本文從小流量機械式燃氣恒溫器的典型流量溫度曲線的視角切入，對流量溫度控制的兩種典型方式相應(yīng)機械結(jié)構(gòu)進行了匯總及對照分析（基于EN標準的燃氣閥）。介紹了不同流量曲線對應(yīng)的閥門關(guān)閉件的典型機械驅(qū)動機構(gòu)工作原理及應(yīng)用，并著重介紹了結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵件—跳轉(zhuǎn)彈簧的特性和影響。
    機械式燃氣溫控閥通過控制燃氣流量來控制后序燃氣設(shè)備的設(shè)定溫度，此類燃氣溫度控制器的特點是可以應(yīng)用在沒有電源的場合實現(xiàn)燃氣流量的自動控制。它的原理是通過熱漲式波紋管遇熱膨脹變形產(chǎn)生位移來影響閥口彈片的跳轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)閥口的有效流通面積以到達控制燃燒熱備設(shè)定溫度的目的。該燃氣閥廣泛應(yīng)用于壁掛爐?熱水器?灶具和烤箱等多種燃氣設(shè)備，
    現(xiàn)代社會自動化程度愈來愈高，燃氣設(shè)備大都是需求燃氣控制閥啟動后燃氣通路可以根據(jù)被加熱介質(zhì)的反饋來控制實現(xiàn)自動燃氣流量調(diào)節(jié)從而保持被加熱介質(zhì)溫度值恒定在設(shè)定值?；趹?yīng)用下文將針對自動開關(guān)型的機械式燃氣閥/自動恒溫器的典型流量曲線及其控制機構(gòu)進行介紹。
    通斷型燃氣閥
    2.1.溫度流量曲線：通斷型燃氣閥的主閥口只有開關(guān)兩個位置，分別對應(yīng)如圖通斷型流量溫度曲線（1）的Qmax及Q0。
    2.2.機構(gòu)動作原理：燃氣通路開啟后燃氣到達閥口上方如圖通斷型閥口流量調(diào)節(jié)機構(gòu)(2), 初始位置此閥口為常開狀態(tài)，此時閥口流通面積為最大即燃氣流量為最大值Qmax。一段時間后被加熱介質(zhì)經(jīng)燃氣加熱到達設(shè)定溫度T1，反饋系統(tǒng)中熱漲式熱電偶遇熱膨脹后壓縮彈簧產(chǎn)生機械位移向下傳遞給跳轉(zhuǎn)簧片，使得跳轉(zhuǎn)簧片向下跳轉(zhuǎn)閥口關(guān)閉，此時燃氣通路切斷燃氣流量Qmin=0；隨著燃氣設(shè)備的熱量流失被加熱介質(zhì)溫度下降到T2，反饋系統(tǒng)中熱漲式熱電偶隨著溫降縮短在壓簧作用下復(fù)位使得施加跳轉(zhuǎn)簧片上的壓力消失，從而跳轉(zhuǎn)彈簧自動復(fù)位回到初始位置即閥口常開的流通量最大狀態(tài)。照此工作循環(huán)被加熱介質(zhì)溫度可以穩(wěn)定在設(shè)定值范圍。
    分段流量調(diào)節(jié)型燃氣閥
    3.1.溫度流量曲線：伺服調(diào)節(jié)型燃氣閥的主閥口有開關(guān)功能且中間流量狀態(tài)可自動調(diào)節(jié)，如圖分段流量調(diào)節(jié)型流量溫度曲線(3)流量溫度曲線所示。流量曲線是兩條直線（定流量段）加上斜線（兩個流量段的過渡）。        
    3.2.對應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)將由兩個閥口來實現(xiàn)上圖溫度流量曲線，典型結(jié)構(gòu)列舉了如下圖示兩個閥口串聯(lián)和兩個閥口并聯(lián)的形式，其機械結(jié)構(gòu)不同但能實現(xiàn)同樣的分段式溫度流量曲線的功能。
