1．概述
陸用CO2固定式滅火系統(tǒng)(機械執(zhí)行部分)與火災(zāi)自動探測、報警及控制系統(tǒng)(電子執(zhí)行部分)，組成了機電一體化的產(chǎn)品——陸用CO2固定式自動滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對火災(zāi)進行自動探測、自動報警、自動記錄和自動滅火。
2．工作原理
陸用CO2固定式自動滅火系統(tǒng)，見圖1，I號防護區(qū)為重點防護區(qū)，一旦發(fā)生火災(zāi)，20瓶組的CO2滅火劑瓶組將自動進行滅火；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號防護區(qū)為一般防護區(qū)，任何一個防護區(qū)發(fā)生火災(zāi)，10瓶組的CO2滅火劑瓶組將自動進行滅火，但不具備同時撲滅3個防護區(qū)火災(zāi)的功能。
陸用CO2固定式自動滅火系統(tǒng)的工作原理：當Ⅱ號防護區(qū)發(fā)生火災(zāi)，感煙探測器動作，控制器自動發(fā)生聲光報警信號；當防護區(qū)因火災(zāi)室溫上升到一定溫度時，感溫探測器動作，Ⅱ號N2啟動瓶上的電磁電動氣瓶閥接收到電信號，電磁電動氣瓶閥動作，釋放出N2。在N2氣體壓力的作用下，Ⅱ號氣動施放閥的氣缸動作，使施放閥由關(guān)閉狀態(tài)進入待開啟狀態(tài)，并連鎖關(guān)閉風(fēng)機、門窗，發(fā)出CO2施放聲光報警信號。N2氣體通過Ⅱ號止回閥進入N2啟動管路，在N2氣體壓力的作用下，10瓶組CO2儲瓶上的氣動氣瓶閥被打開，施放出CO2氣體；CO2氣體通過止回閥，進入CO2集合管，并頂開Ⅱ號氣動施放閥，通過管路及噴嘴，噴入Ⅱ號防護區(qū)，進行自動滅火。
| 序號 | 名稱 | 主要技術(shù)參數(shù) | 備注 |
| 1 | 電動氣瓶閥 | PN7.9MPa DN6 | D·C 24V |
| 2 | 氣動氣瓶閥 | PN7.9MPa DN10 | 自帶氣缸 差壓式 |
| 3 | 氣動施放閥 | PN14.7MPa DN25 | 螺紋連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計計算選用 |
| 4 | 氣動施放閥 | PN14.7MPa DN32 | 螺紋連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計計算選用 |
| 5 | 氣動施放閥 | PN14.7MPa DN40 | 法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計計算選用 |
| 6 | 氣動施放閥 | PN14.7MPa DN50 | 法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計計算選用 |
| 7 | 氣動施放閥 | PN14.7MPa DN65 | 法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計計算選用 |
| 8 | 氣動施放閥 | PN14.7MPa DN80 | 法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計計算選用 |
| 9 | 氣動施放閥 | PN14.7MPa DN100 | 法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計計算選用 |
| 10 | 止回閥 | PN14.7MPa DN6 | 螺紋連接，可任意角度安裝 |
| 11 | 止回閥 | PN14.7MPa DN10 | 螺紋連接，只能垂直安裝 |
本文將著重介紹陸用CO2固定式滅火系統(tǒng)(機械執(zhí)行部分)中的遙控閥組的設(shè)計。
3．遙控閥組的設(shè)計
3．1 電磁電動氣瓶閥設(shè)計
電磁電動氣瓶閥的設(shè)計，要求性能可靠、動作靈敏，并且具備超壓自動釋放、電自動啟動、應(yīng)急手動、N2充裝等功能。
3.1.1 電磁電動氣瓶閥的結(jié)構(gòu)特點、工作原理
