灭火器钢瓶设计及工艺

  灭火器钢瓶设计及工艺灭火器钢瓶设计及工艺 继续教育学院 毕业设计,论文, 灭火器钢瓶设计及工艺 题 目 机械工程及自动化 专 业 H机本092 班 级 翟德齐 姓 名 6260109205 学 号 夏海南 指导教师 2013.06~2013.11 起讫日期 南京工业大学毕业设计 摘 要 手提式CO2灭火器 是一种具有一百多年历史，价格低，清洁无污染，灭火时，二氧化碳气体可以排除空气而包围在，燃烧物体的表面或分布于较密闭的空间中，降低可燃物周围或防护空间内的氧浓度，产生窒息作用而灭火。二氧化碳从储存容器中喷出时...

  灭火器钢瓶设计及工艺 继续教育学院 毕业设计,论文, 灭火器钢瓶设计及工艺 题 目 机械工程及自动化 专 业 H机本092 班 级 翟德齐 姓 名 6260109205 学 号 夏海南 指导教师 2013.06~2013.11 起讫日期 南京工业大学毕业设计 摘 要 手提式CO2灭火器 是一种具有一百多年历史，价格低，清洁无污染，灭火时，二氧化碳气体可以排除空气而包围在，燃烧物体的表面或分布于较密闭的空间中，降低可燃物周围或防护空间内的氧浓度，产生窒息作用而灭火。二氧化碳从储存容器中喷出时，会由液体迅速汽化成气体，而从周围吸引部分热量，起到冷却的作用。在加压时将液态二氧化碳压缩在小钢瓶中，灭火时再将其喷出，有降温和隔绝空气的作用。 二氧化碳灭火器大多数都用在扑救贵重设备、档案资料、仪器仪表、600伏以下电气设备及油类的初起火灾。一只手握住喇叭筒根部的手柄，另一只手紧握启闭阀的压把。对没有喷射软管的二氧化碳灭火器，应把喇叭筒往上扳70—90度。使用时，不能直接用手抓住喇叭筒外壁或金属连接管，防止手被冻伤。在使用二氧化碳灭火器时，在室外使用的，应选择上风方向喷射;在室内窄小空间利用的，灭火后操作者应迅速离开，以防窒息。根据二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧的性质，人们研制了各种各样的二氧化碳灭火器，有泡沫灭火器、干粉灭火器及液体二氧化碳灭火器。下面简要介绍泡沫灭火器的原理和使用方法。 泡沫灭火器内有两个容器，分别盛放两种液体，它们是硫酸铝和碳酸氢钠溶液，两种溶液互不接触，不发生任何化学反应。(平时绝对不可以碰倒泡沫灭火器)当需要泡沫灭火器时，把灭火器倒立，两种溶液混合在一起，就会产生大量的二氧化碳气体: Al2(SO4)3+6NaHCO3==3Na2SO4+2Al(OH)3?+6CO2?除了两种反应物外，灭火器中还加入了一些发泡剂。打开开关，泡沫从灭火器中喷出，覆盖在燃烧物品上，使燃着的物质与空气隔离，并降低温度，达到灭火的目的。由于泡沫灭火器喷出的泡沫中含有大量水分，它不如二氧化碳液体灭火器，灭火后不污染物质，不留痕迹 关键词:灭火器 1 南京工业大学毕业设计 目录 摘 要 .................................................. 1 第一章 概 述 ......................................... 3 1.1 国内外灭火器的发展与应用现状 ................... 4 1.1.1 国外灭火器的发展概况 ....................... 4 1.1.2 国内灭火器发展概况 ......................... 5 1.2 本课题的确立及其研究意义 ....................... 6 1.2.1 本课题的确立 ............................... 6 1.2.2 本课题的研究意义 ........................... 7 1.3 本课题的研究内容、关键技术及创新点 ............. 8 1.3.1 研究内容 ................................... 8 1.4 本章小结 ....................................... 8 第二章 灭火器钢瓶结构设计 ............................. 9 2.1 灭火器型的分析与比较 ........................... 9 2.1.1 干粉灭火器钢瓶 ............................. 9 2.1.2 泡沫灭火器钢瓶 ............................ 10 2.1.3 二氧化碳灭火器钢瓶 ........................ 11 2.2 灭火器钢瓶的设计与计算 ........................ 12 2.2.1 适合使用的范围 .................................. 12 2.2.2 引用

