СПРИНКЛЕР, СОДЕРЖАЩИЙ ЗАПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, КОТОРЫЙ УДЕРЖИВАЕТСЯ НА МЕСТЕ ПЛАВКИМ ЭЛЕМЕНТОМ С ПОМОЩЬЮ ПОДВИЖНОГО УПОРНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
SPRINKLER COMPRISING SHUTOFF MEMBER HELD IN POSITION BY FUSIBLE MEMBER WITH AID OF MOVABLE BEARING MEANS

Настоящее изобретение относится к проектированию и изготовлению противопожарного оборудования и установок, в частности, к спринклерам с плавкими элементами.
Задачей автоматической установки пожаротушения, содержащей спринклеры, является раннее обнаружение очага пожара с последующим автоматическим включением системы тушения, по меньшей мере, локально и одновременной подачей аварийного сигнала. Такая установка должна в максимальной степени локализовать пожар до приезда пожарной команды, которая в дальнейшем берет на себя задачу тушения пожара.
В области техники, к которой относится заявленное изобретение, системы пожаротушения классифицированы по трем категориям, а именно:
- «водонаполненные» системы;
- «сухотрубные» системы;
- «вакуумные» системы.
В этих трех системах спринклеры располагаются таким образом, чтобы равномерно покрывать защищаемую площадь. Обычно спринклеры содержат:
- соединительный штуцер для подсоединения спринклера к трубопроводу; при этом указанный соединительный штуцер характеризуется наличием выпускного отверстия для прохождения воды, выпускаемой для тушения пожара;
- плавкий элемент; и
- запорный элемент для перекрытия выпускного отверстия, удерживаемый в положении отсечки плавким элементом.
Плавкий элемент откалиброван таким образом, чтобы он разрушался при превышении заданной температуры, высвобождая запорный элемент, который открывает выпускное отверстие.
В водонаполненных системах вся трубопроводная обвязка установки наполнена водой вплоть до спринклеров. Соответственно, вода находится сразу за запорными элементами, и после разрушения плавкого элемента она проходит через выпускные отверстия в штуцерах спринклеров, в которых были разрушены плавкие элементы.
Следовательно, вода выпускается мгновенно, что является одним из несомненных преимуществ. С другой стороны, водонаполненные системы не адаптированы к использованию в тех сферах, где имеется риск замерзания воды. Действительно, в случае замерзания вода не сможет течь. Кроме того, ее замерзание может привести к повреждению трубопроводов установки (деформации и даже разрыву труб). В одних случаях из установки откачивают воду. В других случаях защищаемые площади обогреваются с тем, чтобы предотвратить риск замерзания. Для защищаемых помещений относительно большой площади потребление энергии и, соответственно, счета за тепло могут оказаться слишком большими и даже чрезмерными. Другой способ борьбы с замерзанием заключается в добавлении в воду установки веществ, понижающих температуру замерзания, таких как гликоль, который является токсичным и канцерогенным продуктом.
В «сухотрубных» системах установка полностью осушена. Вся трубопроводная обвязка установки находится под давлением. После разрушения плавкого элемента рассматриваемый спринклер или спринклеры сбрасывают давление воздуха, и вода, также находящаяся под давлением, начинает «выталкивать» воздух наружу установки до тех пор, пока она не дойдет до проходного отверстия или отверстий, вскрытых таким образом, чтобы через них могла пройти вода.
В таких системах воде в некоторых случаях может потребоваться до 60 секунд, чтобы дойти до спринклера, в котором разрушился плавкий элемент. Такой промежуток времени, конечно же, соответствует требованиям действующего стандарта, но он может оказаться слишком продолжительным, чтобы можно было затушить некоторые только начинающиеся пожары.
Кроме того, «сухотрубные» системы не в полной мере избавлены от проблем, связанных с замерзанием воды. В действительности в трубопроводах «сухотрубной» установки может образовываться конденсат, который может оказывать негативное воздействие на некоторые элементы установки и привести к выходу защиты из строя.
В общем, водонаполненные и «сухотрубные» системы характеризуются следующими недостатками:
- в трубах может накапливаться жидкая грязь, что может привести к их закупорке;
- они подвержены коррозии, что без сомнения может привести к частичному или полному выходу установки из строя и отказу системы защиты;
- в них могут возникать незаметные протечки воды;
- в трубах установки могут размножаться микроорганизмы.
