研發(fā)一種安裝在高層建筑、大型船舶、核電站等通風(fēng)系統(tǒng)的防火排煙閥體中，用于對(duì)防火排煙閥體進(jìn)行開(kāi)啟或關(guān)閉的全自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)復(fù)位由電機(jī)通過(guò)全齒輪傳動(dòng)組帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)90°，使閥門(mén)復(fù)位到原始狀態(tài)；可用電動(dòng)、手動(dòng)或溫感器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，使閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉，同時(shí)輸出打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)，輸出的信號(hào)可以與通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，從而使通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防火和排煙的功能。

一、引言

　　隨著國(guó)家對(duì)安全的重視，各種安全規(guī)范陸續(xù)出臺(tái)，各種高層、船舶、核電、軍工、地鐵、化工等建筑必須安裝防火設(shè)備，防火排煙閥是安防設(shè)備中重要的組成部分。防火排煙閥的關(guān)鍵點(diǎn)是可靠性，特別是能自動(dòng)開(kāi)關(guān)且?guī)в惺謩?dòng)和溫控動(dòng)作的防火排煙閥(防火排煙閥有手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)三種類(lèi)型)，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)又是防火排煙閥的主要部件，一臺(tái)閥門(mén)的可靠性如何，關(guān)鍵在于執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文介紹防火排煙閥全自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

二、研究目標(biāo)

　　研究開(kāi)發(fā)一種安裝在高層建筑、大型船舶、核電站等通風(fēng)系統(tǒng)的防火排煙閥體中，用于對(duì)防火排煙閥體進(jìn)行開(kāi)啟或關(guān)閉的全自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)復(fù)位由電機(jī)通過(guò)全齒輪傳動(dòng)組帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)90°，使閥門(mén)復(fù)位到原始狀態(tài);機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，可用電動(dòng)、手動(dòng)或溫感器動(dòng)作使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，使閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉，同時(shí)輸出打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)，輸出的信號(hào)也可以與通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，從而使系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防火和排煙的功能。

三、總體設(shè)計(jì)

　　機(jī)構(gòu)主體包括齒輪傳動(dòng)組、底板、安裝面板、主軸組件、主軸定位裝置、電磁鐵驅(qū)動(dòng)以及電器元件等，齒輪傳動(dòng)組如圖1所示。由4個(gè)等高套將底板和安裝面板形成齒輪箱，齒輪傳動(dòng)組由4組嚙合齒輪系組成，其中還包括三個(gè)齒輪安裝軸和一根主軸。主軸為空心管，用來(lái)連接機(jī)構(gòu)與閥門(mén)葉片主軸，主軸上固定扇形齒輪、凸輪。由電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)組帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)擺架上的滾子嵌入凸輪的缺口中時(shí)主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，為了給主軸在電機(jī)不通電的情況下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)提供空間，在主軸停止旋轉(zhuǎn)后，電機(jī)反轉(zhuǎn)。為了使電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)不帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，采取的方案是：輸出動(dòng)輪與輸出齒輪裝配在輸出軸上，在輸出齒輪上開(kāi)有扇形腰孔槽，在輸出動(dòng)輪上裝配有動(dòng)輪銷(xiāo)與扇形腰孔槽配合，電機(jī)齒輪與輸出動(dòng)輪嚙合。電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，由輸出動(dòng)輪帶動(dòng)輸出齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn);當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)輪銷(xiāo)在扇形腰孔槽內(nèi)滑動(dòng)而不帶動(dòng)輸出齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)不帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，這樣就為電機(jī)不通電的情況下主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)提供了空間。輸出動(dòng)輪與輸出齒輪配合結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 齒輪傳動(dòng)組

圖2 輸出動(dòng)輪與輸出齒輪配合結(jié)構(gòu)

　　電機(jī)的啟動(dòng)與停止由安裝在安裝面板上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。主軸的旋轉(zhuǎn)角度為90°，分別通過(guò)擋柱定位以及擺架上的滾子嵌入凸輪缺口定位控制主軸的旋轉(zhuǎn)角度。

四、原理分析

　　機(jī)構(gòu)復(fù)位時(shí)，給電機(jī)通電，電機(jī)通過(guò)齒輪組帶動(dòng)主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使閥門(mén)復(fù)位到原始狀態(tài)，當(dāng)擺架上的滾子嵌入凸輪的缺口中時(shí)，擺桿將擺架卡住，使主軸定位并停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)主軸的旋轉(zhuǎn)角度為90°，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)至微動(dòng)開(kāi)關(guān)合上，電機(jī)自動(dòng)斷電停止。機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，給電磁鐵通電、電磁鐵芯拉動(dòng)擺桿，使擺架與擺桿脫開(kāi)，在主軸扭簧扭矩的作用下，凸輪缺口滑出擺架上的滾子，主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，使閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉。機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，也可以采用手動(dòng)或溫感器動(dòng)作的方式拉動(dòng)擺桿使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)。

五、設(shè)計(jì)計(jì)算

　　初步選定電機(jī)規(guī)格為：轉(zhuǎn)速36轉(zhuǎn)/分，輸出扭矩50N•cm，4組嚙合齒輪傳動(dòng)比分別為：40/80、21/74、33/48、17/52，主軸盤(pán)簧最大工作扭矩15N•m。

　　(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：

　　V=36×40/80×21/74×33/48×17/52=1.15轉(zhuǎn)/分=6.9°/秒

　　(二)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸旋轉(zhuǎn)90°所需時(shí)間計(jì)算：

　　t=90/6.9=13.1秒

　　(三)執(zhí)行機(jī)構(gòu)理論復(fù)位時(shí)間計(jì)算

　　T=2t=26.2秒

　　(四)負(fù)載后執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際復(fù)位時(shí)間計(jì)算實(shí)際工作中，電機(jī)負(fù)載后的實(shí)際轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分，因此機(jī)構(gòu)的實(shí)際復(fù)位時(shí)間為：

　　T(實(shí)際)=36/30×26.2=31.5秒

　　(五)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸輸出扭矩(即電機(jī)在帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭矩)計(jì)算

　　P=50/(40/80×21/74×33/48×17/52)/100=15.7N•m

　　大于主軸盤(pán)簧的最大工作扭矩，可以帶動(dòng)主軸。

六、結(jié)論

　　研發(fā)的防火排煙閥全自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用全齒輪傳動(dòng)，解決了在動(dòng)作復(fù)位過(guò)程中，主軸無(wú)法回彈的問(wèn)題，傳動(dòng)、復(fù)位阻力小，動(dòng)作迅速性能穩(wěn)定，在通電情況下，能夠自動(dòng)使閥門(mén)自動(dòng)復(fù)位、自動(dòng)動(dòng)作，同時(shí)，溫感器動(dòng)作也能使閥門(mén)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制閥門(mén)的功能。本產(chǎn)品功能齊全，適用于各種復(fù)雜的環(huán)境;穩(wěn)定性高，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，防火排煙閥門(mén)及時(shí)動(dòng)作，起到防火排煙的作用，有效的減少火災(zāi)造成的損失。另外本產(chǎn)品所有傳動(dòng)件及電器元件都安裝在罩殼內(nèi)，使該產(chǎn)品具有良好的密封性能，特別適宜在有防水、防霧要求的建筑和各種設(shè)備上使用。