БЛОКИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВОДА КЛАПАНА Российский патент 2019 года по МПК F16K17/38 

Настоящее изобретение относится к блокирующему устройству для привода клапана, приводу клапана, устройству противопожарной защиты, а также способу эксплуатации привода клапана. В частности, настоящее изобретение относится к блокирующему устройству для привода клапана, которое устроено так, чтобы в случае пожара при превышении температуры блокировки стопорить или, соответственно, блокировать привод клапана в положении блокировки.

Уровень техники

Приводы клапанов используются в устройстве противопожарной защиты для привода клапанов, в частности, противопожарных клапанов.

Противопожарные клапаны устанавливаются в зданиях в вентиляционные каналы для препятствования распространению пожара или дыма, например, в стены и потолки между секциями здания. Выполняя функцию заслонки дыму и пожару, противопожарный клапан в нормальном режиме в нормальном положении открыт, чтобы позволять воздуху проходить через вентиляционный канал, и в случае пожара закрыт в предохранительном положении, чтобы предотвратить распространение пожара и дыма по вентиляционному каналу. Однако и наоборот, в зависимости от концепции вентиляции и дымоотвода также возможно конфигурировать или, соответственно, выполнить клапан и его привод в виде дымоотводного клапана. Он в случае пожара в предохранительном положении может быть открытым, чтобы позволить отводить дым по вентиляционному каналу. Противопожарные клапаны и дымоотводные клапаны в смонтированном состоянии связаны с приводом клапана, который перемещает их в случае пожара из нормального положения в предохранительное положение. В отношении изменения положения клапана, в соответствии с обычным словоупотреблением "перемещение" или "привод" клапана означает перемещение или привод относящегося к клапану клапанного элемента, который служит для запора вентиляционного трубопровода, в то время как клапан вообще может содержать также и другие компоненты, такие как подшипник, раму и монтажные элементы.

Далее в качестве привода клапана будет подразумеваться моторизованный привод клапана с пружинным возвратом. Такого рода приводы клапанов можно приобрести у БЕЛИМО Аутомацион АГ (BELIMO Automation AG), Цюрих, Швейцария. У них связанный с приводным противопожарным клапаном ведомый вал привода клапана в нормальном режиме удерживается с помощью электромотора активно в своем нормальном положении против силы возвратной пружины. В случае пожара прекращается энергоснабжение мотора, что осуществляется, например, с помощью термического размыкателя, электронного размыкателя, например, детектора дыма или их комбинации. После прекращения подачи тока на мотор ведомый вал перемещается под действием силы возвратной пружины в предохранительное положение, при этом ведомый вал соединен с возвратной пружиной и мотором через трансмиссию.

Конструкция привода, тем не менее, не является решающей в контексте настоящего изобретения. Настоящее изобретение может быть использовано принципиально таким же образом в чисто моторизованных приводах клапанов без пружинного возврата.

Публикация EP 0118230 А1 раскрывает вращающийся предохранительный привод для вентиля с приводом от торсионной пружины. Торсионная пружина в нормальном режиме удерживается в сжатом состоянии с помощью оплавляемых соединительных элементов. Выше точки плавления соединительные элементы плавятся, после чего торсионная пружина разжимается и таким образом перемещает вентиль в предохранительное положение. Принципиально аналогичным образом раскрывает публикация WO 0150049 А1 привод торсионной пружины для вентиля избыточного давления, у которого сжатая торсионная пружина высвобождается посредством оплавления плавкого предохранителя.

Публикация DE 3126214 A1 раскрывает запорное устройство с приводом от торсионной пружины, в частности, для газопроводов. В нормальном режиме торсионная пружина удерживается в сжатом состоянии посредством стопорного болта, деформирующегося под воздействием тепла. Выше температуры активации стопорный болт деформируется и таким образом высвобождает привод, после чего торсионная пружина разжимается и таким образом перемещает запорное устройство в положение, в котором оно запирает газопровод. Стопорный болт может состоять, например, из легкоплавкого материала, такого как свинец, или включать элемент из расширительного материала.

Публикация US4310012 раскрывает предохранительное устройство для автоцистерны, которое содержит плавкий предохранитель и запорный вентиль. При превышении пороговой температуры плавкий предохранитель оплавляется, так что запорный вентиль закрывается, приводимый в действие пружиной.

Описание изобретения

Для исполнения изобретением своего предназначения необходимо, чтобы противопожарный клапан на протяжении всего пожара оставался в своем предохранительном положении. Прежде всего, это требуется технически при более длительных пожарах по причине преобладающих при этом высоких температурах. Тем самым, в этом плане заключается в усовершенствованиях известных приводов клапанов, чтобы еще более повысить уровень надежности этих приводов.

Задачей настоящего изобретения является изготовление приводов клапанов, устройств противопожарной защиты и способов эксплуатации устройств противопожарной защиты, которые, по меньшей мере, не имеют некоторых недостатков известных систем. В частности, задачей настоящего изобретения является создание устройств и способов, которые, в частности, в случае более длительно продолжающихся пожаров или, соответственно, при экстремальных температурах пожара, удерживают противопожарный клапан в его предохранительном положении.

В соответствии с настоящим изобретением эти цели достигаются, в частности, с помощью элементов независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные, показательные формы исполнения вытекают, кроме того, из зависимых и дополнительных независимых пунктов формулы изобретения, а также описания.

В соответствии с первым аспектом цели настоящего изобретения достигаются с помощью создания блокирующего устройства для привода клапана. При этом в смонтированном состоянии блокирующее устройство образует компонент или, соответственно, конструкционный модуль привода клапана. Путем активации блокирующее устройство может переводиться из состояния покоя в альтернативное активированное состояние.

Блокирующее устройство содержит блокирующий элемент, при этом блокирующий элемент установлен с возможностью перемещения и, таким образом, может перемещаться между принятым в состоянии покоя положением деблокирования и принятым в активированном состоянии положением блокировки. В положении блокировки блокирующий элемент стопорит или, соответственно, блокирует ведомый узел привода противопожарной защиты в предохранительном положении. Напротив, в положении деблокирования блокирующий элемент делает возможным перемещение ведомого узла с помощью расположенных впереди приводного узла компонентов привода клапана.