  .................................. 12 2.2(3 产品型号 ................................. 12 2.2.4 工作所承受的压力(P)和试验压力(P) ............. 12 wh 2.2.5 GB4351.2-2005与GB5099-94规定的钢瓶材料 .. 12 2.2.6瓶体的最小壁厚S值的计算与设计壁厚S’的确定13 2.2.7爆破压力P的计算 .......................... 14 b 2.2.8标准瓶的容积、质量和长度的计算 ............ 16 2.2.9瓶体结构(见工作图)、及参数 ............... 18 2.2.10计算结论 .................................. 19 参考文献 .............................................. 20 2 南京工业大学毕业设计 第一章 概 述 二氧化碳灭火器大多数都用在扑救贵重设备、档案资料、仪器仪表、600伏以下电气设备及油类的初起火灾。一只手握住喇叭筒根部的手柄，另一只手紧握启闭阀的压把。对没有喷射软管的二氧化碳灭火器，应把喇叭筒往上扳70—90度。使用时，不能直接用手抓住喇叭筒外壁或金属连接管，防止手被冻伤。在使用二氧化碳灭火器时，在室外使用的，应选择上风方向喷射;在室内窄小空间利用的，灭火后操作者应迅速离开，以防窒息。 根据二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧的性质，人们研制了各种各样的二氧化碳灭火器，有泡沫灭火器、干粉灭火器及液体二氧化碳灭火器。下面简要介绍泡沫灭火器的原理和使用方法。 泡沫灭火器内有两个容器，分别盛放两种液体，它们是硫酸铝和碳酸氢钠溶液，两种溶液互不接触，不发生任何化学反应。(平时绝对不可以碰倒泡沫灭火器)当需要泡沫灭火器时，把灭火器倒立，两种溶液混合在一起，就会产生大量的二氧化碳气体:灭火器中还加入了一些发泡剂。打开开关，泡沫从灭火器中喷出，覆盖在燃烧物品上，使燃着的物质与空气隔离，并降低温度，达到灭火的目的。由于泡沫灭火器喷出的泡沫中含有大量水分，它不如二氧化碳液体灭火器，灭火后不污染物质，不留痕迹。 二氧化碳灭火器有流动性好、喷射率高、不腐蚀容器和不易变质等优良性能，用来扑灭图

  ，档案，贵重设备，精密仪器、600伏以下电气设备及油类的初起火灾。 灭火后不残留有害于人体健康的物质，重要的设备，仪器，资料经过简易地处理仍旧能使用，不用担心资料的丢失，避免了用户花更多的时间，财力，人力在火灾后重新恢复，这样为用户节省了时间，精力，财力。二氧化碳灭火器还适用于扑救煤油、柴油、原油，甲醇、乙醇、沥青、石蜡等火灾。适煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气等火灾;物体带电燃烧的火灾。 随着中国与世界各国的贸易慢慢的变多，灭火器的出口量逐渐增多，既给国家带来外汇收入，增加国民的收入，同时也向世界各国展示中国人在能承受压力的容器方面的技术与实力。 3 第一章 概述 1.1 国内外灭火器的发展与应用现状 1.1.1 国外灭火器发展概况 早在1895年，澳大利亚已将干粉即小苏打水装在灭火器中用于灭火。1904年，英国第一次出现了灭火器，1902年至1908年世界上陆续出现第一批灭火器。随工业技术的发展，灭火器的要求与性能也随之提高与更新，直到20世纪30年代，二氧化碳灭火器的出现，这种类型的灭火器最大的特点是使用后灭火剂不留痕迹，因此更适合用于扑救精密电子仪器和贵重设备的火灾。 目前，国外工业先进国家生产的灭火器，已经能做到结构安全可靠，使用轻便灵活，灭火效果高。随着电子技术的发展，一些国家研制出会“讲话”的灭火器，这种灭火器的底部装有发音装置，当灭火器被拿起时，它会自动发出声音简明扼要的讲述使用方法和要领，避开使用者出错。 