ПРИВОД ПРОТИВОПОЖАРНОГО КЛАПАНА
DRIVE OF FIRE DAMPER

Настоящее изобретение относится к приводному устройству для противопожарного клапана, а также к способу эксплуатации противопожарного клапана с электроприводом. Настоящее изобретение относится, в частности, к приводному устройству для противопожарного клапана, а также к способу эксплуатации противопожарного клапана с электроприводом, выполненным с возможностью удержания противопожарного клапана при подаче тока в нормальном положении, а при обесточивании - его перевода в защитное положение, например, к приводу с пружинным возвратом.
Противопожарные клапаны устанавливаются в зданиях для предотвращения распространения огня и дыма по вентиляционным каналам, например, в стенах и потолках между секциями здания. В функции защиты от дыма и огня противопожарный клапан в нормальном режиме в нормальном положении для обеспечения прохождения воздуха в вентиляционном канале открыт, а в случае пожара в защитном положении для предотвращения распространения огня и дыма по вентиляционному каналу закрыт. Однако в зависимости от концепции проветривания и ликвидации задымления противопожарный клапан можно также выполнить наоборот - как клапан от задымления, который в случае пожара в защитном положении для ликвидации задымления через вентиляционный канал открыт, а в нормальном режиме в нормальном положении закрыт. Противопожарные клапаны посредством термореле устанавливаются, соответственно, в защитное положение автоматически. Термореле содержит плавкий предохранитель, плавящийся при заданной температуре плавления, например, при 72°С, и действующий тем самым как термический прерыватель, разрывающий электрическую цепь. У противопожарного клапана с электроприводом с пружинным возвратом термический прерыватель прерывает подачу тока на привод, так что противопожарный клапан посредством пружины при обесточивании привода в случае пожара автоматически из нормального положения механически перемещается в защитное положение. Однако противопожарные клапаны с термическим прерыванием имеют тот недостаток, что их срабатывание является относительно инерционным и поэтому они препятствуют распространению задымления в здании в недостаточной степени или не препятствуют ему вообще. Кроме того, необходимо постоянно следить за наличием исправного (не расплавившегося) плавкого предохранителя с тем, чтобы в случае пожара воспрепятствовать распространению пожара по вентиляционным каналам, что требует ручного и автоматизированного контроля, а при необходимости замены термического прерывателя - ручного вмешательства. Противопожарные клапаны с термическими прерывателями имеют еще один недостаток, заключающийся в том, что они совершенно не приспособлены для проверки на жаростойкость, проводящейся периодически и автоматически.
В ВЕ 1 001 873 описан клапан с газовым или дымовым датчиком.
В US 5728001 описан клапан с несколькими датчиками, могущими самостоятельно вызывать закрытие клапана путем прерывания подачи тока. Наряду с температурным датчиком предусмотрен также, в частности, дымовой, т.е., газовый, датчик, вызывающий срабатывание клапана даже при более низких температурах, чем температурный датчик.
Задача настоящего изобретения заключается в предложении такого приводного устройства для противопожарного клапана, а также такого способа эксплуатации противопожарного клапана, которые были бы лишены, по меньшей мере, некоторых недостатков известных систем. В частности, задачей настоящего изобретения является предложение приводного устройства для противопожарного клапана, а также способа эксплуатации противопожарного клапана, которые, по меньшей мере, при некоторых сценариях пожара обеспечивали бы перевод противопожарного клапана в защитное положение быстрее, чем обычные системы с термическими прерывателями на основе плавкого предохранителя.
Согласно настоящему изобретению эти цели достигаются, в частности, за счет элементов независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты выполнения, помимо этого, вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения и из описания.
Приводные устройства противопожарного клапана содержат электропривод, т.е., привод с пружинным возвратом, оборудованный таким образом, чтобы удерживать противопожарный клапан при подаче тока в нормальном положении, а при обесточивании переводить его в защитное положение.
Вышеуказанные цели достигаются настоящим изобретением, в частности, за счет того, что приводное устройство снабжено температурным датчиком для измерения значения температуры воздуха и газовым датчиком для измерения содержания в воздухе газов, образующихся во время пожара, и содержит коммутирующий модуль, соединенный с температурным и газовым датчиками и выполненный с возможностью прерывания подачи тока в зависимости от значения температуры воздуха и содержания в воздухе газов, образующихся во время пожара, (или параметра, зависящего от этого содержания, например, градиента или другой определенной функции содержания). Это значит, что противопожарный клапан может быть приведен в защитное положение в зависимости от комбинации значений температуры воздуха и содержания газов, образующихся во время пожара, согласно определенным условиям для пары значений температуры воздуха и содержания газов, образующихся во время пожара. Таким образом, по сравнению с системами с термическими прерывателями противопожарный клапан в случае пожара может быть установлен в защитное положение не только при высокой температуре, господствующей в термическом прерывателе, а, возможно, еще раньше, при образовании дыма, или газа, вызванного пожаром, т.е., при определенной комбинации температуры воздуха и содержания в воздухе газов, образующихся во время пожара. По сравнению с обычными системами это означает обеспечение более избирательного и во многих ситуациях более быстрого обнаружения случаев пожара. Газовый датчик является, например, VOC-датчиком (Volatile Organic Compound) для измерения содержания летучих органических соединений в воздухе.
