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        燃?xì)獗壤y背壓管連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2022-09-07 07:05:06王杰盛蔣小波
        日用電器 2022年7期
        關(guān)鍵詞:排煙口進(jìn)風(fēng)口背壓

        劉 樺 王杰盛 蔣小波 張 毅

        (1.廣東萬(wàn)和熱能科技有限公司 佛山 528300;2.廣東萬(wàn)和新電氣股份有限公司 佛山 528300)

        引言

        燃?xì)獗壤y是恒溫燃?xì)鉄崴鞯年P(guān)鍵零部件,具有穩(wěn)壓和比例調(diào)節(jié)的作用,其中動(dòng)鐵芯燃?xì)獗壤y具有電流與流量線性關(guān)系好、流量大的特點(diǎn)。動(dòng)鐵芯燃?xì)獗壤y常用于強(qiáng)鼓型燃?xì)鉄崴?,普通的比例閥無(wú)背壓管連接結(jié)構(gòu),背壓室通過(guò)呼吸孔與大氣相連。在標(biāo)準(zhǔn)EN 26中,有逐漸堵塞排煙口、進(jìn)風(fēng)口時(shí)燃?xì)鉄崴鞯臒煔庵蠧O含量不得超過(guò)特定值的要求[1],因此在逐漸堵塞排煙口、進(jìn)風(fēng)口時(shí),煙氣中CO、NOx等氣體的含量是否可控很關(guān)鍵,普通燃?xì)獗壤y往往難以勝任。在動(dòng)鐵芯燃?xì)獗壤y上設(shè)置背壓管連接結(jié)構(gòu),通過(guò)背壓管將燃燒室相連,背壓室的壓力與燃燒室的壓力一致。帶背壓管連接結(jié)構(gòu)的比例閥在逐漸堵塞排煙口、進(jìn)風(fēng)口時(shí)表現(xiàn)如何,本文進(jìn)行了研究,并介紹了動(dòng)鐵芯燃?xì)獗壤y的背壓管連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。

        1 燃?xì)獗壤y背壓管連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案

        1.1 獨(dú)立連接結(jié)構(gòu)方案

        在專利CN208845910U《用于燃?xì)獗壤y的背壓管連接結(jié)構(gòu)》中,公布了一種獨(dú)立的背壓管連接結(jié)構(gòu)方案,在現(xiàn)有燃?xì)獗壤y的基礎(chǔ)上新增連接結(jié)構(gòu),連接結(jié)構(gòu)設(shè)置在閥蓋與比例調(diào)節(jié)閥之間,連接結(jié)構(gòu)的一端設(shè)置有用于與背壓管相連接的連接口,另一端設(shè)置有沉臺(tái)結(jié)構(gòu),沉臺(tái)結(jié)構(gòu)處放置密封圈,用于將閥蓋與連接結(jié)構(gòu)密封[2]。

        該方案的好處是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不用改動(dòng),缺點(diǎn)是增加了密封圈和連接結(jié)構(gòu)這兩個(gè)物料,比例閥的安裝工序增加,而且用密封圈密封可靠性較差。

        1.2 下閥座連接結(jié)構(gòu)方案

        在專利CN103994258B《兼具比例電磁閥調(diào)節(jié)和燃燒室氣壓反饋調(diào)節(jié)的燃?xì)忾y》中,公布了一種背壓管連接結(jié)構(gòu)設(shè)置在下閥座的方案,在下閥座的側(cè)邊對(duì)應(yīng)穩(wěn)壓彈簧的位置設(shè)置背壓管連接結(jié)構(gòu)[3]。

        該方案的好處是背壓管連接結(jié)構(gòu)與下閥座一體成型,但缺點(diǎn)卻很明顯,與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不通用,且?guī)нB接結(jié)構(gòu)的下閥座無(wú)法用純鐵加工成型,導(dǎo)致磁場(chǎng)力比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)弱,經(jīng)過(guò)測(cè)試,燃?xì)鉄崴髟陬~定負(fù)荷時(shí)燃?xì)獗壤y的二次壓小300 Pa左右(前壓為2 800 Pa模式)。

