Многоразовое запорно-пусковое устройство установки газового пожаротушения
REUSABLE SHUT-OFF AND STARTING DEVICE OF GAS FIRE EXTINGUISHING INSTALLATION

Изобретение относится к клапанным устройствам для пневмосистем с негорючим газом и применимо, в частности, в баллонных системах пожаротушения инертным газом.
Известно запорно-пусковое устройство установки газового пожаротушения, содержащее цилиндрический корпус с осевым каналом; связанная с ним емкость с газом под давлением; связанные с ней два диаметрально противоположных патрубка: входной патрубок с установленным в нем пироузлом, создающим в выходном патрубке дополнительное давление продуктами сгорания газа, и выходной патрубок с установленной в нем прорываемой мембраной (Патент на изобретение RU 2179872 С2, кл. А62С 37/36, опубл. 27.02.2002 г.).
Это известное устройство имеет простую надежную конструкцию.
Недостаток этого известного устройства заключаются в необходимости замены разрушенной мембраны после каждого срабатывания устройства, а также невозможность заполнения самим запорно-пусковым устройством его опустошенной емкости, требующего переодического отсоединения ее от запорно-пускового устройства и заправки на стороне, что ведет к снижению надежности и долговечности конструкции запорно-пускового в целом.
Известно наиболее близкое к заявленному изобретению запорно-пусковое устройство установки газового пожаротушения, содержащее цилиндрический корпус с осевым каналом, побудительной камерой внутри и с расположенными под углом друг к другу двумя патрубками, с одним, соосным корпусу с седлом затвора: с входным патрубком с напорной камерой в нем, связанной и с побудительной камерой корпуса и с наполненной инертным газом под давлением емкостью со своим стыковочным штуцером, соединяющим ее с входным патрубком; а также с выходным патрубком с дренчерной камерой в нем; расположенный в корпусе на его оси подвижный подпружиненный затвор в форме стакана, перекрывающего своим дном седло затвора и удерживаемого на седле патрубка в исходном состоянии устройства с незадействованным приводом воздействием на него совокупности сил: одной силы - от давления инертного газа, и другой силы - от давления его пружины, соответствующей силе ее упругости, а при задействовании привода, управляющего пилотным каналом, сформированным совокупностью всех открытых каналов и проточек в устройстве, связанных с побудительной камерой устройства; закрывающую торец корпуса крышку с осевым отверстием и размещенным в нем подвижным клапаном, управляющим перемещением затвора посредством формирования в крышке своего канала для перетекания инертного газа между клапаном и отверстием крышки в атмосферу; привод со своим корпусом и переходной втулкой в нем с радиальными дренажными отверстиями, формирующими вместе с встречным торцем крышки канал для выхода инертного газа в атмосферу, со своим срабатывающим от управляющего сигнала подвижным якорем и подпружиненным толкателем, воздействующим на перемещение клапана в крышке (Патент на изобретение №2411976 С1, кл. А62С 37/08, опубл. 18.03.2010 г.)
Это наиболее близкое к заявляемому изобретению техническое решение обеспечивает надежную фиксацию запорного органа в открытом и закрытом состояниях, т.е. соответственно: в режиме работы и в режиме ожидания.
Недостатком этого запорно-пускового устройства, наиболее близкого к заявляемому изобретению, является невозможность его использования для заполнения опустошенной емкости новой порцией газа, требующего переодического отсоединения ее от запорно-пускового устройства для ее заправки на стороне, что ведет к временным затратам при пожароушении на заправку емкости новой порцией газа, а также к снижению надежности и долговечности запорно-пускового в целом и, как следствие, неэффективности его использования.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в обеспечении периодической заправки емкости устройства новой порцией инертного газа после ее опустошения без ее демонтажа и включения привода, снижая, тем самым, временные затраты при пожаротушении на заправку этой емкости новой порцией газа, а также повысить надежность, долговечность устройства в целом и эффективность его использования.