Блокирующее устройство содержит также приводной элемент. Приводной элемент сформирован таким образом, что он при активации блокирующего устройства перемещает блокирующий элемент из положения деблокирования в положении блокировки; для этой цели приводной элемент создает приводное усилие и воздействует на блокирующий элемент этим приводным усилием.

Далее блокирующее устройство содержит активирующий элемент, который имеет кинематическую связь с блокирующим элементом и приводным элементом. При превышении температуры блокировки происходит необратимое изменение формы активирующего элемента, тем самым происходит активация блокирующего устройства. Необратимое изменение формы может заключаться, в частности, в полном или частичном расплавлении активирующего элемента, и, таким образом, в потере его определенной формы. Изменение формы может включать в себя, альтернативно или дополнительно, также сгорание или испарение. В любом случае, изменение формы приводит к прекращению выполнения функции, прежде выполненной активирующим элементом, и, таким образом, к активации блокирующего устройства.

В некоторых формах исполнения активирующий элемент изготовлен из термопластичного пластика. Активирующий элемент из термопластичного пластика оплавляется при температуре плавления, соответствующей температуре блокировки и, таким образом, изменяет свою форму. Альтернативно активирующий элемент может быть выполнен также из другого материала, например, из термореактивного пластика. Существенным в этой связи является то, что активирующий элемент ниже температуры блокировки выполняет функцию, которая при температуре блокировки или, соответственно, при ее превышении, прекращает свое действие или отказывает.

В других формах исполнения высвобождающий элемент выполняется с помощью клеевого соединения, которое выходит из строя выше температуры блокировки.

В некоторых формах исполнения приводной элемент действует на блокирующий элемент в состоянии покоя с приводным усилием, действующим в направлении положения блокировки. В этом состоянии активирующий элемент удерживает блокирующий элемент против приводного усилия в положении деблокирования. Для такого рода формы исполнения на блокирующее устройство, таким образом, всегда воздействует приводное усилие, которое требуется для перемещения блокирующего элемента из положения деблокирования в положение блокировки. Однако в состоянии покоя приводное усилие компенсируется или, соответственно, устраняется при помощи удерживающего усилия, производимого активирующим элементом; т.е. активирующий элемент выполняет функцию удержания. Обусловленная изменением формы активирующего элемента при достижении температуры блокировки, перестает выполняться функция удержания, и удерживающее усилие не оказывает действия на блокирующий элемент. Блокирующий элемент перемещается, соответственно, в положение блокировки из-за дальнейшего воздействия приводного усилия.

В альтернативных формах исполнения активирующий элемент в состоянии до активации блокирующего устройства отсоединяет блокирующий элемент от приводного элемента и, таким образом, от приводного усилия. Обусловленное изменением формы активирующего элемента при достижении температуры блокировки разъединение не происходит, поэтому на блокирующий элемент воздействует приводное усилие. В такого рода форме исполнения активирующий элемент может быть неподвижно смонтирован на приводе клапана, например, на раме или элементе корпуса привода клапана и принимать на себя приводное усилие, оказываемое приводным элементом, тем самым, блокирующий элемент разъединяется с приводным усилием. По причине изменения формы блокирующего элемента, например, путем плавки, сгорания и/или испарения, приводной элемент воздействует приводным усилием на блокирующий элемент.

В некоторых формах исполнения блокирующий элемент имеет со стороны блокирующего элемента элемент геометрического замыкания, который в положении деблокирования связан геометрическим замыканием с элементом геометрического замыкания со стороны активирующего элемента. Это геометрическое замыкание ниже температуры блокировки гарантирует пребывание блокирующего элемента в положении деблокирования. Элемент геометрического замыкания со стороны активирующего элемента может быть сформирован, например, с помощью выпуклого элемента геометрического замыкания, который в положении деблокирования входит в зацепление с соответствующем вогнутым элементом геометрического замыкания блокирующего элемента и, таким образом, фиксируется с ним; при этом вогнутый элемент геометрического замыкания образует элемент геометрического замыкания со стороны блокирующего элемента. При этом, по меньшей мере, один из элементов геометрического замыкания выполнен упругим с целью создания запора из незапертого исходного положения при монтаже или, соответственно, сборке, например, в виде упругой защелки (защелок). При превышении температуры блокировки изменение формы активирующего элемента приводит к повреждению геометрического замыкания и, тем самым, к деблокированию блокирующего элемента. Альтернативно можно переменить расположение вогнутых и выпуклых элементов с равным эффектом. В других формах исполнения блокирующий элемент и активирующий элемент могут быть оснащены защелками, расположенными друг в друге и фиксирующимися в положении деблокирования.

В других альтернативных формах исполнения активирующий элемент жестко соединен с блокирующим элементом и образует с ним конструкционный узел. При этом в состоянии покоя блокирующий элемент механически соединен с расположенным неподвижно на приводе клапана контрэлементом. При этом конструктивное исполнение элементов может быть осуществлено принципиально таким же образом, как представлено ранее.

В некоторых формах исполнения приводной элемент содержит пружину, действующую между блокирующим элементом и опорным элементом. При этом опорный элемент расположен неподвижно относительно привода клапана и образует контропору для пружины, которая обеспечивает приводное усилие. Пружина может быть выполнена различным, в основном, известным образом. В выгодных показательных формах исполнения пружина выполнена в виде изогнутой листовой пружины. Альтернативно приводу при помощи пружины, приводной элемент также может быть выполнен таким образом, что он развивает приводное усилие лишь на основании температуры пожара, ниже температуры блокировки. Создание приводного усилия может происходить в таких формах исполнения, в частности, с помощью термического расширения приводного элемента.