雙閥口機構(gòu)動作原理：燃氣通路開啟后燃氣到達大閥口上方如圖（4a）(4b), 初始位置流量調(diào)節(jié)機構(gòu)中兩個閥口為常開狀態(tài)，此時流通面積為兩個閥口累積的最大狀態(tài)即燃氣流量為最大值Qmax，被加熱介質(zhì)經(jīng)燃氣燃燒加熱到達設(shè)定溫度T1，反饋系統(tǒng)中熱漲式熱電偶遇熱膨脹伸長壓桿產(chǎn)生向下機械位移使得大閥口關(guān)閉，工作過程對應(yīng)流量溫度曲線中的斜線；此時閥口流通面積為小閥口的最大流通面積即燃氣流量對應(yīng)Qmin; 在溫度增至T2的過程中, 熱漲式熱電偶繼續(xù)遇熱膨脹機械位移向下增加，超過小閥口的跳轉(zhuǎn)簧臨界位置使跳轉(zhuǎn)簧瞬間跳轉(zhuǎn)，小閥口關(guān)閉此時燃氣流量為最小值Q=0;加熱過程結(jié)束。隨著被加熱介質(zhì)熱量損失溫度降低熱漲式熱電偶長度縮短使得跳簧自動復(fù)位，接著閥口反向動作小大閥口依次開啟至最大流量狀態(tài)，重新加熱過程啟動。照此工作循環(huán)被加熱介質(zhì)溫度可以穩(wěn)定在設(shè)定值范圍。
    通斷型燃氣閥與分段流量調(diào)節(jié)型燃氣閥對比
    通斷型燃氣閥的流量理論上在到達設(shè)定溫度最大值后瞬間切斷，實際中熱漲式波紋管溫度反饋速度的滯后將實際使得多余的燃氣進入燃具設(shè)備造成被加熱的介質(zhì)超出設(shè)定溫度的現(xiàn)象。對于分段流量調(diào)節(jié)型燃氣閥在接近設(shè)定溫度時燃氣閥將自動調(diào)整為小流量，這樣就更好的保證了設(shè)定精度以及避免了燃氣的浪費。用戶可以綜合精度?溫度?恒溫效果需求考慮來選擇具體的類型。
    燃氣閥精度與回差
    回差即流量溫度曲線中a是指燃氣恒溫器設(shè)定溫度與實際溫度的差值，恒溫器啟動后被加熱介質(zhì)的時間溫度將在這個范圍內(nèi)浮動。差值是由于跳簧本身的固有的遲滯特性產(chǎn)生的，顯然回差a越小則說明被加熱介質(zhì)越接近設(shè)定的恒溫狀態(tài)，也就標明燃氣閥的精度越好，因此回差a是衡量燃氣控制閥精度的重要指標，設(shè)計中應(yīng)該對影響控制精度的關(guān)鍵件驗證。
    影響回差的關(guān)鍵件
    機構(gòu)動作原理的分析中可以看出具有兩個位置的跳轉(zhuǎn)簧片是實現(xiàn)溫度到達設(shè)定值后閥口瞬間關(guān)閉的關(guān)鍵件。跳轉(zhuǎn)簧的特性是簧片彈性變形超過了臨界點即會發(fā)生瞬間跳轉(zhuǎn)，而外力消失后簧片又回復(fù)到初始的自由位置。
    接觸簧片屬彈性零件，工作時長期處在彎曲應(yīng)力或反復(fù)轉(zhuǎn)換應(yīng)力的作用下，因此接觸簧片要具有良好的彈性和抗疲勞強度，根據(jù)設(shè)計要求選用具有較高彈性、韌性及強度的材料如不銹鋼303?鈹青銅Qbe2.0等。可采取撓度公式計算結(jié)合靜態(tài)分析工具如Mechanica? Ansysis 等軟件相互驗證來選用合適的料厚，并設(shè)計適宜的形狀，零件成型后進行時效處理，保證開關(guān)動作時機械性能。
    另外注意在跳轉(zhuǎn)簧的計算中臨界條件是開關(guān)接觸簧片產(chǎn)生彈性變形，只有撓度大于等于接觸簧片彈性變形量時，才能保證開關(guān)的正常工作。

    從文中的介紹可以認識到機械式燃氣恒溫器的流量曲線特點及機械結(jié)構(gòu)，了解關(guān)鍵件對關(guān)鍵參數(shù)回差的影響及跳轉(zhuǎn)簧片設(shè)計中應(yīng)注意的問題。需要注意的是文中分析的跳轉(zhuǎn)簧機械結(jié)構(gòu)是燃氣流量小于15標升/分鐘的小流量機械式燃氣閥，對于大流量的閥類似的結(jié)構(gòu)考慮簧片的性能和使用壽命問題，可以考慮增加杠桿結(jié)構(gòu)縮放力值去實現(xiàn)。