Технический результат достигается тем, что в многоразовом запорно-пусковом устройстве установки газового пожаротушения, содержащем цилиндрический корпус с осевым каналом, побудительной камерой внутри и с расположенными под углом друг к другу двумя патрубками, с одним, соосным корпусу с седлом затвора: с входным патрубком с напорной камерой в нем, связанной и с побудительной камерой корпуса и с наполненной инертным газом под давлением емкостью со своим стыковочным штуцером, соединяющим ее с входным патрубком; а также с выходным патрубком с дренчерной камерой в нем; расположенный в корпусе на его оси подвижный подпружиненный затвор в форме стакана, перекрывающего своим дном седло затвора и удерживаемого на седле патрубка в исходном состоянии устройства с незадействованным приводом воздействием на него совокупности сил: одной силы - от давления инертного газа, и другой силы - от давления его пружины, соответствующей силе ее упругости, а при задействовании привода, управляющего пилотным каналом, сформированным совокупностью всех открытых каналов и проточек в устройстве, связанных с побудительной камерой устройства; закрывающую торец корпуса крышку с осевым отверстием и размещенным в нем подвижным клапаном, управляющим перемещением затвора посредством формирования в крышке своего канала для перетекания инертного газа между клапаном и отверстием крышки в атмосферу; привод со своим корпусом и переходной втулкой в нем с радиальными дренажными отверстиями, формирующими вместе с встречным торцем крышки канал для выхода инертного газа в атмосферу, со своим срабатывающим от управляющего сигнала подвижным якорем и подпружиненным толкателем, воздействующим на перемещение клапана в крышке, … входной патрубок корпуса устройства выполнен на одной оси с корпусом, а выходной патрубок выполнен с возможностью присоединения к нему приспособления для заполнения опустошенной емкости новой порцией инертного газа и в днище стакана затвора выполнена сквозная проточка, напрямую связывающая напорную камеру с побудительной, при этом, сам затвор и его седло выполнены с возможностью формирования их поверхностями результирующего воздействия на поток новой порции газа для заправки опустошенной емкости, превосходящего силу упругости пружины затвора и поднимающего затвор над седлом для транспортировки этой порции газа из дренчерной камеры выходного патрубка устройства в нагнетательную камеру его входного патрубка.
Обеспечение запорно-пускового устройства приспособлением для контроля давления инертного газа в емкости, например, в виде манометра или электронного датчика позволяет контролировать наличие давления в емкости устройства и его значение, в том числе дистанционно, и, тем самым, повысить надежность устройства.
Использование в качестве клапана устройства ниппеля с подвижной подпружиненной осью, взаимодействующей с толкателем привода при подаче сигнала на него, позволяет упростить его конструкцию.
Использование в качестве привода устройства любого из приводов: электромагнитного, или пневматического, или ручного позволяет обеспечить работу устройства в разных условиях.
На чертежах представлена конструкция многоразового запорно-пускового устройства газового пожаротушения:
Фиг. 1 - Многоразовое запорно-пусковое устройство с электромагнитным приводом в исходном закрытом состоянии с емкостью, заполненной инертным газом.
Фиг. 2 - Многоразовое запорно-пусковое устройство в открытом состоянии с емкостью, заполненной инертным газом.
Фиг. 3 - Многоразовое запорно-пусковое устройство в открытом состоянии при заправке опустошенной емкости инертным газом.
Фиг.4 - Вид А на фиг. 3.
Фиг. 5 - Ниппель.
Фиг. 6 - Многоразовое запорно-пусковое устройство без электромагнитного привода, вид сверху.
Запорно-пусковое устройство содержит:
- цилиндрический корпус 1 (фиг. 1) с осевым каналом (не показан), побудительной камерой 2 внутри и с расположенными под углом друг к другу двумя патрубками 3 и 4:
- соосным корпусу 1 входным патрубком 3 с седлом затвора 5, с глухой нишей 6 (фиг. 2) в нем для газа, воздействующего на затвор при заполнении им опустошенной емкости, и с напорной камерой 7, связанной с емкостью 8, заполняемой инертным газом под давлением;
- выходным патрубком 4 с дренчерной камерой 9 в нем и с переходником 10 (фиг. 3) для присоединения к нему приспособления 11 для заполнения опустошенной емкости 8 новой порцией инертного газа;
- расположенный в корпусе 1 соосно с ним подвижный затвор 12, имеющий форму стакана с днищем 13 (фиг. 1, 2) и сквозной проточкой в нем 14, связанной с напорной камерой 7 входного патрубка 3, при этом, наружный диаметр затвора у днища 13 меньше наружного диаметра остальной его части, а переходная часть его наружной поверхности 15 (фиг. 4), связывающая части затвора разного диаметра, служит площадкой для поднятия затвора 12 над его седлом 5 воздействием на него потока новой порции газа под давлением при заправки им опустошенной емкости 8.
- пружину 16 (фиг. 1, 2), размещенную в стакане затвора 12;
- закрывающую торец корпуса 1 сверху крышку 17 с осевым отверстием;
- размещенный в отверстии крышки 17 подвижный ниппель 18 (фиг. 1, 2, 5 и 6) с подпружиненной осью 19 (фиг. 5), управляющий перемещением затвора 12 посредством формирования между его телом и отверстием крышки 17 канала 20 (фиг. 1.2) для перетекания инертного газа из побудительной камеры 2 в атмосферу;
- электромагнитный привод со своим корпусом 21 (фиг. 1, 2) и переходной втулкой в нем 22 с радиальными дренажными отверстиями 23, установленной на крышке 17 с формированием между ее дренажными отверстиями 23 и встречным торцем крышки 17 канала 24 для выхода инертного газа в атмосферу; с подпружиненным толкателем 25, воздействующим на перемещение оси 19 ниппеля 18; с якорем 26, срабатывающим от направленного на его катушку (не указана) управляющего сигнала;
- закачивающее новую порцию инертного газа приспособление 11;
- манометр 27 для контроля давления инертного газа в емкости 8 (фиг. 6), подключаемый к переходнику 10 для присоединения к нему приспособления 11;
- предохранительное устройство 28 с разрывной мембраной 29 (фиг. 1, 2 и 6), подключаемое через отверстие (не указано) в корпусе 1, выполненное под седлом затвора 5 его входного патрубка 3.