В некоторых формах исполнения блокирующий элемент после своего перемещения в положение блокировки фиксируется в положении блокировки с силовым замыканием и/или геометрическим замыканием. Такого рода исполнение предотвращает нежелательное деблокирование ведомого узла элемента противопожарной защиты после произошедшей активации блокирующего устройства. Если приводное усилие описанным образом обеспечивается пружиной, то удержание блокирующего элемента может производиться удерживающим усилием, приложенным пружиной в положении блокировки. Альтернативно или дополнительно для удержания блокирующего элемента в положении блокировки могут быть предусмотрены другие удерживающие элементы. Такие прочие удерживающие элементы могут содержать, в частности, удерживающую пружину. Альтернативно или дополнительно фиксация блокирующего элемента в положении блокировки может происходить с помощью другого соединения с геометрическим замыканием, например, посредством конфигурации в виде защелки или комбинации из вогнутого и выпуклого фиксирующего элемента, как описано выше. Для такого рода конфигурации фиксация блокирующего элемента в положении блокировки осуществляется независимо от усилия, производимого элементом привода.

В некоторых формах исполнения блокирующий элемент образует в положении блокировки упор для ведомого узла. При этом упор предотвращает перемещение ведомого узла из предохранительного положения. Альтернативно или дополнительно ведомый узел и блокирующий элемент могут образовывать иное геометрическое замыкание, которое фиксирует ведомый узел в предохранительном положении.

В некоторых формах исполнения блокирующий элемент содержит установленную с возможностью поворота блокирующую защелку или установленный с возможностью поворота блокирующий рычаг.

В некоторых формах исполнения ведомый узел содержит установленный с возможностью поворота и с возможностью перемещения между нормальным положением и предохранительным положением ведомый вал. При такого рода форме исполнения блокирующее устройство рассчитано на блокировку вращающегося привода клапана. Такого рода вращающийся привод клапана используется для привода обычных вращательно движимых клапанов. Однако альтернативно привод клапана также может быть сформирован для реализации прочих перемещений привода, в частности, поступательных или линейных перемещений привода. В такого рода исполнении в качестве линейного привода может служить привод клапана для привода выполненных в виде заслонок клапанов.

В некоторых формах исполнения блокирующий элемент в положении деблокирования не имеет кинематической связи с ведомым узлом. Для такого рода форм исполнения ведомый узел привода клапана может перемещаться в положении деблокирования между нормальным положением и предохранительным положением без воздействия блокирующего элемента. Оснащенный такого рода блокирующим устройством привод клапана ведет себя в состоянии покоя блокирующего устройства таким же образом, как и привод клапана без блокирующего устройства. Этим, в частности, гарантируется то, что при непреднамеренном приведении в действие привода клапана, например, по причине ложной тревоги, не происходит блокировки ведомого узла, тем самым, возможен возврат в нормальное положение. Соответственно, это относится к намеренному управлению приводом клапана в отсутствие пожара, например, для целей тестирования.

В некоторых формах исполнения блокирующего устройства температура блокировки находится в диапазоне от 120°С до 350°С. Специальные аспекты такого рода формы исполнения описываются далее в общем контексте соответствующих изобретению устройств противопожарной защиты.

В соответствии со следующим аспектом, цели настоящего изобретения достигаются путем создания привода клапана, при этом привод клапана имеет соответствующее изобретению блокирующее устройство. В некоторых формах исполнения привод клапана выполнен в виде моторизованного привода клапана. Такой моторизованный привод клапана может быть выполнен, в частности, в виде моторизированного привода клапана с пружинным возвратом. Как упомянуто ранее, блокирующее устройство также может использоваться и в приводе без пружинного возврата.

Соответствующее изобретению блокирующее устройство в смонтированном состоянии образует конструктивный модуль соответствующего изобретению привода клапана. Иногда блокирующее устройство может быть установлено на части рамы или на другой части корпуса привода клапана и также может быть расположено полностью внутри корпуса привода клапана.

Альтернативой описанным ранее формам исполнения являются блокирующий элемент, приводной элемент и активирующий элемент, выполненные как единое целое. В такого рода форме исполнения блокирующий элемент содержит резервуар из пригодного для вспенивания материала, который при превышении температуры блокировки вспенивается и, тем самым, блокирует ведомый узел, в частности, посредством геометрического и/или силового замыкания. Резервуар может быть изготовлен в компактной форме, например, в патроне или картридже и/или распределен внутри привода клапана, например, в виде обшивки всей внутренней стены корпуса или ее части, или нескольких внутренних стенок корпуса. Пригодный для вспенивания материал может воздействовать непосредственно на ведомый узел, например, в зоне его крепления и/или зубчатки, а также альтернативно или дополнительно действовать на расположенные впереди по ходу распределения силы компоненты привода клапана. Далее пригодный для вспенивания материал во вспененном состоянии может полностью или частично заполнять внутреннее пространство корпуса привода клапана.

В соответствии со следующим аспектом цели настоящего изобретения достигаются посредством создания устройства противопожарной защиты. Устройство противопожарной защиты в соответствии с настоящим изобретением содержит соответствующий изобретению привод клапана и клапан, приводимый в действие от ведомого узла привода клапана. Далее устройство противопожарной защиты содержит функционально соединенный с приводом клапана размыкатель. Размыкатель управляет приводом клапана при эксплуатации таким образом, что привод клапана при срабатывании перемещает ведомый узел и приводимый им клапан из нормального положения в предохранительное положение.

В некоторых формах исполнения устройства противопожарной защиты размыкатель рассчитан таким образом, чтобы он в случае пожара срабатывал до достижения температуры блокировки. Обычные температуры, при которых происходит срабатывание устройства противопожарной защиты, для обычных термических размыкателей лежат, например, при 72°С, 95°С или 105°С, в то время как температура блокировки, например, - в диапазоне от 120°С до 350°С и, таким образом, лежит значительно выше температуры срабатывания размыкателя. Электронные датчики, такие как, например, индикаторы дыма, срабатывают также до температуры блокировки. Также как и для известных приводов клапанов и устройств противопожарной защиты, для такого рода компоновки в случае пожара происходит сначала перемещение ведомого узла и, таким образом, приводного клапана в предохранительное положение. Лишь при более длительно продолжающемся пожаре и связанном с этим превышением температуры блокировки происходит активация блокирующего устройства и, тем самым, блокировка ведомого узла. После активации блокирующего устройства уже невозможен простой возврат ведомого узла в нормальное положение путем управления приводом клапана.