Вследствие этого они требуют, помимо прочего, добавления антифриза и противокоррозионной обработки (с принятием мер по борьбе с вредными веществами).
Более того, они требуют промывки после использования.
Помимо этого, они характеризуются относительно длительным периодом ввода в эксплуатацию, время которого - в зависимости от размеров установки - может занимать от одного до четырех часов для водонаполненных систем и два часа и более для «сухотрубных» установок.
Для устранения всех этих недостатков были разработаны вакуумные системы. Вакуумные системы характеризуются тем, что в трубах, соединяющих между собой общий клапан и спринклеры, образуется вакуум, Иначе говоря, во всех трубах, отделяющие общий клапан от спринклеров, поддерживается вакуум.
В этих системах вакуум выступает в роли активной энергии, используемой в качестве активного источника автоматического отслеживания состояния спринклеров. Таким образом, если разрушается плавкий элемент одного из спринклеров, атмосферное давление распространяется на всю установку, что вызывает изменение состояния исполнительного механизма, который, в свою очередь, открывает общий клапан пуска воды. После этого вода быстро и беспрепятственно заполняет всю установку вплоть до спринклеров и проходит через спринклер или спринклеры, в которых были разрушены плавкие элементы. Вакуум, который по-прежнему сохранился в системе, быстро затягивает противопожарную воду в направлении спринклеров, в которых были разрушены плавкие элементы.
Срабатывания исполнительного механизма происходит в очень короткий промежуток времени в том плане, что когда разрушается плавкий элемент, вакуумная установка мгновенно инициирует всасывание воздуха снаружи. Следует отметить, что такое всасывание может приносить практическую пользу, так как эффект засасывания воздуха в очаг пожара способствует уменьшению его интенсивности.
Время поступления воды на спринклер, в котором был разрушен плавкий элемент, составляет менее 60 секунд.
Соответственно, установлено, что благодаря отсутствию воды или конденсата в вакуумной установке достигаются следующие результаты:
- отсутствует коррозия, и, соответственно, в трубах не скапливается жидкая грязь, которая могла бы вызвать их закупорку;
- гарантируется подача противопожарной воды требуемой плотности;
- не наблюдается рост микроорганизмов;
- отсутствуют протечки воды (так как по умолчанию в трубах установки, ведущих к спринклерам, нет воды);
- нет необходимости в добавлении антифриза или в противокоррозионной обработке;
- не требуется промывка трубопроводов перед вводом установки в эксплуатацию.
Более того, что будет подробнее описано ниже, ввод в эксплуатацию установки с вакуумной системой происходит очень быстро, в течение около одной минуты.
Обычно спринклер содержит:
- соединительный штуцер для подсоединения к трубопроводу, который характеризуется наличием выпускного отверстия, предназначенного для прохождения воды в случае срабатывания спринклера;
- плавкий элемент; и
- запорный элемент для перекрытия выпускного отверстия, удерживаемый в положении отсечки плавким элементом.
Принцип работы этих спринклеров хорошо известен любому специалисту в данной области техники. Плавкий элемент выполнен в виде колбы, в которую заключена жидкость с пузырьком воздуха. Когда плавкий элемент нагревается до заданной температуры, пузырек воздуха расширяется и разрывает колбу, высвобождая силу, которая удерживала до этого запорный элемент на своем месте.
В водонаполненных системах выталкивающее воздействие на запорный элемент оказывает вода. В «сухотрубных» системах первоначальное давление на запорный элемент оказывает воздух, который и выталкивает указанный запорный элемент со своего места.
В вакуумных системах средства выброса установлены на спринклере таким образом, чтобы можно было вывести запорный элемент из положения отсечки, преодолев силу всасывания, которая стремится удерживать указанный запорный элемент в положении отсечки.
Однако поток воды, проходящий через спринклеры, обязательно указывает на то, что запорные элементы вышли из положения отсечки, и что, соответственно, такому изменению положения способствовали плавкие элементы, и что это было обусловлено их разрушением,
Впрочем, в определенных случаях желательно иметь возможность инициировать прохождение воды через спринклеры, даже если температура вблизи этих спринклеров не достигла порогового значения, при котором происходит разрушение плавких элементов. Иначе говоря, в определенных случаях изыскивается возможность заранее обезопасить определенную зону подлежащего противопожарной защите участка, несмотря на то, что очаг возгорания по-прежнему удален от нее на некоторое расстояние. Это может быть целесообразно, например, для:
- защиты стеллажей путем создания вокруг них защитного периметра;
- защиты открытых проходов за счет создания водяной завесы;
- защиты резервуаров, температура которых должна поддерживаться на уровне ниже заданной пороговой величины.
