УСТРОЙСТВО СИГНАЛЬНО-ПУСКОВОЕ Российский патент 2008 года по МПК A62C37/00 G08B17/06 

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и управления противопожарным оборудованием, и может быть использовано для противопожарной защиты объектов электроснабжения, моторных и багажных отсеков транспортных средств.

Из уровня техники известны автономные тепловые пускатели, содержащие твердотопливный газогенератор и ударно-спусковой механизм с тепловым предохранителем из материала, обладающего эффектом памяти формы, см., пат. RU №2098157, кл. А62С 35/00, опубликован 1997.12.10. и №2101059 опубликован 1998.01.10. Недостатком известных тепловых пускателей является наличие в их конструкции твердотопливных газогенераторов, которые сами по себе являются пожароопасными источниками открытого высокотемпературного пламени и требуют специальных условий эксплуатации.

Известно устройство адресной сигнализации автономной системы пожаротушения, содержащее генератор огнетушащего вещества, автономный тепловой пускатель и пожарный охранный пульт, соединенный с источником питания, причем установленные в защищаемом объеме автономный тепловой пускатель и генератор огнетушащего вещества параллельно соединены проводниками между собой и с согласующим устройством, установленным вне защищаемого объема, при этом автономный тепловой пускатель выполнен в виде соединенных одноименным полюсом постоянных магнитов, установленных на бойке, выполненном из немагнитного материала, теплового ударно-спускового механизма и катушки индуктивности, установленной в магнитопроводном корпусе, причем вывод катушки соединен с диодом, а высота катушки не больше высоты постоянного магнита, см., пат. RU №2127623, кл. А62С 37/00, опубликован 1999.03.20. В указанном известном устройстве согласующее устройство требует установки вне защищаемого объема, что не всегда возможно реализовать, например, в условиях транспортного средства, где практически все объемы нуждаются в постоянной защите.

Известно автономное устройство пожаротушения и сигнализации, содержащее термочувствительные элементы из материала с термомеханической памятью формы, две пары соединенных одноименными полюсами постоянных магнитов, каждая из которых размещена в соответствующем корпусе, закреплена на соответствующем нагруженном в ее сторону имеющем головку штоке из немагнитного материала и установлена с возможностью взаимодействия с соответствующей катушкой индуктивности, расположенной в магнитопроводной опоре, и двумя соответствующими парам постоянных магнитов блоками герконов, каждый из которых установлен с возможностью попадания его герконов в зону действия соответствующей пары постоянных магнитов, при этом каждый из нормально разомкнутых контактов первого и второго герконов первого блока герконов соединен с одним из контактов катушки индуктивности второй пары постоянных магнитов, каждый из нормально разомкнутых контактов первого и второго герконов второго блока герконов соединен с одним из контактов катушки индуктивности первой пары постоянных магнитов, выходы первых и вторых герконов попарно подсоединены к контактам огнетушителя, причем каждый из третьих герконов блоков встроен через нормально замкнутый контакт и выход в один из шлейфов, а каждый из термочувствительных элементов установлен в соответствующем корпусе с возможностью освобождения охватываемой им головки соответствующего штока, см., пат. RU №2245730, кл. А62С 3/02, опубликован 2005.02.10. Автономное устройство пожаротушения и сигнализации расширяет арсенал автономных устройств пожаротушения и сигнализации и исключает ложные срабатывания. Данное известное конструкторское решение принято в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.

Недостатком прототипа является его усложненная конструкция за счет использования дублирующих элементов и развитой системы их коммутации. При этом импульс электрического тока одной из катушек индуктивности останется никогда не востребованным по прямому назначению. Кроме того, устройство не может быть использовано для защиты объектов электроснабжения и транспортных средств на электротяге, где постоянно присутствуют мощные магнитные поля. Герконы и катушки индуктивности штатно срабатывают при воздействии на них магнитного поля, возникающего при движении пары магнитов, однако их самопроизвольное несанкционированное срабатывание не исключено и при воздействии на них упомянутых внешних магнитных полей, что неминуемо приведет к ложному включению системы пожаротушения. Указанные недостатки прототипа ограничивают область его эффективного применения и не позволяют использовать для целей настоящего изобретения.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в повышении невосприимчивости устройства к воздействию на него внешних магнитных полей, при существенном упрощении конструкции и повышенной надежности. В сигнально-пусковом устройстве максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важными из которых являются энергонезависимость и исключение ложных срабатываний. В конечном итоге указанный технический результат расширяет область и повышает эффективность применения устройства, в частности, на объектах электроснабжения и транспортных средствах.

