Устройство механического отключения электротехнических устройств с инициированием от аэрозолеобразующей или газообразующей системы пожаротушения Российский патент 2023 года по МПК A62C35/11 A62C3/16 H01H71/16 

Заявленная группа изобретений относится к области электротехники и энергетики и может быть использована в виде механического выключателя для автоматического выключателя (автомата) или вводного автоматического выключателя (вводного автомата) или дифференциального выключателя или иных электротехнических устройств с ручным включением в электрических щитах для предотвращения поражения человека электрическим током, оперативного аварийного отключения электрического оборудования без инициирования системы пожаротушения или при воздействии высоких температур, например, при пожаре, при инициировании системы аэрозолеобразующего или газообразующего пожаротушения (тушении очага возгорания с помощью аэрозолеобразующего или газообразующего состава.

Уровень техники

Из уровня техники известны автоматические выключатели (автоматы), устанавливаемые в электрический щит на DIN - рейку и выполняющие функции предохранителя в случае короткого замыкания или длительной превышающей нагрузки силовой линии. Например, такие как автоматические выключатели в литом корпусе на токи 16-630 A, до 690 В Schneider Electric, каталог продукции 2021 (доступно онлайн на Интернет-ресурсе https://download.schneider-electric.com).

Однако такие известные решения не обеспечивают размыкание силовых цепей в случае возгорания электрических щитов и не имеют возможности проводить тушение огня в электрических щитах.

Из патентного уровня техники известно решение, представляющее собой пиротехнический разъединитель электрической цепи (RU 139706 U1, 20.04.2014). Известный разъединитель содержит корпус, в котором расположены в непосредственной близости или контактирующие друг с другом проводник и пиротехнический заряд с температурой плавления проводника, меньшей температуры горения пиротехнического заряда, при этом пиротехнический заряд запускается при помощи термошнура или от пожарного извещателя.

Технический результат, на достижение которого направлено указанное решение, заключается в надежном размыкании электрической цепи (отключение источника питания), в случае возникновения пожара или его угрозы, что препятствует развитию пожара вследствие короткого замыкания.

Однако известное решение также, как и указанное выше, не обеспечивает возможность ликвидации очага возгорания. Кроме того, функционирование разъединителя при его активации пожарным извещателем находится в зависимости от работоспособности внешних средств, что снижает надежность его работы.

Также следует отметить, что известное решение не обладает оперативностью срабатывания, поскольку для его работы необходимо достижение температуры активации термошнура, причем источник этой температуры является внешним, т.е. обеспечивается самим очагом возгорания. Очевидно, что до достижения этой температуры возгорание будет беспрепятственно распространяться, нанося повреждения окружающему оборудованию.

Для обеспечения возможности не только размыкания цепей, но и реализации первичного автоматического пожаротушения в уровне техники применяется совмещение средства размыкания и средства пожаротушения, как это представлено, например, в патентном источнике CN 210040091 U, 07.02.2020.

В данном решении автоматический выключатель содержит основной корпус, а также присоединенную к нему емкость с огнетушащим составом и нагнетателем. Управление срабатыванием нагнетателя и распыление огнетушащего состава обеспечивается при достижении определенной температуры за счет термического ключа, расположенного на корпусе выключателя.

Известное решение устраняет отмеченные выше недостатки уровня техники в части обеспечения функции первичного пожаротушения. Несмотря на это, известному решению присущ ряд недостатков, заключающихся в следующем.

Сложность и громоздкость конструкции указанного выключателя препятствует его размещению в типовом корпусе электротехнических устройств для установки на DIN - рейку в электрический щит. При этом размещение способных к тушению очага возгорания средств в электрическом щите является критически важным, поскольку в замкнутом ограниченном пространстве щита с плотно скомпонованными электрическими модулями распространение огня происходит стремительно, что приводит к возникновению вторичных очагов пожара вследствие короткого замыкания проводов с обгоревшей или расплавившейся изоляцией и необратимому повреждению модулей.

Помимо указанного, известное решение также, как и рассмотренное выше по патенту RU 139706 U1, не обладает оперативностью срабатывания, поскольку для его работы необходимо достижение температуры активации термического ключа, причем эта температура обуславливается внешним источником, т.е. самим очагом пожара. Как следствие, до момента срабатывания средства пожаротушения возможно существенное повреждение электрических модулей, расположенных в электрощите.

Из патентного уровня техники известно решение, представляющее собой автономное устройство пожаротушения с фиксацией на DIN - рейку (патент на полезную модель №204767 от 09.06.21). Известное устройство содержит корпус, в котором расположен модуль генератора огнетушащего аэрозоля с термохимическим инициатором.

Известное решение устраняет отмеченные выше недостатки уровня техники в части обеспечения функции первичного пожаротушения. Несмотря на это, известному решению присущ ряд недостатков, заключающихся в следующем.

Автономное устройство выполнено в виде отдельного модуля и не имеет возможности механически размыкать силовые электрические линии, что существенно повышает вероятность повторного возгорания электропроводки в электрических шкафах и увеличивает вероятность поражения электрическим током людей.

