ЗАПОРНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК A62C37/08 

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для использования в установках газового пожаротушения для выпуска огнетушащего вещества к защищаемому объекту.

Известны различные типы запорно-пусковых устройств (ЗПУ), используемых в установках для пожаротушения. В частности, известна установка с ЗПУ по а.с. SU 1669458, МКИ А 62 С 37/38, 15.08.1991, в которой используется мембрана, разрушаемая пиропатроном при поступлении импульса от системы пожарной сигнализации. Несмотря на быстроту срабатывания и высокую надежность подобных устройств (что обусловлено применением мембранного механизма, в котором мембраны обеспечивают полную герметичность ЗПУ в режиме ожидания), они тем не менее являются источником определенной повышенной опасности из-за относительно близкого расположения пиропатрона к баллону с огнетушащим составом, которое находится в баллоне под высоким давлением, в связи с чем подобное ЗПУ и является источником повышенной опасности. Кроме того, ЗПУ установки может находиться в помещении, атмосфера в котором исключает возможность использования пиропатрона, что резко ограничивает область применения ЗПУ.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является ЗПУ для автоматических пожарных установок по патенту RU 2114661 С1, МКИ А 62 С 37/38, 10.07.1998. Известное устройство содержит корпусной элемент в виде соединенных корпуса и крышки с входным и выходным отверстиями для прохода огнетушащего состава, смонтированный в корпусном элементе и выполненный в виде стакана запорный клапан с одним открытым (проходным) и другим глухим торцами и соединительным каналом в теле клапана, причем внутри клапана размещена пружина сжатия, прижимающая его глухой торец с вулканизированным уплотнительным элементом в закрытом положении клапана к выполненному внутри корпуса кольцевому седлу, и пусковой узел с электромагнитом и запорным элементом, перекрывающим канал в корпусе, предназначенный для связи с атмосферой. В торце корпуса, в зоне входного отверстия, имеется полость высокого давления, образованная между глухим торцем запорного клапана и проточкой в корпусе. В корпусе выполнена также побудительная камера, соединенная через внутреннюю полость запорного клапана с упомянутым каналом в корпусе, перекрытым запорным элементом.

В этом устройстве отсутствуют указанные выше недостатки мембранных устройств, однако при этом оно и не обладает указанными выше преимуществами, поскольку не обеспечивает сравнимое быстродействие, т.е. имеет пониженную скорость выпуска огнетушащего состава, а также имеет несколько меньшую общую надежность системы из-за сложной конструкции. Кроме того, это и подобные ЗПУ не обеспечивают полной герметичности устройства и установки в целом.

Задачей изобретения является создание надежного ЗПУ с возможностями его широкого применения, обеспечением полной герметичности и быстрого выпуска огнетушащего состава из баллона.

В этом же заключается и технический результат изобретения: создание ЗПУ, позволяющего обеспечить выполнение поставленных задач, а именно: повысить надежность устройства с одновременным обеспечением полной герметичности и быстрого пуска установки, т.е. минимального временного интервала от поступления сигнала до начала выпуска огнетушащего вещества из баллона, а также обеспечить возможность его использования, например, в помещениях, в которых полностью исключено применение горючих и взрывчатых веществ. Изобретение позволяет исключить указанные выше недостатки обоих конструктивных принципов создания ЗПУ, а именно позволяет использовать в устройстве мембрану и одновременно исключить использование пиропатрона для запуска установки.

Поставленная задача решается в предложенном изобретении посредством того, что выполненное в соответствии с изобретением ЗПУ содержит корпус, имеющий входное и выходное отверстия для прохода огнетушащего состава, включающий выполненный в виде стакана запорный клапан, открытый торец которого предназначен для взаимодействия с осевым упором корпуса, а на глухом торце клапана имеется уплотнительный элемент, которым запорный клапан в закрытом положении прижат пружиной к выполненному внутри корпуса седлу, и пусковой узел, а в корпусе, в зоне расположения входного отверстия, выполнена полость высокого давления, образованная проточкой (расточкой) в корпусе, диаметр которой превышает диаметр запорного клапана со стороны его глухого торца, а в корпусе со стороны открытого торца запорного клапана образована побудительная камера, при этом, согласно изобретению, устройство содержит закрепленную внутри корпуса мембрану, перекрывающую канал, связывающий побудительную камеру с атмосферой, и пробойник разрушения мембраны с приводом его продольных (осевых) перемещений, а соединительный канал имеет площадь сечения меньшую, чем площадь сечения прохода в мембране после ее разрушения пробойником, при этом соединительный канал расположен в запорном клапане таким образом, что до срабатывания привода пробойника упомянутый канал находится в зоне полости высокого давления и соединяет эту полость с побудительной камерой, а после срабатывания - находится вне указанной полости - между выполненным в корпусе радиальным уплотнением запорного клапана и осевым упором корпуса.