Кроме того, в одном из вариантов выполнения приводное устройство содержит термический прерыватель с плавким предохранителем, выполненный с возможностью прерывания подачи тока на привод при определенной температуре плавления. Плавкий предохранитель, предпочтительно, установлен последовательно с термическим прерывателем. Плавкий предохранитель содержит, в частности, установленный последовательно с термическим преобразователем переключатель для прерывания подачи тока, а коммутирующий модуль оборудован для формирования коммутационного сигнала для управления переключателем, зависящего от значения температуры воздуха и содержания газов, образующихся во время пожара. По сравнению с обычными системами это означает обеспечение более избирательного и во многих ситуациях более быстрого обнаружения случаев пожара без отказа при этом от надежности термического прерывателя на основе плавкого предохранителя, например, в случае обнаружения дефекта коммутирующим модулем.
В одном из вариантов осуществления коммутирующий модуль выполнен с возможностью прерывания подачи тока в зависимости от модулированного значением температуры воздуха значения содержания газов, образующихся во время пожара. Это означает изменение измеренного значения содержания газов, образующихся во время пожара, в зависимости от измеренного значения температуры воздуха, а подача тока прерывается в зависимости от этого измененного значения содержания газов, образующихся во время пожара.
В одном из вариантов осуществления коммутирующий модуль выполнен с возможностью определения предельного значения содержания газов в зависимости от значения температуры воздуха и прерывания подачи тока при содержании образующихся во время пожара газов, превышающем это предельное значение содержания газов. Это означает определение численного предельного значения для газов, образующихся во время пожара, в зависимости от измеренного значения температуры воздуха, а подача тока прерывается в случае превышения этого предельного значения измеренным содержанием газов, образующихся во время пожара.
Предпочтительно, коммутирующий модуль выполнен с возможностью прерывания подачи тока при значении температуры воздуха в определенном температурном диапазоне в зависимости от определенной функции значения температуры воздуха и содержания газов, образующихся во время пожара. При этом для прерывания при значении температуры в нижней части температурного диапазона предполагается большее содержание газов, образующихся во время пожара, по сравнению с большим значением температуры в верхней части температурного диапазона. Другими словами, с увеличением значения температуры воздуха сокращается предельное значение содержания газов, и для осуществления прерывания достаточно меньшего содержания газов, образующихся во время пожара. При значении температуры воздуха ниже нижнего предела температурного диапазона коммутирующий модуль не производит прерывания. Это препятствует тому, чтобы одно только присутствие газов, образующихся во время пожара, например, в результате газации предметов, как-то: упаковочный материал, мебель или ковры, не могло вызвать прерывания в случае отсутствия пожара и тем самым тепловыделения. С другой стороны, коммутирующий модуль вызывает прерывание при превышении значением температуры воздуха верхнего предела температурного диапазона. Тем самым добиваются того, чтобы противопожарный клапан переводился в защитное положение, если пожар, даже выделяя тепло, при этом все же не образует никаких газов, возникающих во время пожара. Если в случае пожара коммутирующий модуль не производит прерывания, например, из-за наличия неисправности в коммутирующем модуле или в одном из приданных датчиков, или при коротком замыкании в электропроводке коммутирующего модуля, прерывание срабатывает по варианту термического прерывателя при температуре плавления плавкого предохранителя.
В очередном варианте выполнения приводное устройство содержит соединенный с газовым датчиком сигнализационный модуль, выполненный с возможностью формирования управляющего сигнала для управления подачей свежего воздуха в зависимости от содержания газов, образующихся во время пожара, (или от параметра, зависящего от содержания, например, градиента или другой определенной функции содержания). Таким образом, газовый датчик используется не только для управления противопожарным клапаном, но также эффективен для управления подачей свежего воздуха.
