ЗАПОРНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК A62C37/00 

Предлагаемое изобретение относится к запорно-пусковым устройствам (ЗПУ), используемым в газовых магистралях, преимущественно, для противопожарной техники и предназначено для использования в установках газового пожаротушения.

Известны различные типы запорно-пусковых устройств, устанавливаемых в газовых магистралях.

В частности, известны установки, в которых ЗПУ выполнено в виде шарового крана (DE №4103987 А1 от 10.10.1991). Главным недостатком подобных устройств является их недолговечность из-за возможности заклинивания их подвижных частей после продолжительного статического состояния. Для поддержания их работоспособного состояния возникает необходимость периодического их приведения в действие, что усложняет обслуживание подобных устройств.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является решение по патенту RU №2213600 С1, от 04.07.2002, из которого известно ЗПУ, содержащее центральный полый шток, снабженный тарельчатым клапаном коммутации впускного и выпускного отверстий корпуса для герметизации пневматического или гидравлического огнетушащего вещества в емкости хранения под давлением. На противоположном конце клапана в рабочей камере, снабженной дренажным каналом, установлен подпружиненный поршень, полость которого закрыта клапаном, снабженным запирающим элементом и взаимодействующим с толкателем механизма запуска. Запирающий элемент центральной полости поршня выполнен в виде мембраны, укрепленной над обратным клапаном.

Основным достоинством подобных устройств является высокая надежность, а также быстродействие, однако необходимость замены мембраны после каждого пуска усложняет обслуживание подобных устройств, поскольку требует проведения сборочно-разборочных операций. Кроме того, практически во всех известных устройствах усилие для срабатывания ЗПУ зависит от давления рабочей среды на входе, что требует максимальной мощности привода.

Задачей, которая решается с помощью настоящего изобретения, а также достигаемым техническим результатом являются повышение функциональной надежности устройства и одновременно повышение удобства обслуживания, а также минимизации мощности привода ЗПУ.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемое ЗПУ содержит полый корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия газовой магистрали с закрепленными одноименными штуцерами для подсоединения к газовой магистрали установки газового пожаротушения, и между которыми с образованием периферийного осевого прохода размещена обойма с рабочей камерой, при этом открытая сторона обоймы (одна сторона рабочей камеры) перекрыта расположенным со стороны входного отверстия ЗПУ корпусом золотникового устройства, а в зоне выходного отверстия полого корпуса ЗПУ размещен перекрывающий это отверстие клапан, закрепленный на подпружиненном поршне, установленном с возможностью перемещения в рабочей камере обоймы, причем в обойме выполнено отверстие для подачи газа к торцевой поверхности поршня, а ЗПУ снабжено механизмом открытия и закрытия клапана, который содержит два смонтированных в корпусе золотникового устройства двухпозиционных подпружиненных золотника, соответственно, открытия и закрытия клапана, и индивидуальные приводы перемещения упомянутых золотников, причем корпус ЗПУ, корпус золотникового устройства и упомянутые золотники имеют и/или образуют систему отверстий, расположенных в них таким образом, что в перемещенном положении золотника открытия клапана и исходном положении золотника закрытия клапана упомянутые отверстия формируют (образуют) канал выхода газа из упомянутой рабочей камеры в атмосферу, а в перемещенном положении золотника закрытия клапана - канал подачи газа из входного отверстия корпуса в рабочую камеру.

Целесообразно, если золотники установлены в упомянутом корпусе золотникового устройства, преимущественно, с поперечным расположением относительно оси полости корпуса ЗПУ, а в обойме выполнено отверстие для подачи газа в полость между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями поршня и обоймы.

Технологически целесообразно, если в корпусе золотникового устройства смонтированы две оппозитно расположенные гильзы, в которых установлены вдоль одной оси упомянутые подпружиненные золотники, при этом гильзы имеют и/или образуют совместно с упомянутым корпусом и золотниками упомянутую систему отверстий.

Кроме того, золотник закрытия ЗПУ и соответствующая гильза имеют и/или образуют дополнительную систему отверстий для формирования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру при закрытом положении клапана.

При этом, привод каждого золотника может быть выполнен в виде пускового устройства, например пиропатрона и/или в виде рукоятки.

