ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ ЗАЩИТНО-ЭВАКУАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО
HEAT SENSITIVE PROTECTIVE EVACUATION DEVICE

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям ограждений нормально запертых аварийных выходов, и может быть использовано для экстренной эвакуации немощных людей и детей в чрезвычайных ситуациях, особенно при пожаре.
Известно защитно-эвакуационное устройство в виде двери (ограждения), запертой в ее коробе на термочувствительный замок «Сезам» [1]. По всему периметру торцевой части двери и короба зеркально друг к другу расположены два продольных паза клиновидного сечения, между которыми установлен термочувствительный засов замка, выполненный в виде огибающей дверь по периметру трехслойной лентовидной полосы с трансформируемым при нагреве поперечным сечением. Первый слой полосы имеет вид лентовидного термочувствительного рабочего элемента из сплава, обладающего эффектом памяти формы. Второй - средний слой выполнен в виде лентовидной электроизоляционной прокладки из стеклосетки. Третий слой представляет собой лентовидный углеродный нагревательный элемент. В охлажденном (мартенситном) состоянии полоса имеет в поперечном сечении форму желоба, а в нагретом - аустенитном состоянии, прямолинейную форму. Нагрев рабочего элемента осуществляют нагревательным элементом, который включается путем замыкания магнитным ключом контактов замурованного в стене нормально разомкнутого геркона. При пожаре рабочий элемент нагревается горячим воздухом охваченного огнем помещения.
При необходимости открытия двери магнитным ключом отстукивают в заданном месте некую известную только пользователю кодовую ритмическую «фигуру». Ее импульсный код сравнивается с эталоном и при совпадении на нагревательный элемент подается безопасное (не выше 27 В) напряжение. Вся полоса нагревается и после приобретения ей плоской формы перестает удерживать собой дверь от раскрытия. Изнутри полоса свободно обдувается воздухом помещения и если из-за пожара температура трехслойной полосы становится выше 40°С, она самопроизвольно без вмешательства людей приобретет плоскую форму и перестает удерживать дверь в запертом положении.
Недостатком известного устройства является сложность и длительность процесса открытия защитно-эвакуационного устройства при пожаре.
В известной конструкции рабочий элемент с эффектом памяти формы выполняет функцию засова, находясь в наименее предпочтительном для противодействия деформации наиболее пластичном мартенситном состоянии. Из-за этого для обеспечения надежной фиксации ограждения в коробе возникает потребность чрезмерного увеличения габаритов и массы рабочего элемента, что ведет к удорожанию и увеличению тепловой инерционности рабочего элемента и всего устройства.
Самопроизвольное открытие ограждения происходит только после нагрева до 40°С большей части рабочего элемента, служащего одновременно термодатчиком и термоприводным засовом. При естественном конвективном теплообмене нижняя часть рабочего элемента нагреется до 40°С только тогда, когда температура в более верхних частях помещения окажется значительно выше указанного значения. Такое запоздалое реагирование термочувствительного засова (рабочего элемента) на пожарную ситуацию снижает шансы людей на выживание.
Для того чтобы открыть дверь вручную, необходимо иметь кодовый ключ и знать, как им пользоваться. Это затрудняет доступ пожарных к очагу возгорания и снижает шансы на выживание тех людей, у которых нет данного ключа. Представляется также маловероятным, что находящийся в задымленном помещении пожилой человек, больной или ребенок за считанные секунды отстучит в нужном месте некую известную только ему кодовую ритмическую «фигуру» или, не имея ключа, сообразит включить электронагреватель нитиноловой ленты в обход геркона.
Известно выбранное в качестве прототипа защитно-эвакуационное устройство, содержащее решетку, которая установлена на шарнирных опорах снаружи оконной рамы (короба) и заперта несколькими засовами [2]. При этом каждый засов имеет ручное управление и выполнен в виде винта с гайкой, между которыми концентрично установлена пружина сжатия. Гайки закреплены на решетке, напротив них в оконной раме выполнены соответствующие сквозные отверстия. Каждый винт снабжен расположенной внутри помещения ручкой, которая недоступна для находящихся снаружи помещения злоумышленников. Каждая из указанных пружин концентрично установлена на соответствующем винте враспор между решеткой и оконной рамой.
В запертом положении, решетка с создаваемым пружинами натягом привинчена винтами к оконной раме. При пожаре рукоятку каждого винта вращают на шесть-семь оборотов до тех пор, пока он не вывинтится из своей гайки и под действием соответствующих предварительно сжатых пружин и собственного веса решетка не отделится от оконной рамы, переставая тем самым преграждать путь через окно для эвакуации.
