Устройство запорно-пусковое

Полезная модель относится к запорно-пусковым устройствам с управляемыми клапанами, кранами и задвижками, в том числе, не ограничиваясь, используемых в качестве запорно-пусковых устройств систем газового пожаротушения.
Из уровня техники известно распределительное устройство автоматической установки газового пожаротушения, включающее
запорный орган, выполненный в виде отдельно расположенного шарового крана, соединенного с одной стороны (на входе) с магистралью, подающей газообразные огнетушащие вещества (далее - ГОТВ) от источника ГОТВ, а с другой стороны (на выходе) - с магистралью подачи ГОТВ в защищаемое помещение,
пневмопривод запорного органа (далее пнемопривод), включающий цилиндр (выполняющий функцию несущего, базового корпуса изделия), поршень, шток, соединенный с подвижным рабочим (запирающим) элементом запорного органа шарового крана, и побудительный источник сжатого газа, выполненного в виде отдельно расположенного от пневмопривода побудительного газового баллона,
основное пусковое устройство пневмопривода электромагнитного (соленоидного) типа (далее электромагнитное пусковое устройство или ЭПУ),
резервное устройство ручного пуска (далее УРП) пневмопривода (патент РФ на изобретение №2321438, F16K 31/00, 2006).
Известное устройство, хотя и позволяет обеспечить подачу ГОТВ от автоматической установки газового пожаротушения в требуемом направлении, однако часть его конструктивных особенностей ограничивает область его применения, поскольку оно является громоздким из-за того, что
данное устройство обладает относительно большими массогабаритными характеристиками, обусловленными отдельно расположенными сложными блоками и элементами, например, такими, как побудительный пусковой баллон с системой трубопроводов и каналов, а также шаровой кран с длинными тягами для его подсоединения к штоку пневмоцилиндра;
монтаж такого устройства затруднен и требует довольно большого времени и трудозатрат;
требуется дополнительная регулировка разных блоков, расположенных в разных местах, особенно массивного пускового баллона (с повышенными требованиями к его безопасному функционированию), вынесенного за пределы основного корпуса изделия, а также требуется точная регулировка тяг для подключения шарового крана;
вынесение массивного пускового баллона за пределы основного корпуса изделия, повышает опасность эксплуатации установки в целом;
и, наконец, в устройстве отсутствует средство, предохраняющее от избыточного давления в источнике ГОТВ, что негативно сказывается на его безопасном функционировании.
Наиболее близким к заявленному техническому решению - прототипом - является устройство запорно-пусковое «ROTAREX» (БРАНДСИС [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://brandsis.ru/products/zpu/, свободный - (14.02.2019).
Устройство-прототип содержит корпус с двумя внутренними взаимно пересекающимися цилиндрическими каналами, один из которых - выпускной - предназначен для взаимодействия с магистралью подачи газообразного огнетушащего вещества в защищаемое помещение, а второй снабжен крышкой и подпружиненным относительно крышки затвором с образованием управляющей камеры между крышкой и затвором и впускного канала, предназначенного для взаимодействия с источником газообразного огнетушащего вещества, при этом затвор установлен с возможностью осевого перемещения с регулированием газового сообщения между впускным и выпускным каналами, крышка снабжена отверстием с установленным в нем запорно-пусковым клапаном, предназначенным для управляемого сброса давления в управляющей камере, затвор снабжен перепускным дросселем, предназначенным для выравнивания давления между впускным каналом и управляющей камерой, а в корпусе выполнен дополнительный канал, вход которого размещен в зоне впускного канала и предназначен для взаимодействия с источником газообразного огнетушащего вещества, а выход размещен на внешней стенке корпуса и выполнен в виде резьбового отверстия, медной прокладки, мембраны и фиксирующего мембрану с прокладкой выпускного штуцера.
Прототип имеет простую и надежную конструкцию, свободен от недостатков, присущих вышеописанному аналогу, однако имеет существенный недостаток, заключающийся в следующем. В устройстве по прототипу мембрана, завальцованная в медную прокладку, устанавливается непосредственно в корпусе и фиксируется в нем выпускным штуцером.
