關于灶用電機旋塞閥與比例閥的對比及應用分析

隨著智能廚房系統(tǒng)的推廣與應用，家用燃氣灶智能化發(fā)展逐漸成為了行業(yè)發(fā)展趨勢，在家用燃氣灶智能化發(fā)展過程中，燃氣控制閥體的使用出現(xiàn)了一定差異，大多數(shù)企業(yè)仍趨向于采用電機旋塞閥，而部分企業(yè)及行業(yè)新進品牌則樂忠于采用比例閥。本文結合兩種閥體控制原理、技術特點及行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀等方面對比分析，總結出它們的優(yōu)缺點及產品適應性，為今后研發(fā)過程中閥體選型提供參考依據(jù)，并展望智能燃氣灶控制閥體的發(fā)展方向。

工作原理對比

電機旋塞閥是一種快速開關的直通閥，通過帶通孔的閥芯作為通、斷件，閥芯隨閥桿轉動，轉動過程中，閥芯中通孔與閥座側壁通孔會出現(xiàn)不重合、逐漸重合、完全重合的連續(xù)變化狀態(tài)，由此實現(xiàn)供氣管路中燃氣通、斷及燃氣流量大小調節(jié)，閥芯通過電機驅動，可實現(xiàn)家用燃氣灶熱負荷大小及通斷自動控制，如圖1所示。

燃氣比例閥是通過線圈、鐵芯等組成的電磁比例系統(tǒng)，當電路輸入的電流變化時比例閥線圈所產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生上下位移，從而帶動與鐵芯相接連的氣門總成隨之移動，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而改變，實現(xiàn)不同燃氣流量通過，即截流，通過截流最終改變燃氣輸出壓力，進而實現(xiàn)流量調節(jié)。比例閥通常由開關閥、比例調節(jié)閥和穩(wěn)壓閥三部分組成，如圖2。

閥體控制方面，電機旋塞閥一般采用步進電機驅動，通過脈沖信號控制電機旋轉，電機轉動帶動閥芯旋轉，從而實現(xiàn)燃氣流量調節(jié)和閥體開、關控制。燃氣比例閥通過電流大小控制電磁芯上下移動位移，以調節(jié)閥體通道截面積，通過截面積變化實現(xiàn)燃氣流量調節(jié)，當截面積為零時閥體關閉。電機旋塞閥和燃氣比例閥分別可通過脈沖信號和電流大小實現(xiàn)流量調節(jié)和閥體開、關控制，它們可用于開發(fā)全觸摸、程序自動控制、手機APP控制等功能的智能燃氣灶。

目前市場智能燃氣灶控制閥體使用電機旋塞閥的相對較多，例如華帝推出的魔碟灶BF862B，用電機旋塞閥實現(xiàn)全觸摸控制，可觸摸調節(jié)火力大小、定時、一鍵烹飪等。電機閥目前應用相對較廣泛，主要是因為電機旋塞閥沿用傳統(tǒng)的旋塞閥結構，通過電機驅動，控制原理簡單，工藝成熟，可靠性高。

調節(jié)能力對比

電機旋塞閥是通過帶通孔的閥芯作為通、斷件在閥座內部轉動，轉動過程中，閥芯中通孔與閥座側壁通孔出現(xiàn)不重合、逐漸重合、完全重合的連續(xù)變化狀態(tài)，實現(xiàn)不同燃氣流量通過，即截流，通過截流最終改變燃氣輸出壓力，進而實現(xiàn)流量調節(jié)。當閥芯只設計主閥芯通道和副閥芯通道時，有效調節(jié)行程一般小于180°且調節(jié)曲線變化急劇，不利于精準控制，如圖3。

燃氣比例閥是利用磁力帶動閥球上下移動實現(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，在閥體行程范圍調節(jié)時，輸入電流增大，截面積增大，閥體輸出壓力也隨之增大，即行程范圍內比例閥輸入電流與輸出壓力正相關。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，當輸入壓力小于額定穩(wěn)壓值時，輸出壓力隨輸入壓力增加而增加，當輸入壓力接近額定穩(wěn)壓值時，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。

通過調節(jié)性能的對比，可發(fā)現(xiàn)燃氣比例閥流量調節(jié)能力明顯優(yōu)于電機旋塞閥，燃氣比例閥不但能實現(xiàn)流量調節(jié)范圍內一次函數(shù)正相關線性調節(jié)，還能實現(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氣灶每個檔位火力大小穩(wěn)定，不會隨燃氣壓力變化而變化，對于智能烹飪有著明顯的優(yōu)勢。隨著智能燃氣灶、智能菜單、智能烹飪技術的推出與逐漸發(fā)展成熟，燃氣比例閥的流量調節(jié)能力會越來越受歡迎，燃氣比例閥會逐漸替代電機旋塞閥應用于智能燃氣灶。

產品應用對比

電機旋塞閥是普通旋塞閥的升級結構，通過電機驅動閥軸，閥體體積小，調節(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，應用廣泛，特別是智能燃氣灶產品，應用電機旋塞閥的企業(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)等均采用電機閥實現(xiàn)智能控制。

比例閥因控制原理差異，需要設計比例線圈、截止電磁閥等結構，導致體積大，工藝復雜，特別是小流量端加工精度要求非常高，現(xiàn)階段生產一致較差，它對使用環(huán)境要求也有一定限制，當溫度工作環(huán)境高于80°C后，其可靠性大大降低，因此產品在結構設計時隔熱結構要求嚴格，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)的熱負荷調節(jié)能力，幾乎可實現(xiàn)線性無極調節(jié)，是智能烹飪產品的最理想配置，目前有部分企業(yè)開始研發(fā)并推出比例閥控制燃氣灶產品，例如：美的研發(fā)的TQ857-GAW及海信研發(fā)的HB800智能家用燃氣灶。

電機旋塞閥與比例閥的技術特點差異較大，具體如表1，在產品應用過程中應根據(jù)實際情況區(qū)別對待。 （責編 邱麥平）