防火阀的改进与易熔合金的研制

暖通空调i,961区琶奎习防火润的改进与暴熔台金的研制.庆趁筑大学严治军提要针对防排烟阀普遍存在的易熔片易脱落等问题提出了改进的温度熔断器结构和按熔断温度要求配制易熔合金的新方法新工艺火阀排烟阀系列产品已通过鉴定并已投入批量生产用无脱落现象发生据此所开发出的新型防经四年多来在多项工程中使自管路来统却下后再一次在防排烟阀温度熔断性能标准试验装置上检测完全达到了研制要求关键词防火阀易熔合金温度熔断器改进etaMafor晚一uPofthefusemrelimProvingabilityliOffiredamPersforeurrenB丫角nju/Z八门Abstr8CtPresentsarenovateddesisntthermofuseinoywithaeeuratef1redamPersandaP阳eessformakinsuPthefuslb!eallowinsouttemPeratbluresoPerationduetothedesi8ntoeIiminatethemifau比ofsatheexistinsdamPersisTherenovatedProduetshaveP阳vedtisfacto心tothedessmoneriteriansdutyinsomePrinoPeratijeetsoKeywordSkeandfiredamPerfusiblealloythermofuseimP阳vement1现有防火阀易熔合金的性能缺陷防火阀是建筑物特别是高层建筑防排烟11现有温度熔断器结构强度低现有国内温度熔断器的易熔片均用易熔设施中的重要设备设置于通风空调管道上℃时关闭以合金焊料焊接大多数的结构如图1所示的防火阀当气流温度达到70阻止火灾初期烟气沿风道扩散;设置于防排烟管路上的防火阀当烟气温度达到208℃\\时关闭停止排烟以阻止火势沿排烟管道蔓丫内瓜‘!卜习、.延笔者最近在考察一些建筑的防排烟系统时发现有关防排烟阀门的问题还不少主要图11传统的温度焊断器构造2表现有温度熔断器易熔片易脱落实际熔断温度与产品所标温度相差甚大如某厂280易熔片弹簧3主轴4熔断器支架由图可见易熔片处于受剪状态而低熔点合金的抗剪强度远低子抗拉强度277℃℃防火阀其温度熔断器实际熔断动作温度;以液相线为为238℃另一厂的72℃熔断器实际在83的锡铅合金焊料为例当以黄铜为母MPa而抗剪强度仅℃熔断等等究其原因主要在于现有温材时其抗拉强度为92作者通讯地址度熔断器在结构易熔合金的熔断性能方面存在一定的问题630045重庆市沙坪坝重庆建筑大学城建学院36设备开发暖通空调19,61a为37MP显然图1所示温度熔断器结构所用易熔金属是外购的而生产易熔合金的厂家则主要依据熔点来配制存在着强度低的问题因此在熔断性为此一是提高易熔合金的强度一是改进温度熔断器的结构形式能和强度方面与防火阀所要求的性能有差异笔者所开发的新型防火阀其温度熔断器采用了图2所示的由此看来防火阀易熔合金必须严格按照防火阀的动作温度和易熔片应具备的必要强度来配制13现有易熔合金的毒性较大经分析就208℃易熔合金而言国内一图21改进型温度熔断器构造2些产品中铅的含量较高达65%以上铅蒸易熔片弹簧3主轴4外筒体气的毒性危及生产人员的的身体健康也污试验表4结构形式使易熔片处于受拉状态明易熔片的强度提高染环境15倍施工安装鉴于上述原因我们在开发新型防排烟年多未发现脱落现象同时易熔片受热均阀的同时开展了低熔点合金的研制工作采用正交试验法使用较少的金属材料在较短匀受热面大因而温度熔断器动作时间较图1所示结构为短的时间内经过较少的试验次数便研制出符合高层民用建筑设计防火规范要求的低熔点16一12易熔片熔断温度不同于易熔合金熔点J《建筑设计防火规范》(GB87)合金22第93n条规定易熔片作用温度应较通风易熔合金的主要技术要求及相关标准1系统在正常工作时的最高温度约高25℃一目前国内还没有专项防火阀用易熔合般可采用72℃;《高层民用建筑设计防火规(GB500范》一金的技术标准要求555前述两个规范中仅提到了防45一93)第845条规定在排火阀的动作温度要求易熔合金应满足这个美国统一建筑规范第烟支管上应设有当烟气温度超过208℃时能自行关闭的排烟防火阀4302(a)节及统一显然上述规范中一机械设备规范第1006节加拿大ULC温度值72℃280℃均指防火阀的动作温标准中将防排烟阀门及执行器按耐温度即易熔片熔断温度当易熔片周围气流试验分为常温(2501211℃(250下)高于1211℃温度达到该温度值时易熔合金软化因其强下)三类60其验收条件规定在耐火试内或易熔元件安装处的炉温度低于弹簧力于是易熔片被拉开温度熔断器动作叶片关闭验中的头5该动作温度不同于易熔达到285℃(1406OF)前不论哪一种情况合金的熔点试验清楚地表明了这一点易先发生试验风门组合体中所有风门应自动地关闭和锁住2563熔片熔断后如果易熔合金是完全熔化由于日本则在其建设省告示第s表面张力的作用其表面应该是光滑的外凸的号中规定了防火阀温度熔断器试验方℃热风以lm/然而事实上易熔片表面的易熔合金呈法即用50器风速通过熔断不规则的锯齿状明显地表现出受外力作用smin内不动作;用90℃的热风以同样的结果i内动作则该熔断器风速通过熔断器1mn易熔片的熔