ЗАПОРНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК A62C37/08 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к выходному клапанному устройству, устанавливаемому на системах пожаротушения с автономным разбрызгивателем текучего огнетушащего вещества, хранимого в емкости под давлением.

Уровень техники данной области характеризует конструкция запорно-пускового устройства системы пожаротушения, описанная в патенте Швейцарии N 633720, А 62 С 37/06, опубл. 31.12.82, которая содержит корпус, связанный впускным каналом с емкостью текучего огнетушащего вещества, находящегося в емкости под давлением, и с разбрызгивателем посредством выпускного окна, которые герметично перекрыты ступенчатым полым поршнем, нагруженным рабочим телом запорной камеры, сообщающейся через сливной дросселирующий канал с хрупкой мембраной механизма запуска.

В положении служебного хранения огнетушащего вещества ступенчатый поршень прижат к уступу корпуса, перекрывая выпускное окно, за счет превышения усилия от давления рабочего тела в изолированной запорной камере на верхний торец поршня, площадь которого больше, чем площадь клапана. При этом тарельчатый клапан поршня автоматически прижимается к седлу клапана, выполненному в корпусе.

Недостатком указанной конструкции является инерционность пуска в работу, определяемая временем необходимого вытеснения рабочего тела из запорной камеры через сообщающийся после разрушения мембраны дросселирующий сливной канал, что является ограничением для использования этого устройства при тушении легковоспламеняющихся жидкостей из-за быстрого развития пожара.

При этом имеет место нерациональная потеря текучего огнетушащего вещества через полый поршень и сливной канал механизма запуска.

Отмеченные недостатки устранены в клапанном механизме устройства регулирования расхода текучего вещества по патенту СН 654888, F 16 K 1/36, 1986 г., содержащем центральный полый шток, снабженный тарельчатым клапаном коммуникации впускного и выпускного отверстий корпуса, служащим для герметизации пневматического или гидравлического огнетушащего вещества в емкости хранения под давлением. На противном конце центрального полого штока в рабочей камере, имеющей дренажный канал, установлен подпружиненный поршень, полость которого закрыта клапаном, снабженным запирающим элементом и взаимодействующим с толкателем механизма запуска, в частности с якорем электромагнита.

Основным достоинством известного устройства является быстродействие, так как при срабатывании механизма запуска открывается запирающий центральную полость поршня клапан для заполнения рабочей камеры oгнетушащим веществом, давлением которого шток смещается вниз и открывает меньший по контактной площади, чем площадь поршня, тарельчатый клапан выпускного отверстия корпуса. Через сообщающиеся впускное и выпускное отверстия корпуса осуществляется подача из емкости хранения огнетушащего вещества на очаг возгорания посредством распылителя насадка трубопровода.

При этом важно, что рабочее перемещение тарельчатого клапана (чувствительного элемента поршня) происходит навстречу потоку огнетушащего вещества, демпфирующему переходные процессы запуска, поэтому в известном устройстве практически отсутствуют гидроудар и динамические нагрузки.

В условиях хранения по дренажному каналу рабочей камеры утечки огнетушащего вещества, которые могут возникнуть через подвижные уплотнения клапанов, выводятся в атмосферу. Это предотвращает повышение давления во времени и наддув, достаточный для ложного срабатывания запуска, сокращая потери дорогостоящего огнетушащего вещества, например хладона.

Однако продолжением этих достоинств является неудовлетворительная функциональная надежность при относительно больших за продолжительное (до 10 лет) время эксплуатации утечках огнетушащего вещества. Поэтому повышаются эксплуатационные издержки на контроль и периодические дозаправки известного устройства в модулях пожаротушения, так как согласно требованиям НТБ 88-2001 дозаправку газового огнетушащего вещества проводят при уменьшении его массы на 5%.

