Многоразовое запорно-пусковое устройство модуля газового пожаротушения

Полезная модель относится к клапанным устройствам для пневмосистем с негорючим газом и применимо, в частности, в подвесных модулях пожаротушения газовыми огнетушащими веществами.
Известна система пожаротушения автономной автозаправочной контейнерной станции с двумя технологическими отсеками, содержащая модуль пожаротушения, распылители, пожарные датчики, огнетушитель самосрабатывающего типа, расположенный на площадке обслуживания, установленной на контейнере хранения топлива (см. патент РФ № 91700, МПК B60S 5/02 (2006.01),  2010 г.).
Недостатками данной системы пожаротушения является то, что она содержит в качестве средств пожаротушения в технологических модулях порошковые средства. Это значительно задерживает начало тушения пожара, от момента поступления команды на использование реагента, так как для вступления химического состава в реакцию требуется определенное время и, кроме того, неиспользованный порошок загрязняет технологические отсеки, так как в последствии его практически невозможно удалить.
При тушении пожара газ имеет ряд преимуществ по отношению к таким огнетушащим веществам, как вода, пена или порошок. Газовый состав обладает диэлектрическим свойством и не приводит к замыканию электрических приборов и техники. За счёт своей летучести газовая смесь стремится заполнить собой всё окружающее пространство, каким бы труднодоступным оно не было. Это делает газовое пожаротушение уникальным и чрезвычайно эффективным способом тушения пожара, т.к. ни порошок, ни вода не могут попасть в технически сложные и даже невозможные для их проникновения узлы агрегатов. Газу же для этого достаточно небольшой щелки или отверстия. Попав в горящую среду, газовое облако нарушает химическую реакцию пожара за счёт вытеснения из горящей среды кислорода - одного из трёх важных ингредиентов существования пламени.
Благодаря своим характеристикам, газовое пожаротушение высоко ценится за свою надёжность в обеспечении противопожарной безопасности материальных ценностей. Данные системы устанавливают в библиотеках, архивах, серверных комнатах, картинных галереях, в технических помещениях с наличием электрооборудования. Ещё одним из достоинств данного метода тушения пожара является полное отсутствие каких-либо следов воздействия на объекты тушения. Если в случае применения порошка или воды объекты тушения часто полностью выходили из строя и не подлежали восстановлению, то в случае с газовым пожаротушением это исключено. После полной ликвидации возгорания, помещение требуется проветрить. В современных объектах, таких как серверные, уже на стадии проектирования заложены вентиляционные системы и вытяжки. Если объект не имеет ни того, ни другого, достаточно просто обеспечить небольшой сквозняк, и за счёт циркуляции воздуха помещение само очистится.
Подача в атмосферу замкнутого пространства реагента тушения, который является газообразным при нормальных условиях, в случае возгорания или для предотвращения возгорания известна из области противопожарной техники. Например, известны  система (способ и устройство) для тушения пожара в замкнутых пространствах. В этой традиционной системе по сигналу о возгорании вытесняющий кислород реагент тушения, который является газообразным при нормальных условиях (в дальнейшем упоминается просто как "инертный газ"), быстро вводят в атмосферу замкнутого пространства, т.е. в течение очень короткого периода времени. Ввод инертного газа снижает содержание кислорода в атмосфере помещения до некоторого предварительно заданного "уровня инертирования". Этот уровень инертирования соответствует уменьшенному содержанию кислорода, при котором способность воспламенения товаров или материалов, хранящихся в данном помещении, снижена до той степени, при которой они не могут воспламениться, и соответственно огонь, который уже возник, будет потушен (см. патент DE 19811851, МПК A62C2/04; B01J19/14, 1999 г.).
Гасящее действие процесса инертирования основано на принципе замещения кислорода. Как известно, обычный окружающий воздух состоит из 21% по объему кислорода, 78% по объему азота и 1% по объему других газов. Для тушения пожара или также в качестве профилактической защиты против возгорания содержание кислорода в атмосфере защищаемого помещения уменьшают подачей газового огнетушащего вещества (например, инертного газа). Тушение огня или предотвращение возгорания, как известно, происходят при уменьшении содержания кислорода в атмосфере защищаемого помещения ниже так называемого "уровня предотвращения воспламенения". Уровень предотвращения воспламенения представляет собой уровень инертирования, соответствующий уменьшенной концентрации кислорода, при которой товары или материалы, хранящиеся в защищаемом помещении, не могут воспламениться и/или гореть. Соответственно, уровень предотвращения воспламенения, который обычно определяют экспериментально, зависит от пожарной нагрузки защищаемого помещения. Содержание кислорода, соответствующее уровню предотвращения воспламенения, обычно лежит в диапазоне между от 12% до 15% по объему. Однако, в случае легко воспламеняющихся веществ, например летучих растворителей, концентрация кислорода, соответствующая уровню предотвращения воспламенения, может быть даже ниже 12% по объему.
