1．概述
陆用CO2固定式灭火系统(机械执行部分)与火灾自动探测、报警及控制系统(电子执行部分)，组成了机电一体化的产品——陆用CO2固定式自动灭火系统，该系统能对火灾进行自动探测、自动报警、自动记录和自动灭火。
2．工作原理
陆用CO2固定式自动灭火系统，见图1，I号防护区为重点防护区，一旦发生火灾，20瓶组的CO2灭火剂瓶组将自动进行灭火；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号防护区为一般防护区，任何一个防护区发生火灾，10瓶组的CO2灭火剂瓶组将自动进行灭火，但不具备同时扑灭3个防护区火灾的功能。
陆用CO2固定式自动灭火系统的工作原理：当Ⅱ号防护区发生火灾，感烟探测器动作，控制器自动发生声光报警信号；当防护区因火灾室温上升到一定温度时，感温探测器动作，Ⅱ号N2启动瓶上的电磁电动气瓶阀接收到电信号，电磁电动气瓶阀动作，释放出N2。在N2气体压力的作用下，Ⅱ号气动施放阀的气缸动作，使施放阀由关闭状态进入待开启状态，并连锁关闭风机、门窗，发出CO2施放声光报警信号。N2气体通过Ⅱ号止回阀进入N2启动管路，在N2气体压力的作用下，10瓶组CO2储瓶上的气动气瓶阀被打开，施放出CO2气体；CO2气体通过止回阀，进入CO2集合管，并顶开Ⅱ号气动施放阀，通过管路及喷嘴，喷入Ⅱ号防护区，进行自动灭火。
| 序号 | 名称 | 主要技术参数 | 备注 |
| 1 | 电动气瓶阀 | PN7.9MPa DN6 | D·C 24V |
| 2 | 气动气瓶阀 | PN7.9MPa DN10 | 自带气缸 差压式 |
| 3 | 气动施放阀 | PN14.7MPa DN25 | 螺纹连接，根据系统设计计算选用 |
| 4 | 气动施放阀 | PN14.7MPa DN32 | 螺纹连接，根据系统设计计算选用 |
| 5 | 气动施放阀 | PN14.7MPa DN40 | 法兰连接，根据系统设计计算选用 |
| 6 | 气动施放阀 | PN14.7MPa DN50 | 法兰连接，根据系统设计计算选用 |
| 7 | 气动施放阀 | PN14.7MPa DN65 | 法兰连接，根据系统设计计算选用 |
| 8 | 气动施放阀 | PN14.7MPa DN80 | 法兰连接，根据系统设计计算选用 |
| 9 | 气动施放阀 | PN14.7MPa DN100 | 法兰连接，根据系统设计计算选用 |
| 10 | 止回阀 | PN14.7MPa DN6 | 螺纹连接，可任意角度安装 |
| 11 | 止回阀 | PN14.7MPa DN10 | 螺纹连接，只能垂直安装 |
本文将着重介绍陆用CO2固定式灭火系统(机械执行部分)中的遥控阀组的设计。
3．遥控阀组的设计
3．1 电磁电动气瓶阀设计
电磁电动气瓶阀的设计，要求性能可靠、动作灵敏，并且具备超压自动释放、电自动启动、应急手动、N2充装等功能。
3.1.1 电磁电动气瓶阀的结构特点、工作原理
电磁电动气瓶阀由右阀体、左阀体、工作膜片、闸刀、弹簧、拉钩、电磁铁、安全卡簧、按钮、阀杆、安全膜片等组成，见图2。
从图l可以看出的遥控阀组由电动气瓶阀、气动气瓶阀、气动施放阀和止回阀等组成。
陆用CO2固定式灭火系统遥控阀组的组成和技术参数见表1。
电磁电动气瓶阀的工作原理：当电磁铁接收到电信号后，电磁吸铁动作，推动拉钩，使拉钩脱钩，闸刀在压缩弹簧的强力作用下，扎破工作膜片，释放出N2。当电磁铁失灵，可手动拉掉安全卡簧，向下按动按钮，应急施放N2气体。