Другим недостатком известного устройства является неполнота выброса огнетушащего вещества, потому что рабочее положение штока не фиксируется, а вариативно и зависит от динамически изменяющегося соотношения усилий на поршень с противных сторон: в итоге, когда сила упругости сжатой пружины превысит нагрузку от падающего давления расходуемого огнетушащего вещества, тарельчатый запорный клапан перекрывает выпускное отверстие корпуса при движении поршня в исходное положение.

Задачей, решение которой положено в основу настоящего изобретения, является повышение эффективности пожаротушения и функциональной надежности устройства при сокращении эксплуатационных расходов.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном запорно-пусковом устройстве, содержащем центральный полый шток, снабженный тарельчатым клапаном коммуникации впускного и выпускного отверстий корпуса для герметизации пневматического или гидравлического огнетушащего вещества в емкости хранения под давлением, на противном конце которого в рабочей камере, снабженной дренажным каналом, установлен подпружиненный поршень, полость которого закрыта клапаном, снабженным запирающим элементом и взаимодействующим с толкателем механизма запуска, согласно изобретению запирающий элемент центральной полости поршня выполнен в виде мембраны, укрепленной над обратным клапаном, а в дренажном канале рабочей камеры смонтирован затворный механизм, причем толкатель механизма запуска выполнен в виде полого ножа, а над шариком затворного механизма дренажного канала рабочей камеры установлен упор с возможностью осевых перемещений.

Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности устройства за счет полного выброса огнетушащего вещества при автоматическом изолировании рабочей камеры затворным механизмом дренажного ее канала и обратным клапаном полости поршня, перекрывающими объем камеры от атмосферы и расходуемого огнетушащего вещества под давлением соответственно, что гарантированно фиксирует открытое положение тарельчатого клапана коммуникации впускного и выпускного отверстий корпуса, на которое не влияют изменяющиеся в работе давления и усилия на противных торцах штока, на тарельчатом клапане и поршне, а также возвратное усилие пружины на его поршень.

Выполнение запирающего элемента в виде мембраны, герметично закрепленной в центральной полости поршня штока, практически исключает утечку oгнетушащего вещества, что позволяет использовать его в охранных системах пожарной безопасности без дозаправки емкости хранения в течение регламентированного срока.

Предложенный затворный механизм дренажного канала предотвращает нерациональную утечку огнетушащего вещества из рабочей камеры при интенсивной подаче в нее огнетушащего вещества через отверстие в мембране, пробитое полым ножом при срабатывании механизма запуска.

Оснащение подвижным упором затворного механизма дренажного канала рабочей камеры позволяет вручную безопасно открыть его шариковый клапан для последующего безопасного демонтажа крышки корпуса, необходимого для повторного использования устройства.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения неприсущей признакам в разобщенности новизны качества как эффекта суммы, а не суммы эффектов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель, не ограничивая объема прав совокупности существенных признаков формулы, и где изображены:
на фиг.1 - продольный разрез предложенного устройства;
на фиг.2 - то же, в рабочем положении;
на фиг.3 - затворный механизм дренажного канала.

В цилиндрическом корпусе 1 устройства (фиг.1 и 2) коаксиально по центру установлен полый шток 2, на нижнем конце которого выполнен тарельчатый клапан 3 коммуникации впускного и выпускного к распылителю (условно не показан) отверстий 4 и 5 соответственно.

Корпус 1 посредством резьбового штуцера 6 монтируется на емкости хранения текучего огнетушащего вещества под давлением.

На верхнем конце штока 2 закреплен полый поршень 7, размещенный в рабочей камере 8, который нагружен пружиной 9. При этом тарельчатый клапан 3 опирается на уступ 10 корпуса 1 и перекрывает сообщение отверстий 4, 5 (фиг. 1) в исходном положении и при служебном хранении устройства.

