学文网【摘 要】本文介绍了燃气比例阀的应用背景，分析了目前燃气比例阀应用在燃气控制领域存在的缺陷与不足之处，提出了一种利用新材料作为密封元件的新型比例阀结构，介绍了这种燃气比例阀的组成结构与工作原理，并利用泄漏试验，测试了比例阀的密封性能。本文提出的燃气比例阀具有科学简单的结构，良好的密封性能以及较长的使用寿命，在燃气控制领域有十分广阔的应用前景。
【关键词】燃气控制；比例调节；密封性能
Improvement Study of A Gas Proportional Valve
LI Jian-dong1 ZHANG Yi-yi2 REN Jian-gang1 QIAN Mao-rong1 YANG Li-feng1
（1.Shaoxing Xin-Yi Flow Drive Machine CO.， LTD Zhejiang Shangyu 312300；
2.Shaoxing Xin-Ao Drive Machine CO.， LTD Zhejiang Shangyu 312300）
【Abstract】The applied condition of the gas proportional valve is introduced， and the problems of gas proportional valve applied in the gas control area are also analyzed in this paper. A new type of proportional valve，which uses a new material as the seal component is proposed，and the structure and working principle of the proportional valve are also introduced in this paper. The leakage experiments are taken to test the seal capacity of the valve. The gas proportional valve has a simple structure， the favorable seal capacity and superior service life， and can be widely used in the gas control area.
【Key words】Gas Control；Proportional Regulator；Seal Capacity
0.前言
我国已进入燃气普及应用的大发展时期，各种燃气设备的制造使用也进入一个高峰期。燃气设备的性能及安全性，与其所使用的燃气阀门特性有着密切的关系[1]。国内外研究表明，全预混燃烧方法是提高燃气燃烧设备热效率、降低污染（同时降低烟气中CO与NO 的含量）的最佳燃烧方法。全预混燃烧的关键技术之一是燃气比例阀技术[2]。文献[3-5]对燃气比例阀的应用情况与性能测试做了一定的研究。
燃气比例阀可以实现燃气、空气的比例调节与控制，以获得稳定的燃气、空气比例，维持燃气稳定的燃烧工况、提高燃烧效率、减少污染排放。燃气比例阀通常包括开关阀 （或称截止阀）和比例调节阀，开关阀控制燃气通断，比例调节阀通过调节阀口开度控制燃气和空气的进气量大小，开关阀通断以及比例阀控制均采用电磁线圈控制或调节。
1.比例阀结构设计
燃气比例阀具有密封的要求，目前开关阀和比例调节阀相关结构均选用丁腈橡胶作为密封垫或密封圈，许多燃气比例阀生产企业比例调节阀阀口甚至直接用丁腈橡胶来制作，或在比例调节阀阀芯上增设丁腈橡胶密封圈。但由于比例调节阀通常动作频繁，丁腈橡胶材质的比例调节阀阀口或阀芯上的密封件耐用度较差，因此常常影响燃气比例阀的精度和使用寿命。
针对上述比例阀在燃气控制系统中应用存在的问题，本文设计了一种新型的燃气比例阀结构，如***1（a）、（b）、（c）、（d）所示。
