Клеммная колодка с автономным устройством пожаротушения и термохимическим инициированием Российский патент 2024 года по МПК A62C3/16 H01H71/02 G08B17/06 

Область техники

Изобретение относится к автономным установкам пожаротушения на основе аэрозолеобразующих или газообразующих составов и может применяться для предотвращения возгораний в распределительных коробках, подрозетниках, компьютерах, радиоэлектронной аппаратуре (РЭА), элементах цифровых и аналоговых модулей, электронных платах.

При эксплуатации электрооборудования, нередки возгорания, причинами которых являются: перегрузка электрооборудования и проводки в местах соединений, короткое замыкание, воспламенение горючих материалов вблизи подключенного оборудования, завышенное переходное сопротивление в контактных группах электропроводки или печатных плат.

Необходимо своевременно подавлять очаги таких возгораний с возможностью снятия напряжения с защищаемого устройства (защищаемых устройств), и формирования информационного сигнала о срабатывании устройства пожаротушения, автоматически, без участия человека, исключая возможность поражения электрическим током и сохраняя дорогостоящее оборудование, защищая элементы автоматики и РЭА.

Уровень техники

Из уровня техники известны следующие средства пожаротушения, предназначенные для подавления огня в электроустановках.

Автономная установка пожаротушения на основе термоактивируемого агента, содержащегося в микрокапсулах (патент RU 179466), выполненная в виде полимерной композитной пластины, имеющей регулярный рельеф поверхности и содержащей микрокапсулы с огнетушащим веществом, размещенные в специальном кремнийорганическом компаунде. Подложка пластины на обратной стороне имеет термостойкий самоклеящийся слой для ее крепления в защищаемом объеме. В качестве огнетушащего вещества (агента) используются микрокапсулы размерами 50-400 мкм, имеющие размещенное внутри сферической полимерной оболочки ядро из огнегасящей жидкости из ряда озонобезопасных (патент RU 2469761). Микрокапсулы способны взрывоподобно разрушаться при достижении температуры 90°С. Данная установка пожаротушения отличается невысокой огнетушащей способностью и коротким сроком службы (из практики применения - не более двух лет), что является существенным недостатком.

Автономная установка газового пожаротушения (патент RU 139678), которая в своем составе содержит баллон с газовой огнетушащим агентом (например, хладоном), сообщающийся с магистралью для подачи огнетушащей среды в защищаемый объем, выполненной из легкоплавкого полимерного материала. Магистраль сопряжена с баллоном посредством запорно-пускового устройства с манометром и шаровым краном, а также снабжена упругой наружной оболочкой в виде металлической спирали. Данная установка пожаротушения отличается многокомпонентностью и высокой трудоемкостью монтажа в защищаемом объеме.

Известно средство фиксации огнетушащего шнура в электрическом шкафу (патент RU 190409). Огнетушащий шнур или пирокорд - это автономная установка пожаротушения с термоактивирующимся микрокапсулированным огнетушащим веществом, предназначенная для защиты от возгораний в крупногабаритных пожароопасных объектах c электрооборудованием, таких как распределительные щиты, шкафы управления, электрические шкафы, сейфы и т.д. Техническое решение по данному патенту представляет собой приспособление, удерживающее огнетушащий шнур в электрическом шкафу, имеющее опору для фиксации к внутренним стенкам электрического шкафа и выполненное в виде гнущегося крепления, имеющего паз для удержания шнура, а основание крепления имеет клейкий слой. Недостатком данного технического решения является трудоемкость монтажа огнетушащего шнура, связанного с необходимостью установки предлагаемого средства крепления на внутренние стенки электрического шкафа по его периметру, после чего в крепление фиксируют огнетушащий шнур.

Известно самосрабатывающее устройство пожаротушения (патент RU 184841), которое содержит корпус, выполненный из пенопласта, внутри которого размещено взрывное устройство и огнетушащее вещество. Взрывное устройство соединено с огнепроводным шнуром, выходящим наружу через отверстие в корпусе, и уложенным в замкнутую выемку, выполненную с внешней стороны корпуса по его периметру, причем ширина выемки превышает ширину огнепроводного шнура. Для облегчения разрыва корпуса при срабатывании взрывного устройства с внутренней стороны корпуса выполнены канавки. Данное устройство подвешивается на кронштейне или размещается на ровной поверхности и самостоятельно срабатывает при касании пламени огнепроводного шнура. Недостатком данного технического решения является то, что устройство пожаротушения размещается в охраняемом помещении с электрооборудованием с помощью кронштейна или устанавливается на ровной поверхности, что ограничивает варианты его расположения и приводит к снижению эффективности тушения очагов возгораний.

