气动防火阀

材料和结构设计，使其具备防火阀功能，经检测气动防火风阀功能良好。

【关键词】防火阀，气动，轴套，粉末冶金

1 前言

随着汽车制造业、核电工业、城市地铁建设的迅速发展，对在通风系统中起到气体介质调节流量或切断作用的风阀提出了更高的要求，主要表现在单体风阀的面积较大、开启和关闭动作迅速、防火防爆等。气动执行器作为此类风阀的执行机构无意是最理想的，但目前市场的气动风阀基本是角行程执行器的蝶阀和小面积的调节阀，因受角行程执行器扭矩小的限制，难以满足大截面风管配套用风阀的需要，特别是在汽车涂装线通风系统中尤为明显，采用小面积风阀拼装，不仅成本会增加，减少了有效通风面积，而且会增加同步控制难度，严重影响气动风阀的排烟防火功能。对现有的气动风阀[1]进行改进，选用更加合理的轴套材料和结构设计，使其具备防火阀的良好功能，符合GB15930-2007的有关规定。

2 基本结构及控制原理

2.1基本结构

防火阀指安装在通风、空调调节系统的送、回风管道上，平时呈开启状态，火灾时当管道内烟气温度达到70℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用的阀门。

1.角钢连杆 2.连杆 3.曲臂 4.主轴 5.气缸 6.气缸支架 7.阀体 8.储气罐 9.单向阀

10.叶片 11.隔板 12.挡边 13.限位开关 14.限位开关指针 15.副轴 16.平垫 17.轴套

18.轴套座 19.销轴 20.开口销 21.销轴用平垫圈 22.主转臂 23.副转臂 24.温感器

图1 气动防火阀结构图

气动防火阀结构图见图1，气动防火风阀由冷轧碳钢板或不锈钢阀体、碳钢或不锈钢叶片、传动系的气缸、曲臂、叶片轴、主转臂、副转臂、销轴、连杆及温感器、气动控制系统等部分组成，通过电磁阀和限位器控制气缸动作，从而带动叶片开关0～90°，以达到控制气流的目的。选用70℃的温感器，通过温感器控制信号输出控制电磁阀和气缸动作，实现阀门开闭，从而达到排烟防火目的。

2.2控制原理

气动防火风阀在温感器完好的待机状态时，温感器上的柱杆伸出部分卡住温感器旋转挂钩，信号开关K2闭合，此时风阀为关闭状态；按下启动按钮K，电磁阀得电吸合，气缸动作，气缸杆伸出并通过曲臂机构带动阀轴及叶片旋转90°，此时风阀处于最大开启状态；当管道内烟气温度达到70℃时，温感器上的管套发生位移，其上的柱杆在弹簧的推力作用下缩回使挂钩脱落、温感器主轴回转复位、信号开关K2打开，此时电磁阀失电复位，气缸杆缩回带动风阀叶片迅速关闭，阻断管道。在正常工作状态，如果外电源断电，电磁阀失电复位，风阀也将自动关闭；当外部气源切断时，气动防火风阀附带的微型储气罐可提供短时间的应急气源，完成气动防火阀的关闭动作。气动控制原理图见图2。

图2 气动控制原理图

3 轴套的选用及结构改进

3.1 轴套使用及润滑状况

气动风阀阀轴转速比较低，但轴套一般承受比较大的载荷。这就要求风阀轴套材料应具有抗冲击性好和耐磨损的特性，适用于低速、摆动和经常启闭负荷较大的摩擦件[2]。气动风阀常以铜、不锈钢材质作为轴套，车削加工而成，加工成本高且材料浪费较大，不适合大批量生产制造。

使用铜、不锈钢材质轴套，一般要在轴套座或隔板处安装加注油杯用来加油脂润滑，风阀尺寸大阀轴数量多，特别是隔板处轴套的润滑注油困难，需要进入风阀连接管道内部或把风阀拆卸下来才能注油脂。

3.2 粉末冶金轴套的应用

粉末冶金轴承是金属粉末和其他减摩材料粉末压制、烧结、整形和浸油而成的，用粉末冶金法制造的金属基轴承通称为粉末冶金自润滑轴承、粉末冶金轴承或烧结金属轴承。广义上也称为粉末冶金含油轴承。这种轴承就是风阀中使用的轴套。轴在旋转时因轴与轴套的摩擦，轴套的温度升高或泵吸作用，润滑油会渗出于轴套之内径摩擦表面，当轴停止转动时，油又回流于轴套内部，这就是所谓的自润滑含油轴套。因此，这种轴套润滑油的消耗量少，可在不从外部供给润滑油的条件下，长期运转使用，非常适合供油困难和避免润滑油污染的场合使用。和一般车削轴套、熔铸金属合金轴套相比，含油轴套不需要供油机构，设计上进行了简化，适合大批量生产。

铜基粉末冶金是较常用的轴套材料，技术条件见GB/T2688-2012的有关规定，添加石墨固体润滑剂的铜基粉末冶金轴承，能很大程度降低轴套和轴之间的摩擦。

粉末冶金生产的不锈钢零件可以具有和锻制不锈钢零件相当的抗腐蚀性能，不锈钢粉末冶金制品不仅客服了传统熔炼技术生产制品成本高、金属材料利用率低、产品尺寸精度低等缺点，还可满足对形状特别苛刻不锈钢零件的要求，能成批低生产出高精度的复杂零件。粉末冶金法生产高氮不锈钢能偶细化晶粒、减少成分和组织偏析，获得均匀的合金组元和氮的分布，能较为容易地获得更高的含氮量，可以实现近终成形，还可以制备铸锻方法难以制造的高氮钢制品应用高氮不锈钢粉末冶金轴套将是一个发展方向。

分别选用铜基粉末冶金和不锈钢粉末冶金轴套替代气动风阀车削铜轴套和不锈钢轴套，去除了轴套座以及隔板安装注油杯的螺纹孔，简化了加工工艺，而且粉末冶金轴套加工成形简单、成本低，适合批量生产。

4 气动防火阀检验

气动防火阀尺寸2000（W） ×1800（H） ×300（D），外框碳钢材质，叶片、阀轴均为碳钢材质，采用青铜石墨含油轴套。

按照GB15930-2007要求检验，气动防火阀的动作性能、温度控制性能、漏风量、耐火性能、耐腐蚀性等各项检验项目均符合防火阀的要求。

5 结束语

对原有气动风阀增加温感器、储气罐、单向阀等机构，使其成为性能良好的气动防火阀，风阀的主体结构未发生改变，不需要投入新的设备及治具；粉末冶金轴套的应用降低了气动防火阀的成本，提高了气动防火阀的性能，避免了后期繁琐的维护。

铜基、不锈钢粉末冶金轴套同样也适用于碳钢、不锈钢材质的风阀中。

[参考文献]

[1]大连兆和科技发展有限公司. 气动风阀[P]. 中国专利：CN201651352U，2010-11-24.

[2]彭琪波. 蝶阀阀杆轴套材料的研究与应用[J]. 阀门，1999，（01）：15-16.

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