Техническая проблема заключается в преодолении отмеченных выше недостатков аналогов.

Технический результат заключается в повышении оперативности первичного пожаротушения с увеличением эффективности воспрепятствования распространения огня в замкнутом пространстве в частности, таком как электрощит, с одновременным размыканием электрической цепи при помощи механического отключения автоматического выключателя, силового автоматического выключателя, дифференциального автомата, УЗО или УЗДП.

Раскрытие изобретения

Указанный технический результат осуществления достигается тем, что устройство механического отключения электротехнических устройств с инициированием от аэрозолеобразующей или газообразующей системы пожаротушения, содержит корпус и модуль АОС (1) с аэрозолеобразующим или газообразующим составом и отличающийся тем, что дополнительно содержит биметаллическую пластину (2), одним концом жестко закрепленную в корпусе (7), и выполненную с возможностью изгиба при ее нагреве, защелку (3) выполненную с возможностью удерживать приводной рычаг (4) во взведенном состоянии, пружину (6), толкающую приводной рычаг (4) для отключения механизма электротехнического устройства блокиратор рычага.

В альтернативном варианте защелка одним концом жестко закреплена в корпусе или помещена на одну ось с приводным рычагом.

В альтернативном варианте устройство дополнительно содержит блокиратор приводного рычага, для реализации возможности ручной блокировки приводного рычага.

В альтернативном варианте исполнения устройства аэрозолеобразующий или газообразующий состав представляет собой низкотемпературную твердотопливную композицию, например, низкотемпературная композиция.

В альтернативном варианте устройства корпус выполнен в форме типового электротехнического устройства модульного типа, с возможностью крепления на DIN-рейку.

В альтернативном варианте устройства, корпус выполнен в форме позволяющей смонтировать устройство непосредственно на корпус силового автоматического выключателя, модульного автоматического выключателя, модульного дифференциального автомата, модульного УЗО, модульного УЗДП.

В альтернативном варианте устройства, корпус выполнен в форме позволяющей смонтировать устройство рядом с корпусом силового автоматического выключателя.

В предпочтительном варианте исполнения устройства дополнительно в корпусе выполнены отверстия для выхода аэрозолеобразующего или газообразующего состава.

Далее в описании представлены сведения в отношении осуществления устройства и подтверждения достижения указанного технического результата.

Осуществление изобретения

В соответствии с вариантом выполнения устройства, далее приведены сведения о преимущественном варианте осуществления устройства, не предназначенном для ограничения объема испрашиваемой охраны, определенным признаками независимого пункта формулы.

В целях более полного понимания сущности патента в описании сделаны отсылки на поясняющий чертеж (фиг. 1), согласно которому представлена схема устройства (фиг. 1), содержащая аэрозолеобразующий или газообразующий состав (АОС) в модуле АОС. АОС представляет собой низкотемпературную твердотопливную композицию, в которую входят, например, перхлораты щелочных металлов и углерод.

В предпочтительном варианте осуществления предложенное изделие смонтировано в электрическом шкафу на DIN - рейку и является самостоятельным устройством, где корпус устройства может быть выполнен в форме типового электротехнического устройства модульного типа, устанавливаемого рядом с отключаемым устройством. Изделие может быть использовано в однофазных и трехфазных сетях.

Согласно фиг. 1, в корпусе изделия размещен модуль АОС (1), способный при и инициировании генерировать направленную струю аэрозоли или газа с температурой струи более 100°С для тушения возгораний, закрепленную одним концом биметаллическую пластину (2), способную изгибаться при нагреве (например, латунная и стальная полоски соединенные клепкой, пайкой или сваркой), защелку (3) закрепленную одним концом жестко или находящуюся на оси (на рисунке не показана) для фиксации и высвобождении приводного рычага (4) находящегося на оси (5) и приводящегося в движение пружиной (6).

Аэрозолеобразующие или газообразующие системы пожаротушения являются широко распространенными в уровне техники. В качестве примера, может быть рассмотрен принцип действия аэрозолеобразующего состава, основанный на ингибировании химических процессов, происходящих в пламени, высокодисперсными частицами (аэрозолем) солей щелочных металлов, выделяющимися при сгорании аэрозолеобразующего заряда и способных находиться во взвешенном состоянии в течение длительного времени, чем обеспечивается ликвидация очага возгорания. При этом известно, что при работе аэрозолеобразующего состава, вокруг него обеспечивается зона с существенно повышенной температурой (например, более 100°С). Данный эффект использован в устройстве для повышения оперативности первичного пожаротушения с увеличением эффективности воспрепятствования распространения огня в замкнутом пространстве, для принудительного отключения силовых автоматических выключателей или модульных автоматов, модульных дифференциальных автоматов, модульных УЗО, модульных УЗДП.

В непосредственной близости от модуля АОС (1) или в модуле АОС (1) в корпусе устройства размещается биметаллическая пластина (2).