Согласно нормативу, недавно утвержденному ассоциацией Verband der Sachversicherer (VdS, "Ассоциация страховщиков имущества"), при инертировании замкнутого пространства ("защищенной области") концентрация кислорода в защищенной области должна достичь уровня предотвращения воспламенения в течение первых 60 секунд с начала заполнения этого пространства газовым огнетущащим веществом.
Для удовлетворения этим требованиям необходимо, в частности, в больших пространствах, таких как лабораторные помещения, производственные цеха или склады, обеспечить возможность ввода достаточного объема газового огнетушащего вещества в атмосферу этого замкнутого пространства как можно быстрее, т.е. в пределах 60 секунд, как предусмотрено в соответствии с нормативом VdS.(ГОСТ Р 53281- 2009 п. 4.4.4-Продолжительность (время) выпуска при температуре от 18 °С до 22 °С не менее 95% массы (количества) ГОТВ-сжиженного газа (кроме двуокиси углерода) из модуля не должна превышать 10 с, ГОТВ-сжатого газа и двуокиси углерода - 60 с)
Хранение замещающего кислород газового огнетушащего вещества, может быть, например, осуществлено в сжатом или сжиженном виде в газовых баллонах. Альтернативно или дополнительно, может быть предусмотрено устройство для производства замещающего кислород газа, например, так называемый "генератор азота", причем объем газа, произведенного устройством в единицу времени, должен соответствовать объему защищаемого помещения. Это особенно необходимо в случае отсутствия других дополнительных источников инертного газа кроме генератора азота. Затем, при необходимости, доступный объем инертного газа перекачивают по трубопроводу в защищаемое пространство с максимальной быстротой, например, через систему труб, имеющих соответствующие выходные форсунки.
Известна система пожаротушения контейнерной автозаправочной станции (вар.1), содержащей модуль пожаротушения, установленные в технологическом отсеке станции распылители и пожарные извещатели. Модуль газового пожаротушения размещен в дополнительном выносном контейнере в термоизолированном корпусе и соединен с распылителями технологического отсека станции трубопроводом подачи огнетушащего газа. Модуль газового пожаротушения выполнен в виде весовой стойки с подвешенными к ней баллонами огнетушащего газа. В термоизолированном корпусе установлен подогреватель воздуха. Весовая стойка снабжена тензодатчиками. Баллоны с огнетушащим газом снабжены редукторами автоматического действия (Патент РФ №106593, МПК B60S 5/02 (2006.01), 2011 г.).
Известно  запорно-пусковое устройство, которое содержит корпус с напорной камерой во входном патрубке и дренчерной камерой в выходном патрубке, а также запорный клапан. Устройство выполнено с возможностью установки приспособления контроля перемещения запорного клапана при соединении напорной камеры входного патрубка корпуса с полостью газового баллона под давлением выше давления атмосферы. Запорный клапан выполнен в виде стакана, имеющего боковую цилиндрическую стенку и стенку дна, на наружной поверхности которой выполнено глухое отверстие с внутренней резьбой. (см. патент РФ №2411976, МПК A62C 37/08 (2006.01), 2010 г.)
Недостатком этого запорно-пускового устройства является невозможность его использования для заполнения опустошенной емкости новой порцией газа. Требуется периодическое отсоединение емкости от запорно-пускового устройства для ее заправки на стороне, что ведет к временным затратам при пожаротушении на заправку емкости новой порцией газа, а также к снижению надежности и долговечности запорно-пускового устройства в целом и, как следствие, неэффективности его использования.