Недостатком известного устройства является сложность и длительность процесса открытия защитно-эвакуационного устройства при пожаре.
Это обусловлено сложностью проведения в критической ситуации указанных операций по снятию решетки, включающих длительную и требующую специальных навыков процедуру поворота каждой рукоятки на шесть-семь оборотов. Проявление данных недостатков становится особенно ощутимым при необходимости открытия ограждения в охваченном огнем задымленном помещении людьми преклонного возраста, больными и детьми.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства и ускорение процесса открытия защитно-эвакуационного устройства при пожаре.
Поставленная цель достигается тем, что в термочувствительном защитно-эвакуационном устройстве, содержащем установленное в коробе на шарнирах и нормально запертое на засовы подпружиненное ограждение, термочувствительный рабочий элемент, механизм открытия ограждения от засовов, механизм открытия содержит зарядный элемент, выполненный в виде груза, пружины или груза, соединенного с пружиной, спусковой механизм выполнен в виде находящихся в зацеплении ролика и крючка, при этом крючок через гибкие тяги связан с термочувствительным рабочим элементом, выполненным из материала, обладающего эффектом памяти формы, а также с устройством для ручного открытия ограждения.
На фиг.1 схематично представлено термочувствительное защитно-эвакуационное устройство, где показаны шарнир 1, короб 2, ограждение, например, в виде дверной решетки, 3, пружина кручения 4, засовы в виде двуплечих рычагов 5, гибкий поводок 6, тяга 7, зарядный элемент 8, включающий массивный груз 9 и пружину растяжения 10, рейка 11, неподвижная опора 12, направляющая втулка 13, ролик 14, спусковой крючок 15, спусковой механизм 16, гибкие тяги 17, направляющая трубка 18, ручка для ручного открытия ограждения 19, перфорированный корпус 20, прямолинейный проволочный или лентовидный рабочий элемент из сплава, обладающего эффектом памяти формы 21.
Термочувствительное защитно-эвакуационное устройство содержит закрепленную шарнирами 1 на коробе 2 решетку 3 (ограждение), которая соединена через шарнир 1 с коробом 2 посредством пружины кручения 4.
В закрытом положении решетка 3 соединена с коробом 2 засовами в виде шарнирно закрепленных на коробе 2 двуплечих рычагов 5. Каждый рычаг 5 связан соответствующим гибким поводком 6 с вертикально расположенной тягой 7. При этом поводки 6 могут быть разной длины, либо одинаковые по длине, но в этом случае расстояние между поводками в местах их соединения с соответствующими рычагами 5 и в местах их соединения с тягой 7 отличаются друг от друга, либо одновременно то и другое. Нижний конец тяги 7 связан с опорой посредством зарядного элемента 8, включающего массивный груз 9, который снизу соединен с верхним концом расположенной под ним пружины 10.
Верхний конец тяги 7 шарнирно соединен с рейкой 11, а направляющая втулка 13 закреплена на опоре. На рейке 11 шарнирно закреплен упорный ролик 14, который опирается на установленный на неподвижной опоре спусковой крючок 15. Рейка 11, направляющая втулка 13, ролик 14 и крючок 15 составляют в совокупности спусковой механизм 16. Крючок 15 соединен с двумя гибкими тягами 17, расположенными в соответствующих направляющих трубках 18. Одной из тяг 17 крючок 15 соединен с ручкой 19 ручного управления, которая расположена на видном месте внутри охраняемого помещении в защищенном от случайного воздействия месте. Другой тягой 17 крючок 15 соединен с неподвижной опорой через расположенный в перфорированном корпусе 20 рабочий элемент 21, выполненный из сплава, обладающего эффектом памяти формы. Элемент 21 может быть выполнен, например, в виде прямолинейной никелидтитановой проволоки или ленты и расположен в удалении от решетки 3 над местом, которое ближе решетки расположено к наиболее вероятному очагу возгорания. «Память формы» элемента 21 выражается в принудительном удлинении в охлажденном состоянии и самопроизвольном укорачивании при нагреве.
Устройство работает следующим образом.