В соответствии со следующим аспектом цели настоящего изобретения достигаются посредством предоставления способа эксплуатации привода клапана. Этот способ включает:

- в отсутствии пожара: удержание ведомого узла привода клапана в нормальном положении и удержание блокирующего элемента блокирующего устройства привода клапана в положении деблокирования;

- обнаружение наличия пожара;

- в случае пожара: перемещение ведомого узла из нормального положения в предохранительное положение, при этом блокирующий элемент остается в положении деблокирования;

- при превышении температуры блокировки после перемещения ведомого узла в предохранительное положение: перемещение блокирующего элемента из положения деблокирования в положение блокировки, в котором блокирующий элемент блокирует ведомый узел в предохранительном положении, при этом перемещение блокирующего элемента реализуется посредством необратимого изменения формы активирующего элемента блокирующего устройства.

Способ эксплуатации привода клапана может быть исполнен, в частности, посредством привода клапана в соответствии с настоящим изобретением. Раскрываемые формы исполнения соответствующего изобретению привода клапана или устройств противопожарной защиты раскрывают, тем самым, одновременно соответствующие формы исполнения способа эксплуатации привода противопожарной защиты.

Краткое описание чертежей

Далее описывается исполнение настоящего изобретения с помощью примера. Пример исполнения иллюстрируется следующими приложенными чертежами:

Фиг. 1: показывает схематично в поперечном сечении с обеих сторон связанный с вентиляционным каналом клапан с приводом клапана.

Фиг. 2: показывает привод клапана с частично удаленным корпусом.

Фиг. 3a, 3b: показывают блокирующее устройство привода клапана в виде отдельного конструкционного модуля в смонтированном состоянии.

Фиг. 3b: показывает блокирующее устройство привода клапана с отстоящими друг от друга компонентами (сборочный чертеж).

Фиг. 4: показывает блокирующее устройство совместно с остальными компонентами привода клапана в положении деблокирования блокирующего устройства и в нормальном положении ведомого узла привода клапана.

Фиг. 5а, 5b: показывают блокирующее устройство совместно с другими компонентами привода клапана в состоянии блокировки блокирующего устройства и в предохранительном положении ведомого узла привода клапана.

Фиг. 6: показывает ведомый вал с сегментом шестерни.

Фиг. 7: показывает ручное управляющее устройство для привода клапана.

Фиг. 8а, 8b, 8c: показывают соответственно рабочее состояние стопорного устройства для привода клапана.

Фиг. 9: показывает привод клапана в упрощенной форме с отстоящими друг от друга компонентами (сборочный чертеж).

Варианты осуществления изобретения

На фиг. 1 ссылочное обозначение 2 относится к клапану, который здесь в качестве примера используется как противопожарный клапан. Клапан 2 соединен с вентиляционным каналом 3, например, трубой с круглым или прямоугольным поперечным сечением. Прохождение через вентиляционный канал 3 управляется посредством положения вращающегося вокруг оси z вращения элемента 21, 21' противопожарного клапана противопожарного клапана 2. Элемент 21, 21' противопожарного клапана перемещается, соответственно удерживается в своем положении, при помощи соединенного с противопожарным клапаном 2 привода 1 клапана. Привод 1 клапана выполнен предпочтительно как привод с пружинным возвратом и содержит электрический мотор 10, а также возвратную пружину (отдельно не показана). При конфигурации в виде противопожарного клапана элемент 21, 21' клапана, соответственно, противопожарный клапан 2 удерживается при нормальной эксплуатации посредством находящегося под напряжением мотора 10 в открытом положении (нормальное положение), как обозначено ссылочным обозначением 21. В случае пожара прекращается подвод тока к мотору 10, и противопожарный клапан 2 приводится пружиной привода 10 в закрытое положение (предохранительное положение), как обозначено ссылочным обозначением 21'.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 2. Фиг. 2 показывает привод 1 клапана с частично удаленным корпусом 12. У привода 1 клапана речь идет о моторизованном приводе клапана с пружинным возвратом, как, в основном, известно по уровню техники и описано ранее. Привод 1 клапана имеет - далее ниже подробнее описанный со ссылкой на фиг. 6 - ведомый вал 13 в качестве ведомого узла для соединения с приводимым в действие противопожарным клапаном 2. В качестве примера ведомый вал 13 выполнен в виде полого вала с внутренним контуром в форме звезды, который предусмотрен для установки с защитой от проворачивания приводного вала противопожарного клапана 2. Далее привод 1 клапана оснащен дополнительным - далее более подробно описанным со ссылкой на фиг. 7 - ручным управляющим устройством 15 для перемещения ведомого вала 13 без мотора 10. Привод 1 клапана далее оснащен также дополнительным - далее более подробно описанным со ссылкой на фиг. 8а, 8b, 8с - стопорным устройством, от которого на фиг. 2 виден элемент 14а обслуживания. Электрические подключения суммарно объединены под ссылочным обозначением 16 и включают в себя разъемы или подводы для снабжения мотора 10 напряжением 11, для подключения размыкателя, а также подключения дополнительного вспомогательного включателя, который в качестве позиционного включателя определяет, находится ли ведомый вал 13 в своем нормальном положении или в своем предохранительном положении.

Корпус 12 состоит из двух створок корпуса, которые, например, соединены с помощью винтовых соединений или соединителей-защелок. Все отверстия и выемки корпуса, например, для винтового соединения створок корпуса, ведомый вал 13, ручное управляющее устройство 15 и элемент 14а обслуживания запирающего устройства имеют уплотнения, при этом уплотнительные элементы могут быть в виде мягких компонентов нанесены набрызгиванием на створки корпуса, тем самым, сокращается число подлежащих монтажу деталей. Упрощенное изображение в виде сборочного чертежа привода 1 клапана показано на фиг. 9 и описано далее ниже.