Известно устройство автоматического пожаротушения для телекоммуникационного оборудования, размещаемое в стандартной телекоммуникационной стойке (ТКС) закрытого типа (патент RU 190222). Устройство представляет собой единую конструкцию, содержащую корпус, в котором размещен генератор пламягасящего агента (ГПА), состоящий из двух емкостей, которые соединены с системой доставки пламягасящего агента к очагу возгорания, состоящей из трубопроводов и форсунок ГПА. Узел инициирования устройства выполнен в виде внешнего линейно-протяженного датчика, который прокладывается через наиболее теплонагруженные зоны ТКС и подключается к входу устройства, который, в свою очередь, соединен внутри устройства с датчиком превышения порога температуры. Дополнительно данное устройство включает устройство сигнализации срабатывания, представляющее собой световой и звуковой индикатор, индицирующий факт выработки генератором пламягасящего агента. В данном устройстве автоматического пожаротушения предлагаются к использованию стандартные пламягасящие агенты, которые отличаются недостаточной огнетушащей способностью и являются небезопасными по своему химическому составу, что снижает эффективность тушения, наличие трубопроводов и форсунок для подачи пламягасящего агента в охраняемое помещение повышает трудоемкость изготовления устройства, а также установка устройства в другие типы помещений с электрооборудованием отличается повышенной трудоемкостью в связи с применением стандартных методов крепления к ТКС.

Известно Автономное устройство пожаротушения с фиксацией на DIN-рейку (Патент RU 204767) состоящее из корпуса, внутри которого размещен генератор огнетушащего аэрозоля (ГОА) с узлом инициирования, ГОА выполнен в виде корпуса из трудногорючего материала с выходным соплом, в который помещен аэрозолеобразующий или газообразующий состав (АОС), причем в корпусе АУПТ выполнены сопловые отверстия для выхода аэрозолеобразующего или газообразующего состава и паз для крепления корпуса с ГОА на DIN-рейку, а узел инициирования выполнен в виде самовозгорающегося термошнура при этом, в предпочтительном варианте узел инициирования выполнен в виде самовозгорающегося термошнура с термочувствительным элементом, температура активации которого меньше температуры активации термошнура. Недостатком в данном устройстве является то, что используются только термочувствительный шнур и элемент, имеющие высокие температуры срабатывания, а именно, известно, что подобные термочувствительные элементы срабатывают по температуре не ниже 1500С - 1800С, что не позволяет оперативно реагировать на рост температуры при возгорании и сильно затягивает начало цикла тушения. Отсутствие эклектического воспламенителя не позволяет инициировать устройство внешним сигналом. К тому же в рассматриваемом устройстве отсутствуют термопредохранители, что не позволяет в случае возникновения пожара в защищаемом устройстве отключать от подающего напряжения нагрузку. Следует отметить, что указанное в патенте устройство не содержит в себе датчик срабатывания и не способно выдавать сигнал при начале процесса тушения. Так же представленное в патенте устройство предназначено для крепления только на DIN-рейку и исходя из его размеров, его невозможно смонтировать в небольшие объемы, например, подрозетники, блоки питания, элементы РЭА или компьютеры.

Известен патент (GB 643188, 15.09.1950), который описывает усовершенствования, касающиеся средств тушения взрывов и предотвращения или тушения пожаров, в которых аппаратура для обнаружения и подавления пожара или взрыва включает чувствительные к давлению мембранные средства для обнаружения повышения давления и если возникает пожар или взрыв, диафрагма выбирается с высоким уровнем чувствительности, например, чтобы реагировать на небольшое повышение давления, когда скорость повышения давления превышает 50 фунтов на квадратный дюйм в секунду и способный замыкать электрический контакт в течение 0,02 секунды после начала повышения давления для высвобождения вещества, подавляющего пожар или взрыв. Материалы для подавления или тушения взрыва или горения могут содержать бромистый метил или другие вещества, включая каменную пыль. Изобретение также может быть применено к таким процессам, как хлопкопрядение и мукомольное производство. Данное техническое решение может быть выбрано в качестве наиболее более близкого аналога к заявленному изобретению и может выступать в качестве прототипа.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема, на решение которой направлено заявленное решение заключается в расширении функциональных возможностей клеммной колодки.

Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении возможности применения клеммной колодки со встроенным автономным устройством пожаротушения для соединения проводов, обеспечении возможности инициализации автономного устройства пожаротушения термохимическим воспламенителем и разрыва электрической цепи в виде подключённых к клеммной колодке проводов.

Достижение указанного технического результата осуществляется за счёт корпуса клеммной колодки, выполненного с возможностью помещения в него контактных групп, модуля с аэрозолеобразующим или газообразующим составом, узла инициирования в виде термохимического воспламенителя содержащего в себе термочувствительный элемент, к тому же в корпусе присутствует термочувствительный предохранитель, соединённый с контактными группами, способный разрывать электрическую цепь по превышению протекающего через него тока нагрузки или превышению температуры, созданной горящим аэрозолеобразующим или газообразующим составом.

В альтернативном варианте исполнения корпус клеммной колодки содержит крепления способные между собой соединять в группу несколько корпусов клеммных колодок.

В предпочтительном варианте узел инициирования выполнен в виде термохимического воспламенителя с термочувствительным химическим элементом, температура активации которого меньше температуры активации термохимического воспламенителя АОС.

Предлагаемое устройство представляет собой сборочную единицу, выполненную в едином корпусе, и обладает функционально-конструктивным единством, поэтому может быть заявлено в качестве патента.

Возможность монтажа предлагаемого устройства, включающего АОС с твердотопливным аэрозолеобразующим или газообразующим составом, и термочувствительный предохранитель внутри ограниченных объёмов с электрооборудованием или электронным оборудованием позволяет с высокой огнетушащей эффективностью подавлять очаги возгораний в местах установки и отключать нагрузку, являющуюся источником возникновения возгорания.

Принимая во внимание то, что аэрозолеобразующий состав, по сравнению с порошковыми, углекислотными и пенными составами, не имеет ограничений по применению (по мощности защищаемого электрооборудования и наличию напряжения) и не оказывает негативного влияния на электрооборудование или электронное оборудование, предлагаемое устройство может быть установлено в любом месте защищаемых устройств.

Наличие узла инициирования, в виде термохимического воспламенителя АОС, который запускается с помощью инициирующего термочувствительного устройства, позволяет получить возможность инициирования устройства на относительно более низких температурах срабатывания, например 1730С, что даёт большую универсальность и позволяет использовать клеммную колодку как элемент, расширяющий возможности тушения электрических устройств.

Использование корпуса клеммной колодки минимально возможного размера, даёт возможность устанавливать клеммную колодку без специального крепления в любых типах подрозетников, распределительных коробках, блоках питания, корпусах РЭА, цифровых или электронных модулях, на печатных платах и снижает трудоемкость при изготовлении устройства.

Аэрозолеобразующий или газообразующий состав представляет собой низкотемпературную твердотопливную композицию.

Осуществление изобретения

На (Фиг. 1) представлена схема предлагаемой клеммной колодки, где 1 - корпус, 2 - молуль с аэрозолеобразующим или газообразующим составом, 3 - контактная колодка, 4 - термопредохранитель с проводниками (7), 5 - термохимический воспламенитель с термочувствительным элементом (8), 6 - крепление корпуса, 7 - проводники, 8 - термочувствительный элемент.

Клеммная колодка в своём составе содержит аэрозолеобразующий или газообразующий состав (2) и компактный диэлектрический корпус (1). Модуль (2) помещён в корпус (1) через боковую открытую часть корпуса, одновременно являющуюся и сопловым отверстием. Так же в корпус (1) перед помещением модуля с аэрозолеобразующим или газообразующим составом (2), помещается термопредохранитель (4), соединённый своими проводниками (7) с контактными колодками (3) в замкнутую электрическую цепь.

Клеммная колодка может быть помещена в корпус любого электротехнического устройства, будучи подключённой к нагрузке через контактные колодки (3), проводники (7) и термопредохранитель (4).

Узел инициирования АОС представляет собой термохимический воспламенитель (5) с термочувствительным элементом (8).

В предпочтительном варианте исполнения клеммной колодки термохимический воспламенитель (5) выполнен в виде элемента корпуса и снабжен термочувствительным элементом (8), расположенным, например, на конце термохимического воспламенителя (5), который позволяет снизить температуру самовозгорания, например, до 173°С и ниже. Температура активации термочувствительного элемента (8) меньше температуры активации термохимического воспламенителя (5).

В предпочтительном варианте исполнения клеммной колодки на наружной части корпуса (1) располагаются крепления (6), позволяющие соединять между собой клеммные колодки в группы, для подключения двух и более пар проводов.