После завершения монтажных работ проводят зарядку устройства. Для этого предварительно растягивают находящийся в мартенситном состоянии охлажденный элемент 21 и, преодолевая противодействие со стороны заряжаемого элемента 8, вводят верхний конец рейки 11 во втулку 13. После этого фиксируют данное положение путем такого вращения крючка 15, в результате которого он располагается под роликом 14, препятствуя опусканию рейки 11 с тягой 7 вниз под действием массивного груза 9 и растянутой пружины 10 заряженного элемента 8. Далее, предварительно повернув оба рычага 5 до упора по часовой стрелке, закрывают решетку 3, преодолевая сопротивление взводимой при этом пружины кручения 4, и фиксируют положение решетки 3 в коробе 2 путем поворота обоих рычагов 5 до упора против часовой стрелки.
В режиме ожидания, который может продлиться десятки лет, решетка 3 заперта на засовы - рычаги 5 при зафиксированном спусковым механизмом 16 взведенном состоянии пружин 4 и 10.
При возникновении пожара и раннем оповещении о нем находящихся в помещении людей, когда задымление и повышение температуры внутри помещения еще незначительны, открытие решетки 3 для эвакуации проводят вручную с помощью перемещения (вытягивания) ручки 19 вправо. В результате соединенный с ней соответствующей тягой 17 крючок 15 поворачивается против часовой стрелки, и после того, как он выйдет за пределы ролика 14, лишенная опоры рейка 11 вместе с тягой 7 перемещаются вниз под действием растянутой при зарядке устройства пружины 10 и ускоренного ей массивного груза 9. Причем на начальной стадии падения груз 9 не оказывает воздействия на рычаги 5. И только после натяжения сначала одного, а затем другого поводка 6, в результате следующих за этим резких силовых воздействий поочередно передаваемых разогнанным пружиной 10 грузом 9 через поводки 6 на рычаги 5, последние поочередно поворачиваются до упора по часовой стрелке, переставая удерживать решетку 3 в запертом положении. После этого решетка 3 открывается под действием пружины 4.
Если пожар уже вызвал значительное повышение температуры в помещении и это привело к нагреву рабочего элемента 21 до аустенитного состояния и его самопроизвольному укорачиванию, то открытие решетки 3 происходит автоматически следующим образом. В результате укорачивания, элемент 21 посредством связанной с ним тяги 17 поворачивает крючок 15 против часовой стрелки, и после того, как он выйдет за пределы ролика 14, лишенная опоры рейка 11 вместе с тягой 7 перемещается вниз под действием разряжаемой при сжатии пружины 10 и ускоренного ею массивного груза 9. При этом на начальной стадии падения груз 9 не оказывает воздействия на рычаги 5. И только после натяжения сначала одного, а затем другого поводка 6, в результате передаваемых через них рычагам 5 резких силовых воздействий, поочередно передаваемых разогнанным пружиной 10 грузом 9 через поводки 6 на рычаги 5, последние поочередно поворачиваются до упора по часовой стрелке, переставая удерживать решетку 3 в запертом положении. После этого решетка 3 открывается под действием пружины 4.
Для поворота крючка 15 против часовой стрелки необходимо затратить крайне незначительное усилие, величина которого на протяжении длительного периода ожидания изменяется крайне незначительно, что согласно законам термодинамики обеспечивает срабатывание рабочего элемента 21 в узком температурном интервале, размер которого с течением времени почти не изменяется.
Зарядный элемент 8 может иметь вид отдельно взятого груза 9 или пружины 10, а длины поводков 6 и места их соединения с тягой 7 выбраны таким образом, чтобы при опускании рейки 11 с тягой 7 рычаги 5 открыли решетку 3 одновременно. Однако приведенная в описании комбинированная конструкция зарядного элемента 8 обеспечивает его более эффективное поочередное воздействие на засовы - рычаги 5, что повышает надежность работы устройства, длительное время находящегося в режиме ожидания и потому подверженного негативному воздействию усталостных и коррозионных процессов.
При необходимости крючок 15 может быть параллельно соединен с несколькими рабочими элементами 21, расположенными в различных частях помещения. Это обеспечит автоматическое реагирование устройства на пожар на ранней стадии возгорания.
Для сокрытия подвижных элементов устройства от глаз злоумышленников и предохранения от специальных или случайных повреждений они могут быть защищены крышками. Трубки 18 можно замуровать в стену, а ручку 19 установить под разбиваемым при пожаре стеклом.
Автоматическое открытие пружиной 4 решетки 3 однозначно повышает шансы на спасение людей, особенно если речь идет о детях, престарелых и больных.
Использованная литература
1. Е.Рогов. Замок узнает хозяина. Российская газета. Федеральный выпуск №3520 от 7 июля 2004 г.
2. Патент РФ №2247820, Е06В 9/01.