Также внутри клапана может быть расположен и введенный объемный заполнитель (балластный элемент), заполняющий его свободный внутренний объем, что способствует повышению быстродействия ЗПУ.

Конструктивно ЗПУ выполнено таким образом, что в запорном клапане наружный диаметр со стороны глухого торца превышает наружный диаметр контактирующей с ним поверхности седла в корпусе, а в корпусе, в зоне размещения выходного отверстия, выполнена проточка, образующая полость (камеру) высокого давления, при этом после срабатывания привода пробойника между запорным клапаном и проточкой образуется кольцевой и торцевой проходы для огнетушащего состава, площадь сечения каждого из которых соответствует площади сечения входного и выходного отверстий в корпусе.

Предпочтительно, чтобы площадь соединительного канала в клапане была меньше, чем площадь отверстия в мембране после ее разрушения пробойником, при этом упомянутое соотношение составляет не менее, чем двукратную величину.

Устройство привода пробойника может быть выполнено на основе устройства, обеспечивающего поступательное перемещение, например электромагнита или в виде рычага ручного привода, а также может сочетать оба эти принципа пускового устройства.

Целесообразно запорный клапан снабдить радиальным уплотнением, смонтированным в корпусе и охватывающим запорный клапан, при этом упомянутое уплотнение расположено в корпусе таким образом, что расстояние между ним и полостью высокого давления меньше хода запорного клапана.

Также целесообразно, чтобы площадь поперечного сечения пробойника была больше, чем площадь соединительного канала в запорном клапане.

Для удобства эксплуатации целесообразно, чтобы привод пробойника был выполнен в виде электромагнита, связанного с рычагом введенного ручного привода пробойника.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 изображено заявляемое запорно-пусковое устройство в положении до срабатывания привода пробойника;

на фиг.2 - то же, после срабатывания привода пробойника.

ЗПУ, выполненное согласно изобретению, включает в себя запорный клапан 1, размещенный в корпусе 2, образованном из одного или нескольких жестко связанных между собой корпусных элементов (например, собственно корпуса, связанных с ним крышки и ряда дополнительных функциональных элементов), в котором выполнены входное 3 и выходное 4 отверстия соответственно. На корпусе 2 установлена гайка 5 со стопором для соединения корпуса с переходником 6, который установлен на баллоне (не показан). Запорный клапан 1 конструктивно выполнен в виде цилиндрического стакана с глухим торцем 7, на котором размещен уплотнительный элемент 8 из вулканизированного пластика или резины, в закрытом положении ЗПУ прижатый к выполненному внутри корпуса 2 седлу 9, что обеспечивает надежную герметизацию ЗПУ в таком положении (до сигнала пуска). Второй торец 10 запорного клапана выполнен открытым (проходным) и предназначен для взаимодействия с осевым упором 11 корпуса (технологически упор удобно выполнить на другом корпусном элементе, например, на жестко закрепленной на корпусе крышке 12). В зоне входного отверстия 3 выполнена полость 13 высокого давления, образованная радиальной проточкой внутренней поверхности корпуса 2 и окружающая конец клапана 1 со стороны глухого торца 7 последнего. Размеры запорного клапана и седла выбраны так, что наружный диаметр запорного клапана 1 со стороны его глухого торца 7 превышает наружный диаметр контактирующей с ним поверхности седла 9 в корпусе, что создает требуемый баланс сил, действующих на клапан, и исключает утечки огнетушащего состава.