В конусе центральной полости поршня 7 помещен шарик 11, выполняющий в работе функцию обратного клапана. Центральная полость поршня 7 над шариком 11 перекрыта герметично закрепленной мембраной 12 (запирающим элементом), аксиально которой размещен полый нож 13 (толкатель механизма запуска), смонтированный на ползуне 14 цилиндрической камеры 15, выполненной в крышке 16, жестко связанной с корпусом 1 и закрывающей рабочую камеру 8.

На крышке 16 установлен пиротехнический заряд 17, примыкающий к ее цилиндрической камере 15. Пиротехнический заряд 17, ползун 14 камеры 15, несущий полый нож 13 в совокупности представляют собой механизм запуска. Соосно ползуну 14 в крышке 16 смонтирован толкатель с рычагом ручного привода (не показан).

В крышке 16 имеется сообщающийся с рабочей камерой 8 дренажный канал 18, в котором смонтирован затворный механизм 19.

Затворный механизм 19 (фиг.3) содержит трубчатый корпус 20, в конической расточке 21 которого помещен шарик 22, выполняющий функции клапана. На выходе трубчатого корпуса 20 с возможностью осевых перемещений установлен с гарантированным зазором стержневой упор 23.

Пневматическое или гидравлическое огнетушащее вещество в емкость хранения под давлением заправляется через выпускное отверстие 5 корпуса 1 предлагаемого запорно-пускового устройства. При этом нагнетаемый поток огнетушащего вещества принудительно отжимает тарельчатый клапан 3 от уступа 10 корпуса 1, перемещая шток 2 вниз и посредством поршня 7 сжимая пружину 9.

После заправки емкости огнетушащим веществом под действием пружины 9 поршень 7 со штоком 2 возвращаются в исходное положение, при этом тарельчатый клапан 3 устанавливается на уступ 10 корпуса 1, перекрывая сообщение между его отверстиями 4 и 5. Тарельчатый клапан 3 усилием давления огнетушащего вещества снизу надежно герметизирует емкость хранения.

Рабочая камера 8 изолирована от емкости хранения мембраной 12, причем шарик 11 под действием силы тяжести находится внизу и запирает коническое седло осевого канала штока 2.

Затем к выпускному отверстию 5 корпуса 1 подсоединяют трубопровод с распылительным насадком - устройство готово к эксплуатации.

В режиме хранения незначительные утечки огнетушащего вещества поступают в рабочую камеру 8 и далее через дренажный канал 18 ее крышки 16 по трубчатому корпусу 20 затворного механизма 19, минуя шарик 22 в расточке 21, выводятся в атмосферу. Роста давления в рабочей камере 8 при этом не происходит.

Работает предложенное запорно-пусковое устройство следующим образом. Электрическим импульсом сработавшей противопожарной сигнализации или с пульта оператора воспламеняется пиротехнический заряд 17, генерирующий газы, поступающие в цилиндрическую камеру 15 крышки 16, которые толкают ползун 14 с ножом 13 к мембране 12.

Это же перемещение ползуна 14 с ножом 13 получается и от ручного рычажного привода оператором.

Мембрана 12 пробивается ножом 13, через продольную полость которого рабочая камера 8 коммутируется через полости поршня 7 и штока 2 с емкостью хранения огнетушащего вещества под давлением. При этом текучее огнетушащее вещество, минуя шарик 11, поступает в рабочую камеру 8, что приводит к резкому повышению давления.

За счет разницы усилий общего давления огнетушащего вещества на противные торцы (площадь поршня 7 больше, чем площадь тарельчатого клапана 3) шток 2, сжимая пружину 9, противотоком плавно перемещается вниз (фиг.2) и соединяет впускное отверстие 4 корпуса 1 с выпускным его отверстием 5, через которые текучее огнетушащее вещество поступает на очаг возгорания, где подавляет пожар.

