排煙防火調(diào)節(jié)閥的改進及易熔片的新材料改制

1、排煙防火調(diào)節(jié)閥的改進及易熔片的新材料改制江蘇藍源空調(diào)工程有限公司 楊海蛟摘要：針對排煙防火閥在風系統(tǒng)管路安裝過程中普遍存在易熔片易脫落等安全隱患，提出了改進溫度熔斷器結構及按熔斷器國家標準溫度要求配置易熔合金的新方法。關鍵詞 防火閥 易熔合金 溫度熔斷器 改進現(xiàn)有防火閥易熔合金的性能缺陷防火閥是建筑物特別是高層建筑防排煙設施中的重要設備。設置于通風空調(diào)管道上的防火閥，當氣流溫度達到70 時關閉，以阻止火災初期煙氣沿風道擴散；設置于防排煙管路上的防火閥，當煙氣溫度達到280時關閉，停止排煙，以阻止火勢沿排煙管道蔓延。查有關資料一些建筑的防排煙系統(tǒng)時，發(fā)現(xiàn)有關防排煙閥門的問題還不少，主要表現(xiàn)有溫度

2、熔斷器易熔片易脫落，實際熔斷溫度與產(chǎn)品所標溫度相差甚大，如某廠280防火閥其溫度熔斷器實際熔斷動作溫度為238，另一廠,72熔斷器實際在83熔斷，等等。究其原因，主要在于現(xiàn)有溫度熔斷器在結構、易熔合金的熔斷性能方面存在一定的問題?，F(xiàn)有溫度熔斷器結構強度低現(xiàn)有國內(nèi)溫度熔斷器的易熔片均用易熔合金焊料焊接，易熔片處于受剪狀態(tài)，而低熔點合金的抗剪強度遠低子抗拉強度。以液相線為277的錫鉛合金焊料為例，當以黃銅為母材時，其抗拉強度為97Mpa而抗剪強度僅為37Mpa顯然溫度熔斷器結構存在著強度低的問題。為此一是提高易熔合金的強度,一是改進溫度熔斷器的結構形式。我所開發(fā)的新型防火閥其溫度熔斷器采用了新的結

3、構形式，使易熔片處于受拉狀態(tài)。試驗表明易熔片的強度提高1.5倍。施工安裝4年多未發(fā)現(xiàn)脫落現(xiàn)象。同時易熔片受熱均勻，受熱面大，因而溫度熔斷器動作時間較圖1所示結構為短。易熔片熔斷溫度不同于易熔合金熔點«建筑設計防火規(guī)范»（GBJ16-87）第9.3.11條規(guī)定，易熔片作用溫度應較通風系統(tǒng)在正常工作時的最高溫度約高25，一般可采用72，«高層民用建筑設計防火規(guī)范»第8.4.5條規(guī)定在煙支管上應設有當煙氣溫度超過280時能自行關閉的排煙防火閥。顯然，上述規(guī)范中溫度值70、280，均指防火閥的動作溫度，即易熔片熔斷溫度。當易熔片周圍氣流溫度到該溫度值時，易熔合金

4、軟化，因其強度低于彈簧力，于是易熔片被拉開，溫度熔斷器動作葉片關閉。該動作溫度不同于易熔合金的熔點，試驗清楚地表明了這一點。易熔片熔斷后，如果易熔合金是完全熔化，由于表面張力的作用，其表面應該是光滑的、外凸的。然而，事實上易熔片表面的易熔合金呈不規(guī)則的鋸齒狀，明顯地表現(xiàn)出受外力作用的結果。易熔片的熔斷溫度規(guī)定了我們所配制的易熔合金應該達到的物理、機械性能指標，也為選配溫度熔斷器中的彈簧提供了依據(jù)。據(jù)了解目前國內(nèi)主要防火閥生產(chǎn)廠家所用易熔金屬是外購的，而生產(chǎn)易熔合金的廠家則主要依據(jù)熔點來配制。因此在熔斷性能和強度方面與防火閥所要求的性能有差異。由此看來，防火閥易熔合金必須嚴格按照防火閥的動作溫度

5、和易熔片應具備的必要強度來配制?，F(xiàn)有易熔合金的毒性較大經(jīng)分析，就280易熔合金而言，國內(nèi)一些產(chǎn)品中鉛的含量較高，達65%以上。鉛蒸氣的毒性危及生產(chǎn)人員的的身體健康也污染環(huán)境。鑒于上述原因，我們在開發(fā)新型防排煙閥的同時，開展了低熔點合金的研制工作，采用正交試驗法，使用較少的金屬材料，在較短的時間內(nèi)，經(jīng)過較少的試驗次數(shù)便研制出符合高層民用建筑設計防火規(guī)范要求的低熔點合金。易熔合金的主要技術要求及相關標準目前國內(nèi)還沒有專項防火閥用易熔合金的技術標準。前述兩個規(guī)范中僅提到了防火閥的動作溫度要求易熔合金應滿足這個要求。其驗收條件規(guī)定，在耐火試驗中的頭60s內(nèi)或易熔元件安裝處的爐溫達到285前，不論哪一種