Положительный результат достигается тем, что сигнально-пусковое устройство, включающее корпус с размещенной в нем катушкой индуктивности с осевым каналом и электрическими выводами и шток с постоянным магнитом, фиксатором и приводом его поступательного движения, установленный нижним концевым участком напротив осевого канала катушки индуктивности с возможностью перемещения внутрь канала, при этом фиксатор выполнен из материала с термомеханической памятью формы и закреплен на верхнем концевом участке штока, отличается от прототипа тем, что оно снабжено каркасом, перемычкой и пробойником. Каркас соединен с нижней частью корпуса, выполнен из электроизоляционного материала и имеет центральный канал, расположенный соосно с осевым каналом катушки индуктивности. Перемычка выполнена из электропроводного материала, закреплена на каркасе, а ее концевые участки электрически соединены с электрическими выводами катушки индуктивности. Пробойник выполнен из немагнитного неэлектропроводного материала, смонтирован с возможностью продольного перемещения в осевом канале катушки индуктивности между перемычкой и нижним концевым участком штока.

Оптимальным с точки зрения достижения указанного положительного эффекта является оснащение устройства направляющей, выполненной в корпусе в виде полой втулки, внутри которой смонтирован пробойник.

Предпочтительно выполнение привода поступательного движения штока в виде пружины сжатия, закрепленной между корпусом и нижним концевым участком штока.

Возможно выполнение на торце пробойника, обращенном к перемычке, V-образного паза, сориентированного параллельно перемычке. Альтернативно обращенный к перемычке торец пробойника может быть выполнен в виде клина, сориентированного перпендикулярно перемычке.

Во всех исполнениях устройства на его каркасе закреплены электрические разъемы, электрически соединенные с электрическими выводами катушки индуктивности и концевыми участками перемычки.

Основным предназначением сигнально-пускового устройства является приведение в действие системы пожаротушения посредством создания импульса тока катушкой индуктивности при повышении температуры в зоне расположения термочувствительного фиксатора до порога срабатывания. Указанный импульс тока возникает в катушке индуктивности каждый раз, когда на нее воздействует магнитное поле, которое с разной степенью интенсивности неизбежно возникает при функционировании различных систем, например, в помещении электроподстанции или силовом отсеке локомотива. Каждое возникновение такого импульса тока чревато ложным срабатыванием системы пожаротушения. Оснащение катушки индуктивности оболочкой из немагнитопроводного материала решает проблему частично. Для предотвращения такого ложного срабатывания согласно изобретению устройство снабжено средством нормального короткого замыкания выводов катушки индуктивности, которые одновременно электрически соединенными с контактами огнетушителя. Такое средство выполнено в виде отрезка электрического проводника (перемычки) с минимальным сечением закрепленного на каркасе, концевые участки которого электрически соединены с соответствующими выводами катушки индуктивности. При коротком замыкании выводов катушки индуктивности посредством перемычки из электропроводного материала, случайные импульсы тока, возникающие в катушке индуктивности не передаются на контакты огнетушителя, а ложное срабатывание системы пожаротушения полностью исключается.

Для обеспечения штатного срабатывания устройства оно снабжено средством размыкания катушки индуктивности, которое в нужный момент обеспечивает возможность разрушения перемычки посредством специального пробойника. Размыкание короткозамкнутых выводов катушки индуктивности осуществляется только и непосредственно в момент начала перемещения штока, который одновременно является постоянным магнитом, внутрь канала катушки индуктивности. Указанное перемещение штока может произойти только в результате высвобождения фиксатора, выполненного из материала с термомеханической памятью формы, т.е. только в случае возникновения пожароопасной ситуации. Роль размыкающего элемента выполняет пробойник из немагнитного неэлектропроводного материала, расположенный с возможностью продольного перемещения между перемычкой и штоком в осевом канале катушки. Указанный пробойник гарантировано обеспечивает разрыв (перерубание) перемычки из электропроводного материала в нужный момент, благодаря чему только штатный импульс тока подается на контакты огнетушителя. Надежное функционирование пробойника обеспечивается выбором материалов и конструкцией его рабочей части и направляющих поверхностей.

Простота конструкции перемычки и пробойника сопряжены с необходимостью их тщательного подбора, тарировки и защиты от внешних механических и электрических воздействий. Такая защита обеспечивается конструкцией каркаса из электроизоляционного материала с центральным каналом, который является направляющей пробойника, а также диэлектрической опорой для крепления перемычки, и одновременно предохраняет от случайного механического повреждения, токов наводки, блуждающих токов и т.п.

