СПРИНКЛЕР
SPRINKLER

Изобретение относится к области противопожарной техники, в частности к спринклерам, и предназначено для орошения средствами тушения пожара в контролируемой зоне.
Известен спринклер, содержащий ороситель, который располагают над вероятным очагом возгорания, клапан, установленный между оросителем и источником средства для тушения пожара, средство стопорения затвора указанного клапана и термочувствительный элемент из сплава с эффектом памяти формы [1].
Корпус клапана снабжен горловиной, в которой словно пробка установлен затвор. Средство стопорения имеет вид удерживающих клапанный затвор в запертом положении вертикальных распоров из хрупкого материала, например, из стекла. Термочувствительный элемент установлен в зоне полива оросителем между опорой и распорами, и при нагреве «работает» на изгиб.
При возникновении пожара и повышении температуры в контролируемой зоне термочувствительный элемент нагревается, восстанавливает путем изгиба свою первоначальную форму и разрушает хрупкие распоры. В результате лишенный опоры затвор выдавливается жидкостью из клапанного корпуса и происходит орошение очага возгорания.
Недостатками известного спринклера являются его ограниченные функциональные возможности и низкое быстродействие, т.к. спринклер рассчитан при возникновении пожара только на один акт срабатывания, при котором начинается орошение очага возгорания жидкостью. При этом расположенный непосредственно под оросителем термочувствительный элемент постоянно охлаждается льющейся на него жидкостью и объективно не способен реагировать на последующее изменение температуры под оросителем. В результате орошение продолжается и после устранения пожара, что ведет к увеличению материального ущерба, вызванного затоплением охраняемого помещения и к повышению расхода используемой для тушения пожара жидкости, пены или газа. Кроме того, в известной конструкции термочувствительный элемент «работает» при нагреве на изгиб, что не только для него, но и для любых силовых элементов означает лишь частичное использование их потенциальных возможностей. Следствием этого является неоправданное увеличение массы термочувствительного элемента и повышение его тепловой инерционности, а значит, и снижение быстродействия спринклера.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спринклер, содержащий ороситель, клапан, который установлен между оросителем и источником средства для тушения пожара, средство стопорения затвора указанного клапана, термочувствительный элемент из сплава с эффектом памяти формы, плоскую зарядную пружину и боек. Корпус клапана снабжен горловиной, в которой словно пробка установлен затвор. Средство стопорения имеет вид удерживающих клапанный затвор в запертом положении вертикальных распоров из хрупкого материала, например из стекла. Зарядная пружина закреплена одним концом на опоре. Термочувствительный элемент выполнен в виде скобы, которая закреплена одним концом на корпусе над оросителем и словно спусковой крючок, «работающий» при нагреве на изгиб, в охлажденном состоянии удерживает свободный конец изогнутой при зарядке в дугу зарядной пружины. Последняя обращена выпуклой поверхностью в сторону стеклянных стоек с возможностью взаимодействия с ними посредством бойка [2].
При возникновении пожара и повышении температуры в контролируемой зоне выше допустимой, термочувствительный элемент восстанавливает свою первоначальную форму, распрямляется и выходит из зацепления с незакрепленным на опоре концом зарядной пружины. Последняя распрямляется и ударяет высвободившимся концом по бойку, тот бьет по стеклянным распорам и они разрушаются, переставая поддерживать снизу клапанный затвор. Лишенный опоры затвор выдавливается жидкостью из клапанного корпуса, клапан отпирается и происходит орошение очага возгорания.
Недостатками известного спринклера являются его ограниченные функциональные возможности и низкое быстродействие.