灭火器具是一种平时往往被人冷落，急需时大显身手的消防必备之物。尤其是在高楼大厦林立，室内用大量木材、塑料、织物装璜的今日，一旦有了火情，没有适当的灭火器具，便可能酿成大祸。 灭火器——古时的灭火器具很简单，无非是钩、斧、锹、桶之类。第一个真正的专用灭火器是由英国船长、诺福克郡人曼比于1816年发明的，它仅是一2个装1升多水并充有压缩空气的圆桶。 到19世纪中叶，法国医生加利埃发明了手提式化学灭火器。将碳酸氢钠和水混合放在筒内，另用一玻璃瓶盛着硫酸装在桶口内。使用时，由撞针击破瓶子中，使化学物质混合，产生二氧化碳，把水压出桶外。 1905年，俄国的劳伦特教授在圣彼德堡发明一种泡沫灭火剂，把硫酸铝与碳酸氢钠溶液混合并加入稳定剂，喷出后生成含有二氧化碳的泡沫，浮在燃烧的油、漆或汽油上，能有效地隔绝氧气，窒熄火焰。 1909年，纽约的戴维森取得一项专利，利用二氧化碳从灭火器内压出四氯化碳，这种液体会立即变成不可燃的较重气体以闷熄火焰。此后又出现了干粉灭火器，液态二氧化碳灭火器等多种小型式灭火器。 消防车——在蒸汽机发明以前，城镇里使用的是安装有人力水泵的马拉消防车，到19世纪叶欧美国家的城市消防队开始装备以蒸汽机为动力的抽水灭火装 4 南京工业大学毕业设计 置，并生产出了载有这种灭火装置的专用消防车。这种消防车可以产生高水流、射程远，所需人力较少，但仍是采用马来牵引。到20世纪初，马拉的蒸汽消防车被以内燃机为动力、以汽车为底盘的消防车所取代。 现代消防车是装有抽、压水泵及水管或化学灭火剂的专用卡车，能喷射高压水柱或灭火剂泡末。消防车有自备水箱，在用水箱贮存水灭火的同时，还可用帆布软管接上火场附近的消防栓取水灭火。消防车上的水管可长达200—300米，抽水速度每分钟达2840—5680升，云梯消防车有两种，一种是云梯式，一种是升降台式，可高达37米，几层楼高，有的消防车还备有金属切割设备和简单的伤员救护设备。现代消防队员还装备有防火服、头盔、防毒面具等。 室内自动消防联动控制系统——1806年英国律师凯里首先提议，在办公楼、宾馆、工厂及商店安装自动洒水系统。这种系统在1964—1881年间试制成功，后来又逐步改进完善。有些洒水系统的喷嘴用低熔点金属塞堵住，一旦受热即熔化，水就会自动喷出。现在的较大型公共场所及办化楼则安装了报警系统，房间内装有烟火传感器乃至监视系统，一遇火情自然报警，甚至自动喷水扑救。 干粉灭火器内充装的是干粉灭火剂。干粉灭火剂是用于灭火的干燥且易于流动的微细粉末，由具有灭火效能的无机盐和少量的添加剂经干燥、粉碎、混合而成微细固体粉末组成。 风力灭火器就是消除掉第三个条件温度，使火焰熄灭。风力灭火器将大股的空气高速吹向火焰，使燃烧的物体表面温度迅速下降，当温度不高于燃点时，燃烧就停止了。这就是风力灭火器的原理。 风力灭火器结构很简单，一个电动马达，风叶，风管，电池。 5 第一章 概述 1.1.2 国内灭火器发展概况 我国灭火器发展的比较晚，建国后，灭火器发展非常迅速。1954年，上海已经能够生产化学泡沫灭火器和二氧化碳灭火器等很多品种，1958年，上海试制了我国第一代干粉灭火器，到了80年代初，我国的灭火器生产有了新的发展，新型的干粉灭火器，开始在全国许多生产厂商批量投入生产。 建国以来，虽然在生产方面取得很大成就，但与先进工业国家相比，我国的灭火器生产品种还是较少，性能较差。 因此，我国的灭火器今后发展趋势是扩大品种，研究开发新型的灭火器，以早日取代落后的灭火器，同时，还要改变落后的加工工艺，提高灭火性能，为社会提供更多更好的灭火器。 我国的气体消防技术的兴起及其发展历史，类同于世界各个发达国家，系自上个世纪60年代开始起步的，而且首先是从军用装备的应用领域开拓的。 1965年8月，经公安部批准，我国正式成立了4个公安部直属消防研究所，来自全国各地的几十所重点本科院校的200名大学毕业生，经公安部挑选，服从国家分配，分别在天津、上海、沈阳、都江堰创建了4个消防研究所。从此时至今天，2007年11月，43年来，我国的消防科学技术工作，包括气体消防技术领域，从军用到民用，自城市至乡镇，加快速度进行发展，并逐步走向正规。 上个世纪60年代，1965年下半年及之后，首先由公安部上海消防研究所发起，承担了公安部重点科研项目，国产第一代卤代烷1211气体灭火剂的试制、鉴定及应用技术的研究工作，并通过了公安部主持的项目鉴定。