Известно многоразовое запорно-пусковое устройство установки газового пожаротушения, содержащее цилиндрический корпус с осевым каналом, побудительной камерой внутри и с расположенными под углом друг к другу двумя патрубками, входным и выходным. Входной патрубок,  соосный корпусу, выполнен с седлом затвора, с глухой нишей в нем для газа, воздействующего на затвор при заполнении им опустошенной емкости, и с напорной камерой, связанной с емкостью, заполняемой инертным газом под давлением. Выходной патрубок выполнен с дренчерной камерой  в нем и с переходником для присоединения к нему приспособления  для заполнения опустошенной емкости  новой порцией инертного газа. В корпусе соосно с ним расположен подвижный затвор, имеющий форму стакана с днищем и сквозной проточкой в нем, связанной с напорной камерой  входного патрубка. Наружный диаметр затвора у днища меньше наружного диаметра остальной его части, а переходная часть его наружной поверхности, связывающая части затвора разного диаметра, служит площадкой для поднятия затвора над его седлом за счет воздействия на него потока новой порции газа под давлением при заправке им опустошенной емкости. В стакане затвора размещена пружина.  Торец корпуса сверху закрыт крышкой с осевым отверстием. В отверстии крышки размещен подвижный ниппель с подпружиненной осью, управляющий перемещением затвора  посредством формирования между его телом и отверстием крышки канала для перетекания инертного газа из побудительной камеры в атмосферу. Устройство снабжено электромагнитным приводом со своим корпусом и установленной в нем переходной втулкой с радиальными дренажными отверстиями с формированием между ее дренажными отверстиями и встречным торцем крышки канала для выхода инертного газа в атмосферу. Электромагнитный привод снабжен подпружиненным толкателем, воздействующим на перемещение оси ниппеля, и якорем, срабатывающим от направленного на его катушку управляющего сигнала (см. патент РФ №2690890, МПК A62C 37/08 (2006.01), 2018г. ). Данное решение принято за прототип.
Недостатком устройства является сложная конструкция устройства в целом и  поршня (затвора) в частности, а также наличие множества промежуточных элементов между поршнем  (затвором)  и якорем электромагнитного привода, которые  участвуют в процессе удержания ЗПУ  в запертом состоянии. Большое количество уплотнений и ниппелей приводит к повышению вероятности утечки газовой среды в конструкции. Большие габариты (внутренний диаметр и длина)  дренчерной  камеры, через которую происходит зарядка  увеличивают скорость заправки, но также увеличивают и потери газа при заправке. Часть газа теряется по открытым каналам затвора
Технической проблема, решаемая полезной моделью  – упрощение конструкции устройства,  при уменьшении потерь газа.
Техническая проблема  решается за счет того, что в известном  многоразовом запорно-пусковом устройстве модуля газового пожаротушения, содержащем  корпус с  впускным и выпускным каналами, расположенный в корпусе подпружиненный поршень и электромагнитный клапан,  в соответствии с полезной моделью,  каналы выполнены соосными и разделены внутренней перегородкой, в  корпусе выполнен боковой канал, соединенный с впускным и выпускным каналами в зоне перегородки, в котором установлен подпружиненный поршень и электромагнитный клапан; в корпусе выполнено сквозное отверстие, соединяющее впускной  канал с атмосферой, на входе которого установлен  штуцер с плунжером, выполняющие функцию обратного клапана.
Выпускной канал  снабжен  форсункой.
Устройство снабжено манометром.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в упрощении конструкции при снижении потерь газового огнетушащего вещества во время заправки.  При этом дополнительно значительно повышается надежность и  долговечность устройства в целом и эффективность его использования.
Выполнение впускного и выпускного каналов соосными и разделенными внутренней перегородкой, напротив которой в  корпусе выполнен боковой канал, соединенный с впускным и выпускным каналами, в котором установлен подпружиненный поршень и электромагнитный клапан, позволяет значительно упростить конструкцию устройства. При этом повышается надежность, долговечность устройства в целом и эффективность его использования.
Наличие в корпусе сквозного отверстия, соединяющего входной канал с атмосферой, на входе которого установлены штуцер с плунжером, выполняющие функцию обратного клапана и обеспечивающие заправку устройства, также значительно упрощают конструкцию устройства с точки зрения осуществления заправки газом. Такое усовершенствование позволяет повысить надежность, устройства в целом и эффективность его использования, обеспечить возможность заправки емкости, к которой присоединено устройство,  газовым огнетушащим веществом.
Фиг.1 – ЗПУ с электромагнитным клапаном в закрытом состоянии;
Фиг.2 – ЗПУ с электромагнитным клапаном в открытом состоянии;
Фиг. 3 – заправка емкости газом чрез ЗПУ.
