劉 樺 王杰盛 蔣小波 張 毅

（1.廣東萬和熱能科技有限公司 佛山 528300；2.廣東萬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?，普通的比例閥無背壓管連接結(jié)構(gòu)，背壓室通過呼吸孔與大氣相連。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)的下閥座無法用純鐵加工成型，導(dǎo)致磁場力比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)弱，經(jīng)過測試，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裝在某型號室外型燃?xì)鉄崴魃?，燃?xì)鉄崴鞯娜紵蚁鄬γ芊?，風(fēng)機(jī)為強(qiáng)鼓式，通過背壓管將連接結(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應(yīng)的電流后，從低端開始調(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，鐵芯受到的磁場力增加，鐵芯帶動(dòng)氣門向上運(yùn)動(dòng)，閥口開度增加，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。可以發(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安裝在某型號平衡式燃?xì)鉄崴魃?，同樣的，燃燒室相對密封，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)速從3 350 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)速從3 350 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，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?，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，且下降比例較小，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從3 350 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γ芊?，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)速從3 350 r/min增加到3 700 r/min，燃?xì)鉄崴鞯臒嶝?fù)荷均呈下降趨勢，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。