Клапан 1 нагружен в направлении седла 9 размещенной внутри него пружиной 14. В клапане 1 имеется радиально расположенный соединительный канал 15, через который полость 13 высокого давления сообщается с выполненной в корпусе 2 побудительной камерой 16, расположенной перед мембраной 17 со стороны открытого торца 10 запорного клапана 1 (т.е. оппозитно полости 13) и соединенной с полостью внутри последнего. Мембрана 17 в предлагаемом ЗПУ закреплена следующим образом. На закрепленной на корпусе 2 крышке 12 (при этом корпус и крышка представляют собой, как было указано, единый корпусной элемент-корпус) имеется опорная поверхность 18, предпочтительно, седловидная, на которую опирается гайка 19, прижимающая пакет из уплотнительной кольцевой шайбы 20 и круглой мембраны 17 к крышке 12. Для облегчения разрыва мембраны 17 пробойником 21 мембрана имеет в зоне канала 22 предназначенного для соединения побудительной камеры 16 с атмосферой выпуклость 23 (т.е. выпуклую поверхность), обращенную вершиной в сторону канала 22, в котором (как в направляющих) размещен пробойник 21 с заостренной рабочей частью. Крышка 12 крепится к корпусу 2 с помощью накидной гайки и переходной колодки (не обозначены). Канал 22 выполнен в корпусе 2 (или в крышке 12, что с точки зрения настоящего изобретения одно и то же).

Площадь поперечного сечения пробойника больше, чем площадь соединительного канала в запорном клапане, причем геометрические размеры пробойника и соединительного канала выбраны такими, что соотношение площадей их поперечного сечения составляет не менее чем двукратную величину.

Пробойник 21 нагружен пружиной 24 в направлении от мембраны 17, при этом электромагнит 25 пускового узла через переходник 26 (переходную втулку) своим якорем (не показан) контактирует с торцем пробойника 21. Ручной привод в виде рычага 27 установлен с возможностью качания на оси (не показана), при этом нижняя часть рычага 27 (не показана) контактирует с торцем пробойника 21, обеспечивая возможность перемещения последнего по каналу 22. Электромагнит 25 установлен на переходнике 26, на котором смонтирована также упомянутая ось рычага 27.

Позицией 28 обозначена группа подвижных и неподвижных уплотнительных элементов ЗПУ (в виде уплотнительных колец и прокладок, а также уплотнения гаек, корпуса и т.д.), а 29 - радиальное уплотнение запорного клапана, отделяющее в осевом направлении соединительный канал 15 в клапане от полости высокого давления 13 при перемещении запорного клапана 1 до контакта его открытого торца 10 с осевым упором 11. Внутри запорного клапана 1 размещен объемный вытеснитель 30, который закреплен внутри корпуса 2 и является одним из связанных с корпусом вышеупомянутых дополнительных функциональных элементов, при этом его наружная поверхность может служить направляющей для пружины 14 (при перемещении клапана 1).

Устройство работает следующим образом. При срабатывании электромагнита 25 пробойник 21, преодолевая усилие пружины 24, пробивает мембрану 17, после чего побудительная камера 16 через канал 22 сообщается с атмосферой. Давление в ней уменьшается и при усилии, действующем на клапан 1 со стороны полости высокого давления 13, величина которого становится больше усилия, оказываемого со стороны побудительной камеры 16, запорный клапан 1 усилием потока, воздействующего на его торцевую (выступающую в полость высокого давления 13) поверхность, будет перемещаться в глубь побудительной камеры 16 (фиг.2). Входное отверстие 3 сообщается посредством образующихся при этом кольцевого и радиального проходов с выходным отверстием 4. После перемещения клапана в крайнее левое положение полость высокого давления 13 отсекается от побудительной камеры 16 и происходит сообщение входного отверстия 3 только с выходным отверстием 4. Клапан 1 удерживается давлением огнетушащего состава в крайнем левом положении, обеспечивая проход огнетушащему составу то тех пор, пока усилие на клапан 1 со стороны полости высокого давления 13 (со стороны глухого торца 7 клапана) будет меньше усилия пружины 14, при этом обеспечивается нормальный проход огнетушащего состава из баллона к объекту. Радиальное уплотнение 29 в запорном клапане 1 позволяет минимизировать попадание огнетушащего состава из полости высокого давления 13 в побудительную камеру 16 и снизить (или полностью исключить) его потери в атмосферу.

В случае отсутствия электроэнергии пробойник приводится вручную посредством рычага 27, при этом все остальные этапы работы осуществляется вышеописанным образом.

Мембрану 17 необходимо выполнить таким образом (т.е. с такими геометрическими и физико-механическими параметрами), чтобы не имело место ее самопроизвольное разрушение (без воздействия со стороны пробойника) при рабочем давлении и в то же время происходило разрушение ее при минимальном усилии, развиваемом приводом. Это может быть достигнуто различными средствами, а именно путем подбора материала, геометрических параметров (толщины и/или формы).