燃气比例阀由开关阀和比例调节阀构成，开关阀体和比例调节阀体为一体结构，如***（a）所示。阀体底部设进气口，阀体侧壁设出气口，阀体内部设贯通开关阀与比例调节阀的气腔，开关阀由开关阀线圈、开关阀盖板、动铁芯、开关阀密封垫、开关阀阀口组成。比例调节阀包括比例调节阀线圈、比例调节阀顶盖板、磁铁、皮膜组件、比例调节阀阀口、比例调节阀阀芯、比例弹簧、比例调节阀密封垫、比例调节阀底盖板。比例调节阀阀芯设碟形底端部，阀芯中心设沉头孔，沉头孔在阀芯碟形底端部设突出部，突出部恰好配合装配比例弹簧，比例调节阀阀芯顶端设螺纹孔，装配皮膜组件，比例调节阀阀口配合阀体和阀芯设颈部和喉部，颈部装配在阀体上，喉部与阀芯碟形端部配合。为克服丁腈及其他橡胶制品密封效果的限制性，本文设计的比例调节阀大胆创新，阀芯和阀口均采用硬铝材质，经过特殊工艺处理后阀芯和阀口表面包覆硬质氧化膜，以提高耐磨与密封性能。
硬铝阀口颈部紧配阀体，硬铝阀口喉部配合阀芯碟形底端部，阀口和阀芯表面经硬质氧化处理，表面包覆硬质气化膜，阀芯与阀口的硬密封结构虽达不到橡胶的绝对密封效果，在与阀体其它橡胶密封件配合使用的前提下，整个比例阀可完全满足不泄露燃气的目的，在下文的试验中进行验证。更重要的是这种硬密封结构的比例阀使用寿命大大延长，在较小的进气量控制时，其密封效果与橡胶密封效果相当。阀芯中心的沉头孔设计可减轻芯重量，阀芯碟形底端部中的沉头孔突出使比例弹簧定位方便，这两种设计无疑增强了比例阀动作的灵活及准确性，同时有利于延长比例阀使用寿命。
（a）比例阀立体结构示意*** （b）B向剖视示意***
（C）A向剖视示意*** （d）阀芯局部放大示意***
10-开关阀，11-开关阀线圈，12-动铁芯，13-开关阀盖板，14-开关阀密封垫，15-开关阀阀口，16-进气口，20-比例调节阀，21-比例调节阀线圈，22-气腔，30-比例调节阀顶盖板，31-透气孔，32-磁铁，33-皮膜组件，40-阀体，41-出气口，50-阀口，51-颈部，52-喉部，60-阀芯，61-螺纹孔，62-碟形底端部，63-沉头孔，64-突出部，70-比例弹簧，80-比例调节阀密封垫，90-比例调节阀底盖板
***1 燃气比例阀结构示意***
2.比例阀实验研究
燃气比例阀在工作时，燃气先经进气口进入开关阀，再经由开关阀阀口进入气腔，开关阀比例调节阀顶盖板设透气孔，燃气与空气在比例调节阀中混合，燃气与空气混合气体通过比例调节阀阀口经出气口送至燃具，比例调节阀阀芯配合比例调节阀线圈控制燃气与空气进气量。比例阀密封性能的好坏直接影响阀的工作精度以及使用寿命，因此有必要对比例阀的密封性能进行研究。
本文设计的燃气比例阀使用硬铝材料来制造阀口与阀芯，代替传统的丁腈橡胶为材料的密封模式。现采用长野福田（天津）仪器仪表有限公司生产的FL-295C气密检漏仪，使用气体测漏的方法对比例阀的内漏性能进行测试。随机选取4个比例阀，分别使用0.05MPa，0.35MPa，0.55MPa压力的气体进行试验，试验结果如表1所示。
表1 比例阀内漏性能测试结果
由表1所示的试验结果可知，在低压状况下（0.05MPa、0.35MPa），比例阀的内泄漏量均不超过0.2cc/min， 这与使用丁腈橡胶作为密封材料相比，已经非常接近或等同于其密封效果。在0.55MPa高压下，泄漏量略有升高，最高达到0.6cc/min，这一数据仍满足标准规定的2cc/min的泄漏量。因此，此燃气比例阀采用硬质铝作为阀口密封材料，完全能满足阀的密封性能要求。
3.结论
本文提出的燃气比例阀结构简单科学，阀芯及阀口采用硬铝材料，加工方便、成本节约。试验结果表明其能完全代替传统的丁腈等橡胶作为密封材料，并能显著提高阀的使用寿命，保证了比例阀动作的灵敏性以及精确性，，这在燃气控制系统中将有十分巨大的应用前景。
【参考文献】
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