電磁電動氣瓶閥由右閥體、左閥體、工作膜片、閘刀、彈簧、拉鉤、電磁鐵、安全卡簧、按鈕、閥桿、安全膜片等組成，見圖2。
從圖l可以看出的遙控閥組由電動氣瓶閥、氣動氣瓶閥、氣動施放閥和止回閥等組成。
陸用CO2固定式滅火系統(tǒng)遙控閥組的組成和技術(shù)參數(shù)見表1。
電磁電動氣瓶閥的工作原理：當電磁鐵接收到電信號后，電磁吸鐵動作，推動拉鉤，使拉鉤脫鉤，閘刀在壓縮彈簧的強力作用下，扎破工作膜片，釋放出N2。當電磁鐵失靈，可手動拉掉安全卡簧，向下按動按鈕，應(yīng)急施放N2氣體。
電磁電動氣瓶閥設(shè)計有安全保護裝置，當瓶內(nèi)的N2氣體壓力達到11.7±1MPa時，安全膜片會自行爆破，以保護鋼瓶不會發(fā)生爆炸。同時設(shè)計有N2充裝接頭，當需要往瓶內(nèi)充裝N2時，可擰下接頭上的螺塞，擰開閥桿，便可向瓶內(nèi)充裝N2，充裝完畢，擰緊閥桿，堵好螺塞。
3.1.2 電磁電動氣瓶閥的設(shè)計
(1)閥體壁厚計算
按厚壁容器公式計算
式中：SB——考慮腐蝕裕量后閥體的壁厚，mm；
DN——閥體中腔最大內(nèi)徑，mm；
K0——閥體外徑與內(nèi)徑之比；
C——附加厚度裕量，取C=1。
式中：P——安全膜片最高爆破壓力，取P=11.7MPa；
[σ]——閥體材料許用應(yīng)力，MPa；
[σ]值取σb/2.7與σs/1.8兩者中的較小值。
式中：σb——常溫下閥體材料的抗拉極限強度，MPa；
σs——常溫下閥體材料的屈服極限強度，MPa。
(2)工作膜片厚度計算
工作膜片厚度計算公式
式中：δ——工作膜片厚度，mm；
P2——工作膜片最高爆破壓力，取P2=16.2MPa；
d——計算泄放孔直徑(即承壓直徑)，取d=6mm；
τ b——工作膜片的材料抗剪強度，MPa。
式中：σb——工作膜片的材料抗拉極限強度，MPa。
工作膜片應(yīng)能在常溫時，承壓直徑為6mm和壓力為16.2±1.5MPa條件下自行爆破。同一批膜片檢驗時，隨機取樣lO％(不少于10片)，若有一個不合格，再隨機抽取10％，若仍有一個不合格，則此批膜片報廢。
(3)閘刀扎破工作膜片的力學(xué)計算
為了使閘刀扎破工作膜片，閘刀刀尖須經(jīng)熱處理后硬度為HRC45～50，遠大于工作膜片的硬度；并且推動閘刀的彈簧應(yīng)具備閘刀剪切工作膜片所做功的勢能。
因此，閘刀剪切工作膜片所做的功
式中：Em——閘刀剪切工作膜片所做的功，N.mm；
d1——閘刀口直徑，mm；
τ b——工作膜片的材料抗剪強度，MPa；
δ——工作膜片厚度，mm；
P3——電磁電動瓶頭閥的正常工作壓力，MPa；
L——彈簧釋放行程，mm。
彈簧所能釋放的勢能
式中：Et——彈簧所能釋放的勢能，N．mm；
k——彈簧剛度，N／mm；
L0——彈簧最大工作載荷時被壓縮量，mm。
考慮介質(zhì)的壓力與流動沖擊，取
式中：n——安全裕量，取1.3。
在型式試驗時，應(yīng)進行動作試驗。閥門處于工作狀態(tài)，介質(zhì)為空氣，當電磁鐵接通電源時，閥門應(yīng)能動作，閘刀扎破工作膜片，釋放出氣體。
(4)彈簧計算
按照螺旋壓縮彈簧設(shè)計計算，首先確定彈簧的材料、類型和載荷分類；其次按照現(xiàn)實可用的空間，通過幾何畫圖初步確定彈簧的外徑D和彈簧釋放行程L及彈簧最大工作載荷時高度H2，彈簧最大工作載荷時被壓縮量L0；然后通過式(6)計算出彈簧的剛度k。
初定彈簧的自由高度H′0
式中：D2——彈簧的中徑，mm；
dt——彈簧材料的線徑，mm。
式中：C——彈簧的旋繞比，取4～8。
經(jīng)初算，選取一組標準值的D2和dt的彈簧，彈簧兩端并緊磨平，支承圈為2.5。
式中：n——彈簧的有效圈數(shù)；
G——彈簧的切變模量，MPa。
式中：H0——彈簧的自由高度，mm；
P——彈簧的節(jié)距，mm。
經(jīng)以上計算，比較結(jié)果，選取最佳方案。
式中：Fj——彈簧的極限工作載荷，N；
F2——彈簧的最大工作載荷，N；
F1——彈簧的最小工作載荷，N；
Hj——彈簧的極限工作載荷時的高度，mm；
H1——彈簧的最小工作載荷時的高度，mm。
未完，待續(xù)……
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