Ниже вариант выполнения настоящего изобретения описывается на примере. Пример выполнения иллюстрируется следующими приложенными фигурами:
фиг.1 изображает схематично поперечный разрез противопожарного клапана с приводным устройством, с обеих сторон соединенной с вентиляционным каналом,
фиг.2 - блок-схему, иллюстрирующую приводное устройство с приводом, перед которым включен термический прерыватель и коммутирующий модуль,
фиг.3 - блок-схему, иллюстрирующую приводное устройство с приводом, перед которым в качестве модулей с отдельными корпусами включены термический прерыватель и коммутирующий модуль,
фиг.4 - блок-схему, иллюстрирующую пример разводки проводов приводного устройства в модульном исполнении,
фиг.5 - пример функции для прерывания подачи тока на привод противопожарного клапана в зависимости от температуры воздуха и содержания в воздухе газов, образующихся во время пожара.
На фиг.1 позиция 2 относится к противопожарному клапану, с обеих сторон соединенному с вентиляционным каналом 3, например, к трубе с круглым или прямоугольным поперечным сечением. Противопожарный клапан 2 может быть также использован в качестве противодымного клапана. Прохождение по вентиляционному каналу 3 управляется положением клапанного элемента 21, 21' противопожарного клапана 2, вращаемого вокруг оси z вращения. Клапанный элемент 21, 21' перемещается или удерживается в положении посредством приводного устройства 1, соединенного с противопожарным клапаном 2. Приводное устройство 1, предпочтительно, содержит электропривод (двигатель) 10, выполненный в виде привода с пружинным возвратом. При конфигурации в виде противопожарного клапана 2 клапанный элемент, или противопожарный клапан 2, удерживается в нормальном режиме посредством находящегося под напряжением 11 привода 10 в открытом (нормальном) положении, как это показано позицией 21. В случае пожара подача тока на привод 10 прерывается, и клапанный элемент, или противопожарный клапан 2, посредством пружины привода 10 приводится в закрытое положение (защитное положение), как это показано позицией 21'. При конфигурации в виде противодымного клапана клапанный элемент 21' или противопожарный клапан 2 удерживается в нормальном режиме посредством находящегося под напряжением 11 привода 10 в закрытом (нормальном) положении, в то время как случае пожара клапанный элемент 21 или противопожарный клапан 2 при прерванной подаче тока приводится в открытое положение (защитное положение).
Как показано на фиг.2 и 3, приводное устройство 1 при необходимости содержит блок 16 питания для подстройки напряжения 11 питания под рабочее напряжение, используемое приводом 10. Кроме того, приводное устройство 1 при необходимости содержит прерыватель 12 с заменяемым плавким предохранителем, плавящимся при определенной температуре плавления, например, при 72°С, и прерывающим подачу тока на привод 10. В одном из вариантов выполнения приводное устройство 1 содержит несколько термических прерывателей 12, которые могут устанавливаться в разных местах.
2
x
y
Кроме того, приводное устройство 1 содержит коммутирующий модуль 15 с переключателем 151, включенным последовательно с термическим прерывателем 12 в линию питания привода 10. Кроме того, приводное устройство 1 содержит температурный датчик 13 для измерения значения температуры воздуха, а также газовый датчик 14 для измерения содержания в воздухе газов, образующихся во время пожара, например, VOC-датчик (Volatile Organic Compound) для измерения содержания летучих органических соединений в воздухе. Температурным датчиком 13 является, например, титановый датчик сопротивления. Газовым датчиком 14 является, например, металлический полупроводниковый датчик для измерения содержания СО, Н и/или CH в воздухе.
Температурный датчик 13 и газовый датчик 14 соединены с логическим модулем 152, или коммутирующим модулем 15. В одном из вариантов выполнения приводное устройство 1 содержит несколько соединенных с логическим модулем 152, или с коммутирующим модулем 15, температурных датчиков 13 и/или газовых датчиков 14, которые могут быть установлены в разных местах. Логический модуль 152 на основе значения температуры воздуха, измеренного посредством температурного датчика 13, и измеренного газовым счетчиком 14 содержания газов, образующихся во время пожара, формирует коммутационный сигнал 153 для управления переключателем 151. Логический модуль 152 осуществляет функцию управления переключателем 151 в зависимости от значения температуры воздуха и содержания газов, образующихся во время пожара, и тем самым прерывания подачи тока на привод 10.
Таблица 1
Температура Т
Содержание G (или производный от него параметр) газов, образующихся во время пожара
Коммутационный сигнал
Т<T<sub>L</sub>(например, Т<35°С)
независимо
включен(отсутствие прерывания)
Т=T<sub>L</sub>(например, Т=35°С)
G≥G<sub>L</sub>
выключен(прерывание)
T<sub>L</sub><Т<Т<sub>Н</sub>(например, 35°С<Т<82°С)
G≥G<sub>LIM</sub>(T)
выключен(прерывание)
Т≥Т<sub>Н</sub>(например, Т≥82°C)
независимо
выключен(прерывание)
L
R
L
H
Как показано в таблице 1 и на фиг.5, переключатель 151 при значении Т температуры воздуха ниже нижнего предела T температурного диапазона T=[T, T] включается независимо от содержания G в воздухе газов, образующихся во время пожара (например, при Т<35°С), т.е., подача тока на привод 10 не прерывается.