В предпочтительном варианте исполнения клеммной колодки, контактные группы (3) выполнены в виде винтовых контактов, где вводной кабель фиксируется винтом или винтом и прижимной площадкой.

В альтернативном варианте исполнения клеммной колодки, контактные группы (3) выполнены в виде неразъёмных обжимных гильз, где вводной кабель фиксируется в виде обжатия контактной группой (3).

В альтернативном варианте исполнения клеммной колодки, контактные группы (3) выполнены в виде в виде пружинного контакта, способного самостоятельно прижать вводной кабель к контактной группе (3) при вставлении кабеля в контактную группу (3).

В альтернативном варианте исполнения клеммной колодки, контактные группы (3) выполнены в виде подвижного контакта-зажима, который можно открыть рычажным зажимом, а потом зажать, вернув рычажный зажим в исходное положение, тем самым зажав вводной кабель в контактной группе (3).

В исходном рабочем состоянии к контактной группе (3) клеммной колодки подключены провода нагрузки. Далее, контактная группа (3) через проводники (7) и термопредохранитель (4) соединена в замкнутую цепь в которую, например, подано напряжение 220 вольт и в которой протекает ток, например, до 16 ампер. Термопредохранитель выбран, например, на номинал рабочего напряжения 230 вольт и предельного тока нагрузки 16 ампер, а также температуры размыкания 90ОС. В случае резкого повышения тока нагрузки в клеммной колодке свыше, например, 16 ампер (короткое замыкание), термопредохранитель (4) перегорает и размыкает линию: контактная группа (3) - проводник (7) - термопредохранитель (4) - проводник (7) - контактная группа (3). Контактная колодка в этом случае выступает одновременно в виде предохранительного элемента электрической схемы и соединительного элемента двух проводов.

В случае возгорания в защищаемом объёме (месте установки клеммной колодки), при достижении предельной среднеобъёмной температуры, например, 173ОС, по температуре нагрева срабатывает термочувствительный элемент (8), поджигая термохимический воспламенитель (5), который в свою очередь воспламеняет аэрозолеобразующий или газообразующий состав (2). При сгорании аэрозолеобразующий или газообразующий состав (2) выделяется огнетушащий аэрозоль, максимально быстро подавляющий возгорание в защищаемом объёме. Огнетушащей аэрозоль общеизвестное огнетушащее вещество (ОТВ), которое является продуктом реакции горения исходных пиротехнических компонентов. Например, ОТВ может быть хлорид калия (KCl) или хлорид натрия (NaCl). Выделяемые твёрдые частицы имеют размер 1-5 микрон, что позволяет создать большую площадь ОТВ. Частицы огнетушащего аэрозоля учувствуют в процессе ионного обмена при подавлении реакции горения, что является основным эффектом при тушении возгораний.

Так же, сгорая, аэрозолеобразующий или газообразующий состав (2) воздействует выделяемым теплом на термопредохранитель (4) нагревая его свыше температуры срабатывания, например, 90ОС, что позволяет разомкнуть силовую линию: контактная группа (3) - проводник (7) - термопредохранитель (4) - проводник (7) - контактная группа (3). Таким образом, при возникновении возгорания в защищаемом объёме, клеммная колодка способна не только потушить возгорание, но и одновременно отключить нагрузку, тем самым устраняя сам источник возникновения возгорания.

В случае возгорания соединения проводов в самой контактной колодке, при достижении предельной температуры нагрева элементов контактной колодки, например, 173ОС, по температуре нагрева срабатывает термочувствительный элемент (8), поджигая термохимический воспламенитель (5), который в свою очередь воспламеняет аэрозолеобразующий или газообразующий состав (2). Так же инициирование модуля с аэрозолеобразующим или газообразующим составом (2) может происходить самостоятельно, например, при температуре выше 220ОС. Необходимо отметить, что корпус клеммной колодки выполнен из трудно горючих материалов с температурой плавления или горения выше 250ОС. При сгорании аэрозолеобразующий или газообразующий состав (2) выделяется огнетушащий аэрозоль, максимально быстро подавляющий возгорание в защищаемом объёме. Огнетушащей аэрозоль общеизвестное огнетушащее вещество (ОТВ), которое является продуктом реакции горения исходных пиротехнических компонентов.