Далее привод 1 клапана оснащен соответствующим изобретению блокирующим устройством 4, которое расположено внутри корпуса 12 в виде конструкционного модуля. Также если у представленного на фиг. 2 привода 1 клапана речь идет о моторизованном приводе клапана с пружинным возвратом, и соответствующее изобретению блокирующее устройство может быть использовано предпочтительно в соединении с такого рода приводом клапана, то такого рода конструкция привода клапана не является обязательной для описанного далее блокирующего устройства, и поэтому его следует трактовать как пример.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 3а, 3b. Фиг. 3a показывает блокирующее устройство 4 привода 1 клапана в качестве отдельного конструкционного модуля в смонтированном состоянии, в то время как фиг. 4b показывает конструкционный модуль в виде сборочного чертежа. Привод 1 клапана содержит блокирующий элемент, выполненный в виде блокирующей защелки 41. Блокирующая защелка 41 имеет втулку 410, посредством которой она в смонтированном состоянии крепится с возможностью поворота посредством (не представленной на фиг. 3) оси подшипника. Ось подшипника неподвижно смонтирована на элементе корпуса привода 1 клапана. Соответственно блокирующая защелка 41 может совершать колебательное движение вокруг втулки 420 в обозначенном стрелкой А направлении или, соответственно, в обратном направлении. На фиг. 3 показано блокирующее устройство 4 в состоянии покоя в положении деблокирования, в котором блокирующая защелка 41 находится в своем положении деблокирования.

Далее блокирующее устройство 4 содержит выполненный в виде изогнутой пластинчатой пружины приводной элемент 42. Подвижное плечо или концевой сегмент 420 пластинчатой пружины 42 входит в прорезь 413 блокирующей защелки 41 и, таким образом, представляет собой кинематическую связь для нагрузки блокирующей защелки 41 приводным усилием. Через П-образный средний сегмент 421, который отвечает за создание приводного усилия с помощью пластинчатой пружины 42, концевой сегмент 420 соединен с лежащим напротив, неподвижным концевым сегментом 422. Концевой сегмент 422, по существу, выполнен прямым и имеет (можно видеть только на фиг. 3, не имеет ссылки) накладки для неподвижного монтажа в соответствующие, например, в форме прорези, выемки или вырубки элемента 120 рамы корпуса 12. Элемент 120 рамы действует, тем самым, как опорный элемент и контропора для пластинчатой пружины 42. Альтернативно или дополнительно возможен монтаж на корпусе 12 также с помощью других методов, таких как винтовое соединение, склеивание, зажим, сварка и т.д.

Далее блокирующее устройство 4 содержит выполненный в виде плавкого зажима 43 активирующий элемент. Плавкий зажим 43 содержит далее выпуклый элемент 431 геометрического замыкания, который выполнен с помощью двух противолежащих защелок. В показанном положении покоя защелки входят в зацепление с соответствующим вогнутым элементом 412 геометрического замыкания блокирующей защелки 41. На основе имеющегося таким образом геометрического замыкания блокирующая защелка 41 удерживается в положении деблокирования против приводного усилия, оказываемого сжатой пластинчатой пружиной 42 в направлении стрелки А. В качестве принимающей на себя удерживающую силу контропоры для плавкого зажима 43 может служить корпус 12, например, элемент 120 рамы и/или находящимся в состоянии покоя концевой сегмент 422.

В отличие от блокирующей защелки 41, которая изготовлена из материала, сохраняющего форму при температуре, выше температуры блокировки, например, из стали, плавкий зажим 43 плавится при превышении температуры блокировки и поэтому уже не может больше прикладывать удерживающую силу, так что блокирующая защелка 41 отклоняется в положение блокировки посредством приводного усилия, оказываемого пластинчатой пружиной 42.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 4 и 5, которые поясняют функцию блокирующего устройства при совместном действии с другими компонентами привода 1 клапана. Фиг. 4 представляет ситуацию в состоянии покоя, при этом ведомый вал 13 находится в нормальном положении, и блокирующее устройство 4, как на фиг. 3, в положении деблокирования. Ведомый узел или, соответственно, ведомый вал 13 имеет вдоль части своего периметра сегмент 130 шестерни, который имеет зацепление с остальными (не имеют ссылки) и расположенными по ходу распространения силы со стороны привода ведомого вала 13 компонентами привода 1 клапана. Нормальное положение ведомого вала 13 определено с помощью упора элемента 130 шестерни в блокирующий штифт 122. Блокирующий штифт 122 выступает из элемента 120 рамы.

При отключении напряжения 11 мотора, ведомый вал 13 перемещается с помощью сегмента 130 шестерни, приводимой от пружины посредством поворота в показанном стрелкой В направлении, в предохранительное положение, как описано ранее. При этом блокирующий элемент по-прежнему находится в положении деблокирования (не показано). Без срабатывания блокирующего устройства ведомый вал 13 может быть перемещен посредством подачи тока на мотор 10, т.е. наложения напряжения 11, из предохранительного положения снова в нормальное положение, тем самым, одновременно сжимается возвратная пружина привода клапана.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 5а, 5b. Фиг. 5а, 5b показывают ситуацию после произошедшей активации блокирующего устройства 4. Фиг. 5b отличается от фиг. 5а лишь тем, что для разъяснения на фиг. 5а имеется зажим (в своей изначальной форме), а на фиг. 5b он не показан. На практике зажим 43 будет, как правило, частично расплавляться. После прекращения действия удерживающей силы, наложенной посредством зажима 43, разжимается пластинчатая пружина 42 и при этом перемещает блокирующую защелку 41 путем отклонения в направлении А вокруг оси 121 подшипника в положение блокировки, показанное на фиг. 5. В нем край 411 для упора блокирующей защелки 41 создает упор для сегмента 130 шестерни и длительно блокирует ведомый вал 13 в предохранительном положении.

При перемещении из положения деблокирования в положение блокировки пружина 42 не полностью разжимается. В положении блокировки она, тем самым, упирается в блокирующую защелку 41 с удерживающим усилием, действующим в направлении положения блокировки, тем самым блокирующая защелка 41 фиксируется в положении блокировки.