Одна из конкретных целей заявленного изобретения заключается в предложении решения, пригодного для указанных ситуаций.
В частности, целью настоящего изобретения является создание спринклера такого типа, который мог бы использоваться в вакуумных установках и обеспечивал бы протекание воды при заполненной спринклерной системе даже в условиях, когда плавкие элементы не разрушены.
Цель настоящего изобретения заключается также в том, чтобы предложить такой спринклер, который можно было бы без труда встраивать и устанавливать без какой-либо доработки или преобразования установки пожаротушения.
Эти и иные цели, которые будут указаны в нижеследующем описании, достигаются благодаря настоящему изобретению, согласно которому предложен спринклер для установки пожаротушения, включающей в себя ряд вакуумных спринклеров, содержащих:
- соединительный штуцер с выпускным отверстием для подсоединения к трубопроводу;
- плавкий элемент; и
- запорный элемент для перекрытия выпускного отверстия, удерживаемый в положении отсечки плавким элементом;
отличающийся тем, что указанный плавкий элемент упирается в запорный элемент с помощью подвижного упорного приспособления, позволяющего вывести запорный элемент из положения отсечки, если давление в выпускном отверстии превысит заданное значение; и для этого он содержит средства выброса запорного элемента (3), установленного за пределами выпускного отверстия (10), которые оказывают на указанный запорный элемент выталкивающее воздействие.
Таким образом, спринклер согласно настоящему изобретению обеспечивает прохождение воды даже при наличии не разрушенного плавкого элемента только за счет давления воды, находящейся в выпускном отверстии спринклера, после срабатывания установки, что будет подробнее описано ниже.
Иначе говоря, спринклер согласно настоящему изобретению обеспечивает поступление воды в зону, с упреждением защищаемую от огня, который горит еще на некотором расстоянии от этой зоны, или, в любом случае, который не вызвал разрушение плавких элементов в спринклере или спринклерах, находящихся в зоне, которая должна быть защищена от пожара с упреждением.
Разумеется, спринклер согласно настоящему изобретению может срабатывать и обычным образом, т.е. инициировать прохождение воды после разрушение плавкого элемента, подвергнутого воздействию температуры, значение которой превысило заданный порог.
Следует отметить, что спринклер согласно настоящему изобретению может быть установлен таким же образом, что и остальные спринклеры в установке; и, соответственно, какая-либо доработка или преобразование самой установки не требуется.
Более того, в рамках традиционного принципа работы спринклера предусмотрены средства выброса запорного элемента, в соответствии с которым плавкий элемент разрушается при повышении температуры выше заданного порогового значения.
Вакуумные системы характеризуются тем, что в трубопроводной обвязке установки возникает эффект всасывания воздуха. Однако запорный элемент, если на него не оказывается сдвигающее воздействие, по-прежнему остается как бы «приклеенным» к выходу выпускного отверстия соединительного штуцера, что впоследствии будет препятствовать прохождению воздуха и, соответственно, препятствовать срабатыванию исполнительного механизма.
Соответственно, для предотвращения этого явления в каждом спринклере предусмотрены средства выброса запорного элемента. Согласно предпочтительному варианту решения указанные средства выброса установлены за пределами канала; при этом они оказывают на запорный элемент выталкивающее воздействие.
Таким образом, после разрушения плавкого элемента спринклера достигается полное открытие выпускного отверстия.
На самом деле такой результат достигается за счет соединения двух аспектов, а именно:
- того факта, что пружина установлена за пределами выпускного отверстия, вследствие чего ее положение не может помешать поступлению воздуха в трубопроводную систему установки;
- пружина оказывает на запорный элемент выталкивающее воздействие, за счет чего обеспечивается его вывод и выталкивание из спринклера.
Это приводит к тому, что при использовании спринклера согласно настоящему изобретению сброс вакуума ни при каких условиях не замедляется, и по этой причине, соответственно, пуск и высвобождение воды в вакуумной системе происходит максимально быстро при любых обстоятельствах. Стоит отметить, что время срабатывания составляет около 5 секунд.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения подвижное упорное приспособление может представлять собой поршень.