        1.3 閥蓋與連接結(jié)構(gòu)一體化方案

        鑒于上述兩種方案都有各自的缺點(diǎn),因此本文提出一種新的設(shè)計(jì)方案,將背壓管連接結(jié)構(gòu)與閥蓋進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),將原有的純鐵鈑金件閥蓋改為壓鑄鋁閥蓋,并在新的閥蓋上設(shè)置背壓管連接結(jié)構(gòu),一體式壓鑄成型,見(jiàn)圖1所示。隔膜與閥蓋之間形成背壓室,連接結(jié)構(gòu)中部設(shè)置連接孔,在背壓室與連接孔直接設(shè)置有呼吸孔,背壓管設(shè)置在連接結(jié)構(gòu)與燃?xì)鉄崴鞯娜紵抑苯?,使背壓室與燃燒室相通,壓力一致。本方案一體化成型,方便快捷,不增加零部件,不增加工序,也無(wú)密封圈,安全可靠,二次壓也不會(huì)下降太多。

        2 在燃?xì)鉄崴髡麢C(jī)上的應(yīng)用

        2.1 出氣壓力與背壓的關(guān)系

        按上述閥蓋與背壓管連接結(jié)構(gòu)一體化方案組裝燃?xì)獗壤y,并將該燃?xì)獗壤y裝在某型號(hào)室外型燃?xì)鉄崴魃?,燃?xì)鉄崴鞯娜紵蚁鄬?duì)密封,風(fēng)機(jī)為強(qiáng)鼓式,通過(guò)背壓管將連接結(jié)構(gòu)與燃燒室相連,此時(shí)燃?xì)獗壤y的隔膜背壓室與燃?xì)鉄崴鞯娜紵业膲毫σ恢隆?/p>

        設(shè)置好燃?xì)獗壤y的低端二次壓和高端二次壓對(duì)應(yīng)的電流后,從低端開(kāi)始調(diào)節(jié)電流檔位,記錄燃?xì)獗壤y的電流與隔膜背壓室的壓力(背壓)、出氣壓力(二次壓)的關(guān)系,如圖2所示。

        從圖2中可以看出,在燃?xì)獗壤y的電流從75 mA增加到190 mA的過(guò)程中,燃?xì)獗壤y的二次壓與背壓均隨比例閥電流的增加而增加,用多項(xiàng)式對(duì)曲線進(jìn)行擬合,可以看出二次壓、背壓與電流的平方相關(guān)。比例閥電流增加,鐵芯受到的磁場(chǎng)力增加,鐵芯帶動(dòng)氣門向上運(yùn)動(dòng),閥口開(kāi)度增加,二次壓增加。比例閥電流增加,風(fēng)機(jī)電流會(huì)跟隨增加,由于燃燒室相對(duì)密封,燃燒室的壓力增加,背壓管將燃燒室與背壓室相連,則背壓室的壓力也增加。

        背壓管不連接,此時(shí)隔膜背壓室與大氣相通,記錄不同電流值時(shí)的燃?xì)獗壤y的出氣壓力??梢园l(fā)現(xiàn),此時(shí)的燃?xì)獗壤y的出氣壓力比連接背壓管時(shí)的出氣壓力要小,且連接背壓管時(shí)的出氣壓力與不連接背壓管時(shí)的出氣壓力的差值,與相應(yīng)的背壓值一致,這是因?yàn)?,連接背壓管時(shí),燃?xì)獗壤y背壓室與燃?xì)鉄崴鞯娜紵蚁嗤ǎ瑝毫σ恢?,隨著背壓室的壓力增加,則隔膜受到向上的力增加,帶動(dòng)氣門向上運(yùn)動(dòng),閥口開(kāi)度增加,出氣壓力增加。

        2.2 堵塞排煙口和進(jìn)風(fēng)口實(shí)驗(yàn)

