關(guān)于灶用電機(jī)旋塞閥與比例閥的對比及應(yīng)用分析

吳謝軍

隨著智能廚房系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，家用燃?xì)庠钪悄芑l(fā)展逐漸成為了行業(yè)發(fā)展趨勢，在家用燃?xì)庠钪悄芑l(fā)展過程中，燃?xì)饪刂崎y體的使用出現(xiàn)了一定差異，大多數(shù)企業(yè)仍趨向于采用電機(jī)旋塞閥，而部分企業(yè)及行業(yè)新進(jìn)品牌則樂忠于采用比例閥。本文結(jié)合兩種閥體控制原理、技術(shù)特點(diǎn)及行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀等方面對比分析，總結(jié)出它們的優(yōu)缺點(diǎn)及產(chǎn)品適應(yīng)性，為今后研發(fā)過程中閥體選型提供參考依據(jù)，并展望智能燃?xì)庠羁刂崎y體的發(fā)展方向。

工作原理對比

電機(jī)旋塞閥是一種快速開關(guān)的直通閥，通過帶通孔的閥芯作為通、斷件，閥芯隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，閥芯中通孔與閥座側(cè)壁通孔會(huì)出現(xiàn)不重合、逐漸重合、完全重合的連續(xù)變化狀態(tài)，由此實(shí)現(xiàn)供氣管路中燃?xì)馔?、斷及燃?xì)饬髁看笮≌{(diào)節(jié)，閥芯通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)家用燃?xì)庠顭嶝?fù)荷大小及通斷自動(dòng)控制，如圖1所示。

燃?xì)獗壤y是通過線圈、鐵芯等組成的電磁比例系統(tǒng)，當(dāng)電路輸入的電流變化時(shí)比例閥線圈所產(chǎn)生的磁場大小也隨之變化，處于比例閥線圈中央的鐵芯受到磁場作用力的變化產(chǎn)生上下位移，從而帶動(dòng)與鐵芯相接連的氣門總成隨之移動(dòng)，氣門總成的密封球面與比例閥體相配合的通氣面積也隨著氣門總成上下移動(dòng)而改變，實(shí)現(xiàn)不同燃?xì)饬髁客ㄟ^，即截流，通過截流最終改變?nèi)細(xì)廨敵鰤毫?，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。比例閥通常由開關(guān)閥、比例調(diào)節(jié)閥和穩(wěn)壓閥三部分組成，如圖2。

閥體控制方面，電機(jī)旋塞閥一般采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過脈沖信號控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)和閥體開、關(guān)控制。燃?xì)獗壤y通過電流大小控制電磁芯上下移動(dòng)位移，以調(diào)節(jié)閥體通道截面積，通過截面積變化實(shí)現(xiàn)燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)，當(dāng)截面積為零時(shí)閥體關(guān)閉。電機(jī)旋塞閥和燃?xì)獗壤y分別可通過脈沖信號和電流大小實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)和閥體開、關(guān)控制，它們可用于開發(fā)全觸摸、程序自動(dòng)控制、手機(jī)APP控制等功能的智能燃?xì)庠睢?/p>

目前市場智能燃?xì)庠羁刂崎y體使用電機(jī)旋塞閥的相對較多，例如華帝推出的魔碟灶BF862B，用電機(jī)旋塞閥實(shí)現(xiàn)全觸摸控制，可觸摸調(diào)節(jié)火力大小、定時(shí)、一鍵烹飪等。電機(jī)閥目前應(yīng)用相對較廣泛，主要是因?yàn)殡姍C(jī)旋塞閥沿用傳統(tǒng)的旋塞閥結(jié)構(gòu)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制原理簡單，工藝成熟，可靠性高。

調(diào)節(jié)能力對比

電機(jī)旋塞閥是通過帶通孔的閥芯作為通、斷件在閥座內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，閥芯中通孔與閥座側(cè)壁通孔出現(xiàn)不重合、逐漸重合、完全重合的連續(xù)變化狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同燃?xì)饬髁客ㄟ^，即截流，通過截流最終改變?nèi)細(xì)廨敵鰤毫?，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。當(dāng)閥芯只設(shè)計(jì)主閥芯通道和副閥芯通道時(shí)，有效調(diào)節(jié)行程一般小于180°且調(diào)節(jié)曲線變化急劇，不利于精準(zhǔn)控制，如圖3。