Техническое решение иллюстрировано чертежами.

На фиг.1 изображен в разрезе общий вид сигнально-пускового устройства; фиг.2 - вид снизу сигнально-пускового устройства; фиг.3 - сечение А-А на фиг.2 увеличено в исполнении с V-образным пазом; фиг.4 - то же, что и на фиг.3 в исполнении в виде клина.

Сигнально-пусковое устройство состоит из корпуса 1 и каркаса 2, выполненных из электроизоляционного материала. В корпусе 1 размещены катушка индуктивности 3, шток 4 и пробойник 5, а на каркасе 2 закреплена перемычка 6. Катушка индуктивности 3 неподвижно вмонтирована в корпус 1, имеет осевой канал 7 и два электрических вывода 8. Шток 4, который представляет собой постоянный магнит (на фигуре соответствующие полюсы постоянного магнита обозначены буквами S и N), установлен своим нижним концевым участком 9 на входе в осевой канал 7 катушки индуктивности 3 с возможностью перемещения внутрь указанного осевого канала 7. Верхний концевой участок 10 штока 4 имеет фигурную проточку для взаимодействия с фиксатором 11, который представляет собой разрезное кольцо и выполнен из материала с термомеханической памятью формы. Шток 4 оснащен приводом его поступательного движения, который представляет собой пружину 12 сжатия, установленную коаксиально на штоке 4 в его средней части между верхней частью корпуса 1 и уступом нижнего концевого участка 9 штока 4. Пробойник 5, выполненный из немагнитного неэлектропроводного материала, расположен с возможностью продольного перемещения в осевом канале 7 катушки индуктивности 3, при этом верхний торец пробойника 5 взаимодействует с нижним концевым участком 9 штока 4, а нижний - непосредственно с перемычкой 6. Для улучшения условий взаимодействия с перемычкой 6 нижний торец пробойника 5 может быть оснащен V-образный пазом 13 или выполнен в виде клина 14. В корпусе 1 может быть заодно с ним выполнена или запрессована как отдельная деталь полая втулка 15, выполняющая роль направляющей для пробойника 5, который смонтирован в указанной втулке 15. На чертежах полая втулка 15 изображена как отдельная деталь. Нижняя часть корпуса 1 соединена с полым каркасом 2 из электроизоляционного материала, в центральной части которого выполнен центральный канал 16, соосный с осевым каналом 7 катушки индуктивности 3. В каркасе 2 по обе стороны от его центрального канала 16 установлены две шины 17 типа винт-гайка, между которыми закреплена перемычка 6 из электропроводного материала. Таким образом, концевые участки перемычки 6 электрически соединены с соответствующими электрическими выводами 8 катушки индуктивности 3. Кроме этого на каркасе 2 могут быть закреплены электрические разъемы 18 и 19, электрически соединенные через шины 17 с электрическими выводами 8 катушки индуктивности 3 и концевыми участками перемычки 6. Электрические разъемы могут быть в защитном исполнении 18 для подсоединения к средству инициирования огнетушителя (не показан) или в упрощенном 19 для заземления и соединения с «массой». В качестве электроизоляционного (неэлектропроводного) и немагнитного материала при изготовлении деталей устройства могут быть использованы пластические материалы, материалы на основе стекло- или органоволокна.

Устройство сигнально-пусковое функционирует следующим образом.

Устройство эффективно при использовании его преимущественно в системах пожаротушения мотоотсеков локомотивов железнодорожного транспорта. Устройство во взведенном положении устанавливается стационарно в месте наиболее вероятного возникновения пожара на плоскую поверхность посредством винтов или самонарезов, для чего используют сквозные отверстия в корпусе 1 и каркасе 2. Таким образом, внутренние полости корпуса 1 и каркаса 2 оказываются полностью защищенными от внешнего механического воздействия. Электрические разъемы 18 и 19 подключают к цепи шлейфа пульта пожарной сигнализации или к средствам инициирования устройства пожаротушения, например огнетушителя, при этом в самом простом исполнении разъем 19 может быть заземлен или соединен с «массой». После монтажа устройства пожаротушения и сигнализации снимают все предохранители, в том числе и со штока 4 (не показан), и устройство переводится в дежурный режим.

