СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАЛИВОВ ПОМЕЩЕНИЙ Российский патент 2002 года по МПК F24D19/10 

Изобретение относится к строительству, в частности к инженерно-техническому обеспечению жизнедеятельности зданий. Изобретение касается систем предотвращения заливов помещений в случае прорыва трубопроводов систем водоснабжения и систем отопления помещений промышленных и/или жилых зданий.

Известна система управления водоснабжением или отоплением помещений, содержащая регулируемые клапаны, устанавливаемые в отводящие трубопроводы водоразборных стояков по горячей и холодной воде после входных запорных вентилей до первого водоразборного узла или в соединительных трубопроводах агрегатов водопотребления, теплочувствительные датчики, размещаемые в местах прокладки трубопроводов или на входе/выходе потребителей, аппарат управления, связанный с указанными датчиками и клапанами для реализации функции изменения проходного сечения указанных клапанов в зависимости от показаний датчиков (US, патент 4708287, F 24 D 3/00, 19/10, опубл. 24.11.87).

Известная система в основном предназначена для реализации функции контроля за изменением температуры воды в проводящих трубопроводах для поддержания в отапливаемом помещении заданной температуры воздуха. Система производит регулирование за счет изменения проходного сечения управляемых клапанов, через которые пропускается вода в направлении к потребителю или от потребителя. Как правило, такие системы не предусматривают автоматическое отключение агрегата водопотребления из расчета, что трубопроводная сеть не является дефектной и вероятность аварийного выхода трубопровода или агрегата водопотребления мала. Режим предотвращения заливов реализуется только после визуального обнаружения прорыва и за счет принудительного ручного перекрытия запорных вентилей.

Естественно, что для обжитых помещений с постоянным нахождением людей проблема залива может быть быстро решена за счет своевременного обнаружения прорыва и соответствующей технической помощи. Однако существует ряд помещений, преимущественно промышленных или производственных, или необжитых (склады, хранилища и т.д.), подвалов, в которых своевременное обнаружение аварийного прорыва воды невозможно. В этом случае целесообразно обеспечить такое помещение системой автоматического предотвращения заливов. При этом ничто не ограничивает использовать такую систему во всех других случая, в том числе и в обжитых помещениях как в виде самостоятельной аварийной системы, так и в качестве составной части, например системы отопления или водоснабжения жилого помещения.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по созданию системы автоматического контроля за наличием воды в помещении в зоне его пола и управления клапанами, обеспечивающей перекрытие трубопроводов подачи воды в случае нарушения герметичности системы водоснабжения или агрегатов водопотребления. Достигаемый при этом технический результат заключается в уменьшении ущерба, наносимого помещению в случае прорыва воды, и сокращению затрат на ремонтно-восстановительные работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе предотвращения заливов помещений, содержащей регулируемые клапаны, устанавливаемые в отводящие трубопроводы водоразборных стояков по горячей и холодной воде после входных запорных вентилей до первого водоразборного узла или в соединительных трубопроводах агрегатов водопотребления, датчики, размещаемые в местах прокладки трубопроводов или на входе/выходе потребителей, аппарат управления, связанный с указанными датчиками и клапанами для реализации функции изменения проходного сечения указанных клапанов в зависимости от показаний датчиков, указанные регулируемые клапаны представляют собой электромагнитные запорные клапаны, указанные датчики выполнены влагочувствительными, размещены в зоне пола помещения под трубопроводами или агрегатами водопотребления и последовательно связаны между собой, а аппарат управления включает в себя блок управления силовой частью, выполненный с возможностью реализации функции выдачи сигнала на запитку электромагнитных клапанов в зависимости от показаний датчиков или их ручного отключения пользователем от системы питания, и выход которого связан с первым входом блока запитки электромагнитных клапанов, который выходом связан с обмотками электромагнитных клапанов, а своим вторым входом с источником питания, блок определения состояния датчиков, выполненный с возможностью выдачи сигнала при изменении сопротивления по крайней мере одного датчика и выходом связанный с блоком управления силовой частью и с генераторным блоком для перевода его в режим выдачи непрерывного звукового сигнала при заливе по крайней мере одного датчика водой, блок определения работоспособности датчиков, выполненный с возможностью выдачи сигнала при разрыве цепи питания по крайней мере одного датчика и который выходом связан с генераторным блоком для перевода его в режим выдачи прерывистого звукового сигнала, а также преобразователь напряжения, реализующий функцию питания всех блоков, входом связанный с источником электропитания, а выходом со всеми указанными блоками, при этом последовательно связанные между собой влагочувствительные датчики подсоединены к блокам определения состояния датчиков и определения работоспособности датчиков.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.