燃?xì)獗壤y是利用磁力帶動(dòng)閥球上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)截面積變化，磁力由電流大小控制，截面積可從0增加到最大值。因此，在閥體行程范圍調(diào)節(jié)時(shí)，輸入電流增大，截面積增大，閥體輸出壓力也隨之增大，即行程范圍內(nèi)比例閥輸入電流與輸出壓力正相關(guān)。比例閥還具有穩(wěn)壓特性，閥體使用過程中輸入壓力發(fā)生變化時(shí)，當(dāng)輸入壓力小于額定穩(wěn)壓值時(shí)，輸出壓力隨輸入壓力增加而增加，當(dāng)輸入壓力接近額定穩(wěn)壓值時(shí)，輸出壓力開始保持恒定，不再隨輸入壓力增加而繼續(xù)增加。比例閥的性能主要由比例閥輸入電流I與輸出壓力P2曲線和輸入壓力P1與輸出壓力P2曲線決定，即比例閥特性曲線，如圖4。

通過調(diào)節(jié)性能的對比，可發(fā)現(xiàn)燃?xì)獗壤y流量調(diào)節(jié)能力明顯優(yōu)于電機(jī)旋塞閥，燃?xì)獗壤y不但能實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)一次函數(shù)正相關(guān)線性調(diào)節(jié)，還能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，保證在不同壓力條件下，輸出壓力恒定，能保證用戶使用過程中燃?xì)庠蠲總€(gè)檔位火力大小穩(wěn)定，不會(huì)隨燃?xì)鈮毫ψ兓兓瑢τ谥悄芘腼冇兄黠@的優(yōu)勢。隨著智能燃?xì)庠睢⒅悄懿藛?、智能烹飪技術(shù)的推出與逐漸發(fā)展成熟，燃?xì)獗壤y的流量調(diào)節(jié)能力會(huì)越來越受歡迎，燃?xì)獗壤y會(huì)逐漸替代電機(jī)旋塞閥應(yīng)用于智能燃?xì)庠睢?/p>

產(chǎn)品應(yīng)用對比

電機(jī)旋塞閥是普通旋塞閥的升級結(jié)構(gòu)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥軸，閥體體積小，調(diào)節(jié)能力一般，工藝相對成熟，能在低于100°C環(huán)境下正常使用，應(yīng)用廣泛，特別是智能燃?xì)庠町a(chǎn)品，應(yīng)用電機(jī)旋塞閥的企業(yè)較多，例如：華帝推出的BHC836B1全觸摸精控灶，老板電器推出的9B36及萬家樂推出的V8Si（B）等均采用電機(jī)閥實(shí)現(xiàn)智能控制。

比例閥因控制原理差異，需要設(shè)計(jì)比例線圈、截止電磁閥等結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致體積大，工藝復(fù)雜，特別是小流量端加工精度要求非常高，現(xiàn)階段生產(chǎn)一致較差，它對使用環(huán)境要求也有一定限制，當(dāng)溫度工作環(huán)境高于80°C后，其可靠性大大降低，因此產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)隔熱結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，一般要求比例閥工作環(huán)境低于60°C，但比例閥具有較優(yōu)的熱負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，幾乎可實(shí)現(xiàn)線性無極調(diào)節(jié)，是智能烹飪產(chǎn)品的最理想配置，目前有部分企業(yè)開始研發(fā)并推出比例閥控制燃?xì)庠町a(chǎn)品，例如：美的研發(fā)的TQ857-GAW及海信研發(fā)的HB800智能家用燃?xì)庠睢?/p>

電機(jī)旋塞閥與比例閥的技術(shù)特點(diǎn)差異較大，具體如表1，在產(chǎn)品應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況區(qū)別對待。 （責(zé)編 邱麥平）