При возникновении в катушке индуктивности 3 случайных импульсов тока, например, от внешних магнитных полей, в изобилии образующихся при функционировании силовых электровыключателей или контактов, они не передаются на электрические разъемы 18 и 19, поскольку электрические выводы 8 электрически закорочены перемычкой 6. Ложного срабатывания системы пожаротушения или сигнализации не происходит.

При возникновении пожара и повышении температуры в зоне расположения термочувствительного фиксатора 11 до порога его срабатывания последний разжимается, восстанавливая свою форму, и высвобождает верхний концевой участок 10 штока 4. Шток 4 под воздействием пружины 12 привода его поступательного движения начинает движение вниз. Вместе со штоком 4 вниз перемещается по направляющей и пробойник 5, который при этом разрушает (разрывает или разрубает) перемычку 6. Дальнейшее движение штока 4 вниз происходит уже при разомкнутых между собой электрических выводах 8 катушки индуктивности 3. Шток 4, который представляет собой постоянный магнит, перемещаясь в осевом канале 7 катушки индуктивности 3, вырабатывает импульс тока, который через электрические выводы 8, шины 17 и электрические разъемы 18 и 19 передается по цепи шлейфа на пульт пожарной сигнализации или к средствам инициирования устройства пожаротушения. На пульте появился сигнал о срабатывании сигнального устройства, приводится в действие сама система пожаротушения. Конструкция пробойника 5, перемычки 6 и каркаса 2 исключает возможность самопроизвольного восстановления короткого замыкания электрических выводов 8 катушки индуктивности 3 после разрушения перемычки 6.

Таким образом, все отличительные от прототипа признаки сигнально-пускового устройства направлены на получение технического результата, а именно повышение невосприимчивости устройства к воздействию на него внешних магнитных полей, при существенном упрощении конструкции и повышенной надежности, что расширяет область и повышает эффективность применения устройства.

Устройство, характеризующееся описанной совокупностью существенных признаков, является новым, промышленно применимым и обладает изобретательским уровнем.

Изобретение относится к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и управления противопожарным оборудованием. В корпусе устройства размещены катушка индуктивности с осевым каналом и электрическими выводами и шток с постоянным магнитом, фиксатором и приводом его поступательного движения, установленный нижним концевым участком напротив осевого канала катушки индуктивности с возможностью перемещения внутрь канала. Фиксатор выполнен из материала с памятью формы и закреплен на верхнем концевом участке штока. Каркас устройства соединен с нижней частью корпуса, выполнен из электроизоляционного материала и имеет центральный канал, расположенный соосно с осевым каналом катушки индуктивности. На каркасе закреплена выполненная из электропроводного материала перемычка, концевые участки которой электрически соединены с электрическими выводами катушки индуктивности, в осевом канале которой между перемычкой и нижним концевым участком штока смонтирован с возможностью продольного перемещения пробойник, выполненный из немагнитного неэлектропроводного материала. Изобретение обеспечивает расширение области и повышение эффективности применения устройства. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство сигнально-пусковое, включающее корпус с размещенной в нем катушкой индуктивности с осевым каналом и электрическими выводами и шток с постоянным магнитом, фиксатором и приводом его поступательного движения, установленный нижним концевым участком напротив осевого канала катушки индуктивности с возможностью перемещения внутрь канала, при этом фиксатор выполнен из материала с термомеханической памятью формы и закреплен на верхнем концевом участке штока, отличающееся тем, что оно снабжено каркасом, перемычкой и пробойником, при этом каркас соединен с нижней частью корпуса, выполнен из электроизоляционного материала и имеет центральный канал, расположенный соосно с осевым каналом катушки индуктивности, перемычка выполнена из электропроводного материала, закреплена на каркасе, а ее концевые участки электрически соединены с электрическими выводами катушки индуктивности, пробойник выполнен из немагнитного неэлектропроводного материала, смонтирован с возможностью продольного перемещения в осевом канале катушки индуктивности между перемычкой и нижним концевым участком штока.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено направляющей, выполненной в корпусе в виде полой втулки, а пробойник смонтирован внутри втулки.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что привод поступательного движения штока выполнен в виде пружины сжатия, закрепленной между корпусом и нижним концевым участком штока.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на торце пробойника, обращенном к перемычке, выполнен V-образный паз, сориентированный параллельно перемычке.5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что обращенный к перемычке торец пробойника выполнен в виде клина, сориентированного перпендикулярно перемычке.6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что на каркасе закреплены электрические разъемы, электрически соединенные с электрическими выводами катушки индуктивности и концевыми участками перемычки.