Конструкция и функция ранее описанного и показанного на фиг. с 3 по 5 блокирующего устройство может быть модифицирована различным образом.

Так, блокирующая защелка 41 представленной формы исполнения действует непосредственно на ведомый вал 13. Таким же образом блокирующий элемент может действовать также на другой передаточный элемент привода 1 клапана, который расположен по ходу распространения силы со стороны привода ведомого вала 13, пока в случае пожара гарантировано жесткое соединение с ведомым валом 13. Далее блокирующая защелка 41 дополнительно или альтернативно для создания упора для ведомого вала 13 может запираться с геометрическим замыканием в блокирующем положении с ведомым валом 13, например, посредством соединения-защелки.

Альтернативно или дополнительно, для оказания удерживающего усилия на блокирующую защелку 41 с помощью пластинчатой пружины 42 удерживающее усилие может быть оказано на блокирующую защелку 41 в блокирующем положении также с помощью отдельной удерживающей пружины. В формах исполнения, в которых блокирующая защелка 41 запирается с геометрическим замыканием в блокирующем положении, удерживающее усилие более уже не обязательно.

Компоновка выпуклого элемента 431 с геометрическим замыканием и вогнутого элемента 412 с геометрическим замыканием может быть переменена.

В показанной форме исполнения плавкий зажим 43 расположен неподвижно в приводе 1 клапана и взаимодействует в положении деблокирования с блокирующей защелкой 41 при помощи элементов 431 и 412 с геометрическим замыканием. Альтернативно активирующий элемент может быть жестко соединен с блокирующей защелкой 41 и образовывать с ней конструктивный узел. При этом в положении деблокирования согласно фиг. 4 блокирующая защелка 41 механически соединена с расположенным неподвижно на приводе 1 клапана контрэлементом и, тем самым, удерживается против приводного усилия в положении деблокирования. Так, в форме исполнения согласно фиг. 3 - 5, активирующий элемент из термопластичного материала может включать вогнутый элемент 412 геометрического замыкания и может быть жестко соединен с блокирующей защелкой 41. В качестве контрэлемента может служить неподвижно смонтированный на приводе 1 клапана выпуклый элемент геометрического замыкания, который может быть сформирован, принципиально таким же образом, как показанный выпуклый элемент 431 геометрического замыкания.

В представленной форме исполнения приводной элемент в форме пластинчатой пружины 42 неподвижно смонтирован на элементе 120 рамы корпуса 12. Однако альтернативно пластинчатая пружина 42 может быть жестко смонтирована и на блокирующей защелке 41 и опираться на неподвижно у элемента 120 рамы или у другой части корпуса 12 в качестве контропоры и таким образом действовать между контропорой и блокирующей защелкой 41. Далее вместо пластинчатой пружины 42 может быть использована в качестве приводного сегмента другая пружина, например, спиральная пружина, работающая как натяжная или прижимная пружина.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 6. Фиг. 6 показывает ведомый вал 13 привода 1 клапана с, по существу, симметричным относительно оси вращения (цилиндрическим) корпусом (не имеет ссылки), который образует собственный вал и, таким образом, жестко связанным сегментом 130 шестерни. Корпус и сегмент 130 шестерни могут быть изготовлены отдельно из различных материалов и/или различными способами изготовления и затем соединены известным образом, например, запрессовкой. Так, например, корпус может быть изготовлен металлорезкой и сегмент 130 шестерни методом спекания. Альтернативно ведомый вал изготавливается штучно методом первичного формообразования, например, методом спекания. Ведомый вал согласно фиг. 6 также может быть использован в других приводах клапанов, которые не имеют блокирующего устройства.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 7. Фиг. 7 показывает ручное управляющее устройство 15, как оно, например, имеется в приводе 1 клапана, но также может быть применено в прочих приводах клапанов без блокирующего устройства. Показанное ручное управляющее устройство 15 отличается встроенной защитой от перегрузки, поясненной далее.

Ручное управляющее устройство 15 имеет размещенный в корпусе 12 управляющий вал 151 с внутренним шестигранником (смотри также фиг. 2), который для ручного управления соединен с отдельным управляющим элементом, например, ручным кривошипом. Для соединения в форме исполнения согласно фиг. 7 в качестве примера предусмотрен внутренний шестигранник (не имеет ссылки, смотри также фиг. 2). Коаксиально вокруг управляющего вала 151 расположена ведущая шестерня 152 с втулкой (не имеет ссылки), эта шестерня зацепляет сидящую по ходу распространения усилия привода клапана шестерню 150. На части своего периметра управляющий вал 151 имеет внешнюю зубчатку, в то время как втулка ведущей шестерни имеет находящуюся в зацеплении с внешней зубчаткой соответствующую внутреннюю зубчатку, при этом боковые стенки зубьев сформированы, например, в виде наклонной плоскости. Далее втулка ведущей шестерни 151 на части своей длины имеет продольную прорезь, так что диаметр шестерни может увеличиваться под действием пружины. Далее часть втулки обвита пружиной 153 предварительного зажима, которая оказывает на прорезанную втулку радиальное, направленное внутрь усилие предварительного зажима. Таким образом, ведущая шестерня 152 до предельного крутящего момента, который, по существу, определяется силой предварительного зажима и зубчаткой, связана без прокручивания с управляющим валом, так что для ручного управления момент вращения может передаваться на шестерню 150. При превышении предельного крутящего момента действующая на зубчатку радиальное усилие превышает силу предварительного зажима, создаваемую пружиной 152 предварительного зажима, так что диаметр втулки увеличивается под действием пружины; тем самым зубчатка выводится из зацепления, и защищенное от проворачивания соединение нарушается. Таким образом, при ручном управлении предотвращается возможная в противном случае перегрузка привода 1 клапана.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 8а, 8b, 8c. Фиг. 8a, 8b, 8c показывают стопорное устройство 14, как оно, например, имеется в приводе 1 клапана, но также может быть использовано и в прочих приводах клапанов без блокирующего устройства. Показанное ручное управляющее устройство используется в соединении с ручным управляющим устройством 15, как описано ранее. С помощью ручного управляющего устройства и стопорного устройства ведомый вал может перемещаться в желаемое положение без использования мотора и там фиксироваться, что, например, может потребоваться при пуско-наладке, а также для целей тестирования и технического обслуживания.

