Противопожарное устройство с информированием о возгорании и его тушении Российский патент 2024 года по МПК G08B17/00 G08B17/12 B23K26/00 

Решение относится к области пожарной безопасности и предотвращения возгорания твердых и мягких, преимущественно листовых материалов при их резке и обработке (гравировке). Устройство может быть использовано преимущественно при лазерной и плазменной обработке, а также фрезеровании и распиле.

Основным риском при обработке (распиле, резке) листовых материалов является возгорание материала и его обрезков рабочей зоне используемого станка. Основным недостатком известных технических решений является использование систем удаления продуктов горения посредством использования воздушных систем, что не исключает заявленного риска возгорания. А также использование температурных датчиков, недостатками которых является то, что на момент срабатывания датчиков в рабочей зоне, температура в месте возгорания уже настолько велика, что начинает наносить повреждения. А также ложное срабатывание при резке и обработке за счет того, что температурный датчик не может различить что является источником тепла, а именно тепло, выделяемое в процессе резки и обработки, или возгорание и горение материала. И использование газоанализаторов, которые будут давать ложное срабатывание вне зависимости от их количества и синхронизаций в силу того, что в процессе резки и обработки, в рабочей зоне выделяется дым.

Так известно приспособление для удаления газообразных и твердых продуктов лазерной резки (патент RU 180 970, МПК В23К 26/142, В23К 26/16, В23К 26/38, патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук, приоритет от 01.08.2017 г.), которое для удаления газообразных и твердых продуктов лазерной резки содержит набор параллельных коробов, размещенных под обрабатываемым материалом, снабженный средством откачки воздуха из них, и дополнительно установленную форсунку для поочередной подачи импульсов сжатого воздуха в короба с их противоположной стороны от размещения средства откачки воздуха. Импульсы сжатого воздуха препятствуют воспламенению газообразных и твердых продуктов лазерной обработки под действием лазерного излучения, сдувая возникающее пламя. Аналогичные решения по использованию импульсного и/или сжатого воздуха имеют устройства по патентам RU №№179869, 179866, 180968.

Основным недостатком является то, что данные устройства предназначены только для предотвращения возгорания. В случае, если возгорание произойдет в рабочей зоне на поверхности материала, данные устройства не смогу ни сбить пламя, ни информировать оператора об опасности, и в случае, если место реза или обработки сместится в другую точку - горение продолжит распространяться. Так же, установка подобной системы возможна только в процессе производства станка. Докупить и установить такую систему на готовый станок без вмешательства в его конструкцию - невозможно.

Известен тепловой линейный извещатель (патент RU 124045. МПК Н01H 37/76, Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственная Компания "К7", приоритет 20.03.2012 г.), содержащий связанный с приемоконтрольным прибором, по меньшей мере, один контрольный участок термокабеля, состоящий из двух подключенных к электрическому соединителю изолированных проводников с изоляцией из плавкого полимерного материала, с возможностью замыкания проводников при плавлении изоляции, причем удаленные концы проводников замкнуты в цепь оконечным резистором, установленным на печатной плате, соединенной с проводниками пайкой и снабженной электроизолирующим герметичным корпусом, залитым внутри герметизирующей массой.

Основным недостатком является то, что модель построена на термических датчиках. В условиях работы лазерного станка, термический датчик сможет зафиксировать изменение температуры в рабочей зоне только в тот момент, когда температура в месте горения будет способна наносить повреждение оборудованию.

Известно устройство раннего обнаружения пожара (патенты RU 2703366, МПК G08B 17/117, патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий", приоритет от 13.06.2018 г.), которое содержит на передающей стороне газовый сенсор, согласующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, формирователь световых и звуковых сигналов тревоги, световой сигнализатор, звуковой сигнализатор, выход формирователя, формирователь модулирующего кода, задающий генератор, фазовый манипулятор, усилитель мощности и передающую антенну. На принимающей стороне устройство для приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, гетеродин, смеситель, два фильтра нижних частот, систему ФАПЧ, фазовращатель на 90°, два перемножителя, фазовый детектор, блок регистрации, измеритель несущей частоты, измеритель доплеровской частоты. Причем изобретение обеспечивает измерение несущей и доплеровской частоты принимаемых сигналов с фазовой манипуляцией и определение взаимного перемещения объекта пожарной опасности и диспетчерского пункта наблюдения. Схожую конструкцию имеют технические решения по патентам RU №№2340002, 2427922, 2533299.