А также, корпус золотникового устройства имеет наружную конусную поверхность, а во входном отверстии ЗПУ установлен входной штуцер, имеющий внутреннюю конусную поверхность, обращенную к вышеупомянутой наружной поверхности.

Целесообразно разместить пружину между золотниками.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:

фиг.1 - продольный разрез предложенного устройства в режиме ожидания;

фиг.2 - то же, положение при открывании клапана автоматически пиропатроном;

фиг.3 - то же, положение при закрывании клапана автоматически пиропатроном. Представленный на чертеже пример выполнения ЗПУ, в соответствии с заявляемым изобретением, содержит следующие конструктивные элементы (см. позиции на чертежах, в которых арабскими цифрами обозначены детали, римскими цифрами - поверхности поршня и клапана, буквами - отверстия, проточки, полости, каналы, камера, проходы и т.п.):

1 - обойма, в которой смонтированы поршень и клапан;

2 - выходной штуцер;

3 - клапан;

4 - корпус ЗПУ (непосредственно корпус и связанные с ним детали, выполняющие те же функции);

5 - подпружиненный поршень;

6 - гайка крепления клапана на поршне;

7 - пружина поршня;

8 - проставок с радиальными отверстиями (технологически обусловленная деталь, обеспечивающая проход газа в подсеть корпуса золотникового устройства);

9 - ограничитель перемещения золотника закрытия ЗПУ в виде упорной шайбы;

10 - корпус золотникового устройства (непосредственно корпус и связанные с ним детали, выполняющие те же функции);

11 - рукоятка (ручной привод золотника закрытия ЗПУ);

12 - ось поворота рукоятки 11;

13 - ограничитель перемещения золотника открытия ЗПУ в виде упорной шайбы;

14 - пусковой привод золотника закрытия ЗПУ (пиропатрон);

15 - модульный корпус пиропатрона 14;

16 - объединенный корпус приводов перемещения золотника закрытия ЗПУ;

17 - гайка крепления корпуса привода 16;

18 - толкатель золотника закрытия ЗПУ;

19 - гильза золотника закрытия ЗПУ;

20 - золотник закрытия ЗПУ;

21 - пружина золотников;

22 - гильза золотника открытия ЗПУ;

23 - золотник открытия ЗПУ, конструктивно объединенный с толкателем;

24 - гайка крепления корпуса привода 27;

25 - пусковой привод золотника открытия ЗПУ (пиропатрон);

26 - модульный корпус пиропатрона 25;

27 - объединенный корпус приводов перемещения золотника открытия ЗПУ;

28 - декомпрессионное сверление в поршне;

29 - ось поворота рукоятки ручного привода золотника открытия ЗПУ;

30 - рукоятка (ручной привод золотника открытия ЗПУ);

31 - уплотнения пары гильза-золотник;

32 - уплотнения пары клапан-поршень-обойма;

33 - входной штуцер;

34 - продольное отверстие (канал) в корпусе 10 для прохода газа от входного отверстия ЗПУ к золотнику 23 и далее - в рабочую камеру (при открытии клапана 3);

35 - кольцевая проточка на поверхности золотника 23;

36 - продольное отверстие (канал) в корпусе 10 со стороны рабочей камеры 37 - для прохода газа в рабочую камеру при перемещении золотника 23;

37 - рабочая камера в обойме (камера управления перемещениями поршня 3);

38 - продольное отверстие (канал) в корпусе 10 для прохода газа от входного отверстия ЗПУ к золотнику 20 и далее - в рабочую камеру (при закрытии клапана 3);

39 - отверстие (канал) в обойме 1 для подачи газа к торцевой поверхности поршня 3;

40 - кольцевая проточка в золотнике 20;

41 - отверстие (канал) в корпусе 10 со стороны рабочей камеры 37 - для прохода газа в рабочую камеру при перемещении золотника 20;

42 - кольцевая проточка в золотнике 23;

43 - осевое отверстие (канал) в золотнике 23;

44 - полость между золотниками, в которой размещена пружина 21 золотников;

45 - кольцевая проточка в гильзе 19;