На фиг.1 - общий вид системы предотвращения заливов помещений;
на фиг.2 - блок-схема аппарата управления;
на фиг.3 - влагочувствительный датчик;
на фиг.4 - электромагнитный клапан, первый пример реализации;
на фиг.5 - электромагнитный клапан, второй пример реализации;
на фиг.6 - вид А на фиг.5;
на фиг. 7 - схема размещения системы предотвращения заливов помещений в системе отопления помещения;
на фиг. 8 - схема размещения системы предотвращения заливов помещений в системе водоснабжения помещения.

Система предотвращения заливов предназначена для минимизации расходов на ремонт и восстановление защищаемых помещений в случае аварии (протечки, залив) на отводах от водоразборных стояков холодного и горячего водоснабжения, а также исключения расходов на ремонт нижерасположенных помещений.

Согласно настоящему изобретению, система предотвращения заливов помещений (фиг.1) содержит регулируемые электромагнитные запорные клапаны 1, влагочувствительные датчики 2, последовательно связанные между собой электроцепью, аппарат управления 3, связанный с сетью электропитания 4 и с указанными датчиками 2 и электромагнитными запорными клапанами 1 для реализации функции изменения проходного сечения (закрытие, режим перекрытия) указанных клапанов 1 в зависимости от показаний датчиков 2. Аппарат управления 3 позволяет осуществить ручное отпирание клапанов 1, производимое пользователем.

Электромагнитные запорные клапаны 1 устанавливаются в отводящие трубопроводы 5 водоразборных стояков по горячей и холодной воде до первого водоразборного узла (фиг.8) или в соединительных трубопроводах 6 агрегатов водопотребления, например радиаторов отопления 7 (фиг.7). А датчики 2 размещены в зоне пола помещения под трубопроводами 5 или агрегатами водопотребления (радиаторы отопления) и последовательно связаны между собой. В общем случае датчики 2 размещаются в местах прокладки трубопроводов или на входе/выходе потребителей.

В негидроизолированном помещении (кухня) датчики 2 устанавливаются на полу в наиболее низких точках, а в гидроизолированном помещении (ванная) датчики устанавливаются непосредственно на полу в любом месте.

Датчик 2 (фиг.3) представляет собой комбинацию смежно расположенных двух чувствительных элементов 8 и 9 и контактную группу для связи с аппаратом управления 3 и другими датчиками. На практике применены датчики без тока потребления с напряжением их питания 9 В постоянного напряжения, в которых сопротивление изоляции между любым выводом датчика и фазовым (или нулевым) выводом аппарата управления не менее 5 мОм. При работе системы датчик 2 выдает на аппарат управления 8 В, если он сухой и работает, если датчик 2 мокрый, то на аппарат управления поступает сигнал 2,5 В, если датчик 2 вышел из строя, то на аппарат управления поступает сигнал 0 В.

В системе предотвращения заливов помещений можно использовать два типа электромагнитных запорных клапанов 1, представленных на фиг.4, 5, 6. На фиг. 4 представлен первый пример исполнения клапана, запорная часть 10 которого установлена в установочном стакане 11, врезаемом в трубопровод. После установки в трубопроводе установочного стакана 11 возможно вывинчивание запорной части и ее замена на другой клапан, например в случае выхода из строя и нарушении работоспособности данной запорной части. Запорная часть 10 электромагнитного клапана 1 для примера исполнения, представленного на фиг. 4, включает в себя электромагнитную систему, обмоточная катушка 12 которой подключается к цепи 13 электропитания, а якорь 14 или подвижный элемент, снабженный запирающим элементом 15, обеспечивающим перекрытие проходного сечения установочного стакана 11, установлен внутри катушки 12 подвижно в осевом направлении и подпружинен, например, в сторону перемещения якоря от установочного стакана при снятии напряжения с катушки 12 и в отсутствии водоразбора (режим непрепятствия протеканию воды). Режим непрепятствия протеканию воды достигается так же и в случае, когда при отсутствии питания на катушке якорь под действием пружины находится на максимальном удалении от установочного стакана. Условия работы клапана 1 определяются его конкретной конструкцией. Данный электромагнитный запорный клапан реализует функцию только автоматического управления запирающим элементом 14: в зависимости от наличия питания на катушке реализуется первое положение, при котором проходное сечение установочного стакана перекрыто, и второе положение, при котором данное сечение открыто под действием пружины. Ручное управление отсутствует.