我记得，卤代烷1211灭火剂的第1个应用成果就是军用坦克的卤代烷1211自动气体灭火装置。1968年及之后，上海所接着对国产第二代卤代烷1301气体灭火剂进行了鉴定试验，卤代烷1301灭火剂的第1个应用成果应当是飞机发动机机舱卤代烷1301自动气体灭火系统。 上个世纪70年代，公安部上海消防研究所在对卤代烷气体灭火剂的灭火效能、毒理特性、物化特性、耐热性、化学稳定性、电绝缘性能、洁净程度、溶胀(橡胶、塑料)性能、腐蚀(金属)性能等进行多年研究、鉴定试验及应用实践的基础上，承担了上海市的国家重点项目——“运十飞机发动机机舱卤代烷1301自动气体灭火系统组件研制”，并成功地组织了飞机1301灭火系统的联动试验。1979年，公安部组织了卤 6 南京工业大学毕业设计 代烷1211灭火器的全国联合设计，这项技术工作对该类灭火器产品的长时期的质量稳定和推广应用均起了重要而有益的作用。 上个世纪80年代，二氧化碳灭火系统、卤代烷1301灭火系统和卤代烷1211灭火器在我国的舰艇和飞机等军用装备及交通工具上得到了广泛地应用，并开始在计算机房、通信机房、大型油罐等民用建筑的要害场所中逐步推广应用。 其中，1987年是我国气体消防技术明显起步和有力发展的关键一年。 1987年3月20,26日，中国土木工程学会建筑给水排水委员会，在西安市双龙饭店召开成立大会，经研究与商讨，学委会拟筹划、组建“卤代烷及其替代物消防”、“水消防”、“建筑给水”和“水景喷泉”等10个专题研讨会的长设分支机构。之后经过近2年的筹组，1989-07-12，经上级学会批准，在上海市华侨饭店顺利召开了全国建筑给水排水委员会气体消防研讨会(筹备期间称为:卤代烷及其替代物消防研讨会)成立大会，与会全体委员、代表一致推选，并经上级学会批准、聘任，决定由唐祝华高工担任理事长，肖泉生、田如漪高工担任副理事长，并由上级学会主任委员和秘书长在大会上颁发了聘书。 当年，大约是上个世纪70年代中期及之后，关于气体消防的基本术语，经张永胜高工和唐祝华工程师多次地认真讨论、仔细商议，初步提出、确定了“卤代烷-Halon”和“全淹没系统-Total flooding system”等术语的命名及定义。这些术语的命名及定义，得到了我国许多消防专家的赞同与认可，并于上个世纪80年代中期，经国家主管部委批准、发布，在国家标准GB 5907-1886《消防基本术语 第一部分》(4个直属公安部的消防研究所参编)得到应用，详见该标准中的5条(4.5 卤代烷灭火剂，5.1.1 卤代烷灭火器，5.2.6 卤代烷灭火系统，5.2.8 全淹没，5.2.9 全淹没灭火系统)术语。之后，这些术语成功地纳入到我国的几本国家消防工程技术规范和国家消防产品品质衡量准则之中。 1987年8月，国家级消防产品天津检测中心(具体负责气体灭火剂和气体灭火系统等产品检验测试)、国家级消防产品上海检测中心(具体负责气体灭火器等产品检验测试)先后经国家严格验收、正式认可，开始执行国家新产品定型检验、认证检验、进出口产品检验和国家监督抽查检验等第三方公正监督检验任务。 1987年9月16日，公安部天津消防研究所主编的我国第一本气体灭火系统国家规范GBJ 110-1987《卤代烷1211灭火系统模块设计规范》，经公安部消防局审定，由国家计划委员会批准、发布，自1988-05-01起在全国各地实施。 7 第一章 概述 1.2 本课题的确立及其研究意义 1.2.1 本课题的确立 鉴于目前商品市场的真实的情况和上述所作的分析判断，为更好的保护人们的生命财产，工厂机密仪器、设备，本文在研究手提式灭火器结构型式的基础上，通过CO2灭火剂灭火有窒息和冷却两个作用来原理实现灭火即二氧化碳具有较高的密度，约为空气的1.5倍。在常压下，液态的二氧化碳会立即汽化，一般1kg的液态二氧化碳可产生约0.5立方米的气体。因而，灭火时，二氧化碳气体可以排除空气而包围在燃烧物体的表面或分布于较密闭的空间中，降低可燃物周围或防护空间内的氧浓度，产生窒息作用而灭火。另外，二氧化碳从储存容器中喷出时，会由液体迅速汽化成气体，而从周围吸引部分热量，起到冷却的作用。这种类型的灭火器灭火后无残留、无污染，是工厂、机关单位等一些重要地点最适合配备的灭火器。二氧化碳的重量比空气重，不助燃，因此许多灭火器都通过产生二氧化碳，利用其特性灭火。而二氧化碳灭火器是直接用液化的二氧化碳灭火，除上述特性外，更有灭火后不会留下固体残留物的优点。不可燃，不助燃，无毒性。