断温度规定了我们所配制的合格22对于280℃温度熔断器均未见日本易熔合金应该达到的物理机械性能指标也为选配温度熔断器中的弹簧提供了依据美国等有何特殊规定有鉴于此我们制订出易熔合金的试制:据了解目前国内主要防火阀生产厂家标准如下暖通空调199622221设备开发371一般要求柑锅加热炉不锈钢增竭11可焊性能用于铜钢等金属基材箱式控温电阻炉的钎焊22防排烟阀温度熔断性能标准试验装置12足够的室温强度两焊接件在室温4试验设计与数据分析笔者采用正交试验法进行试验主要解℃280下长期不开焊2213能在规定的温度下脱焊引起传动决72℃易熔合金的配方问题本文机构动作222以280℃易熔合金的配制为例简要叙述试动作要求验步骤及方法℃温度熔断器2221对于7205℃热风41配料金属的选定n内不动以lm八风速通过温度熔断器5mi从合金手册及国外其它有关资料来看熔点在作;70断器一80℃1min热风以lm/S风速通过温度熔250一320℃范围内的某些焊料铅字内动作合金基本上均由铅锡加入少量锑所配成250℃2222对280℃温度熔断器S热风特别对于铜及铜合金部件的焊接铅锡焊料具有良好的漫流性抗蚀性加入少量锑后以lm/i内不动风速通过温度熔断器5mn作;270223一285℃热风以lm/S风速通过温度更减少了焊料在液态时的氧化提高了接头i内动作熔断器1mn的热稳定性增强了焊接强度笔者所研制强度要求的280℃熔断的易熔合金用在温度熔断器上实际上就是一种焊料它将两个铜片焊接在一起当周围环境温度达280关于易熔合金强度标准前述各国标准中未作明文规定我们根据易熔合金焊料实际应承受的拉力剪切力情况制订如下要℃时易熔合求:金在弹簧力作用下熔断两个铜片脱开通过表规格72℃1易熔合金焊接强度/Mpa抗拉强度>490>490机械传动装置使排烟防火阀关闭因此笔者选取表2所列Pb一5Sn一1抗剪强度>186>196bS一3三种金属配制208℃易熔合金确定指标因素水平280℃42331原材料及使用设备配制易熔合金的几种低熔点金属应具:421指标熔断温度:20℃8须知熔断温度是指易熔合金软化在弹备如下技术条件表2名称锡铅锡秘性力作用下使铜片脱开从而使阀门动作的温度它近似等于金属凝固终了温度沸点/℃2275低熔点金属技术条件准一一E牌号Sn标GB728纯度/%熔化温度/℃656466999不等于熔点4一一12319327032100PsPS决PbCd5GB闷69GB914999991540077022排出因素水平表一3一一一90n确定SSb各三个水平Pb则取其余Bi一3Sb一锑3B88YB754Y607099999271063001450144000量实际上笔者有意识地控制Pb的取值Pb5以减少铅蒸气对环境的污染因此不列32熔剂表3入因素水平表中熔剂技术条件杂质含量/(005表酸价》166724因素水平表Sb%名称牌号松香一级标LY204准一%软化点/℃63水平33配制设备snSSblSbZ天平称量10009感量1/109Sb3设备开发暖通空调)正交表表头设计SbSnx1,961423)表头设计(见表5表SL。(34准试验装置上试验测得其熔断温度如表所示Snx7因素歹J号lSbSb表试验号熔断温度/℃17验证性试验数据2278328()45279。平均2792℃278281表中第344列Sn只Sbn表示合金中S与Sb间的交互作用3可见所得配方完全满足了设计要求55)试验数据及极差分析(见表6表6配制工艺1上述低熔点金属对人体有一定毒害因试验数据及极差分析表)ISZ,此工作场所必须具备通风条件操作人员要熔断温度℃0,,O0j0试验号,nls,SnxSbSn火Sb有安全保护措施523442674907将上述原材料按比例放入增竭加热待完全熔化并搅拌均匀后倒出53熔化过程应尽可能短以避免各元素因今过分氧化而引起合金成分的变化,54在熔制过程中Sn和Sb可一次同时加入而Pb的加入要待前两者完全熔化后进行InmR)(4bsS472083n16815039741526180300八R只255熔化过程中可加入适当熔剂进行造渣和保护56—松香完全熔化并搅拌均匀后须打去浮渣再8SbZSn较优水平因素主次(SnxnxSb)Sbl(SnXSb)倒在一块干净的铜板上使之凝固后成为薄S板状备用6结论利用正交试验法所配制的两种低熔点合分析表一7由熔断温度的实际值看第77℃5号试验熔断温度为23℃;与280℃偏差2金其凝固点分别为67℃和260℃焊接性第8+号试验熔断温度为4℃48℃与较号能良好具有一定的室温焊接强度装配后范围内280℃偏差因此该两种配方都值得SbZ的部件分别在72十6℃和280士5℃考虑又由极差分析看选取Sn38脱焊引发温度熔断机构动作达到了预定的有利即第试验与第号试验试验技术要求完全可以满足设计要求所为了得到更精确的配方我们在第85配合金含铅量低减轻了冶炼过程中铅的污染改善了劳动环境71号试验的基础上又安排一次新Sn4的试验取新的一组水平Pb4Sb4其余量为℃参考文献严治军防火阀温感性能探讨通风除尘试验结果熔断温度达到279198944验证性试验为了进一步验证所得配方我们又安排(4)了5次试验即用同一个配方制作5个相同奥奥灸度、交庚奥~奥变~奥司免~竟负创奥澳一炎~臾奋..的温度熔断器在防排烟阀温度熔断性能标