В этом случае, так как спринклер содержит кронштейн, установленный хорошо известным способом и отходящий от выпускного отверстия к концу проходного отверстия, расположенного напротив выпускного отверстия по плавкому элементу, поршень выполнен с возможностью скольжения в указанном проходном отверстии, которое используется в качестве направляющей.
В предпочтительном варианте при такой конфигурации трубка выполнена заодно с кронштейном в указанном проходном отверстии; при этом поршень выполнен с возможностью скольжения в указанной трубке, в которой предусмотрено упруго деформируемое приспособление, предназначенное для обеспечения перемещения поршня.
Предпочтительно, чтобы в качестве упруго деформируемого приспособления была использована нажимная пружина сжатия.
Разумеется, могут быть предусмотрены и иные средства, обеспечивающие перемещение поршня, без отступления от объема настоящего изобретения.
Согласно одному из предпочтительных вариантов технического решения спринклер содержит средства выброса запорного элемента.
В одном из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения в качестве средств выброса используется, по меньшей мере, одна торсионная пружина.
Такая торсионная пружина обеспечивает эффективное достижение требуемого результата за счет того, что она может быть без труда установлена в условиях ограниченного пространства.
В одном из предпочтительных вариантов реализации заявленного изобретения запорный элемент характеризуется наличием за пределами выпускного отверстия развернутого фланца, под который заводится один из отгибов торсионной пружины.
Прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятнее после ознакомления с нижеследующим описанием предпочтительных вариантов его реализации, представленных исключительно в качестве примера и не носящих ограничительного характера, и с прилагаемыми чертежами, где:
на фиг. 1 схематически представлено продольное сечение спринклера согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 схематически представлен вид сборку спринклера согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3-5 схематически показаны виды торсионной пружины, предназначенной для установки в спринклере согласно настоящему изобретению, где, соответственно, показан вид сверху на пружину в ненагруженном состоянии, вид сверху на пружину в нагруженном состоянии и вид сбоку.
Как показано на фиг. 1 и 2, спринклер согласно настоящему изобретению содержит:
- соединительный штуцер (1), характеризующийся наличием наружной резьбы, позволяющей вкрутить указанный штуцер в трубопровод с сопряженной резьбой с целью соединения спринклера с трубопроводной системой; при этом указанный соединительный штуцер имеет выпускное отверстие (10), сообщающееся с внутренним пространством трубопровода;
- плавкий элемент (2), представляющий собой на практике колбу с заключенной в ней жидкостью с пузырьком воздуха, который по обычной технологии, используемой в плавких элементах спринклеров, расширяется и разрывает колбу, когда температура, на которую рассчитан плавкий элемент, превышает заданное пороговое значение;
- запорный элемент (3) для запирания выпускного отверстия (10); и
- розетку (12), закрепленную на кронштейне (13), выполненном заодно со штуцером (1) спринклера.
В соответствии с принципом настоящего изобретения плавкий элемент (2) упирается в запорный элемент (3) с помощью подвижного упорного приспособления, позволяющего вывести запорный элемент из положения отсечки, если давление в выпускном отверстии (10) превысит заданное значение. Разумеется, поступление в выпускное отверстие воды под давлением, достаточным для выталкивания запорного элемента, означает срабатывание установки, т.е. факт того, что был разрушен плавкий элемент, по меньшей мере, еще одного из спринклеров.
Согласно этому варианту реализации заявленного изобретения подвижное упорное приспособление может представлять собой поршень (5), который может смещаться в продольном направлении к концу спринклера, который находится напротив выпускного отверстия, под воздействием напора воды, находящейся в соответствующих случаях в выпускном отверстии и воздействующей на основание (31) запорного элемента (3).
Спринклер согласно настоящему изобретению в этом варианте своей реализации дополнительно одержит:
- трубку (50), жестко закрепленную в проходном отверстии (130) кронштейна на стороне, противоположной выпускному отверстию по запорному элементу;
- пружину (51), вставленную в трубку (50);
- палец (52), представляющий собой ограничитель перемещения пружины (51).
Поршень (5) установлен с возможностью скольжения в трубке (50), которая как таковая представляет собой направляющую для скольжения поршня.
Кроме того, пружина представляет собой упруго деформируемое приспособление, расположенное в трубке и предназначенное для обеспечения перемещения поршня; при этом пружина (4) устанавливается внутри трубки в сжатом состоянии под давлением поршня (5), упирающегося в плавкий элемент (2).
