氣動(dòng)防火閥

趙勇

【摘要】對(duì)現(xiàn)有的氣動(dòng)風(fēng)閥進(jìn)行改進(jìn)，選用更加合理的軸套材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具備防火閥功能，經(jīng)檢測氣動(dòng)防火風(fēng)閥功能良好。

【關(guān)鍵詞】防火閥，氣動(dòng)，軸套，粉末冶金

1 前言

隨著汽車制造業(yè)、核電工業(yè)、城市地鐵建設(shè)的迅速發(fā)展，對(duì)在通風(fēng)系統(tǒng)中起到氣體介質(zhì)調(diào)節(jié)流量或切斷作用的風(fēng)閥提出了更高的要求，主要表現(xiàn)在單體風(fēng)閥的面積較大、開啟和關(guān)閉動(dòng)作迅速、防火防爆等。氣動(dòng)執(zhí)行器作為此類風(fēng)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)無意是最理想的，但目前市場的氣動(dòng)風(fēng)閥基本是角行程執(zhí)行器的蝶閥和小面積的調(diào)節(jié)閥，因受角行程執(zhí)行器扭矩小的限制，難以滿足大截面風(fēng)管配套用風(fēng)閥的需要，特別是在汽車涂裝線通風(fēng)系統(tǒng)中尤為明顯，采用小面積風(fēng)閥拼裝，不僅成本會(huì)增加，減少了有效通風(fēng)面積，而且會(huì)增加同步控制難度，嚴(yán)重影響氣動(dòng)風(fēng)閥的排煙防火功能。對(duì)現(xiàn)有的氣動(dòng)風(fēng)閥[1]進(jìn)行改進(jìn)，選用更加合理的軸套材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具備防火閥的良好功能，符合GB15930-2007的有關(guān)規(guī)定。

2 基本結(jié)構(gòu)及控制原理

2.1基本結(jié)構(gòu)

防火閥指安裝在通風(fēng)、空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管道上，平時(shí)呈開啟狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)當(dāng)管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到70℃時(shí)關(guān)閉，并在一定時(shí)間內(nèi)能滿足漏煙量和耐火完整性要求，起隔煙阻火作用的閥門。

1.角鋼連桿 2.連桿 3.曲臂 4.主軸 5.氣缸 6.氣缸支架 7.閥體 8.儲(chǔ)氣罐 9.單向閥

10.葉片 11.隔板 12.擋邊 13.限位開關(guān) 14.限位開關(guān)指針 15.副軸 16.平墊 17.軸套

18.軸套座 19.銷軸 20.開口銷 21.銷軸用平墊圈 22.主轉(zhuǎn)臂 23.副轉(zhuǎn)臂 24.溫感器

圖1 氣動(dòng)防火閥結(jié)構(gòu)圖

氣動(dòng)防火閥結(jié)構(gòu)圖見圖1，氣動(dòng)防火風(fēng)閥由冷軋?zhí)间摪寤虿讳P鋼閥體、碳鋼或不銹鋼葉片、傳動(dòng)系的氣缸、曲臂、葉片軸、主轉(zhuǎn)臂、副轉(zhuǎn)臂、銷軸、連桿及溫感器、氣動(dòng)控制系統(tǒng)等部分組成，通過電磁閥和限位器控制氣缸動(dòng)作，從而帶動(dòng)葉片開關(guān)0～90°，以達(dá)到控制氣流的目的。選用70℃的溫感器，通過溫感器控制信號(hào)輸出控制電磁閥和氣缸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)閥門開閉，從而達(dá)到排煙防火目的。

2.2控制原理

氣動(dòng)防火風(fēng)閥在溫感器完好的待機(jī)狀態(tài)時(shí)，溫感器上的柱桿伸出部分卡住溫感器旋轉(zhuǎn)掛鉤，信號(hào)開關(guān)K2閉合，此時(shí)風(fēng)閥為關(guān)閉狀態(tài)；按下啟動(dòng)按鈕K，電磁閥得電吸合，氣缸動(dòng)作，氣缸桿伸出并通過曲臂機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥軸及葉片旋轉(zhuǎn)90°，此時(shí)風(fēng)閥處于最大開啟狀態(tài)；當(dāng)管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到70℃時(shí)，溫感器上的管套發(fā)生位移，其上的柱桿在彈簧的推力作用下縮回使掛鉤脫落、溫感器主軸回轉(zhuǎn)復(fù)位、信號(hào)開關(guān)K2打開，此時(shí)電磁閥失電復(fù)位，氣缸桿縮回帶動(dòng)風(fēng)閥葉片迅速關(guān)閉，阻斷管道。在正常工作狀態(tài)，如果外電源斷電，電磁閥失電復(fù)位，風(fēng)閥也將自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)外部氣源切斷時(shí)，氣動(dòng)防火風(fēng)閥附帶的微型儲(chǔ)氣罐可提供短時(shí)間的應(yīng)急氣源，完成氣動(dòng)防火閥的關(guān)閉動(dòng)作。氣動(dòng)控制原理圖見圖2。

圖2 氣動(dòng)控制原理圖

3 軸套的選用及結(jié)構(gòu)改進(jìn)