Специалисту в данной области техники известны конструктивные приемы, позволяющие реализовать принципы, раскрытые в данном изобретении, при этом перечень упомянутых приемов не ограничен приведенными в описании примерами.

Таким образом, предложенное ЗПУ обеспечивает максимально быстрый пуск установки, определяемой временем разрыва мембраны, и в то же время не имеет в своей конструкции пиропатрона, что повышает безопасность установки в целом и расширяет сферу применения.

Запорно-пусковое устройство содержит корпус, в котором имеются входное 3 и выходное 4 отверстия для прохода огнетушащего состава, включающий выполненный в виде стакана запорный клапан 1, на глухом торце 7 которого имеется вулканизированный уплотнительный элемент, которым запорный клапан в закрытом положении прижимается к выполненному внутри корпуса седлу 9, и пусковой узел. В торце корпуса в зоне входного отверстия выполнена полость высокого давления 13, образованная между запорным клапаном и проточкой в корпусе, а между открытым торцем 10 запорного клапана и крышкой 12 корпуса образована побудительная камера 16. Пусковой узел содержит закрепленную внутри корпуса мембрану 17, перекрывающую канал 22, соединяющий побудительную камеру с атмосферой, и пробойник 21 с устройством его привода, а в запорном клапане выполнен соединительный канал 15, имеющий площадь сечения меньшую, чем площадь сечения пробойника, и расположенное так, что при срабатывании привода он находится в зоне полости высокого давления и соединяет указанную полость с полостью побудительной камеры, а после срабатывания он находится вне указанной полости высокого давления - за выполненным в корпусе радиальным уплотнением 29 запорного клапана относительно корпуса. Технический результат заключается в повышении надежности запорно-пускового устройства, расширении областей его применения, а также в обеспечении высокой герметичности и быстрого выпуска огнетушащего состава из баллона. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Запорно-пусковое устройство установки газового пожаротушения, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями для прохода огнетушащего состава, смонтированный в корпусе запорный клапан с соединительным каналом, при этом клапан установлен в корпусе с возможностью осевого перемещения, выполнен в виде стакана и имеет с одной стороны открытый, а с другой - глухой торец, первый из которых предназначен для взаимодействия с осевым упором корпуса в открытом положении клапана, а второй в закрытом положении клапана прижат пружиной к кольцевому седлу, выполненному в корпусе со стороны выходного отверстия, при этом в корпусе выполнена полость высокого давления, сообщенная с входным отверстием и охватывающая запорный клапан со стороны его глухого торца, а между открытым торцом запорного клапана и корпусом в зоне размещения осевого упора образована побудительная камера, и пусковой узел, в котором имеется запорный элемент, перекрывающий выполненный в корпусе канал, предназначенный для связи с атмосферой, отличающееся тем, что в пусковом узле запорный элемент выполнен в виде мембраны, перекрывающей выполненный в корпусе канал, предназначенный для связи с атмосферой, и пробойник с приводом, предназначенный для разрушения мембраны и размещенный в упомянутом канале корпуса, при этом соединительный канал в запорном клапане имеет площадь сечения меньшую, чем площадь сечения прохода в мембране после ее разрушения пробойником, и расположен таким образом, что при контакте глухого торца запорного клапана с кольцевым седлом упомянутый канал находится в границах полости высокого давления, а при контакте открытого торца запорного клапана с упором корпуса выход упомянутого канала находится вне полости высокого давления.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полость высокого давления выполнена в виде радиальной проточки в корпусе, охватывающей запорный клапан, при этом наружный диаметр запорного клапана со стороны глухого торца последнего превышает наружный диаметр контактирующей с ним поверхности седла в корпусе, причем размеры проточки выбраны таким образом, что после срабатывания привода пробойника между запорным клапаном и проточкой полости высокого давления образуется кольцевой и радиальный проходы для огнетушащего состава, площадь сечения каждого из которых соответствует площади сечения входного и выходного отверстий в корпусе.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри запорного клапана размещен объемный заполнитель.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено радиальным уплотнением, смонтированным в корпусе и охватывающим запорный клапан, при этом упомянутое уплотнение расположено в корпусе таким образом, что расстояние между ним и полостью высокого давления меньше хода запорного клапана.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения пробойника больше, чем площадь соединительного канала в запорном клапане.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполненный в виде электромагнита привод пробойника кинематически связан с введенным рычагом ручного привода пробойника.