Многоразовое запорно-пусковое устройство (ЗПУ) модуля газового пожаротушения  содержит  корпус 1 с выполненными в нем соосными  впускным 2 и выпускным 3 каналами, разделенными внутренней перегородкой 4. Впускной канал 2 выполнен с возможностью присоединения к емкости с газом (см. фиг. 1, емкость условно не показана).
В корпусе 1 выполнен боковой канал 5, соединяющий  впускной 2 и выпускной 3 каналы в зоне перегородки 4. В боковом канале 5 корпуса, установлен подпружиненный поршень 6.   Подпружиненный поршень 6 прижат к внутренней перегородке 4 корпуса в закрытом положении ЗПУ и перекрывает проход газовому огнетушащему веществу из впускного канала 2 в выпускной 3. Пружина 7, обеспечивает прижатие поршня 6 к перегородке 4 и стенке 8 выпускного канала 3. На выходе бокового канала  5 установлен электромагнитный клапан 9 (см. фиг. 1).
В верхней части корпуса 1  выполнено сквозное отверстие 10, соединяющее впускной канал 2 с атмосферой. На входе сквозного отверстия 10 установлены  штуцер 11 с плунжером 12, которые выполняют функцию обратного клапана и обеспечивают заправку устройства (см. фиг. 1, 2).
Выпускной канал 3 непосредственно соединен с   форсункой 13,  что позволяет выпустить газовое огнетушащее вещество без остатка ( без потерь).
Устройство снабжено манометром 14, установленным в штуцер 11.
Многоразовое запорно – пусковое устройство (ЗПУ) относится к управляемой запорной арматуре клапанного типа, работающей от энергии рабочей среды, с использованием пусковых устройств, работающих от внешних источников энергии. В предлагаемом многоразовом запорно-пусковом устройстве в качестве пускового элемента применен электромагнитный клапан 9 (НЗ – нормально закрытый). В закрытом состоянии многоразового запорно-пускового устройства подпружиненный поршень 6 находится под воздействием пружины 7 и давления огнетушащего вещества с газом-вытеснителем в полости А, и таким образом перекрывает ход газовому огнетушащему веществу к форсунке 13.
При подаче пускового импульса на катушку электромагнитного клапана 9, его сердечник 15 втягивается и освобождает отверстие 16, выполненное в крышке 17 бокового канала 5, через которое сбрасывается давление из полости А. Поршень 7 под воздействием давления газового огнетушащего вещества, находящегося во впускном канале 2, и поступающего из емкости, с которой соединен впускной канал 2,  сжимает пружину 7 и   открывает доступ газового огнетушащего вещества (ГОТВ) к форсунке 13 (см. фиг.2) через выпускной канал 3.
За счет выполнения впускного 2 и выпускного 3 каналов соосными путь прохождения ГОТВ минимален, поэтому скорость срабатывания устройства менее 10 секунд, что соответствует требованиям ГОСТ Р 53281- 2009.
Разработанное ЗПУ позволяет обеспечить заправку емкости новой порцией ГОТВ после пожаротушения, что обеспечивает многоразовое использование устройства. Кроме того, электромагнитный клапан 9 позволяет приводить в действие ЗПУ многократно, не требуя замены комплектующих.
В предлагаемом ЗПУ функцию обратного клапана выполняет конструкция  из плунжера 12 и штуцера 11. В рабочем состоянии плунжер 12 под воздействием давления ГОТВ во впускном канале 2 перекрывает отверстие в штуцере 11 и предотвращает  выход газовой фазы огнетушащего вещества или газа-вытеснителя при периодических проверках устройства - контроля рабочих параметров манометра 14, индикатора давления при его отсоединении, без разрядки модуля.
При заправке модуля подпружиненный поршень 6 находится под воздействием пружины 7 и давления огнетушащего вещества с газом-вытеснителем в полости А и перекрывает выход ГОТВ в выпускной канал 3. Манометр 14 отсоединен от штуцера 11, к которому присоединяют переходное устройство (условно не показано) для заправки. Плунжер 12 под воздействием давления закачиваемого ГОТВ освобождает отверстие в штуцере 11, открывает вход в сквозное отверстие 10 и через впускной канал 2  ГОТВ поступает в емкость  15 модуля (см. фиг. 3).
Заявляемое устройство может быть изготовлено на современном оборудовании с применением известных материалов.
Устройство может быть многократно использовано в подвесных модулях пожаротушения газовыми огнетушащими веществами.