6、情況先發(fā)生，試驗風門組合體中所有風門應自動地關閉和鎖住。日本則在其建設省告示第2563號中規(guī)定了防火閥溫度熔斷器試驗方法，即用50熱風以1m/s風速通過熔斷器,5min內(nèi)不動作,用90的熱風以同樣風速通過熔斷器,1min內(nèi)動作,則該熔斷器合格。對于280溫度熔斷器均未見日本、美國等有何特殊規(guī)定。有鑒于此,我們制訂出易熔合金的試制標準如下一般要求1、可焊性。能用于銅、鋼等金屬基材的釬焊。2、足夠的室溫強度,兩焊接件在室溫下長期不開焊。3、能在規(guī)定的溫度下脫焊.引起傳動機構動作。動作要求1、對于70溫度熔斷器，50熱風以八風速通過溫度熔斷器，5min內(nèi)不動作，70,一80熱風以1m/s風速通過溫度

7、熔斷器，1min內(nèi)動作。2、對280溫度熔斷器,250熱風以1m/s風速通過溫度熔斷器，5min內(nèi)不動作，270一285熱風以1m/s風速通過溫度熔斷器，1min內(nèi)動作。強度要求1、關于易熔合金強度標準，前述各國標準中未作明文規(guī)定，我們根據(jù)易熔合金焊料實際應承受的拉力、剪切力情況制訂如下要求：原材料及使用設備配制易熔合金的幾種低熔點金屬應具備如下技術條件溶劑配制設備天平 稱量1000g 感量1/10g柑鍋 不銹鋼增竭加熱爐 箱式控溫電阻爐防排煙閥溫度熔斷性能標準試驗裝置配料金屬的選定從合金手冊及國外其它有關資料來看，熔點在250一320范圍內(nèi)的某些焊料、鉛字合金，基本上均由鉛、錫加入少量銻所配

8、成。特別對于銅及銅合金部件的焊接，鉛錫焊料具有良好的漫流性、抗蝕性，加入少量銻后，更減少了焊料在液態(tài)時的氧化，提高了接頭的熱穩(wěn)定性，增強了焊接強度。筆者所研制的280熔斷的易熔合金用在溫度熔斷器上，實際上就是一種焊料，它將兩個銅片焊接在一起，當周圍環(huán)境溫度達280時，易熔合金在彈簧力作用下熔斷，兩個銅片脫開通過機械傳動裝置使排煙防火閥關閉。因此，筆者選取表所列三種金屬配制易熔合金。確定指標、因素、水平指標：熔斷溫度280。須知，熔斷溫度是指易熔合金軟化、在彈性力作用下使銅片脫開從而使閥門動作的溫度它近似等于金屬凝固終了溫度決不等于熔點。排出因素、水平表確定Sn、Sb各三個水平，Pb則取其余量。

9、實際上，筆者有意識地控制Pb的取值以減少鉛蒸氣對環(huán)境的污染。因此，Pb不列入因素水平表中。表頭設計試驗數(shù)據(jù)及極差分析見表6分析表7，熔斷溫度的實際值看，第5號試驗熔斷溫度為277，與280偏差一3；第8號試驗熔斷溫度為284，與280偏差4。因此該兩種配方都值得考慮。又由極差分析看，選取較有利即第8號試驗。為了得到更精確的配方，我們在第5號試驗與第8號試驗的基礎上，又安排一次新的試驗，取新的一組水平Sn4、Sb4，其余量為Pb4，試驗結果，熔斷溫度達到279。驗證性試驗為了進一步驗證所得配方，我們又安排了5次試驗。即用同一個配方制作5個相同的溫度熔斷器，在防排煙閥溫度熔斷性能標準試驗裝置上試驗，測得其熔斷溫度如表7所示?？梢娝门浞酵耆珴M足了設計要求。配制工藝上述低熔點金屬對人體有一定毒害，因此，工作場所必須具備通風條件，操作人員要有安全保護措施。將上述原材料按比例放入增竭加熱，待完全熔化并攪拌均勻后倒出。熔化過程應盡可能短，以避免各元素因過分氧化而引起合金成分的變化。在熔制過程中Sn和Sb可一次同時加入，而Pb的加入要待前兩者完全熔化后進行。熔化過程中可加入適當熔劑松香，進行造渣和保護。完全