При этом в процессе завальцовки деформируемый метал прокладки, непосредственно взаимодействующий с поверхностью мембраны, образует множество концентраторов напряжения, таких как микроскладки и зоны различной степени уплотнения, негативно влияющие на чувствительную мембрану при силовом нагружении последней. Результат - низкая надежность устройства запорно-пускового, имеющего давление в режиме покоя 40 бар и выше, обусловленная преждевременным срабатыванием (разрушением) мембраны.
Проблема, решаемая заявленным техническим решением - исключение образования концентраторов напряжения в зоне контакта мембраны с поверхностями сопряженных элементов.
Технический результат - повышение надежности устройства запорно-пускового за счет своевременного срабатывания мембраны.
н
в
н
3
в
x
ш
м
в
x
ш
м
н
в
3
в
x
ш
м
в
Указанная техническая проблема решается, а заявленный технический результат достигается тем, что устройство запорно-пусковое, включающее корпус с двумя внутренними взаимно пересекающимися цилиндрическими каналами, один из которых - выпускной - предназначен для взаимодействия с магистралью подачи газообразного огнетушащего вещества в защищаемое помещение, а второй снабжен крышкой и подпружиненным относительно крышки затвором с образованием управляющей камеры между крышкой и затвором и впускного канала, предназначенного для взаимодействия с источником газообразного огнетушащего вещества, при этом затвор установлен с возможностью осевого перемещения с регулированием газового сообщения между впускным и выпускным каналами, крышка снабжена отверстием с установленным в нем запорно-пусковым клапаном, предназначенным для управляемого сброса давления в управляющей камере, затвор снабжен перепускным дросселем, предназначенным для выравнивания давления между впускным каналом и управляющей камерой, а в корпусе выполнен дополнительный канал, вход которого размещен в зоне впускного канала и предназначен для взаимодействия с источником газообразного огнетушащего вещества, а выход размещен на внешней стенке корпуса и выполнен в виде резьбового отверстия с упорной кольцевой площадкой и последовательно размещенными в нем кольцевой прокладкой, мембраной и фиксирующим резьбовым выпускным штуцером, снабжено центрирующей втулкой, а фиксирующий резьбовой выпускной штуцер выполнен с полым цилиндрическим хвостовиком так, что d=D; d≤d-t; L+0,5t+t<L<L+t+t, где d - наружный диаметр хвостовика штуцера; D - наружный диаметр кольцевой прокладки; d - внутренний диаметр резьбового отверстия выхода дополнительного канала по дну впадины; t - толщина стенки центрирующей втулки; L - длина хвостовика; t - толщина кольцевой прокладки; t - толщина мембраны; L - длина центрирующей втулки, при этом центрирующая втулка установлена с охватом упомянутых хвостовика, мембраны и кольцевой прокладки и посадкой с натягом относительно хвостовика и кольцевой прокладки.
Полезная модель иллюстрируется изображениями, на которых представлены:
фиг. 1 - устройство запорно-пусковое в разрезе;
фиг. 2 - укрупненный вид А на фиг. 1.
Представленные на изображениях позиции имеют следующие значения:
1 - корпус;
2 - выпускной канал;
3 - крышка;
4 - пружина;
5 - затвор;
6 - управляющая камера;
7 - впускной канал;
8 - транспортировочные крышки;
9 - перепускной дроссель;
10 - выпускной штуцер;
11 - заглушка;
12 - клапан;
13 - выпускной резьбовой патрубок;
14 - впускной резьбовой патрубок;
15 - дополнительный канал;
16 - вход дополнительного канала;
17 - резьбовое отверстие дополнительного канала;
18 - хвостовик выпускного штуцера;
19 - кольцевая прокладка;
20 - мембрана;
21 - центрирующая втулка;
22 - герметизирующая прокладка;
23 - упорная кольцевая площадка.