3.1 軸套使用及潤滑狀況

氣動(dòng)風(fēng)閥閥軸轉(zhuǎn)速比較低，但軸套一般承受比較大的載荷。這就要求風(fēng)閥軸套材料應(yīng)具有抗沖擊性好和耐磨損的特性，適用于低速、擺動(dòng)和經(jīng)常啟閉負(fù)荷較大的摩擦件[2]。氣動(dòng)風(fēng)閥常以銅、不銹鋼材質(zhì)作為軸套，車削加工而成，加工成本高且材料浪費(fèi)較大，不適合大批量生產(chǎn)制造。

使用銅、不銹鋼材質(zhì)軸套，一般要在軸套座或隔板處安裝加注油杯用來加油脂潤滑，風(fēng)閥尺寸大閥軸數(shù)量多，特別是隔板處軸套的潤滑注油困難，需要進(jìn)入風(fēng)閥連接管道內(nèi)部或把風(fēng)閥拆卸下來才能注油脂。

3.2 粉末冶金軸套的應(yīng)用

粉末冶金軸承是金屬粉末和其他減摩材料粉末壓制、燒結(jié)、整形和浸油而成的，用粉末冶金法制造的金屬基軸承通稱為粉末冶金自潤滑軸承、粉末冶金軸承或燒結(jié)金屬軸承。廣義上也稱為粉末冶金含油軸承。這種軸承就是風(fēng)閥中使用的軸套。軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)因軸與軸套的摩擦，軸套的溫度升高或泵吸作用，潤滑油會(huì)滲出于軸套之內(nèi)徑摩擦表面，當(dāng)軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，油又回流于軸套內(nèi)部，這就是所謂的自潤滑含油軸套。因此，這種軸套潤滑油的消耗量少，可在不從外部供給潤滑油的條件下，長期運(yùn)轉(zhuǎn)使用，非常適合供油困難和避免潤滑油污染的場合使用。和一般車削軸套、熔鑄金屬合金軸套相比，含油軸套不需要供油機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)上進(jìn)行了簡化，適合大批量生產(chǎn)。

銅基粉末冶金是較常用的軸套材料，技術(shù)條件見GB/T2688-2012的有關(guān)規(guī)定，添加石墨固體潤滑劑的銅基粉末冶金軸承，能很大程度降低軸套和軸之間的摩擦。

粉末冶金生產(chǎn)的不銹鋼零件可以具有和鍛制不銹鋼零件相當(dāng)?shù)目垢g性能，不銹鋼粉末冶金制品不僅客服了傳統(tǒng)熔煉技術(shù)生產(chǎn)制品成本高、金屬材料利用率低、產(chǎn)品尺寸精度低等缺點(diǎn)，還可滿足對(duì)形狀特別苛刻不銹鋼零件的要求，能成批低生產(chǎn)出高精度的復(fù)雜零件。粉末冶金法生產(chǎn)高氮不銹鋼能偶細(xì)化晶粒、減少成分和組織偏析，獲得均勻的合金組元和氮的分布，能較為容易地獲得更高的含氮量，可以實(shí)現(xiàn)近終成形，還可以制備鑄鍛方法難以制造的高氮鋼制品應(yīng)用高氮不銹鋼粉末冶金軸套將是一個(gè)發(fā)展方向。

分別選用銅基粉末冶金和不銹鋼粉末冶金軸套替代氣動(dòng)風(fēng)閥車削銅軸套和不銹鋼軸套，去除了軸套座以及隔板安裝注油杯的螺紋孔，簡化了加工工藝，而且粉末冶金軸套加工成形簡單、成本低，適合批量生產(chǎn)。

4 氣動(dòng)防火閥檢驗(yàn)

氣動(dòng)防火閥尺寸2000（W） ×1800（H） ×300（D），外框碳鋼材質(zhì)，葉片、閥軸均為碳鋼材質(zhì)，采用青銅石墨含油軸套。

按照GB15930-2007要求檢驗(yàn)，氣動(dòng)防火閥的動(dòng)作性能、溫度控制性能、漏風(fēng)量、耐火性能、耐腐蝕性等各項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目均符合防火閥的要求。

5 結(jié)束語

對(duì)原有氣動(dòng)風(fēng)閥增加溫感器、儲(chǔ)氣罐、單向閥等機(jī)構(gòu)，使其成為性能良好的氣動(dòng)防火閥，風(fēng)閥的主體結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，不需要投入新的設(shè)備及治具；粉末冶金軸套的應(yīng)用降低了氣動(dòng)防火閥的成本，提高了氣動(dòng)防火閥的性能，避免了后期繁瑣的維護(hù)。

銅基、不銹鋼粉末冶金軸套同樣也適用于碳鋼、不銹鋼材質(zhì)的風(fēng)閥中。

[參考文獻(xiàn)]

[1]大連兆和科技發(fā)展有限公司. 氣動(dòng)風(fēng)閥[P]. 中國專利：CN201651352U，2010-11-24.

[2]彭琪波. 蝶閥閥桿軸套材料的研究與應(yīng)用[J]. 閥門，1999，（01）：15-16.