46 - осевое отверстие (канал) в золотнике 20;

47 - продольные (периферийные) каналы, выполненные вдоль толкателя 18 золотника 20, служащие для соединения с атмосферой;

48 - полость для размещения рукоятки в объединенном корпусе соответствующего привода;

49 - периферийный осевой проход газа от входного к выходному штуцеру (между корпусом ЗПУ и обоймой);

50 - полость между обращенными друг к другу поверхностями поршня (правая торцевая наружная поверхность) и обоймы (левая торцевая внутренняя поверхность);

51 - радиальное отверстие (канал) в золотнике 20;

52 - поверхность поршня, обращенная к поверхности обоймы (в полости 50);

53 - поверхность клапана, перекрывающая в выходном штуцере;

54 - поверхность поршня, размещенная в рабочей камере;

55, 56, 57 - стрелки, показывающие траекторию прохода газа в различных участках ЗПУ.

ЗПУ, выполненное согласно предлагаемому изобретению, имеет полый корпус 4, с противоположных сторон которого выполнены входное и выходное отверстия (не обозначены на чертежах, соответственно, слева и справа), предназначенные для подключения, соответственно, к источнику газа и к газовой магистрали. В зоне выходного отверстия корпуса 4 установлен клапан 3, соединенный с подпружиненным поршнем 5, установленным с возможностью перемещения в рабочей камере 37 обоймы 1. При этом, корпус 4 имеет цилиндрическую полость (не обозначена), в которой с образованием осевого прохода 49 закреплена обойма 1, имеющая упомянутую рабочую камеру 37, и перекрывающий открытую сторону обоймы 1 (т.е. ограничивающий рабочую камеру 37) и расположенный со стороны входного отверстия корпус золотникового устройства 10.

В корпусе 10 смонтированы подпружиненные золотник 20 закрытия ЗПУ и золотник 23 открытия ЗПУ, размещенные в двух оппозитно расположенных и закрепленных в корпусе гильзах 19 и 22 соответственно, установленные соосно (вдоль одной оси), перемещения которых ограничены шайбами 9 и 13.

При этом корпус 10, гильзы 22 и 19, а также двухпозиционные подпружиненные золотники 20 и 23 имеют (или образуют в собранном состоянии - посредством выполнения совокупностей проточек и/или сверлении) систему проходов (сообщающихся отверстий), формирующих в перемещенном положении золотника 23 открытия ЗПУ (верхнее положение) и исходном положении золотника 20 закрытия ЗПУ канал выхода газа (образованный совокупностью сообщающихся отверстий 36, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 - фиг.2) из упомянутой рабочей камеры 37 в атмосферу (сообщения упомянутой камеры с атмосферой), а в перемещенном положении второго золотника 20 (нижнее положение по чертежу на фиг.2) - канал подачи газа (образованный совокупностью сообщающихся отверстий 38, 40, 41 - фиг.3) из входного отверстия в рабочую камеру 37.

Соответственно, золотник 23 имеет систему отверстий (радиальное 42 и продольное 43), образующих канал прохода газа из рабочей камеры 37 в атмосферу (канал для сообщения упомянутой камеры с атмосферой), а золотник 20 имеет одну систему отверстий (радиальное 51 и продольное 46) для образования канала выхода газа из рабочей камеры в атмосферу (канал для сообщения упомянутой камеры с атмосферой - фиг.2), а другую, образуемую проточкой 40 - для образования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру 37 (фиг.2).

Гильза 22 и золотник 23 имеют (или образуют при перемещении золотника) дополнительную систему отверстий (например, за счет выполнения кольцевых проточек) для формирования канала подачи газа (образованного совокупностью сообщающихся отверстий) от входного штуцера 33 в рабочую камеру 37 при закрытом положении клапана 3 и исходном положении золотника 23.

Золотники 23 и 20 установлены в упомянутом корпусе 10 таким образом, что имеют, преимущественно, поперечное расположение относительно корпуса 4, что обеспечивает минимальную длину системы отверстий.

В обойме 1 выполнено отверстие 39 для подачи газа в полость 50 - к торцевой поверхности поршня 5, обращенной к выходному отверстию ЗПУ и к торцевой поверхности (дну) обоймы.