它的灭火作用主要是增加空气中不燃烧、不助燃的成分，使空气中的氧气含量减少，实验表明:燃烧区域空气中氧气的浓度小于等于百分之十二，二氧化碳的浓度为百分之三十到百分之三十五时，绝大多数的燃烧都会熄灭。二氧化碳灭火剂是以液态的形式加压充装在灭火器中，由于二氧化碳的平衡蒸汽压高，瓶阀一打开，液体立即通过虹吸管、导管和喷嘴并经过喷筒喷出，液态的二氧化碳迅速汽化，并从周围空气中吸收大量的热，(1千克液态二氧化碳气化时需要578KJ热量)但由于喷筒隔绝了对外界的热传导，因此二氧化碳液态气化时，只能吸收自身的热量。导致液体本身温度急剧降低，当其温度下降到零下78.5摄氏度(升华点)时，就有细小的雪花状二氧化碳固体出现。所以以灭火剂喷射出来的是温度很低的气体和固体的二氧化碳，尽管二氧化碳温度很低，对燃烧物有一定的冷却作用，然而这种作用远不足以扑灭火焰。 8 南京工业大学毕业设计 1.2.2 本课题的研究意义 本课题的研究意义，大多数表现在以下两个方面: 手提式CO2灭火器是一种新类型的灭火器，它一改以往在重要设备、文件、精密仪器遭受到初起火灾时，用别的类型的灭火器灭火后，现场一片狼藉，设备仪器完全损毁、重要的资料文件丢失现象，从而起到有效的保护。 手提式CO2灭火器钢瓶是一种无缝能承受压力的容器采用了热旋压工业加工完成的，它取代了传统焊接工艺，由此减少了灭火剂泄露比例，使灭火器有低压容器提升到了高压容器行列。 1.3 本课题的研究内容、关键技术及创新点 1.3.1 研究内容 对手提式CO2灭火器钢瓶结构可以进行分析研究，提出并完成灭火器钢瓶的设计; 1.4 本章小结 本章主要介绍手提式CO2灭火器的用途、组成、当前国内外研究状况，在

  CO2灭火剂的有点的情况下，提出了手提式CO2灭火器钢瓶结构型式，然后较详细地介绍了本课题的研究内容、意义、关键技术及创新点。 9 第二章 灭火器钢瓶结构设计 第二章 灭火器钢瓶结构设计 2.1 灭火器钢瓶结构分析与比较 灭火器承受压力在很大程度上取决于钢瓶受力状况、工作性能和生产效率，因此，对 灭火器钢瓶的分析与研究是灭火器设计的重要组成部分。本节将对当前常用的干粉灭火器、泡沫灭火器两种类型瓶体，以及本课题研究的CO2灭火器钢瓶，作简要的分析比较，找出它们各自的特点。 2.1.1 干粉灭火器 干粉灭火器主要是由焊接筒体、器头、吸管、喷管、开启机构等组成，筒体由低碳钢，通过拉伸机或者卷圆机整形，再通过气体保护焊焊接而成。充装灭火剂(干粉)以及驱动气体后就是一具成品了。这种灭火器的灭火种类有固体有机物质、可以燃烧的液体、可燃气体、带电物质火。但是干粉灭火器的抗复燃性较差，对一些燃烧时间比较久，尤其当被扑救物质在金属容器了内燃烧的时间过长时，容器壁温已经高于被扑救物质的自然点，此时极易造成灭火后再复燃的现象。因此这种场所，如果适当配备泡沫灭火器联用，则灭火效果更好。 钢瓶根据规格的不同选用不同厚度的低碳钢板来加工，这种钢瓶由于有焊缝只能适用于工作所承受的压力在2.5Mpa以下的灭火器，焊缝受到很多因素影响瓶体的泄露比列较高。 干粉灭火器内充装的是干粉灭火剂。干粉灭火剂是用于灭火的干燥且易于流动的微细粉末，由具有灭火效能的无机盐和少量的添加剂经干燥、粉碎、混合而成微细固体粉末组成。 风力灭火器就是消除掉第三个条件温度，使火焰熄灭。风力灭火器将大股的空气高速吹向火焰，使燃烧的物体表面温度迅速下降，当温度不高于燃点时，燃烧就停止了。这就是风力灭火器的原理。 10 南京工业大学毕业设计 2.1.2 泡沫灭火器 泡沫灭火器主要是由焊接筒体、器头、吸管、喷管、泡沫枪等组成，筒体由低碳钢，通过拉伸机或者卷圆机整形，再通过气体保护焊焊接而成。充装灭火剂以及驱动气体后就是一具成品了。泡沫灭火器可以灭固体有机物质、可以燃烧的液体引起的火灾，但是轻金属火和带电物质火是不可以扑灭。但是它与干粉灭火器的不同，不同之处就是瓶体的容积比干粉灭火器的要大，喷嘴的出口直径也比干粉灭火器的要大，因此泡沫灭火器的瓶体和喷嘴不能与干粉灭火器的互换。 钢瓶的瓶口要采用外螺纹的接口，瓶体内表面要进行防腐处理，否则会因为灭火剂的长时间的腐蚀，造成焊缝泄露、瓶体破损。 这类灭火器内充装的灭火剂是硫酸铝水溶液和碳酸氢钠水溶液，再加入适量的蛋白泡沫液。如果再加入少量氟表面活性剂，可增强泡沫的流动性，提高了灭火能力，故称高效化学泡沫灭火器。空气泡沫灭火器:这类灭火器内充装的灭火剂是空气泡沫液与水的混合物。