L
L
При значении Т температуры воздуха на нижнем пределе T (например, при Т<35°С) переключатель 151 выключается, и, таким образом, подача тока на привод 10 по меньшей мере по достижении содержанием G газов, образующихся во время пожара, нижнего предельного значения G содержания газов прерывается.
R
L
H
LIM
LIM
При значении Т температуры воздуха (например, при 35°С<Т<82°) в рамках определенного температурного интервала T=[T, T] переключатель 151 по меньшей мере по достижении содержанием G газов, образующихся во время пожара, предельного значения G(T) содержания газов, зависящего от значения Т температуры воздуха, выключается. Функция G(T) для расчета предельного значения, зависящая от значения температуры воздуха, определяется, например, как математическая функция (кривая) и вычисляется (в реальном масштабе времени) или определяется по таблице записанных пар значений.
H
При значении Т температуры воздуха на верхнем пределе T интервала или выше (например, при Т≥82°C) переключатель 151 выключается независимо от содержания G газов, образующихся во время пожара, и, таким образом, подача тока на привод 10 прерывается.
S
LIM
S
S
S
S
LIM
Фиг.5 иллюстрирует значения Т температуры воздуха и значения содержания G в воздухе газов, образующихся во время пожара, при которых переключатель 151 логического модуля 152 выключается и тем самым прекращается подача тока на привод 10. Кроме того, на фиг.5 обозначена определенная температура T плавления плавкого предохранителя термического прерывателя 12, например, 72°С. Таким образом, при достаточно высоком содержании G газов, образующихся во время пожара (G≥G(T)), подача тока на привод 10 прерывается уже при значениях Т<T температуры воздуха, ниже температуры T плавления плавкого предохранителя, и, таким образом, противопожарный клапан 2 приводится в защитное положение быстрее, чем посредством одного только термического прерывателя 12. Даже при значениях Т≥T температуры воздуха, при температуре T плавления плавкого предохранителя или выше, при достаточно высоком содержании G газов, образующихся во время пожара (G≥G(T)), подача тока на привод 10 прерывается быстрее, или защитное положение достигается быстрее, чем посредством одного только термического прерывателя 12, поскольку термический прерыватель 12 является относительно инерционным и прерывает подачу тока не сразу. При сбое коммутирующего модуля 15, например, из-за неисправности компонента в логическом модуле 152 или переключателе 151, или вследствие короткого замыкания в электропроводке коммутирующего модуля 15, т.е., в устройстве 150 (см. фиг.3) для переключения, термический переключатель 12 все же обеспечивает в случае пожара прерывание тока при расплавлении плавкого предохранителя и переводит противопожарный клапан 2 в защитное положение.
В зависимости от варианта выполнения логический модуль 152, например, в виде электронной схемы с дискретными электронными конструктивными элементами, реализуется посредством специализированной интегральной схемы ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Таким образом, в последнем случае логический модуль 152 содержит программируемый программный модуль, выполненный на процессоре. Для формирования коммутационного сигнала 153 для переключателя 151 логический модуль 152 модулирует измеренное значение содержания газов, образующихся во время пожара, прежде чем оно будет сравниваться с определенным предельным значением содержания газов, например, значением температуры воздуха, и/или логический модуль 152 определяет предельное значение содержания газов в зависимости от измеренного значения температуры воздуха и сравнивает это определенное предельное значение содержания газов с измеренным содержанием газов, образующихся во время пожара.
Кроме того, в одном из вариантов выполнения приводное устройство 1 содержит соединенный с газовым датчиком 14 сигнализационный модуль 141, оборудованный для формирования управляющего сигнала для управления подачей свежего воздуха в зависимости от измеренного содержания газов, образующихся во время пожара. Управляющий сигнал 142 подводится к вентиляционному люку, например, по сигнальному проводу.
Специалисту понятно, что компоненты приводного устройства 1, изображенные на фиг.2, в зависимости от варианта выполнения могут быть установлены в модулях, отделенных друг от друга, в соответствующем собственном корпусе. Приводное устройство согласно варианту выполнения на фиг.3 установлено, например, в разных отдельных модулях с соответствующими собственными корпусами. Привод 10 установлен в приводном модуле 100; коммутирующий модуль 15 вместе с температурным датчиком 13 и газовым датчиком 14 установлены в устройстве 150 для переключения с собственным корпусом; а термический прерыватель 12 установлен в предохранительном устройстве 120 с отдельным корпусом. При этом компоненты приводного модуля 100, устройства 150 для переключения и предохранительного устройства 120 соединены друг с другом электропроводкой, схематически изображенной в примере на фиг.4.