Привод каждого золотника выполнен автоматическим - в виде пускового устройства на основе пиропатронов 14 и 25, размещенных в собственных модульных корпусах 16 и 25, и/или в виде ручного привода - рукояток 11 и 30, размещенных вместе с упомянутыми корпусами пиропатронов в корпусах 16 и 27 соответствующих приводов.

В примере выполнения ЗПУ, показанном на фиг.1, внутренняя поверхность стакана 1 и наружная поверхность поршня 5 выполнены ступенчатыми. В этом случае предусмотрено декомпрессионное сверление 28 в поршне для выпуска газа из полости, образуемой между поверхностью поршня и обращенной к ней поверхности обоймы (при перемещении поршня в положение закрытия клапана).

В этом ЗПУ корпус 10 имеет наружную конусную поверхность, а установленный во входном отверстии входной штуцер 33 имеет соответствующую внутреннюю поверхность.

Принцип работы предложенного ЗПУ подразделяется на этапы работы при открывании и закрывании клапана соответственно.

Работа ЗПУ при открывании клапана (фиг.2): при срабатывании пускового устройства 25 (или ручного привода - путем перемещения по стрелке рукоятки 30) происходит принудительное перемещение золотника 23 в крайнее нижнее положение (по чертежу) до соприкосновения с упорной шайбой 13. При этом давление газов в рабочей камере 37 уменьшается - за счет соединения ее по проходу, образованному совокупностью сообщающихся отверстий: радиального в проставке 8, совмещенных отверстий 36 и 43, через полость 44, и по проходу, образованному совокупностью сообщающихся отверстий 45, 46 и 47 - с атмосферой. Выход газа показан стрелкой 55.

За счет разности усилия, развиваемого давлением газов, с одной стороны поступающих в полость 50 через канал 39, и действующего на поверхность 52, и усилия, прижимающего клапан 3 к седлу штуцера 2, с другой стороны, происходит перемещение клапана 3 совместно с поршнем 5, вследствие чего открывается проход газов в выходной штуцер и далее по магистрали - к объекту. Поток газов через упомянутые отверстия в элементах ЗПУ показан стрелкой 56.

Работа ЗПУ при закрытии клапана (фиг.3): при срабатывании пускового устройства 14 (или ручного привода путем перемещения рукоятки 11 по стрелке) происходит перемещение золотника 20 в крайнее верхнее (по чертежу) положение до соприкосновения с упорной шайбой 9.

При этом газы по каналу, образованному совокупностью сообщающихся отверстий 38, 41 и проточки И, поступают в рабочую камеру 37. Поток газа показан стрелкой 57. За счет разности усилия, развиваемого давлением газов на поверхности 54 и 53, происходит перемещение клапана 3 совместно с поршнем 5 в исходное положение, в результате чего проход газов к выходному штуцеру 2 перекрывается.

Образуемый упомянутой дополнительной системой отверстий 34, 36 и проточкой 35 проход служит для подачи газа, необходимого для того, чтобы до пуска ЗПУ осуществлять дополнительное поджатие поршня вместе с клапаном 3 к седлу клапана, выполненному на штуцере 2 (что повышает надежность закрытия клапана 3).

При отсутствии давления газов на входе в ЗПУ, описанные операции по включению соответствующих пусковых устройств или ручных приводов являются подготовительными.

Предложенное ЗПУ обеспечивает быстрое открытие и закрытие его, т.к. время определяется временем срабатывания пускового устройства (в нашем случае пиротехнического), а также имеет постоянное усилие срабатывания независимо от давления газа на входе в ЗПУ, что позволяет минимизировать мощность привода и позволит сократить тем самым габариты ЗПУ.