Спринклер рассчитан только на один акт срабатывания, при котором в случае возникновения пожара после разрушения распоров начинается орошение очага возгорания жидкостью. При этом, хотя термочувствительный элемент и способен реагировать в дальнейшем на изменение температуры в охраняемом помещении, эта его способность после разрушения стоек остается не реализованной. В результате орошение продолжается и после устранения пожара, что ведет к увеличению материального ущерба, вызванного затоплением охраняемого помещения, и к повышению расхода используемой для тушения пожара жидкости, пены или газа. В известной конструкции термочувствительный элемент удерживает пружину, находясь в наименее выгодном для восприятия нагрузок пластичном охлажденном состоянии. При нагреве же он «работает» на изгиб, что не только для него, но и для любых силовых элементов конструкции означает лишь частичное использование их потенциальных возможностей. Следствием этого является неоправданное увеличение массы термочувствительного элемента и увеличение его тепловой инерционности, а значит, и снижение быстродействия спринклера.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей спринклера и повышение его быстродействия.
Указанная цель достигается тем, что спринклер содержит корпус, на котором закреплен соединенный с оросителем клапан, состоящий из корпуса и затвора, средство стопорения клапана, зарядную пружину спринклера, термочувствительный элемент из сплава с эффектом памяти формы, при этом клапан выполнен поворотным, например шаровым, и снабжен приводным валом, средство стопорения клапана выполнено в виде анкерного механизма, содержащего зубчатую шестерню и коромысло, зарядная пружина спринклера закреплена одним концом на корпусе клапана, а другим - на приводном валу клапана, зубчатая шестерня анкерного механизма закреплена на приводном валу клапана. Спринклер дополнительно содержит реверсную пружину для термочувствительного элемента, один конец которой закреплен на корпусе спринклера, а другой конец соединен с одним из плеч коромысла, один конец термочувствительного элемента соединен со вторым плечом коромысла анкерного механизма, а другой его конец закреплен на корпусе спринклера. Термочувствительный элемент спринклера выполнен в виде тонкой прямолинейной проволоки или ленты, например из никелида титана, память формы которого выражается в укорачивании элемента при нагреве.
Конструкция спринклера схематично представлена на чертеже.
На чертеже показаны: ороситель 1; трубопроводы 2; угловой шаровой клапан 3; корпус клапана 4; затвор клапана 5; пропускное отверстие клапана 6; вал управления клапаном 7; корпус спринклера 8; заводная пружина 9; клиновидные зубья 10; храповидная анкерная шестерня 11; анкерный механизм 12; коромысло анкерного механизма 13; упоры коромысла анкерного механизма 14; термочувствительный элемент из сплава, обладающего эффектом памяти формы 15; реверсная пружина 16.
Спринклер содержит (см. чертеж) ороситель 1, который при эксплуатации располагают над вероятным очагом возгорания. Ороситель через трубопроводы 2 и клапан 3 соединен с источником находящейся под давлением жидкости, пены для тушения пожара. Клапан 3 содержит корпус 4 и затвор 5, соединенный валом управления 7 с храповидной анкерной шестерней 11. Корпус 4 клапана 3 закреплен на корпусе 8 спринклера и соединен с валом 7 через заводную пружину 9. На конце вала 7 (перпендикулярно ему) закреплена снабженная клиновидными зубьями 10 храповидная шестерня 11 анкерного механизма 12. Коромысло 13 анкерного механизма установлено с возможностью вращения на корпусе 8 спринклера. На противоположных концах коромысла 13 шарнирно установлены упоры 14. Одно плечо коромысла 13 связано с корпусом спринклера через термочувствительный элемент 15, а другое плечо коромысла связано с корпусом спринклера через пружину 16 для реверса термочувствительного элемента последнего (реверсная пружина). Термочувствительный элемент 15 расположен вне зоны действия оросителя 1 и имеет вид тонкой прямолинейной проволоки или ленты, которая изготовлена из сплава, обладающего эффектом памяти формы, например, из никелида титана. «Память формы » элемента 15 выражается в укорачивании при нагреве.
Спринклер работает следующим образом.
