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塑料灭火器阀门崭露头角 铜制时代或将结束

发布时间:2021/03/02 点击量:



      近日,奥地利的Multiplast公司和德国巴斯夫公司应用计算机模拟技术开发出了新一代灭火器塑料阀门。这个技术改变了灭火器主阀一直采用铜制的历史。据悉,这种新型塑料阀门是Mutiplast公司专门为欧洲灭火器市场研制的,起初是和泰科公司共同合作开发的。这种塑料阀门采用的是巴斯夫公司特制的聚酰胺(Ultramid TKR4355G10)制造的,这也是这种新一代高强度玻璃钢的首次实际应用。这种塑料阀门在零下40摄氏度到80摄氏度的环境下,承受高达100巴的爆破压力和高达250巴(1巴= 100000帕斯卡)的抗压力。这种塑料灭火器阀门除了具有很强的抗灭火剂侵蚀能力,还能抵抗环境因素如紫外线辐射和臭氧环境因素的侵蚀。 

 

 


      推动设计有效率性,不仅汽车制造行业设计中会遇到,家具制造、管道供应和电气设备行业内的人士也越来越认识到计算机模拟在制定新组件尤其是涉及到取代金属时的好处。在CAE(计算机辅助工程)的辅助下,设计新的塑料部件可以节省时间和金钱,因为在传统的设计中昂贵的原型常被作废。奥地利的Multiplast公司和德国巴斯夫公司将这一技术应用在开发新一代灭火器塑料阀门。  

      这种新的灭火器阀体主要是采用德国巴斯夫公司特制的聚酰胺(Ultramid TKR4355G10)制造的,这也是这种新一代高强度玻璃钢的首次实际应用。这一具有挑战性的塑料组件改变了灭火器主阀一直采用铜制的历史。它是Mutiplast公司专门为欧洲灭火器市场研制的。泰科灭火及楼宇产品公司,作为世界上最大的灭火器制造商之一,在该产品的早期研发阶段,曾与Multiplast公司进行合作。在该系列产品开始批量生产后,泰科已经获得该新型阀门的约90%的产品范围。该新型产品在Moosbrunn的生产已满负荷运行。  

      塑料优于黄铜  

    这种新型阀门主要使用家庭使用的手提灭火器中,需要安装一个特殊的加压弹夹。这种类型的灭火器以前只能采用铜制阀门。这种灭火器的主阀是一种多功能组件,它集成了内部隔水管连接、喷枪软管、触发机制和把手。为了使操作更可靠,制造商往往要求阀门能够承受在零下30摄氏度到60摄氏度的条件下能够承受超过80巴的压力,并且拥有15至20年的使用寿命。进口金属质量的不一致是Multiplast公司的铜制阀门的主要缺点之一。  

      因此,Multiplast公司决定制定一个塑料组件,以此通过高效率的喷射模塑法来生产,塑料组件比传统的黄铜组件具有更稳定的质量和更大的功能。这种应用要求塑料具有较高的耐热性、高强度和刚度以及高稳定性。之前试图制造出灭火器塑料阀体不成功是因为使用的机械性质的材料不能满座要求。标准性的聚酰胺不适合使用在此。这些材料最终必须通过才能一系列的安全检查才能大量使用在灭火器制造中。这些检查包括包括使用寿命调查、爆破压力、耐灭火剂侵蚀和长期紫外线照射后的稳定性。  

      无所不能模拟的塑料性能  

      为了有效、快速、可靠地开发复杂的元件,巴斯夫公司使用了UltraSim模拟工具。目前,传统模具填充模拟是在CAE领域是最先进的。但是,采用UltraSim模拟工具,它可以确定纤维的充气压力和门的位置,并在这一基础上优化了对组件的机械性能。这对于含有百分之五十和显著各向异性的玻璃纤维来说并非易事。三位负载模拟下模拟具有重大意义:阀门在120巴压力的条件下的行为,当灭火器被突然举起时,灭火器批发,弹夹会对阀门施加一个水平压力同时把手会对其产生一个动态的压力。   

      为了防止受到过高压力致使灭火器发生爆炸,需要对在灭火器的阀门上设计一个承压能力较弱的部位,使其在承受105至110巴的压力时发生破裂,以此来防止不受控制整个灭火器爆破。使用UltraSim模拟工具,专家们能准确界定该破裂点的位置,并通过实验研究来充分证实。 

      灭火器一般是水平位置,消防灭火剂(粉末或液体)会与阀门连续接触。这种Ultramid阀门可以经受模拟和现实条件下的这种负载情况。最后,当灭火器被突然举起不能出现任何错误:杠杠和模拟受到挑战,因为这涉及到了材料性能的应变率变化。因此,模拟和实验之间需要达成的重大协议。 

      有了这些知识,就有可能精确地确定这些复杂零件设计,可以在一次性注塑时将所有附加功能和集成插入而无需采用金属。即使四个综合指标线程都是塑料的,这也给塑料和生产带来挑战。特殊的Ultramid级模拟工具提供的良好耐化学性能使新型主阀还能在船舶上使用。船舶环境要求灭火器具有更大的安全性。此外,阀门的最终型式可以在零下40摄氏度到80摄氏度的环境下,可以承受高达100巴的爆破压力和高达250巴的抗压力。相比于铜制阀门,这些特点是塑料阀门的优势。这种塑料灭火器阀门除了具有很强的抗灭火剂侵蚀能力,还能抵抗环境因素如紫外线辐射和臭氧环境因素的侵蚀。此外,手提式灭火器的承载特性和操作性能也能得到明显的改善。(编译/消防网林晓)  
 

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