        為進(jìn)一步驗(yàn)證上述現(xiàn)象與風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和燃燒室狀態(tài)有關(guān),而與燃?xì)鉄崴鞯木唧w類型無(wú)關(guān),將上述閥蓋與背壓管連接結(jié)構(gòu)一體化方案組裝的燃?xì)獗壤y安裝在某型號(hào)平衡式燃?xì)鉄崴魃?,同樣的,燃燒室相?duì)密封,風(fēng)機(jī)為強(qiáng)鼓式。

        背壓管不連接,此時(shí)隔膜背壓室與大氣相通,記錄逐漸堵塞排煙口和進(jìn)風(fēng)口時(shí)熱水器負(fù)荷偏差與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系,如圖3所示。

        從圖中可以看出,背壓管不連接時(shí),隨著堵塞程度的增加,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加,堵塞排煙口時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)? 350 r/min增加到3 670 r/min,熱負(fù)荷下降且下降比例較大,在3 670 r/min時(shí),熱負(fù)荷下降了14.5 %;而堵塞進(jìn)風(fēng)口時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)? 350 r/min增加到3 700 r/min,熱負(fù)荷上升,在3 700 r/min時(shí),熱負(fù)荷上升了4.7 %。也就是說(shuō),背壓管不連接時(shí),堵塞排煙口與進(jìn)風(fēng)口時(shí)燃?xì)鉄崴鞯臒嶝?fù)荷變化趨勢(shì)不一樣,導(dǎo)致在逐漸堵塞時(shí),煙氣中CO、NOx等氣體的含量不可控。

        通過(guò)背壓管將燃?xì)獗壤y的背壓管連接結(jié)構(gòu)與燃?xì)鉄崴鞯娜紵蚁噙B,此時(shí)燃?xì)獗壤y的隔膜背壓室與燃?xì)鉄崴鞯娜紵业膲毫σ恢拢涗浿饾u堵塞排煙口和進(jìn)風(fēng)口時(shí)熱水器負(fù)荷偏差與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系,如圖4所示。

        從圖4可以看出,背壓管連接時(shí),隨著堵塞程度的增加,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加,堵塞排煙口與進(jìn)風(fēng)口時(shí)燃?xì)鉄崴鞯臒嶝?fù)荷均呈下降趨勢(shì),且下降比例較小,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)? 350 r/min增加到3 700 r/min,堵塞排煙口時(shí)熱負(fù)荷下降了1.2 %,堵塞進(jìn)風(fēng)口時(shí)熱負(fù)荷下降了1.7 %,有利于控制煙氣中CO、NOx等氣體的含量。

        3 結(jié)論

        介紹了動(dòng)鐵芯燃?xì)獗壤y背壓管連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案,提出一種新的方案,閥蓋與背壓管連接結(jié)構(gòu)一體化成型,不增加零部件,不增加工序,也無(wú)密封圈,安全可靠,二次壓也不會(huì)下降太多。燃?xì)獗壤y連接背壓管時(shí)的出氣壓力與不連接背壓管時(shí)的出氣壓力的差值,與相應(yīng)的背壓值一致。經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),強(qiáng)鼓型燃?xì)鉄崴鞯娜紵蚁鄬?duì)密封,背壓管不連接,隨著堵塞程度的增加,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加,逐漸堵塞排煙口時(shí),熱負(fù)荷下降且下降比例較大,而逐漸堵塞進(jìn)風(fēng)口時(shí)熱負(fù)荷上升,逐漸堵塞排煙口與進(jìn)風(fēng)口時(shí)燃?xì)鉄崴鞯臒嶝?fù)荷變化趨勢(shì)不一樣,導(dǎo)致在堵塞時(shí),煙氣中CO、NOx等氣體的含量不可控;背壓管連接時(shí),隨著堵塞程度的增加,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)? 350 r/min增加到3 700 r/min,燃?xì)鉄崴鞯臒嶝?fù)荷均呈下降趨勢(shì),且下降比例較小,堵塞排煙口時(shí)熱負(fù)荷下降了1.2 %,堵塞進(jìn)風(fēng)口時(shí)熱負(fù)荷下降了1.7 %,有利于控制煙氣中CO、NOx等氣體的含量。

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