Стопорное устройство 14 содержит выполненный в форме кривошипа управляющий рычаг 140 с элементами 140a, 140b рычага. Элемент 140a рычага установлен в корпусе 12 с возможностью отклонения вокруг оси C и перемещается или, соответственно, отклоняется для управления стопорным устройством при помощи управляющего элемента 14a (смотри фиг. 2).

Далее стопорное устройство 14 содержит расположенную по ходу распространения усилия привода 1 клапана шестерню 142, от которой по периметру отстоит некоторое количество пальцев 143.

Далее стопорный элемент дополнительно содержит стопорную пружину 141, которая расположена на противоположной к элементу 140а рычага стороне элемента 140b рычага и отклоняется управляющим рычагом 140. Стопорная пружина 141 выполнена в виде спиральной пружины и имеет на своих концах два радиально отстоящих пружинных плеча 141a, 141b, при этом пружинные плечи в неотклоненном положении стопорной пружины 141, по существу, параллельны друг другу. Пружинное плечо 141a установлено против контропоры 144.

Фиг. 8а показывает стопорное устройство 14 в незастопоренном положении, в котором пружина 141 и, в частности, пружинное плечо 141b не находится в кинематической связи с пальцами 143; в этом положении шестерня 142 может свободно перемещаться. Направления движения при этом таковы, что шестерня 142 при движении с приводом от возвратной пружины поворачивается в направлении предохранительного положения против часовой стрелки (смотря сверху) и, соответственно, по часовой стрелке от предохранительного положения.

Фиг. 8b показывает застопоренное положение, которое получается путем отклонения управляющего рычага 140 в направлении С'. При перемещении из конфигурации по фиг. 8а в конфигурацию по фиг. 8b сжимается ранее несжатая стопорная пружина 141, поскольку пружинное плечо 141а зафиксировано контропорой 144, и откидное движение не может последовать. Во время отклоняющего перемещения другое пружинное плечо 141b скользит по скошенной кромке (не имеет ссылки) неподвижного направляющего элемента 145 и, наконец, зацепляется в разрез (не имеет ссылки) направляющего элемента 145, как представлено на фиг. 8b. При деблокировании ручного управляющего устройства 15 шестерня 142 перемещается по часовой стрелке, т.е. в направлении предохранительного положения, под действием силы возвратной пружины настолько, пока палец 143 не упрется в пружинное плечо 141b. Теперь стопорная пружина 141 через пружинное плечо 141b оказывает направленное против силы возвратной пружины усилие и поднимает ее, так что привод остается застопоренным в своем положении.

Снятие стопора, что означает переход из конфигурации согласно фиг. 8b в конфигурацию согласно фиг. 8a, может производиться как вручную, так и посредством мотора привода 1 клапана. Для ручного снятия стопора стопорный рычаг отклоняется противоположно направлению C'. При этом штифт 140с стопорного рычага 140 упирается в пружинное плечо 141b и поднимает его c контропоры 144, так что пружинное плечо 141b высвобождается из зацепления с направляющим элементом 145 и отщелкивается в свое положение покоя. Для снятия стопора посредством мотора движется навстречу предохранительному положению, что означает поворот шестерни 142 по часовой стрелке; тем самым палец 143 поднимается пружинным плечом 141b, и пружинное плечо 143b также отщелкивается в положение покоя за счет силы пружины стопорной пружины 141.

Такое моторизованное снятие стопора предпочтительно по причинам безопасности. Известно, что в этой связи умышленный стопор, например, в рамках пуско-наладки или технического обслуживания, по их завершении по недосмотру не будет снова снят, поэтому привод остается в застопоренном положении, и в случае пожара ведомый узел не перемещается в предохранительное положение. Посредством автоматического снятия стопора при подаче тока на мотор гарантируется, что в любом случае стопор будет снят.

При ручном перемещении по направлению к предохранительному положению и при последующей фиксации возможно без прочих мер то, что привод посредством возвратной пружины так сильно будет зажат в упоре, что описанное ранее снятие стопора посредством мотора уже невозможно. Это случается, если созданный возвратной пружиной, а также за счет присущей трансмиссии упругости имеющийся момент превышает момент, прилагаемый мотором.

Как далее разъясняется с дополнительной ссылкой на фиг. 8с, возникновение такого рода ситуации предотвращается посредством представленного стопорного устройства 14. Если приложенный возвратной пружиной момент превышает допустимое максимальное значение, то находящийся в зацеплении с пружинным плечом 141b палец 143 - исходя из показанной на фиг. 8b конфигурации - скользит по изогнутому наружу свободному концу (не имеет ссылки), так что пружинное плечо 141b высвобождает палец 143. Следовательно, шестерня 142 может перемещаться - приводимая в движение от возвратной пружины - в направлении предохранительного положения, при этом свободный конец пружинного плеча 141b скользит вдоль внешней стенки пальца 143 до тех пор, пока, наконец, не потеряет контакта с пальцем 143, посредством чего разжимается пружина 143. При продолжении вращения шестерни 142 очередной палец 143' упирается, в конечном счете, в пружинное плечо 141b, тем самым опять получается конфигурация согласно фиг. 8b. Этот процесс повторяется так часто, пока момент возвратной пружины больше не превысит максимального значения, поэтому стопорное положение согласно фиг. 8b сохраняется.

Таким образом, представленное стопорное устройство 14 обладает, в общей сложности, свойствами срабатывать как вручную, так и с помощью мотора и ограничивать накладываемый возвратной пружиной момент до максимального значения, при котором возможно срабатывание стопора с помощью мотора.