Предложенное изобретение относится к запорно-пусковым устройствам, используемым в газовых магистралях, преимущественно к противопожарной технике и предназначено для использования в установках газового пожаротушения. Запорно-пусковое устройство содержит корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия газовой магистрали. В зоне выходного отверстия корпуса установлен клапан, соединенный с подпружиненным поршнем, установленным с возможностью перемещения в рабочей камере корпуса. Устройство имеет механизм открывания и закрывания клапана, который содержит два смонтированных в корпусе двухпозиционных подпружиненных золотника, связанных с приводом их перемещения. Корпус и двухпозиционные подпружиненные золотники имеют и/или образуют систему отверстий, формирующих в перемещенном положении первого золотника и исходном положении второго золотника канал подачи газа из упомянутой рабочей камеры в атмосферу, а в перемещенном положении второго золотника - канал подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру. Корпус имеет цилиндрическую полость, в которой с образованием осевого прохода закреплена обойма с упомянутой рабочей камерой, и перекрывающий открытую сторону стакана расположенный со стороны входного отверстия корпуса золотникового устройства, при этом золотники установлены в упомянутом корпусе преимущественно с поперечным расположением относительно обоймы, а в обойме выполнено отверстие для подачи газа к торцевой поверхности поршня. Корпус имеет две оппозитно расположенные гильзы, в которых установлены вдоль одной оси упомянутые подпружиненные золотники, при этом указанные гильзы имеют и/или образуют посредством проточек указанную систему отверстий, причем первый золотник имеет и/или образует посредством проточек систему отверстий для формирования канала подачи газа из рабочей камеры в атмосферу, а второй золотник имеет и/или образует посредством проточек одну систему отверстий для формирования канала подачи газа из рабочей камеры в атмосферу, а другую - для образования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру. Технический результат заключается в повышении функциональной надежности устройства без снижения скорости срабатывания, минимизация мощности привода и повышение удобства обслуживания. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Запорно-пусковое устройство (ЗПУ) установки газового пожаротушения, содержащее полый корпус с входным и выходным отверстиями, в которых закреплены одноименные штуцеры для подсоединения к газовой магистрали установки и между которыми с образованием периферийного осевого прохода размещена обойма с рабочей камерой, при этом открытая сторона обоймы перекрыта расположенным со стороны входного отверстия корпусом золотникового устройства, а в зоне выходного отверстия полого корпуса ЗПУ размещен перекрывающий это отверстие клапан, закрепленный на подпружиненном поршне, установленном с возможностью перемещения в рабочей камере, причем в обойме выполнено отверстие для подачи газа к торцевой поверхности поршня, а ЗПУ имеет механизм открытия и закрытия клапана, который содержит два смонтированные в корпусе двухпозиционные подпружиненные золотника, соответственно, открытия и закрытия клапана, и индивидуальные приводы перемещения упомянутых золотников, причем корпус ЗПУ, корпус золотникового устройства и упомянутые золотники имеют и/или образуют систему отверстий, расположенных в них таким образом, что в перемещенном положении золотника открытия клапана и исходном положении золотника закрытия клапана упомянутые отверстия образуют канал выхода газа из рабочей камеры в атмосферу, а в перемещенном положении золотника закрытия клапана - канал подачи газа из входного отверстия корпуса в рабочую камеру.2. Устройство по п.1, в котором золотники установлены в корпусе золотникового устройства, преимущественно, с поперечным расположением относительно оси полости корпуса ЗПУ.3. Устройство по п.1, в котором в обойме выполнено отверстие для подачи газа в полость между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями поршня и обоймы.4. Устройство по п.1, в котором в корпусе золотникового устройства смонтированы две оппозитно расположенные гильзы, в которых установлены упомянутые золотники, при этом гильзы имеют и/или образуют совместно с упомянутыми корпусом и золотниками упомянутую систему отверстий.5. Устройство по п.4, в котором золотник закрытия ЗПУ и соответствующая гильза имеют и/или образуют дополнительную систему отверстий для формирования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру при закрытом положении клапана.6. Устройство по одному из пп.1 или 5, в котором привод каждого золотника выполнен в виде, например, пиропатрона.7. Устройство по одному из пп.1 или 5, в котором привод каждого золотника выполнен в виде рукоятки.8. Устройство по п.1, в котором корпус золотникового устройства имеет наружную конусную поверхность, а во входном отверстии ЗПУ установлен входной штуцер, имеющий внутреннюю конусную поверхность, обращенную к вышеупомянутой наружной поверхности.9. Устройство по одному из пп.2 или 4, в котором между упомянутыми золотниками расположена пружина.