电磁电动气瓶阀设计有安全保护装置，当瓶内的N2气体压力达到11.7±1MPa时，安全膜片会自行爆破，以保护钢瓶不会发生爆炸。同时设计有N2充装接头，当需要往瓶内充装N2时，可拧下接头上的螺塞，拧开阀杆，便可向瓶内充装N2，充装完毕，拧紧阀杆，堵好螺塞。
3.1.2 电磁电动气瓶阀的设计
(1)阀体壁厚计算
按厚壁容器公式计算
式中：SB——考虑腐蚀裕量后阀体的壁厚，mm；
DN——阀体中腔最大内径，mm；
K0——阀体外径与内径之比；
C——附加厚度裕量，取C=1。
式中：P——安全膜片最高爆破压力，取P=11.7MPa；
[σ]——阀体材料许用应力，MPa；
[σ]值取σb/2.7与σs/1.8两者中的较小值。
式中：σb——常温下阀体材料的抗拉极限强度，MPa；
σs——常温下阀体材料的屈服极限强度，MPa。
(2)工作膜片厚度计算
工作膜片厚度计算公式
式中：δ——工作膜片厚度，mm；
P2——工作膜片最高爆破压力，取P2=16.2MPa；
d——计算泄放孔直径(即承压直径)，取d=6mm；
τ b——工作膜片的材料抗剪强度，MPa。
式中：σb——工作膜片的材料抗拉极限强度，MPa。
工作膜片应能在常温时，承压直径为6mm和压力为16.2±1.5MPa条件下自行爆破。同一批膜片检验时，随机取样lO％(不少于10片)，若有一个不合格，再随机抽取10％，若仍有一个不合格，则此批膜片报废。
(3)闸刀扎破工作膜片的力学计算
为了使闸刀扎破工作膜片，闸刀刀尖须经热处理后硬度为HRC45～50，远大于工作膜片的硬度；并且推动闸刀的弹簧应具备闸刀剪切工作膜片所做功的势能。
因此，闸刀剪切工作膜片所做的功
式中：Em——闸刀剪切工作膜片所做的功，N.mm；
d1——闸刀口直径，mm；
τ b——工作膜片的材料抗剪强度，MPa；
δ——工作膜片厚度，mm；
P3——电磁电动瓶头阀的正常工作压力，MPa；
L——弹簧释放行程，mm。
弹簧所能释放的势能
式中：Et——弹簧所能释放的势能，N．mm；
k——弹簧刚度，N／mm；
L0——弹簧最大工作载荷时被压缩量，mm。
考虑介质的压力与流动冲击，取
式中：n——安全裕量，取1.3。
在型式试验时，应进行动作试验。阀门处于工作状态，介质为空气，当电磁铁接通电源时，阀门应能动作，闸刀扎破工作膜片，释放出气体。
(4)弹簧计算
按照螺旋压缩弹簧设计计算，首先确定弹簧的材料、类型和载荷分类；其次按照现实可用的空间，通过几何画图初步确定弹簧的外径D和弹簧释放行程L及弹簧最大工作载荷时高度H2，弹簧最大工作载荷时被压缩量L0；然后通过式(6)计算出弹簧的刚度k。
初定弹簧的自由高度H′0
式中：D2——弹簧的中径，mm；
dt——弹簧材料的线径，mm。
式中：C——弹簧的旋绕比，取4～8。
经初算，选取一组标准值的D2和dt的弹簧，弹簧两端并紧磨平，支承圈为2.5。
式中：n——弹簧的有效圈数；
G——弹簧的切变模量，MPa。
式中：H0——弹簧的自由高度，mm；
P——弹簧的节距，mm。
经以上计算，比较结果，选取最佳方案。
式中：Fj——弹簧的极限工作载荷，N；
F2——弹簧的最大工作载荷，N；
F1——弹簧的最小工作载荷，N；
Hj——弹簧的极限工作载荷时的高度，mm；
H1——弹簧的最小工作载荷时的高度，mm。
未完，待续……
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