Спринклер согласно настоящему изобретению предназначен, в частности, для реализации в вакуумной установке, принцип работы которой был описан в патентном документе, опубликованном под номером FR-2724323.
В соответствии с известным принципом работы этого типа установок ввод такой установки в эксплуатацию требует размещения ряда спринклеров под вакуумом; при этом вакуум также должен присутствовать в линии, ведущей к активирующему устройству. Все время, пока в этой линии присутствует вакуум, активирующее устройство удерживает под давлением воды камеру управления общим клапаном, благодаря чему указанный клапан удерживается в закрытом положении. При разрушении плавкого элемента одного из спринклеров вся спринклерная система оказывается под атмосферным давлением, которое распространяется также и на линию, ведущую к активирующему устройству, вследствие чего происходит переключение состояния указанного активирующего устройства с последующим падением давления в камере управления общим клапаном. Это приводит к открытию последнего и заполнению водой всей спринклерной системы.
Когда спринклерная система заполнена водой, спринклер согласно заявленному изобретению срабатывает следующим образом: давление воды в выпускном отверстии (10) толкает основание (31) запорного элемента (3), который, в свою очередь, толкает плавкий элемент с поршнем (5) в направлении трубки; при этом поршень заходит в указанную трубку и скользит внутри нее, преодолевает сопротивление пружины. Разумеется, пружина откалибрована так, чтобы сила ее воздействия на поршень была меньше давления воды, воздействующего на поршень через запорный элемент плавкого элемента.
Подвижность поршня, таким образом, дает возможность запорному элементу перемещаться вверх в соответствии с положением спринклера, которое показано на фиг. 1. В результате запорный элемент разрывает непрерывное соединение между проходным отверстием и выпускным отверстием, обеспечивая прохождение воды через рассматриваемый спринклер.
Иначе говоря, благодаря спринклеру согласно настоящему изобретению прохождение воды может быть инициировано, даже если не был разрушен плавкий элемент.
Согласно еще одной из характеристик настоящего изобретения спринклер дополнительно содержит средства выброса, предусмотренные за пределами выпускного отверстия (10), которые оказывают на указанный запорный элемент (3) выталкивающее воздействие. Разумеется, пока плавкий элемент (2) находится на месте, сила его воздействия превышает усилие выталкивания, оказываемое средствами выброса.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения средства выброса представляют собой пружину, в частности, торсионную пружину (4), представленную на фиг. 3-5.
Как показано на этих фигурах, пружина (4) содержит:
- навивку (40) с одним или несколькими витками;
- первый отгиб (41), отходящий от навивки (40) и предназначенный для взаимодействия с запорным элементом;
- второй отгиб (42), отходящий от навивки (40) и фиксируемый на спринклере.
В ненагруженном состоянии пружина (4) характеризуется конфигурацией, в которой отгибы (41) и (42) разнесены относительно друг друга так, как это показано на фиг. 3, тогда как в нагруженном состоянии отгибы (41) и (42) сведены ближе друг к другу, как это показано на фиг. 4. В нагруженном состоянии, в соответствии с принципом работы торсионной пружины, отгибы (41) и (42) оказывают определенное воздействие на элементы, которые удерживают их в этом положении, стремясь вернуться в свое исходное положение, соответствующее ненагруженному состоянию, как это показано на фиг. 3, иллюстрирующей такое ненагруженное состояние.
Таким образом, такая пружина рассчитана на взаимодействие с запорным элементом через один из своих отгибов (отгиб (41) в данном случае) с целью выталкивания запорного элемента их спринклера после разрушения плавкого элемента (2).
В этом варианте осуществления настоящего изобретения запорный элемент (3) снабжен фланцем (30), выходящим за пределы выпускного отверстия (10) и имеющим форму раструба.
Запорный элемент (3) упирается в шайбу (11), установленную на конце выпускного отверстия (10). Развернутый фланец (30) запорного элемента вместе с шайбой (11) образует пространство (110).
Пружина (4) установлена в спринклере таким образом, что один из ее отгибов (отгиб (41) в данном случае) располагается в пространстве (110), т.е. между фланцем (30) с раструбом и шайбой (11) спринклера. Точнее говоря, пространство (110) между фланцем (30) и шайбой (11) организовано таким образом, что после установки плавкого элемента соответствующий отгиб пружины оказывается зажатым. Таким образом, пружина надежно удерживается в положении готовности.