При этом шарик 22 затворного механизма 19 под действием резкого повышения давления в камере 8 перемещается вверх по расточке 21 трубчатого корпуса 20, перекрывая сообщение с атмосферой, а шарик 11 обратного клапана поршня 7 под действием собственного веса опускается и перекрывает центральную полость штока 2. Таким образом, рабочая камера 8 автоматически изолируется от атмосферы и впускного канала 4 корпуса 1, следствием чего является неизменность рабочего зазора 24 (фиг.2) между тарельчатым клапаном 3 и уступом 10 корпуса 1 до полного выброса огнетушащего вещества из емкости хранения.

Для замены мембраны 12 после окончания подачи огнетушащего вещества необходим демонтаж крышки 16, которая находится под давлением изолированной камеры 8. Оператор вручную разгерметизирует рабочую камеру 8, для чего шарик 22 (фиг.3) отжимается от конической расточки 21 посредством резьбовой подачи стержневого упора 23 вдоль трубчатого корпуса 20, сообщая канал 18 с атмосферой. В образовавшийся при этом зазор затворного механизма 19 между шариком 22 и конической расточкой 21 огнетушащее вещество под избыточным давлением и поршнем 7, подаваемым в исходное (фиг.1) положение разжимающейся пружиной 9, удаляется из рабочей камеры 8 по дренажному каналу 18 через трубчатый корпус 20.

Далее можно безопасно вручную разбирать устройство, инспектировать, профилактически ремонтировать и готовить его для повторного использования.

Предложенное запорно-пусковое устройство дополнительно характеризуется повышенной герметичностью изолирования огнетушащего вещества при хранении под давлением за счет использования жестко закрепленной мембраны 12 в качестве запирающего элемента обратного шарикового клапана 11 полого поршня 7 рабочей камеры 8. Этим обеспечивается годовая утечка газового огнетушащего вещества через запорно-пусковое устройство менее установленного НПБ 54-2001 предела 1%.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного запорно-пускового устройства с выявленными аналогами уровня техники, из которых изобретение не следует явным образом для специалиста по противопожарной технике, выявил, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к выходному клапанному устройству, устанавливаемому на системах пожаротушения с автономным разбрызгиванием тушащего огнетушащего вещества, хранимого и емкости под давлением. Запорно-пусковое устройство содержит центральный полый шток; снабженный тарельчатым клапаном коммуникации впускного и выпускного отверстий корпуса для герметизации пневматического или гидравлического огнетушащего вещества в емкости хранения под давлением, на противном конце которого в рабочей камере, снабженной дренажным каналом, установлен подпружиненный поршень, полость которого закрыта клапаном, снабженным запирающим элементом и взаимодействующим с толкателем механизма запуска. Новым является то, что запирающий элемент центральной полости поршня выполнен и виде мембраны, укрепленной над обратным клапаном, а в дренажном канале рабочей камеры смонтирован затворный механизм, причем толкатель механизма запуска выполнен в виде полого ножа, а над шариком затворного механизма дренажного канала рабочей камеры установлен упор с возможностью осевых перемещений. Предложенное техническое решение позволило повысить функциональную надежность устройства и эффективность пожаротушения при безопасной его эксплуатации. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Запорно-пусковое устройство, содержащее центральный полый шток, снабженный тарельчатым клапаном коммуникации впускного и выпускного отверстий корпуса для герметизации пневматического или гидравлического огнетушащего вещества в емкости хранения под давлением, на противном конце которого в рабочей камере, снабженной дренажным каналом, установлен подпружиненный поршень, полость которого закрыта клапаном, снабженным запирающим элементом и взаимодействующим с толкателем механизма запуска, отличающееся тем, что запирающий элемент центральной полости поршня выполнен в виде мембраны, укрепленной над обратным клапаном, а в дренажном канале рабочей камеры смонтирован затворный механизм. 2. Запорно-пусковое устройство по п.1, отличающееся тем, что толкатель механизма запуска выполнен в виде полого ножа. 3. Запорно-пусковое устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что над шариком затворного механизма дренажного канала рабочей камеры установлен упор с возможностью осевых перемещений.