Возможен вариант исполнения данного клапана 1, в конструкции которого предусмотрено использование двух отдельных обмоточных катушек, внутри которых с возможностью перемещения размещен якорь. Одна из катушек предназначена для перемещения якоря в сторону запирания проходного сечения установочного стакана, а другая - для отпирания проходного сечения установочного стакана. Под действием пружины электромагнитный клапан 1 при установке и после отпирания проходного сечения находится в открытом состоянии.

На фиг.5 и 6 представлен второй вариант исполнения электромагнитного запорного клапана 1, принципиально повторяющего конструкцию клапана по фиг.4, но имеющего вентиль 16, связанный с якорем, посредством которого можно перевести внутренний ограничитель хода якоря из положения "ОТКРЫТЬ" (минимальная величина хода якоря) (фиг.6) в положение "РАБОТА" (максимальная величина хода якоря) или наоборот. Введение в данный клапан 1 элементов механизма ручного открытия (закрытие осуществляется подачей питающего напряжения на катушку при установленном вентиле в положение "РАБОТА") клапана не представляет трудностей, является известной конструкцией и поэтому в рамках данного изобретения не рассматривается. Возможно исполнение этого клапана 1, при котором вентиль также будет выполнять функцию блокиратора якоря при нахождении его запирающего элемента в положении перекрытия проходного сечения установочного стакана. В этом случае для возобновления подачи воды необходимо снять блокировку и обеспечить вращение вентиля в сторону "ОТКРЫТЬ" до упора.

В случае отключения источника питания электронного блока клапаны 1 остаются в закрытом состоянии благодаря перепаду давления до клапанов и после (если до этого было подано напряжение на запирающие катушки), открытие клапанов может быть осуществлено только подачей сигналов на отпирающие катушки, либо вручную.

Механизм ручного открытия/закрытия клапана 1 может быть построен по принципу необходимости вращения вентиля в сторону "ОТКРЫТЬ", если необходимо ручное принудительное открытие клапана, и вращения в сторону "РАБОТА", если необходимо перевести клапан в режим автоматического управления от аппарата управления.

Аппарат управления 3 предназначен для реализации следующих функций:
- сбор информации с датчиков и определение залива;
- подача сигналов на электромагнитные запорные клапаны на перекрытие подачи воды в защищаемые помещения;
- подача непрерывного звукового сигнала в случае залива;
- подача прерывистого звукового сигнала в случае обрыва по крайней мере одного датчика;
- подача сигналов на электромагнитные запорные клапаны на открытие воды в помещения.

Аппарат управления 3 (фиг. 1) имеет расположенные на лицевой панели светодиодные индикаторы "Сеть" и "Датчик". Светодиод "Сеть" 17 индицирует о подаче сетевого питания, а светодиод "Датчик" 18 - о состоянии датчиков, при этом светодиод "Датчик" светится только в том случае, если один или несколько датчиков 2 мокрые (находятся в воде). Аппарат имеет переключатель 19, обеспечивающий подачу сетевого напряжения на аппарат. Аппарат также имеет кнопку 20 (переключатель) "Датчик", выполняющую функцию отключения датчика 2 от аппарата управления при ликвидации залива во избежание ложного срабатывания, а также при ремонте цепи датчиков при обрыве одного или нескольких датчиков 2. Аппарат также снабжен кнопкой 21 (переключателем) "Открыть", выполняющей функцию подачи напряжения на электромагнитные запорные клапаны на открытие подачи воды в помещения.

Аппарат управления (фиг. 2) включает в себя блок 22 управления силовой частью, выполненный с возможностью реализации функции выдачи сигнала на запитку электромагнитных запорных клапанов 1 или их отключения от системы питания в зависимости от наличия сигнала с блока 23 определения состояния датчиков 2. Выход блока 22 связан с первым входом блока 24 запитки электромагнитных запорных клапанов, который выходом связан с обмотками катушек электромагнитных запорных клапанов, а своим вторым входом с источником сетевого питания.

Данный блок 24 реализует алгоритм, согласно которому при отсутствии управляющего сигнала от блока 22 на запирающие катушки клапанов 1 сигнал не подается, при наличии сигнала от кнопки 21 подается питание на обмотки катушек клапанов 1 для отпирания проходных сечений установочных стаканов, при наличии управляющего сигнала с блока 22 подается напряжение питания на те катушки, которые перемещают якорь в сторону перекрытия проходных сечений установочных стаканов.