Техническое решение предназначено для информирования о возгорании. Информация о возгорании получается путем использования газоанализаторов, что позволяет зафиксировать момент тления. Однако, как и говорилось ранее, использовать в работе лазерного станка невозможно.

Известно устройство раннего обнаружения пожара (патент RU 2 537 804, МПК G08B 17/117, Патентообладатель ОАО "Авангард" (RU), приоритет от 07.05.2013 г.), которое содержит датчики, согласующие усилители, аналого-цифровые преобразователи, микропроцессор, формирователь световых и звуковых сигналов тревоги, световой и звуковой сигнализаторы, выход, формирователь модулирующего кода, задающий генератор, фазовый манипулятор, усилитель мощности и передающую антенну. Устройство для приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, гетеродин, смеситель, фильтр нижних частот, систему фазовой автоматической подстройки частоты, фазовращатель на 90°, перемножитель, фазовый детектор и блок регистрации.

Основная идея и основной недостаток приведенных выше патентов - использование газоанализаторов для фиксации возгорания. Недостаток и невозможность использования в лазерном станке состоит в том, что в рабочей зоне, в процессе обработки выделяется дым, из-за которого будут происходить ложные срабатывания, что не позволит определить возгорание это или дым, выделяемый в процессе обработки.

Недостатком известных решений заявитель видит в невозможности использования данных решений в устройствах обработки листовых материалов из-за особенностей методов фиксации, либо сложности монтажа конструкции.

Задачей технического решения является создание устройства для фиксации возгорания, информирования о возгорании, а также обеспечения ликвидации горения в процессах обработки листовых материалов, преимущественно при лазерной резке.

Техническим результатом является получение достоверной и надежной информации о возгорании при обработке листовых материалов на станках, за счет уменьшения вероятности получения ложного сигнала на начальной стадии возгорания, а также предотвращение возгорания при обработке листовых материалов. А также расширение функциональных возможностей применения для станков обработки листовых материалов.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в противопожарном устройстве для станков обработки листовых материалов с информированием о возгорании и его тушении, содержатся не менее одного датчика фиксации пламени, извещатели, средство тушения возгорания, реле отключения питания станка, соединенные с блоком управления, при этом блок управления выполнен с возможностью по сигналу от датчика пламени фиксировать начало возгорания, начинать отсчет времени и выполнять анализ продолжительности сигнала от датчика фиксации пламени на последовательных временных этапах, при достижении установленных этапов времени осуществлять последовательную передачу управляющего сигнала на извещатели, на реле отключения питания станка, на средство тушения возгорания, а в случае отсутствия сигнала от датчика фиксации пламени в течение определенного периода времени на любом из установленных этапов времени, сбрасывать отсчет времени и начинать повторно отсчет времени и анализ по времени сигнала от датчика фиксации пламени. Устройство дополнительно может содержать панель управления с функциями отключения питания устройства, перезагрузки устройства, принудительного срабатывания средства тушения. Датчики в устройстве могут быть сгруппированы и соединены, например, параллельно. Анализ сигнала в блоке управления разграничен по времени поступления сигналов от датчиков для передачи управляющих сигналов на устройства. В качестве извещателей используют свето- и/или шумовую сигнализацию, и/или устройства визуального оповещения и/или информирования, и/или устройства механического оповещения.

Таким образом, монтаж / снабжение предложенным техническим решением станков обработки листовых материалов обеспечивает достижение технического результата, за счет фиксации начала возгорания датчиками пламени, передачи информации на блок управления для анализа и выдачи, при необходимости, управляющих сигналов на элементы устройства. Ложные срабатывания исключаются за счет встроенной в блок управления функции анализа временных интервалов поступающих сигналов от датчика(ов). Снабжение извещателями позволяет своевременно отреагировать на потенциальную опасность возгорания в применяемом станке, а средства пожаротушения предотвращают распространение возгорания в станке.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид заявляемого технического решения; на фиг. 2 и 3 изображены варианты монтажа на станках для описания принципа работы.

