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仿真工具“助产”灭火器塑料阀门
点击次数:653 发布时间:2010-11-01
 

新材料配合独特设计软件,往往可以带来省时、省力且令人满意的设计效果。使用仿真工具ULTRASIM模拟用新型聚酰胺代替灭火器阀门内的黄铜件便是这类仿真设计应用的一个很好例证。将新型聚酰胺应用於灭火器阀体,仿真工具在其中发挥了重要作用。奥地利Multiplast公司针对欧洲灭火器场而开发的新型灭火器阀体,采用巴斯夫公司的特殊聚酰胺级Ultramid®TKR4355G10模塑成型,这是这种高玻纤增强塑料*次大量应用。这一具有挑战性的塑料部件取代了灭火器主阀中的黄铜。比黄铜更好的特殊聚酰胺,新的阀门在家用储气式灭火器中使用,该类型灭火器带有一个单独的预压储气罐。以往只有黄铜阀门满足这种类型灭火器的严格要求。主阀是一种多功能组件,它将内部立管、喷枪软管、触发装置和手柄连接为一起。为操作可靠,制造商要求阀门在15-20年服务期内,在-30~-60下能够承受80bar的压力。对制造商Multiplast来说,不一致的进口金属的质量是黄铜阀门主要缺点之一。 共同的目标使得两公司致力於开发一个塑料组件,且可以通过注射成型生产。这种应用条件要求塑料具有较高的耐热性、高强度和刚度以及高尺寸稳定性。在此之前试图用塑料制造出灭火器阀体失败是因为采用的材料的工程特性不合适。标准的聚酰胺在这是不合适的。材料替代仿真设计显威力,为了有效、快速和可靠地开发这一复杂的元件,巴斯夫公司启用了模拟工ULTRASIM®。 利用ULTRASIM®可以确定作为填充压力和浇口位置函数的纤维取向,然後在这些资讯的基础上优化组件的机械性能。这对一个玻璃纤维含量高达50%且具有明显的各向异性的组件来说绝非易事。三种负载情况下的模拟是非常有意义的:在120bar表压作用下阀门的行为;当处於水平位置时,由预压储气箱施加的弯曲载荷对阀门行为的影响;当灭火器被突然提起时,由把手施加的动态载荷对阀门行为的影响。为防止过压,就必须在阀门上设计一个脆弱点,当压力高於105~110bar时,该处突然破裂,以这种方式防止整个灭火器不受控制的爆破。使用ULTRASIM®,专家们能准确界定故意破裂位置,并可通过实验充分证实。当灭火器是按水平位置放置时,粉末或液体状的消防灭火剂将与阀体连续接触。Ultramid®阀在模拟和实际情况下都能经受这个负载。zui後,灭火器在把手突然提起时不能表现出任何失效。这些,对於杆件设计和仿真来说都是挑战,因为要涉及到材料的应变性能。在这,模拟和实验之间也有明显的一致性。有了这些知识,才有可能准确地进行这一复杂零件的设计,并与其他所有的功能集合,且没有金属嵌件,因为采用单一注射成型生产。包括四个连接用的公制螺纹都是塑料的,这些对塑料材料和生产都构成了挑战。采用Ultramid®物料提供了良好的耐化学性,新的主阀还立即获得在海上环境中使用的批准其应用领域要求灭火器更安全。此外,zui终版本的阀门,其操作温度在-40~-80,实现了100bar的爆破压力,阻力爆裂压力峰值高达250bar,比黄铜阀的一些特点要好得多。其抗灭火剂性能,如紫外线辐射和臭氧等环境因素也不容忽视。zui後,但并非zui不重要的,承载特性和手提式灭火器把手性能也得以明显改善。

 
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