После завершения монтажа спринклера, производят заводку зарядной пружины 9 путем вращения шестерни 11 анкерного механизма на несколько оборотов по часовой стрелке. При этом благодаря клиновидной форме зубьев 10 их поочередный контакт с упорами 14 не приводит к стопорению шестерни 11, но после завершения заводки пружины 9, взаимодействие зубьев 10 с упорами 14 оказывает на вращаемую пружиной 9 шестерню 11 стопорящее воздействие. При этом после завершения «заводки» пружины 9, левый из зубьев 10 на чертеже упирается в левый упор 14, а пропускное отверстие 6 клапана при этом оказывается в положении, соответствующем запертому состоянию клапана 3.
При возникновении пожара температура элемента 15 повышается и в результате реализации в нем аустенитного превращения он укорачивается, поворачивая при этом коромысло 13 против часовой стрелки (см. чертеж) и растягивая пружину 16. При этом левый упор 14 выходит из зацепления с левым из зубьев 10, а правый упор 14 упирается в шестерню 11, не препятствуя ее вращению заводной пружиной 9, до тех пор, пока тот же зуб 10 не упрется в правый упор 14 и не застопорит вращение шестерни, приводного вала и затвора клапана. Этому состоянию соответствует поворот соединенного с шестерней 11 через вал 7 затвора 5 клапана на угол 90° и открытие, таким образом, клапана 3, через пропускное отверстие которого к оросителю 1 под давлением поступает используемая для тушения пожара жидкость или пена.
Орошение очага возгорания ведет к тушению пожара. После тушения очага возгорания температура термочувствительного элемента 15 понижается и в процессе реализации в нем мартенситного превращения элемент 15 удлиняется, при этом под действием реверсной пружины 16 коромысло поворачивается в обратном направлении (по часовой стрелке) вплоть до упора зуба 10 в левый упор 14. В результате под действием пружины 9 шестерня 11 и соединенный с ней через вал 7 затвор 5 клапана 3 поворачиваются против хода часовой стрелки на угол 90°, клапан 3 запирается и процесс тушения очага возгорания жидкостью или пеной завершается вплоть до повторного возгорания. Далее по мере возникновения пожаров спринклер аналогичным образом может неоднократно производить его тушение до тех пор, пока не разрядится пружина 9. После чего следует повторно завести пружину 9.
По сравнению с традиционными спринклерами представленная конструкция обеспечивает автоматическое прекращение орошения очага возгорания после завершения тушения пожара, что ведет к снижению материального урона вследствие затопления охраняемого помещения, а также к уменьшению расхода используемой для тушения пожара жидкости или пены. Предлагаемый спринклер без постороннего вмешательства продолжает адекватно реагировать на пожарную ситуацию, что позволяет вовремя устранить повторное возгорание.
Использование в представленной конструкции традиционного шарового клапана способствует переводу гидравлической части спринклера в разряд традиционных гидравлических и газовых систем с расширенной номенклатурой хорошо проверенных и широко тиражируемых клапанов. Это обеспечивает упрощение и удешевление спринклера.
Снабженная маломощным и малоинерционным термочувствительным элементом предлагаемая система запуска шестерни анкерного механизма может быть применена для вращения затворов крупногабаритных клапанов. Это позволяет использовать наиболее легкий, и в плане эффективности энергопреобразования, и лучший из макроскопических термочувствительных элементов, выполненных в виде работающей на «растяжение-сжатие» тонкой ленты или проволоки из никелида титана. В результате чего обеспечивается высокое быстродействие спринклера и экономное расходование сплава с эффектом памяти формы, а значит, снижение стоимости спринклера и его чуткое реагирование на возникновение пожара.
Масса термочувствительного элемента, используемого в предлагаемой конструкции спринклера, минимальна по отношению к массе обладающих аналогичными силовыми характеристиками термочувствительных элементов, которые «работают» на кручение или изгиб.
Источники информации
1. Патент РФ № 1839803. А62С 37/08. Опублик. 27.07.2005.
2. Патент РФ №1839807. А62С 37/08. Опублик. 27.07.2005.