、160mA、490mA時(shí)，電磁閥均可以可靠自動(dòng)關(guān)閥斷火。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在副線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于主線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度前提下，當(dāng)副線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和彈簧反作用力等效的磁感應(yīng)強(qiáng)度之和大于等于主線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，副線圈在該范圍內(nèi)的輸出電流大小在任一時(shí)刻均可以觸發(fā)電磁閥關(guān)閥斷火，即在該范圍內(nèi)副線圈關(guān)閥電流持續(xù)時(shí)間對(duì)防干燒定時(shí)功能關(guān)閥的可靠性呈正影響，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，關(guān)閥可靠性越高。

當(dāng)副線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于等于主線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度、彈簧反作用力等效的磁感應(yīng)強(qiáng)度和副線圈吸閥磁感應(yīng)強(qiáng)度之和時(shí)，副線圈關(guān)閥電流持續(xù)時(shí)間對(duì)防干燒定時(shí)功能關(guān)閥的可靠性無直接影響，電磁閥僅在副線圈輸入電流或斷開電流瞬間可以觸發(fā)關(guān)閥斷火，即脈沖電流動(dòng)作次數(shù)對(duì)防干燒定時(shí)功能關(guān)閥的可靠性呈正影響，脈沖電流次數(shù)越多，關(guān)閥可靠性越高。

3.2電磁閥和熱電偶一致性對(duì)關(guān)閥可靠性的影響分析

由表2、表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，同一氣種，不同電磁閥、不同熱電偶對(duì)燃?xì)庠罘栏蔁〞r(shí)關(guān)閥可靠性影響較小。

4結(jié)論

本文通過設(shè)想及相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了防干燒定時(shí)功能關(guān)閥的工作原理，并得出以下結(jié)論，為檢測(cè)和研發(fā)做相關(guān)參考：

①副線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度小于主線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度前提下，副線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度+彈簧等效磁感應(yīng)強(qiáng)度≥主線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，關(guān)閥電流持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，關(guān)閥可靠性越高。

②副線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度≥主線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度+彈簧等效磁感應(yīng)強(qiáng)度+副線圈吸閥磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，關(guān)閥動(dòng)作次數(shù)越多，關(guān)閥可靠性越高。

③電磁閥和熱電偶參數(shù)一致性對(duì)關(guān)閥可靠性影響較小。

參考文獻(xiàn)

[1]李佐周，易正湘，等.物理學(xué)（第五版）.北京：高等教育出版社，2018。