Блок 23 определения состояния датчиков 2 выполнен с возможностью выдачи сигнала при изменении сопротивления (или изменения напряжения в цепи датчиков) по крайней мере одного датчика 2 и выходом связан с блоком 22 управления силовой частью для выдачи управляющего сигнала на блок 22 с тем, чтобы последний изменил состояние или режим работы блока 24, обеспечивающего подачу питания на обмотки катушек электромагнитных запорных клапанов или отключение питания от катушек. Если хотя бы один из датчиков попал в воду, блок 23 выдает сигнал на блок 22. Если датчик через какое-то время высох, блок продолжает выдачу сигнала на блок 22. Выдача сигнала прекращается только после нажатия кнопки 20 ("Датчик"). Блок 23 также связан выходом с встроенным генераторным блоком 25 выдачи непрерывного звукового сигнала при заливе по крайней мере одного датчика водой.

Блок 23 реализует алгоритм, согласно которому производится сравнение напряжения в цепи датчиков 2 с опорным и при наличии разницы (или падении напряжения), равной (8 В - 5,5 В = 2,5 В), выдает управляющий сигнал на блок 22 и на блок 25.

Блок 22 реализует алгоритм, согласно которому при получении управляющего сигнала от блока 23 вырабатывает управляющий сигнал для блока 24.

Блок 26 определения работоспособности датчиков выполнен с возможностью выдачи сигнала при разрыве цепи питания по крайней мере одного датчика. Этот блок выходом связан с генераторным блоком 25 для перевода его в режим выдачи прерывистого звукового сигнала. Блок 26 реализует алгоритм, согласно которому производится сравнение напряжения в цепи датчиков с опорным и при наличии разницы, равной величине опорного напряжения, выдает управляющий сигнал на блок 25. Данный блок 26 может быть построен на реализации алгоритма считывания напряжения в цепи датчиков и выдачи управляющего сигнала при падении этого напряжения до нуля.

Последовательно связанные между собой влагочувствительные датчики 2 подсоединены к блокам определения состояния датчиков и определения работоспособности датчиков.

Аппарат управления включает в себя внутренний преобразователь 27 напряжения, реализующий функцию питания всех блоков в заданном режиме, входом связанный с источником электропитания, а выходом со всеми указанными блоками.

Электромагнитные запорные клапаны 1 устанавливаются в отводящие трубопроводы 5 водоразборных стояков по горячей и холодной воде после входных запорных вентилей 28 до первого водоразборного узла (фиг.8).

Система предотвращения заливов помещений работает следующим образом.

Система предотвращения заливов работает в следующих режимах:
- режим "Ожидание" - аппарат управления включен, но залива не произошло;
- режим "Перекрытие" - произошел залив, аппарат управления подает непрерывный звуковой сигнал, электромагнитные клапаны перекрывают подачу воды в защищаемые помещения;
- режим "Открытие" - режим возобновления подачи воды в помещение вручную открытием вентиля на корпусе клапана или подачей сигналов с аппарата управления на электромагнитные запорные клапаны на открытие, аппарат управления прекращает подачу непрерывной звуковой сигнализации;
- режим "Готовность" - система автоматически перейдет в режим "Ожидание" только после того, как просохнут датчики и погаснет световод "Датчик" на аппарате управления.

Для включения системы необходимо подать напряжение питания на аппарат управления переключателем "Сеть", система находится в режиме "Ожидание": на передней панели блока управления загорается световод "Сеть".

Сетевое напряжение через переключатель "Сеть" подается на внутренний преобразователь напряжения и на блок запитки электромагнитных запорных клапанов 1. Преобразователь напряжения осуществляет запитку всех внутренних блоков блока управления. Блок управления силовой частью в зависимости от состояния датчиков выдает сигнал на блок запитки электромагнитных запорных клапанов.

В режиме "Ожидание" аппарата управления на обмотку катушки электромагнитного запорного клапана не подается сигнал с аппарата управления, под действием возвратной пружины подвижный якорь находится в крайнем правом положении, поэтому запирающая прокладка не препятствует водоснабжению защищаемых помещений.

При аварии (протечка, залив на отводе) вода от протечки, залива попадает на один или несколько датчиков 2, которые посылают сигнал о заливе на аппарат управления. Система переходит в режим "Перекрытие":
- на передней панели блока управления загорается светодиод "Датчик";
- аппарат управления посылает электрические сигналы на перекрытие на электромагнитные запорные клапаны, которые перекрывают подачу воды в защищаемые помещения;
- блок управления подает непрерывный звуковой сигнал.