Далее дополнительно дается ссылка на фиг. 9. Фиг. 9 показывает изображение в виде сборочного чертежа привода 1 клапана. Привод 1 клапана выполнен как многослойная «сэндвич»-конструкция между створками 12а, 12b корпуса. Важные компоненты помещены между двумя отстоящими пластинами, при этом нижней из пластин является пластина 120. Между пластинами расположена, в частности, трансмиссия привода 1 клапана с блокирующим устройством 4. Верхняя из пластин несет также возвратную пружину 510. Сверху пластины 12с расположена через промежуточную структуру 12d, несущую мотор 505, проводящая плата 500, на которой находится схема контроля и управления мотора 505.

Настоящее изобретение относится к блокирующему устройству (4) для привода клапана, при этом блокирующее устройство (4) может быть переведено путем активации из состояния покоя в альтернативное активированное состояние. Блокирующие устройство (4) содержит установленный с возможностью перемещения блокирующий элемент (41) и в положении блокировки блокирует ведомый узел (13) в предохранительном положении. Далее блокирующее устройство (4) содержит приводной элемент (42), который при активации блокирующего устройства (4) перемещает блокирующий элемент (41) в положение блокировки. Далее блокирующее устройство содержит активирующий элемент (43), который при превышении температуры блокировки активирует блокирующее устройство (4) путем необратимого изменения формы. Далее раскрываются также привод клапана c блокирующим устройством, устройство противопожарной защиты, а также способ эксплуатации устройства противопожарной защиты. Технический результат заключается в повышении уровня надежности привода клапана в случае, где это требуется технически при более длительных пожарах по причине преобладающих при этом высоких температур. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Блокирующее устройство (4) для привода (1) клапана, причем блокирующее устройство (4) выполнено с возможностью переведения посредством активации из состояния покоя в альтернативное, активированное состояние, при этом блокирующее устройство (4) содержит:

- блокирующий элемент (41), при этом блокирующий элемент (41) установлен с возможностью перемещения и тем самым может перемещаться между положением деблокирования, принятым в состоянии покоя, и положением блокировки, принятым в активированном состоянии, и при этом блокирующий элемент (41) в положении деблокирования допускает перемещение ведомого узла (13) привода (1) клапана и в блокирующем положении блокирует ведомый узел (13) в предохранительном положении;

- приводной элемент (42), при этом приводной элемент (42) выполнен таким образом, что он при активации блокирующего устройства (4) перемещает блокирующей элемент (41) из положения деблокирования в положение блокировки;

- активирующий элемент (43), при этом активирующий элемент (43) имеет кинематическую связь с блокирующим элементом (41) и приводным элементом (42); и при этом активация блокирующего устройства (4) при превышении температуры блокировки происходит посредством необратимого изменения формы активирующего элемента (43).

2. Блокирующее устройство (4) по п. 1, при этом активирующий элемент (43) изготовлен из термопластичного пластика.

3. Блокирующее устройство (4) по п. 1 или 2, при этом приводной элемент (42) упирается в блокирующий элемент (41) в состоянии покоя с приводным усилием, действующим в направлении положения блокировки, и активирующий элемент (43) удерживает блокирующий элемент (41) в состоянии покоя против приводного усилия в положении деблокирования.

4. Блокирующее устройство (4) по п. 3, при этом блокирующий элемент (41) имеет со стороны блокирующего элемента элемент (412) геометрического замыкания, который в положении деблокирования соединен с геометрическим замыканием со стороны активирующего элемента с элементом (431) геометрического замыкания активирующего элемента (43).

5. Блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1-4, при этом приводной элемент (42) содержит пружину, действующую между блокирующим элементом (41) и опорным элементом (120).

6. Блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1–5, при этом блокирующий элемент (41) после своего перемещения в положение блокировки зафиксирован в положении блокировки с силовым и/или геометрическим замыканием.

7. Блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1-6, при этом блокирующий элемент (41) в положении блокировки образует упор для ведомого узла (13).

8. Блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1-7, при этом блокирующий элемент (41) содержит установленную с возможностью поворота блокирующую защелку или установленный с возможностью поворота блокирующий рычаг.

9. Блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1-8, при этом ведомый узел (13) содержит установленный с возможностью поворота и перемещаемый между нормальным положением и предохранительным положением ведомый вал.

10. Блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1-9, при этом блокирующий элемент (41) в положении деблокирования не имеет кинематической связи с ведомым узлом (13).

11. Блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1-10, при этом температура блокировки лежит в диапазоне от 120°С до 350°С.

12. Привод (1) клапана, включающий выполненный для кинематической связи с клапаном (2) приводной узел (13) и блокирующее устройство (4) по одному из пп. 1-11.

13. Привод (1) клапана по п. 12, при этом привод (1) клапана выполнен как моторизованный привод клапана.

14. Устройство противопожарной защиты, включающее:

- привод (1) клапана по п. 12 или 13;

- клапан (2) с приводом от ведомого узла (13) привода (1) клапана;

- функционально соединенный с приводом (1) клапана размыкатель; при этом размыкатель управляет приводом (1) клапана таким образом, что при срабатывании привод (1) клапана перемещает ведомый узел (13) и приводной клапан из нормального положения в предохранительное положение.

15. Устройство противопожарной защиты по п. 14, при этом размыкатель рассчитан таким образом, что он в случае пожара срабатывает до достижения температуры блокировки.

16. Способ эксплуатации привода (1) клапана, включающий:

- в отсутствие пожара: удержание ведомого узла (13) привода (1) клапана в нормальном положении и удержание блокирующего элемента (41) блокирующего устройства (4) привода (1) клапана в положении деблокирования;

- распознание наличия пожара;

- в случае пожара: перемещение ведомого узла (13) из нормального положения в предохранительное положение при пребывании блокирующего элемента (41) в положении деблокирования;

- при превышении температуры блокировки после перемещения ведомого узла (13) в предохранительное положение: перемещение блокирующего элемента (41) из положения деблокирования в положение блокировки, в котором блокирующий элемент (41) блокирует приводной узел (13) в предохранительном положении, при этом перемещение блокирующего элемента (41) выполняется посредством необратимого изменения формы активирующего элемента (43) блокирующего устройства (4).