空气泡沫的发泡是由空气泡沫混合液与空气借助机械搅拌混合生成，在此又称空气机械泡沫。空气泡沫灭火剂有许多种，如蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、轻水泡沫(又称水成膜泡沫)、抗溶泡沫、聚合物泡沫等。由于空气泡沫灭火剂的品种较多，因此空气泡沫灭火器又按充入的空气泡沫灭火剂的名称加以区分，称为蛋白泡沫灭火器、轻水泡沫灭火器、抗溶泡沫灭火器等。 可用来扑灭A类火灾，如木材、棉布等 固体物质燃烧引起的失火;最适宜扑救B类火灾，如汽油、柴油等液体火灾;不能扑救水溶性可燃、易燃液体的火灾(如:醇、酯、醚、酮等物质)和E类(带电)火灾。 此类灭火器是通过筒体内酸性溶液与碱性溶液混合发生化学反应，将生成的泡沫压出喷嘴，喷射出去进行灭火的。它除了用于扑救一般固体物质火灾外，还能扑救油类等可以燃烧的液体火灾，但不能扑救带电设备和醇、酮、酯、醚等有机溶剂发生的火灾。泡沫灭火器有MP型手提式、MPZ型手提舟车式和MPT型推车式三种类型。下面以MP型手提式为例简单说明其使用方法和需要注意的几点: MP型手提式泡沫灭火器主要由筒体、器盖、瓶胆和喷嘴等组成。筒体内装碱性溶液，瓶胆内装酸性溶液，瓶胆用瓶盖盖上，以防酸性溶液蒸发或因震荡溅出而与碱性溶液混合。使用灭火器时，应一手握提环，一手抓底图，把灭火器颠倒过来，轻轻抖动几下，喷出泡沫，对准燃烧物进行灭火 。 11 第二章 灭火器钢瓶结构设计 2.1.3 CO2灭火器 泡沫灭火器主要是由筒体、阀门、吸管、喷管等组成，筒体由合金钢管，通过中频加热由旋压机将底部加工出来的。再由拉拔机冷拔出相应的壁厚和长度、切齐收口，进行热处理，再由数控车床加工出螺纹，充装CO2灭火剂后就是一具成品了。CO2灭火器可以灭可燃气体、可以燃烧的液体引起的火灾，它与其泡沫、干粉灭火器的不同，不同之处在于灭火后不留痕迹。 二氧化碳灭火器筒体采用优质合金钢经特殊工艺加工而成，重量比碳钢减少了40%。具有操作方便、安全可 靠、易于保存、轻便美观等特点。灭火原理:灭火器瓶体内贮存液态二氧化碳，工作时，当压下瓶 阀的压把时。内部的二氧化碳灭火剂便由虹吸管经过瓶阀到喷筒喷出，使燃烧区氧的浓度迅速下降，当二氧化碳达到足够浓度时 火焰会窒息而熄灭，同时由于液态二氧化碳会迅速气化，在很短的时间内吸收大量的热量，因此对燃烧物起到一定的冷却作用，也有助于灭火。 推车式二氧化碳灭火器主要由瓶体、器头总成、喷管总成、车架总成等几在部分组 成，内装的灭火剂为液态二氧化碳灭火剂。适用于扑救易燃液体及气体的初起火灾，也可扑救带电设备的火灾;常应用于实验室、计算机房、变配电所，以及对精密电子仪器、贵重设备或物品维护要求比较高的场。液态二氧化碳灭火器具有不含水分，不导电，不损害物质，不留污迹等特点，很适于扑灭电器、精密仪器、图书馆、档案馆等的火灾。但不能用于扑灭金属钾、钠、镁等物质的火灾，因为这些金属能与二氧化碳起化学作用而加大火势。使用二氧化碳灭火器时，手必须握在喷筒后的木把上，再启动开关，不要直接触及喷筒。因喷筒温度低，手触及会冻伤。钢瓶通过热旋压加工出来的没有焊缝，这样瓶体表面不但外观美观、瓶体的泄露也会少了很多还能承受高压。 12 南京工业大学毕业设计 2.2 灭火器钢瓶设计与计算 2.1.1 适合使用的范围 本计算书执行标准GB4351.2-2005《手提式二氧化碳灭火器钢质无缝瓶体的要求》、 GB5099-94《钢质无缝气瓶》和《气瓶安全监察规程》(2000版) 本计算书适用于手提式二氧化碳灭火器钢质无缝钢瓶。 2.1.2 引用标准 1(GB4351.1-2005 手提式灭火器 第一部分:性能和结构要求 2(BS5355:1976+BSAMD3349:1981 液化气体与永久气体的充装比和产生压力的标 准规范 3(GB18248 气瓶用无缝钢管 4(GB5099-94 钢质无缝气瓶 2.1.3产品型号:MT(2、3)，典型产品规格(见表1) 表 1 产品规格 Kg 2 3 (充装CO) 2 水容积 L ?3 ?4.5 瓶体外径 D mm Φ116 Φ116 0 2.2.4 工作所承受的压力(P)和试验压力(P) wh 二氧化碳钢瓶当充装系数为0.667Kg/L(60?)时，工作所承受的压力P=16.93MPa，取P=17MPa，ww水压试验压力P=1.5P=1.5×17=25.5MPa，故水压试验压力P=25.5MPa。 