Противопожарное устройство для станков обработки листовых материалов с информированием о возгорании и его тушении содержит не менее одного датчика 1 фиксации пламени. Датчик 1 соединен с блоком управления 2. Блок управления 2 реализует функции фиксации сигнала от датчика 1, анализа сигнала от датчика 1 и передачи управляющего сигнала на элементы устройства. Анализ сигнала в блоке управления может осуществляться, например, согласно условным режимам «внимание», «опасность», «тревога», «пожар», «тушение», «сброс», условно разграниченным по времени для передачи управляющих сигналов. К блоку управления 2 подключены средства тушения возгорания 3, реле отключения питания 4 станка и извещатели 5, которые могут быть, например, в виде свето- и/или шумовой сигнализации, и/или устройства визуального оповещения и/или информирования, и/или устройства механического оповещения. Датчики 1 в устройстве могут быть, при необходимости, сгруппированы и соединены в группы 6, например, с параллельным подключением в группе. Устройство дополнительно может содержать панель управления с функциями отключения питания устройства, перезагрузки устройства, принудительного срабатывания средства для тушения 3.

Рассмотрим пример установки и работы устройства на действующем лазерном станке при резке листового материала. Конструкция лазерного станка и техника безопасности при работе с ним требует работы при закрытой крышке станка. Таким образом ухудшается обзор на обрабатываемую поверхность листового материала. Преимущественное большинство лазерных станков не снабжены функциями оповещения о возгорании и его тушении. Оператор может физически не увидеть момент возгорания, что периодически встречается в практике при работе на лазерных станках. Устройство монтируют следующим образом. Блок управления 2 устанавливают на станок в конструктивно удобное место (внутри или снаружи). К нему подключают датчик 1, который физически располагают в рабочей зоне таким образом, чтобы он мог фиксировать возгорание, преимущественно в верхней зоне станка над обрабатываемой поверхностью листового материала (в зависимости от индивидуальной конструкции станка). Также к блоку управления 2 подключают извещатели 5. Свето-шумовые извещатели с проводной передачей сигнала могут располагаться на самом станке или вблизи него. В качестве извещателей 2 типа устройств визуального оповещения могут быть использованы мониторы компьютеров оператора, мобильные телефоны в случае передачи беспроводных сигналов от блока управления 2, любое устройство выдачи светового или звукового сигнала. Реле отключения питания станка 4 располагают таким образом, чтобы при подаче сигнала от блока управления 2, осуществлялось отключение питания станка. К блоку управления 2 подключают средство тушения возгорания 3, например баллон с углекислотой с электромагнитным клапаном, для приведения в действие блоком управления 2 после анализа информации с датчика 1.

При осуществлении резки материала и начале возгорания и появлении пламени датчик 1 получает сигнал и отправляет на блок управления 2. Блок управления 2 анализирует информацию согласно заложенному алгоритму, например, по времени продолжительности сигнала о возгорании от датчика 1. Когда датчик 1 начал фиксировать возгорание/пламя и передавать сигнал на блок управления 2, блок управления 2 сразу переходит в режим «внимание» и начинает отсчет времени поступления сигнала для реализации алгоритма и выдачи управляющих сигналов на компоненты устройства. При поступлении сигнала (ов) от датчика 1 в течение 5 секунд блок управления 2 переходит в режим «опасность». В этом режиме срабатывают извещатели с целью оповещения оператора о потенциальном возгорании. При непринятии мер оператором на 15 секунде блок управления переходит в режим «тревога». В этом режиме срабатывают извещатели для оповещения окружающих, подтверждая возгорание. При непринятии мер оператором на 25 секунде блок управления 2 переходит в режим «пожар» и отключает питание станка путем подачи управляющего сигнала на реле отключения питания 4. На 30 секунде блок управления 2 переходит в режим «тушение» и выдает управляющий сигнал на средство тушения возгорания 3. Если сигнал от датчика 1 не поступает 5 секунд, на любом из этапов блок управления 2 переходит в режим «сброс», заново запускается отсчет времени работы алгоритма.

При снабжении технического решения дополнительно панелью управления 7, у оператора появляется возможность осуществить тушение возгорания при срабатывании извещателей, благодаря функциям отключения питания устройства, перезагрузки устройства или принудительного запуска средства для тушения 3.