В случае возгорания электрического щита и срабатывании модуля АОС (1) в сторону биметаллической пластины направляется, струя разогретого аэрозоля или газа, с температурой более 100°С, что приводит к изгибу биметаллической пластины (2) в сторону защелки (3) (направление изгиба показано на рисунке стрелкой). Расстояние от биметаллической пластины (2) до модуля АОС (1) выбирается из условия того, чтобы при срабатывании модуля АОС (1) возникающая температура обеспечивала достаточное усилие при изгибе биметаллической пластины (2) по перегреву (например, при 100°С) для срабатывания защелки (3). Нажатие биметаллической пластины (2) на защелку (3) приводит к изгибу защелки или ее отклонению на оси (на рисунке ось не показана), что выводит приводной рычаг (4) из зацепления с защелкой (3) и под действием пружины (6) приводной рычаг (4) проворачивается на оси (5) (направление движения приводного рычага (4) показано на рисунке стрелкой). В случае подвода рычага к взведенному механизму силового автоматического выключателя, модульного автомата, модульного дифференциального автомата, модульного УЗО, модульного УЗДП, приводной рычаг нажимает на механизм взвода с усилием, формируемым пружиной (6) и отключает защищаемое устройство. Для отключения функции срабатывания рычага существует блокиратор рычага (8) способный заблокировать движение приводного рычага (4) при срабатывании модуля АОС (1) для исключения обесточивания электрического щита при особых обстоятельствах.

Устройство в корпусе (7) может устанавливаться на DIN-рейку рядом с модульным автоматическим выключателем, или устанавливаться рядом с силовым автоматическим выключателем или монтироваться непосредственно на силовой автоматический выключатель или модульный автоматический выключатель.

Применение устройства с модулем АОС (1) в качестве средства, обеспечивающего отключение типового автоматического выключателя (автомата), силового автоматического выключателя (силового автомата), дифференциального автоматического выключателя, УЗО, УЗДП также обеспечивает ускорение размыкания электрических цепей до возникновения короткого замыкания или перенапряжения, препятствуя тем самым возникновению вторичных очагов пожара.

Таким образом, только за счет совместного использования перечисленных выше средств и их функционирования посредством указанных соединений возможно достижение технического результата, на который направлено предложенное устройство.

Корпус устройства в альтернативном варианте также может быть зафиксирован на DIN-рейке с помощью винтового соединения, однако крепление при помощи узла под DIN-рейку является преимущественным, т.к. дает возможность установки устройства в большем диапазоне мест в щитке или шкафу, что приводит к повышению эффективности тушения возгораний.

Отличительной особенностью устройства также является возможность отключения силовой части электрического щита при коротком замыкании или длительной превышающей нагрузке силовой линии, или сверхтоках без инициирования модуля АОС (1) с возможностью последующего взведения автоматического выключателя (автомата) силового автоматического выключателя (силового автомата), дифференциального автоматического выключателя, УЗО, УЗДП в первоначальное состояние.

Изобретение относится к устройству механического отключения электротехнических устройств с инициированием от аэрозолеобразующей или газообразующей системы пожаротушения. Устройство содержит корпус (7) и модуль (1) с аэрозолеобразующим или газообразующим составом и при этом дополнительно содержит биметаллическую пластину (2), одним концом жестко закрепленную в корпусе (7) и выполненную с возможностью изгиба при ее нагреве струей разогретого аэрозоля или газа от модуля (1) с аэрозолеобразующим или газообразующим составом, защелку (3), выполненную с возможностью удерживать приводной рычаг (4) во взведенном состоянии, пружину (6), толкающую приводной рычаг (4) для отключения механизма электротехнического устройства, блокиратор рычага. Устройство может быть использовано для оперативного аварийного отключения электрического оборудования при воздействии высоких температур, например при пожаре, а также перегрузке, коротком замыкании. Технический результат заключается в повышении оперативности первичного пожаротушения с увеличением эффективности воспрепятствования распространения огня в замкнутом пространстве, в частности, таком как электрощит, с одновременным размыканием электрической цепи. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство механического отключения электротехнических устройств с инициированием от аэрозолеобразующей или газообразующей системы пожаротушения, содержащее корпус (7) и модуль (1) с аэрозолеобразующим или газообразующим составом и отличающееся тем, что дополнительно содержит биметаллическую пластину (2), одним концом жестко закрепленную в корпусе (7) и выполненную с возможностью изгиба при ее нагреве струей разогретого аэрозоля или газа от модуля (1) с аэрозолеобразующим или газообразующим составом, защелку (3), выполненную с возможностью удерживать приводной рычаг (4) во взведенном состоянии, пружину (6), толкающую приводной рычаг (4) для отключения механизма электротехнического устройства, блокиратор рычага.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что защелка одним концом жестко закреплена в корпусе или помещена на одну ось с приводным рычагом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно выполнены отверстия для выхода аэрозолеобразующего или газообразующего состава.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что аэрозолеобразующий или газообразующий состав представляет собой низкотемпературную твердотопливную композицию.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен в форме электротехнического устройства модульного типа для крепления на DIN-рейку.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что крепление на DIN-рейку представляет собой прорезь под DIN-рейку, расположенную на тыльной стороне корпуса устройства, в которой установлена защелка-крепление для фиксации корпуса на DIN-рейке.