hwh2.2.5 GB4351.2-2005与GB5099-94规定的钢瓶材料(见表2) 表2 钢 种 成分 铬钼钢 铬钼钢 C 0.26,0.34 0.32,0.40 Mn 0.40,0.70 0.40,0.70 13 南京工业大学毕业设计 13 第二章 灭火器钢瓶结构设计 Si 0.17,0.37 0.17,0.37 S(max) 0.035 0.035 P(max) 0.030 0.030 S+P(max) 0.055 0.055 Cr 0.80,1.10 0.80,1.10 Mo 0.15,0.25 0.15,0.25 瓶体选用材料:35CrMo/34CrMo4，按标准GB18248，其化学成分及热处理后机械 性能符合GB4351.2-2005和GB5099-94，见表3和表4(工厂保证值)。 表 3 (%) 材料牌号 C Si Mn Mo Cr P S S+P 35CrMo 0.32,0.40 0.17,0.37 0.40,0.70 0.15,0.25 0.80,1.10 ?0.020 ?0.020 ?0.030 34CrMo4 0.30,0.37 0.15,0.35 0.50,0.80 0.15,0.25 0.90,1.20 ?0.020 ?0.020 ?0.030 同时:V+Nb+Ti+B+Zr?0.15% 表4 2抗拉强度 (J/cm)(-50?时，纵向) 屈服点 伸长率 冲击值αkv σ MPa σ MPa δ % b e5 ?890 ?756 ?14 3×10 平均?60 单值?50 2.2.6 瓶体的最小壁厚S值的计算与设计壁厚S’的确定 2.2.6.1 按GB5099-94规定的公式进行计算: 公式中:P—水压试验压力(取用25.5MPa);Do—瓶体外径(取116mm); h σ—屈服强度MPa(取用756MPa) ;F—设计应力系数，淬火加回火热处理后取用0.77。 e P，D25.5，1162958hoS,,,,2.4863mm (2-1) ,2F，P2，0.77，756，25.51189.74eh D116o同时应满足:S,，1,，1,2.16mm,且最小,1.5mm，100100 14 南京工业大学毕业设计 计算值同时满足GB4351.2-2005，根据计算结果，设计值:S’=2.5mm 2.2.6.2 凹底底部尺寸的的确定 按照GB4351.2-2005和GB5099-94的规定对底部的尺寸进行限定，底部中心壁厚S?16mm，S?5.15mm，S?5.64mm。 23 2.2.7 爆破压力P的计算 b 根据GB5099-94的规定，钢瓶的爆破压力不小于下式的计算值: 2,,SbP,，1.05 (2-2) bD,So 同时: P,1.7Pbh 因此，钢瓶的爆破压力为: 2S,2，890，2.5b,P,，1.05,，1.05,41.1674MPa,41.17MPa bD,S116,2.5o 且 P,1.7，P,1.7，25.5,43.35MPabh 因此，钢瓶的爆破压力为P?43.35MPa。 b 2.2.8 标准瓶的容积、质量和长度的计算 由于本设计中的钢瓶经过拉拔，钢管采用Φ121×4.5mm的钢管，因此，本钢瓶的质量、容积和长度均按壁厚为2. 5mm的钢瓶来计算。 2.2.8.1 本标准瓶的充装系数为0.667Kg/L，充装二氧化碳的质量为M=3Kg时，标准瓶的 M3水容积为: V,,,4.4978L,4.5L0.6670.667 钢瓶头部的容积可以近似看成一个半球型，因此，头部分的容积(见图1) 33di，1.11,,V,,,0.3580L,H(包括瓶颈和过渡段),100mm 111212 式中，di为瓶体内径di=111mm=1.11dm 凹型底部尺寸容积可以近似看成一个圆环(见图2)，未计入部分和内凸部分相近互补，圆环的直径为:Φ90mm=Φ0.9dm，圆环截面直径Φ18mm=Φ0.18dm。 15 第二章 灭火器钢瓶结构设计 2222Dd，0.90，0.18,,V,,=0.0719L,H,24mm 2244 直筒部分容积为: V,V,V,V,4.5,0.3580,0.0719,4.0701L312 钢瓶直筒部分的长度为: 4V4，4.07013 H,,,4.206dm,421mm322,,d，1.11 钢瓶的高度为: H,H，H，H,100，24，421,545mm123 钢瓶的质量初步估算: 由于本规格气瓶经拉拔而制成，因此，钢瓶的底部是不减薄的，计算底部质量时，底 部厚度依然按管壁厚度为4.5mm的钢管计算。