Для станков с большим рабочим полем / столом целесообразно устанавливать более одного датчика 1 для повышения надежности информирования о возгорании и покрытия зоны фиксации информации датчиком 1 всего рабочего поля / стола. При этом датчики группируют и подключают в параллельную цепь, что позволяет запускать алгоритм работы блока управления 2 при срабатывании даже одного датчика.

Для некоторых станков целесообразно располагать датчик 1 и/или группу датчиков дополнительно под обрабатываем листовым материалов, то есть в нижней зоне станка с обрезками. При этом группы датчиков 6 подсоединяют к блоку управления 2 через разные входы. Для нижнего датчика 1 или группы 6 датчиков 1 возможно применять другой алгоритм по времени реализации режимов, отличный от описанного в примере выше, так как процессы возгорания происходят с другими временными интервалами в нижней зоне станка.

Приведенные примеры реализации и работы устройства на станках обработки листовых материалов, а также практика применения, подтверждают достижение технического результата, а именно получение достоверной и надежной информации о возгорании при обработке листовых материалов на станках, уменьшения вероятности получения ложного сигнала на начальной стадии возгорания за счет анализа сигналов по времени и стабильности их поступления от датчиков. А также расширение функциональных возможностей применения для станков обработки листовых материалов, а также наличия функций тушения возгорания при обработке листовых материалов.

Предложенное техническое решение может быть изготовлено с применением известных и доступных материалов, применяющихся в данной отрасли техники и технологии. В настоящее время разработана техническая документация, изготовлен опытный образец и проведена его проверка в работе, подтверждающая достижение указанного технического результата.

Специалисту в данной области очевидно множество других вариантов осуществления заявленного решения и не ограничивается конкретным раскрытием воплощения и другие варианты исполнения с учетом теории эквивалентов могут быть включенными в объем предлагаемой формулы. Функциональные возможности или особенности устройства могут быть реализованы в других вариантах с использованием одного или нескольких устройств, которые не указываются в настоящем описании как имеющие такие функциональные возможности или особенности.

Изобретение относится к области пожарной безопасности и предназначено для предотвращения возгорания твердых и мягких, преимущественно листовых материалов при их резке и обработке, например при лазерной и плазменной их обработке. Технический результат заключается в обеспечении достоверной и надежной информации о возгорании за счет уменьшения вероятности получения ложного сигнала на начальной стадии возгорания. Противопожарное устройство с информированием о возгорании и его тушении содержит не менее одного датчика фиксации пламени, соединенного с блоком управления, извещатели, средство тушения возгорания, реле отключения питания станка, при этом блок управления имеет функции фиксации сигнала от датчика, анализа по времени и стабильности сигнала от датчика и передачи управляющего сигнала на средство тушения возгорания, реле отключения питания станка и извещатели. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Противопожарное устройство для станков обработки листовых материалов с информированием о возгорании и его тушении, характеризующееся тем, что содержит не менее одного датчика фиксации пламени, извещатели, средство тушения возгорания, реле отключения питания станка, соединенные с блоком управления, при этом блок управления выполнен с возможностью по сигналу от датчика пламени фиксировать начало возгорания, начинать отсчет времени и выполнять анализ продолжительности сигнала от датчика фиксации пламени на последовательных временных этапах, при достижении установленных этапов времени осуществлять последовательную передачу управляющего сигнала на извещатели, на реле отключения питания станка, на средство тушения возгорания, а в случае отсутствия сигнала от датчика фиксации пламени в течение определенного периода времени на любом из установленных этапов времени, сбрасывать отсчет времени и начинать повторно отсчет времени и анализ по времени сигнала от датчика фиксации пламени.

2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что дополнительно может содержать панель управления с функциями отключения питания устройства, перезагрузки устройства, принудительного срабатывания средства тушения возгорания.

3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что датчики могут быть сгруппированы.

4. Устройство по п. 2, характеризующееся тем, что датчики в группе соединены параллельно.

5. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве извещателей используют свето- и/или шумовую сигнализацию, и/или устройства визуального оповещения и/или информирования, и/или устройства механического оповещения.