氣動防火閥

趙勇

【摘要】對現有的氣動風閥進行改進，選用更加合理的軸套材料和結構設計，使其具備防火閥功能，經檢測氣動防火風閥功能良好。

【關鍵詞】防火閥，氣動，軸套，粉末冶金

1 前言

隨著汽車制造業、核電工業、城市地鐵建設的迅速發展，對在通風系統中起到氣體介質調節流量或切斷作用的風閥提出了更高的要求，主要表現在單體風閥的面積較大、開啟和關閉動作迅速、防火防爆等。氣動執行器作為此類風閥的執行機構無意是最理想的，但目前市場的氣動風閥基本是角行程執行器的蝶閥和小面積的調節閥，因受角行程執行器扭矩小的限制，難以滿足大截面風管配套用風閥的需要，特別是在汽車涂裝線通風系統中尤為明顯，采用小面積風閥拼裝，不僅成本會增加，減少了有效通風面積，而且會增加同步控制難度，嚴重影響氣動風閥的排煙防火功能。對現有的氣動風閥[1]進行改進，選用更加合理的軸套材料和結構設計，使其具備防火閥的良好功能，符合GB15930-2007的有關規定。

2 基本結構及控制原理

2.1基本結構

防火閥指安裝在通風、空調調節系統的送、回風管道上，平時呈開啟狀態，火災時當管道內煙氣溫度達到70℃時關閉，并在一定時間內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.儲氣罐 9.單向閥

10.葉片 11.隔板 12.擋邊 13.限位開關 14.限位開關指針 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.主轉臂 23.副轉臂 24.溫感器

圖1 氣動防火閥結構圖

氣動防火閥結構圖見圖1，氣動防火風閥由冷軋碳鋼板或不銹鋼閥體、碳鋼或不銹鋼葉片、傳動系的氣缸、曲臂、葉片軸、主轉臂、副轉臂、銷軸、連桿及溫感器、氣動控制系統等部分組成，通過電磁閥和限位器控制氣缸動作，從而帶動葉片開關0～90°，以達到控制氣流的目的。選用70℃的溫感器，通過溫感器控制信號輸出控制電磁閥和氣缸動作，實現閥門開閉，從而達到排煙防火目的。

2.2控制原理

氣動防火風閥在溫感器完好的待機狀態時，溫感器上的柱桿伸出部分卡住溫感器旋轉掛鉤，信號開關K2閉合，此時風閥為關閉狀態；按下啟動按鈕K，電磁閥得電吸合，氣缸動作，氣缸桿伸出并通過曲臂機構帶動閥軸及葉片旋轉90°，此時風閥處于最大開啟狀態；當管道內煙氣溫度達到70℃時，溫感器上的管套發生位移，其上的柱桿在彈簧的推力作用下縮回使掛鉤脫落、溫感器主軸回轉復位、信號開關K2打開，此時電磁閥失電復位，氣缸桿縮回帶動風閥葉片迅速關閉，阻斷管道。在正常工作狀態，如果外電源斷電，電磁閥失電復位，風閥也將自動關閉；當外部氣源切斷時，氣動防火風閥附帶的微型儲氣罐可提供短時間的應急氣源，完成氣動防火閥的關閉動作。氣動控制原理圖見圖2。

圖2 氣動控制原理圖

3 軸套的選用及結構改進

3.1 軸套使用及潤滑狀況

氣動風閥閥軸轉速比較低，但軸套一般承受比較大的載荷。這就要求風閥軸套材料應具有抗沖擊性好和耐磨損的特性，適用于低速、擺動和經常啟閉負荷較大的摩擦件[2]。氣動風閥常以銅、不銹鋼材質作為軸套，車削加工而成，加工成本高且材料浪費較大，不適合大批量生產制造。

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

3.2 粉末冶金軸套的應用

粉末冶金軸承是金屬粉末和其他減摩材料粉末壓制、燒結、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。這種軸承就是風閥中使用的軸套。軸在旋轉時因軸與軸套的摩擦，軸套的溫度升高或泵吸作用，潤滑油會滲出于軸套之內徑摩擦表面，當軸停止轉動時，油又回流于軸套內部，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，長期運轉使用，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構，設計上進行了簡化，適合大批量生產。

銅基粉末冶金是較常用的軸套材料，技術條件見GB/T2688-2012的有關規定，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。

粉末冶金生產的不銹鋼零件可以具有和鍛制不銹鋼零件相當的抗腐蝕性能，不銹鋼粉末冶金制品不僅客服了傳統熔煉技術生產制品成本高、金屬材料利用率低、產品尺寸精度低等缺點，還可滿足對形狀特別苛刻不銹鋼零件的要求，能成批低生產出高精度的復雜零件。粉末冶金法生產高氮不銹鋼能偶細化晶粒、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，可以實現近終成形，還可以制備鑄鍛方法難以制造的高氮鋼制品應用高氮不銹鋼粉末冶金軸套將是一個發展方向。

分別選用銅基粉末冶金和不銹鋼粉末冶金軸套替代氣動風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。

4 氣動防火閥檢驗

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

按照GB15930-2007要求檢驗，氣動防火閥的動作性能、溫度控制性能、漏風量、耐火性能、耐腐蝕性等各項檢驗項目均符合防火閥的要求。

5 結束語

對原有氣動風閥增加溫感器、儲氣罐、單向閥等機構，使其成為性能良好的氣動防火閥，風閥的主體結構未發生改變，不需要投入新的設備及治具；粉末冶金軸套的應用降低了氣動防火閥的成本，提高了氣動防火閥的性能，避免了后期繁瑣的維護。

銅基、不銹鋼粉末冶金軸套同樣也適用于碳鋼、不銹鋼材質的風閥中。

[參考文獻]

[1]大連兆和科技發展有限公司. 氣動風閥[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用[J]. 閥門，1999，（01）：15-16.