Так же, сгорая, аэрозолеобразующий или газообразующий состав (2) воздействует выделяемым теплом на термопредохранитель (4) нагревая его свыше температуры срабатывания, например, 90ОС, что позволяет разомкнуть силовую линию: контактная группа (3) - проводник (7) - термопредохранитель (4) - проводник (7) - контактная группа (3). Таким образом, при возникновении возгорания в контактной группе (3), клеммная колодка способна не только потушить возгорание собственной контактной группы (3), но и одновременно отключить нагрузку, тем самым устраняя сам источник возникновения возгорания.

Проведённые испытания показали, что массы аэрозолеобразующего или газообразующего состава (2) в размере 0,7 грамма достаточно, чтобы устойчиво подавить возгорание в объёме до 10 литров при этом воздействовать продуктами горения аэрозолеобразующаго или газообразующего состава (2) на термопредохранитель (4) и отключить его.

Серия испытаний показала полную автономность устройства и устойчивую работу в широком диапазоне эксплуатационных температур.

Изобретение относится к автономным установкам пожаротушения на основе аэрозолеобразующих или газообразующих составов. Может применяться для предотвращения возгораний в распределительных коробках, подрозетниках, компьютерах, радиоэлектронной аппаратуре (РЭА), элементах цифровых и аналоговых модулей, электронных платах. Клеммная колодка с автономным устройством пожаротушения и термохимическим инициированием выполнена в диэлектрическом корпусе (1) и содержит металлические контакты (3) с узлами крепления к ним проводов. Металлические контакты (3) с узлами крепления представляют собой контактную группу, образующую замкнутую электрическую цепь. Внутри диэлектрического корпуса расположен модуль (2) с аэрозолеобразующим или газообразующим составом. Термопредохранитель (4) включён в замкнутую электрическую цепь между металлическими контактами (3) с узлами крепления контактной группы и выполнен с возможностью разрыва замкнутой электрической сети по превышению протекающего через него тока нагрузки или превышения предельной среднеобъёмной температуры. Термохимический воспламенитель соединен с модулем (2). Термочувствительный элемент (8) соединен с термохимическим воспламенителем. Диэлектрический корпус содержит открытую часть, одновременно являющуюся и сопловым отверстием для выхода продуктов тушения. Обеспечивается возможность применения клеммной колодки со встроенным автономным устройством пожаротушения для соединения проводов, возможность инициализации автономного устройства пожаротушения термохимическим воспламенителем и разрыва электрической цепи в виде подключённых к клеммной колодке проводов. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клеммная колодка с автономным устройством пожаротушения и термохимическим инициированием, выполненная в диэлектрическом корпусе (1) и содержащая металлические контакты (3) с узлами крепления к ним проводов, металлические контакты (3) с узлами крепления представляют собой контактную группу, образующую замкнутую электрическую цепь,

дополнительно содержит модуль (2) с аэрозолеобразующим или газообразующим составом, расположенный внутри диэлектрического корпуса, и термопредохранитель (4), включённый в замкнутую электрическую цепь между металлическими контактами (3) с узлами крепления контактной группы, выполненный с возможностью разрыва замкнутой электрической сети по превышению протекающего через него тока нагрузки или превышению предельной среднеобъёмной температуры,

а также термохимический воспламенитель (5), соединенный с модулем (2),

термочувствительный элемент (8), соединенный с термохимическим воспламенителем, при этом диэлектрический корпус содержит открытую часть, одновременно являющуюся и сопловым отверстием для выхода продуктов тушения.

2. Колодка по п. 1, отличающаяся тем, что температура активации термочувствительного элемента (8) меньше температуры активации термохимического воспламенителя (5).

3. Колодка по п. 1, отличающаяся тем, что на наружной части корпуса (1) располагаются крепления (6), позволяющие соединять между собой клеммные колодки в группы, для подключения двух и более пар проводов.

4. Колодка по п. 1, отличающаяся тем, что контактные группы (3) выполнены в виде винтовых контактов, где вводной кабель фиксируется винтом или винтом и прижимной площадкой.

5. Колодка по п. 1, отличающаяся тем, что контактные группы (3) выполнены в виде неразъёмных обжимных гильз, где вводной кабель фиксируется в виде обжатия контактной группой (3).

6. Колодка по п. 1, отличающаяся тем, что контактные группы (3) выполнены в виде пружинного контакта, способного самостоятельно прижать вводной кабель к контактной группе (3) при вставлении кабеля в контактную группу (3).

7. Колодка по п. 1, отличающаяся тем, что контактные группы (3) выполнены в виде подвижного контакта-зажима, который можно открыть рычажным зажимом, а потом зажать, вернув рычажный зажим в исходное положение, тем самым зажав вводной кабель в контактной группе (3).