Для ликвидации причин залива необходимо нажать кнопку "Датчик" на передней панели аппарата управления. Кнопка "Датчик" отключает цепь датчиков 2 от схемы определения состояния датчиков на время просушки датчиков и срывает генерацию сигналов во встроенном генераторе.

Система переходит в режим "Открытие": аппарат управления прекращает выдачу непрерывного звукового сигнала.

Для возобновления подачи воды вращением ручки вентиля на каждом электромагнитном клапане в сторону "Открыть" или нажатием кнопки "Открыть" на передней панели аппарата управления возобновить подачу воды в помещения. При возобновлении подачи воды на возвратную катушку подается сигнал с блока управления, под действием электромагнитного потока на якорь запирающая прокладка открывает подачу воды.

Система из режима "Открытие" переходит в режим "Готовность".

В случае обрыва одного или нескольких датчиков аппарат управления выдает прерывистый звуковой сигнал. Система определения работоспособности датчиков подает управляющий сигнал на встроенный генератор для перевода его в режим прерывистого звукового сигнала.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как построено на использовании хорошо освоенных промышленностью элементов блоков и узлов, новая взаимосвязь которых и определяет достижение требуемого результата.

Изобретение относится к инженерно-техническому обеспечению жизнедеятельности зданий. Система предотвращения заливов помещений содержит регулируемые электромагнитные запорные клапаны, устанавливаемые в трубопроводы, влагочувствительные датчики, размещаемые в местах прокладки трубопроводов в зоне пола помещения, и аппарат управления, связанный с датчиками и клапанами для реализации функции открытия или закрытия проходного сечения указанных клапанов в зависимости от показаний датчиков. Аппарат управления включает в себя блок управления силовой частью, выход которого связан с первым входом блока запитки электромагнитных клапанов, который выходом связан с обмотками электромагнитных клапанов, а своим вторым входом - с источником питания, блок определения состояния датчиков, выходом связанный с блоком управления силовой частью и с генераторным блоком, блок определения работоспособности датчиков, выходом связанный с генераторным блоком, при этом последовательно связанные между собой влагочувствительные датчики подсоединены к блокам определения состояния датчиков и определения работоспособности датчиков. Технический результат заключается в уменьшении ущерба, наносимого помещению в случае прорыва воды, и сокращении затрат на ремонт. 8 ил.

Система предотвращения заливов помещений, содержащая регулируемые клапаны, устанавливаемые в отводящие трубопроводы водоразборных стояков по горячей и холодной воде после входных запорных вентилей до первого водоразборного узла или в соединительных трубопроводах агрегатов водопотребления, датчики, размещаемые в местах прокладки трубопроводов или на входе/выходе потребителей, аппарат управления, связанный с указанными датчиками и клапанами для реализации функции изменения проходного сечения указанных клапанов в зависимости от показаний датчиков, отличающаяся тем, что указанные регулируемые клапаны представляют собой электромагнитные запорные клапаны, указанные датчики выполнены влагочувствительными, размещены в зоне пола помещения под трубопроводами или агрегатами водопотребления и последовательно связаны между собой, а аппарат управления включает в себя блок управления силовой частью, выполненный с возможностью реализации функции выдачи сигнала на запитку электромагнитных клапанов в зависимости от показаний датчиков или их отключения от системы питания и выход которого связан с первым входом блока запитки электромагнитных клапанов, который выходом связан с обмотками электромагнитных клапанов, а своим вторым входом - с источником питания, блок определения состояния датчиков, выполненный с возможностью выдачи сигнала при изменении сопротивления по крайней мере одного датчика и выходом связанный с блоком управления силовой частью и с генераторным блоком для перевода его в режим выдачи непрерывного звукового сигнала при заливе по крайней мере одного датчика водой, блок определения работоспособности датчиков, выполненный с возможностью выдачи сигнала при разрыве цепи питания по крайней мере одного датчика и который выходом связан с генераторным блоком для перевода его в режим выдачи прерывистого звукового сигнала, а также преобразователь напряжения, реализующий функцию питания всех блоков, входом связанный с источником электропитания, а выходом - со всеми указанными блоками, при этом последовательно связанные между собой влагочувствительные датчики подсоединены к блокам определения работоспособности датчиков.