Согласно представленному изображению (фиг. 1) устройство запорно-пусковое включает корпус 1 с двумя внутренними расположенными Т-образно и взаимно пересекающимися цилиндрическими каналами. Образующий ножку Т-профиля выпускной канал 2 предназначен для взаимодействия с магистралью подачи ГОТВ в защищаемое помещение (соединение с магистралью осуществляется при снятой транспортировочной крышке 8 посредством выпускного резьбового патрубка 13 аналогично тому, как это реализовано в прототипе и аналоге, предметом заявленной полезной модели не является и на изображениях не представлено). Второй из упомянутых каналов (образующий полку Т-профиля) снабжен крышкой 3 и подпружиненным посредством пружины 4 относительно крышки 3 затвором 5 с образованием управляющей камеры 6 между крышкой 3 и затвором 5 и впускного канала 7, предназначенного для взаимодействия с источником ГОТВ (соединение с источником ГОТВ осуществляется посредством впускного резьбового патрубка 14 аналогично тому, как это реализовано в прототипе и аналоге, предметом заявленной полезной модели не является и на изображениях не представлено). Как и в прототипе, затвор 5 установлен с возможностью осевого перемещения, тем самым открывая или перекрывая сообщение между впускным 7 и выпускным 2 каналами. Крышка 3 снабжена сквозным отверстием с установленным в нем запорно-пусковым клапаном 12, предназначенным для управляемого сброса давления в управляющей камере 6 (транспортировочная крышка 8 в рабочем состоянии снята). Затвор 5 снабжен перепускным дросселем 9, предназначенным для выравнивания давления между впускным каналом 7 и управляющей камерой 6. В целях предохранения от избыточного давления в источнике ГОТВ, в корпусе 1 выполнен дополнительный канал 15, вход 16 которого размещен в зоне впускного канала 7 и предназначен для взаимодействия с источником газообразного огнетушащего вещества, а выход размещен на внешней стенке корпуса 1 и выполнен в виде резьбового отверстия 17. В резьбовое отверстие 17 вворачивается предварительно собранный и протестированный мембранный узел, включающий полый фиксирующий резьбовой выпускной штуцер 10 с полым хвостовиком 18 и последовательно размещенными со стороны торца хвостовика мембрану 20 и плоскую кольцевую прокладку 19 (прокладка обычно изготавливается, как и в прототипе, из мягкого металла, например - меди), которые центрируются в сборке центрирующей втулкой 21, установленной с охватом упомянутых хвостовика 18, мембраны 20 и кольцевой прокладки 19 и посадкой с натягом относительно хвостовика 18 и кольцевой прокладки 19, мембрана 20, как и в прототипе, центрируется своей выпуклой частью в отверстии кольцевой прокладки 19. Функциональность мембранного узла в составе устройства запорно-пускового обеспечивается соответствием геометрических параметров следующим условиям:
н
в
d=D;
н
3
в
d≤d-t;
x
ш
м
в
x
ш
м
L+0,5t+t<L<L+t+t,
н
где d - наружный диаметр хвостовика штуцера;
в
D - наружный диаметр кольцевой прокладки;
3
d - внутренний диаметр резьбового отверстия выхода дополнительного канала по дну впадины;
в
t - толщина стенки центрирующей втулки;
x
L - длина хвостовика;
ш
t - толщина кольцевой прокладки;
м
t - толщина мембраны;
в
L - длина центрирующей втулки.
Торцевые поверхности сопрягаемых элементов мембранного узла: хвостовика 18 выпускного штуцера 10, кольцевой прокладки 19, упорной кольцевой площадки 23 резьбового отверстия 17 - подвергаются тщательной обработке (включая притирку) для их корректного (без перекосов и иных концентраторов напряжения) взаимодействия друг с другом. В целях герметизации конструкция устройства может предусматривать герметизирующую прокладку 22.
Устройство запорно-пусковое работает точно так же, как и прототип, и в этой части пояснений не требует. Отличается лишь порядок установки мембранного узла - он ввинчивается в резьбовое отверстие 17 в сборе, предварительно протестированным, что минимизирует образование концентраторов напряжения в зоне контакта мембраны с поверхностями сопряженных элементов.
Проведенные опыты показали снижение преждевременного срабатывания мембраны в заявленном техническом решении на 15% и более по сравнению с прототипом при использовании одинаковых мембран от единого производителя.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что техническая проблема - исключение образования концентраторов напряжения в зоне контакта мембраны с поверхностями сопряженных элементов - решена, а заявленный технический результат - повышение надежности устройства запорно-пускового за счет своевременного срабатывания мембраны - достигнут.