底部增厚其长度按二分之一直径加上四分之 一直径进行近似计算。 钢瓶底部的质量: 1.211.21,,,7.85，，，,,h7.85，，0.9075，0.2092,,,24,,2222M,，，D,d,1.21,1.12,，，,1.17Kg1444 式中:ρ—合金钢的密度=7.85Kg/L 直筒部分和瓶肩部分的质量按拉拔后的尺寸进行计算: 钢瓶的直筒部分和瓶口部分的长度为: ,H,H,H,545,24,521mm2 由于肩部增厚，其长度增加四分之一直径进行近似计算。 直筒部分和瓶肩部分的质量为: 16 南京工业大学毕业设计 1.16,,D7.85，，5.21，,,,(,H，),,4,,22224 M,，，D,d,1.16,1.11,3.85Kg，，244 钢瓶的总重约为: M,M，M,1.17，3.85,5.02Kg12 容重比为:1:1.12 2.2.8.2 充装CO2Kg钢瓶的参数计算 2 充装二氧化碳M=2Kg时，钢瓶的水容积为: M2 V,,,2.999L,3.0L0.6670.667本钢瓶比标准瓶水容积(V=4.5L)减小了1.5L，减小部分为圆柱部分，减小圆柱部分 的长度为: 4,V4，1.5 ,H,,,1.55dm,155mm22,,d，1.11 钢瓶的长度:H=545-155=390mm 钢瓶减小部分的重量为: ,H7.85，，1.55,,,2222 ,M,，，D,d,1.16,1.11,，，1.08Kg44 钢瓶的重量为: M,M,,M,5.02,1.08,3.94Kg容重比为:1:1.31 2.2.9 瓶体结构(见工作图)、及参数(见表5) 工作图设计时，严格按照GB4351.2-2005和GB5099-94的规定，保证凹型底的尺寸符 17 第二章 灭火器钢瓶结构设计 合标准规定。钢瓶的参数特性见表5。 表5 参 数 型号规格 瓶重 瓶高 计算壁厚 设计壁厚 水容积 容重比 爆破压力 Kg mm S mm S’ mm L MPa MT2 3.94 390 2.4863 ?2.5 3 1:1.31 ?43.35 MT3 5.02 545 2.4863 ?2.5 4.5 1:1.12 ?43. 35 2.2.10计算结论 由上述计算和生产样件的各项试验证明，选用的材料和热处理工艺是适宜的，结构是合理的，有充足的裕度，能够保证安全生产和使用。 图1 18 南京工业大学毕业设计 图2 19 南京工业大学毕业设计 参考文献 [1]. 李翠玉,李德红. 夹具设计技术发展综述[J]. 河北工业大学报，2002，(05.) [2]. 朱耀祥. 组合机床总体设计CAD系统的设计与实现[J] .河北工业大学学报 , 2000，(08). [3]. 黄翔，张斌. 组合机床设计[M]. 上海:上海科学技术出版社，1987，10. [4]. 刘文剑. 组合机床总体

  CAD系统[J].组合机床与自动化加工技术 ,1999(04). [5]. 黄翔,张斌. 基于事例的夹具设计关键技术探讨研究[J]. 南京航空航报 ,2003，(05). [6]. 王季琨. 机械制造工艺学[M ]. 天津: 天津大学出版社, 1998，08. [7]. 施永红. 试述机械加工PROC的确定[J]. 林业机械与木工设备, 2003，(02). [8].邓文英，郭晓鹏.金属工艺学.上册[M].北京:高等教育出版社，2008.4 [9] .徐灏. 机械设计

  [M]. 北京:机械工业出版社，2000 [10].陈于萍，高晓康.互换性与测量技术[M].北京:高等教育出版社，2009.1 [11].蔡兰.机械零件工艺性手册[M].北京:机械工业出版社，2006.12 [12].艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册[M].北京:机械工业出版社 .电子机械设计与工艺简明手册[M].西安:西安电子科技大学出版社 [13].梁国元 [14].刘力.机械制图[M].北京:高等教育出版社，2008.4 [15]. 吉卫喜.机械制造技术[M]. 北京:机械工业出版社，2004，2 [16].钱志峰、刘苏.工程图学基础教程[M].北京:科学出版社，2001，9 20

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