Запорно-пусковое устройство снабжено установленными по ходу инертного газа уплотнениями, обеспечивающими под воздействием давления газа их плотное прижатие к элементам конструкции, повышая, тем самым, эффективность работы устройства.
При этом, открытое состояние запорно-пускового устройства характеризуется формирующей пилотный канал совокупностью всех открытых каналов, проточек, связанных с побудительной камерой.
Принцип действия запорно-пускового устройства.
В исходном состоянии в режиме ожидания устройство канал между входным и выходным патрубками закрыт, подпружиненный толкатель 25 электромагнитного привода (не указан) находится в верхнем положении, зафиксированном якорем 26, и не воздействует на ниппель 18. Последний, при этом, за счет своей пружины (не указана) плотно перекрывает канал 20 для перетекания инертного газа из побудительной камеры 2 в атмосферу через сквозные дренажные отверстия 23 переходной втулки 22 электромагнитного привода. При этом, затвор 12, за счет упругости своей пружины 16 и давления инертного газа, истекающего через осевую проточку 14 в его теле в стакан затвора 12, плотно прижат к седлу затвора 5, перекрывая канал между напорной камерой 7 во входном патрубке 3 и дренчерной камерой 9 в выходном патрубке 4.
Таким образом, в режиме ожидания при отключенном двигателе запорно-пусковое устройство характеризуется надежностью, т.к. обеспечивает плотное перекрытие емкости 8 с инертным газом под давлением.
Приведенное подтверждается выполнением следующего неравенства:
где:
- сила упругости пружины 16;
Fcз - сила, действующая на затвор 12 сверху, со стороны побудительной камеры 2.
где:
Рсз - давление газа на затвор 12 со стороны побудительной камеры 2;
Dз - диаметр затвора 12.
- сила, действующая на затвор 12 снизу со стороны напорной камеры 7 и емкости с газом 8.
где:
- давление газа на затвор 12 со стороны напорной камеры 7 и емкости с газом 8.
- диаметр седла 5.
Однако, т.к. давление газа на затвор 12 с разных сторон одинаково, как со стороны напорной камеры 7 и емкости с газом 8, так и со стороны побудительной камеры 2, т.е. , a  то из этого следует, что и .
Из вышеприведенного можно заключить, что неравенство (1) справедливо и оно доказывает, что в исходном положении запорно-пускового устройства в режиме ожидания с незадействованным приводом его затвор 12 плотно перекрывает канал между входным 3 и выходным 4 патрубками.
При подаче управляющего сигнала на катушку соленоида (не указана) электромагнитного привода его якорь 26 втягивается в эту катушку, освобождая подпружиненный толкатель 25, который, в свою очередь, воздействует на ось 19 ниппеля 18, и, тем самым, открывает канал 24 для перетекания инертного газа между поверхностью ниппеля 18 и поверхностью отверстия крышки 17 вверх в атмосферу через дренажные отверстия 23 переходной втулки 22 привода, снижая, при этом, давление инертного газа на затвор 12 со стороны побудительной камеры 2.
В результате, затвор 12 поднимается со своего седла 5 и открывает проход между входным 3 и выходным 4 патрубками, обеспечивая, тем самым свободное истечение инертного газа под давлением выше атмосферного, из емкости с этим газом 8 в дренчерную камеру 9 выходного патрубка 4 для тушения пожара.
Таким образом, включением привода формируют в устройстве пилотный канал, стравливающий находящийся под давлением газ из побудительной камеры 2 в атмосферу и, тем самым, поднимают затвор 12 со своего седла 5, открывая канал между напорной камерой 7 входного патрубка 3 и дренчерной камерой 9 выходного патрубка 4 для прохода газа из емкости 8 к горящему объекту для его тушения.
Приведенное подтверждается выполнением следующих неравенств при включении привода:
- диаметр седла 5.
После выработки газа из емкости 8 при пожаротушении затвор 12 опускается на свое седло 5 усилием его пружины, перекрывая канал между патрубками 3 и 4.
Для заправки опустошенной емкости новой порцией газа под давлением к выходному патрубку 4 подсоединяют приспособление 11, закачивающее в емкость 8 эту новую порцию газа. С помощью этого приспособления этот газ поступает в дренчерную камеру 9 выходного патрубка 4, давит на переходную часть 15 наружной поверхности затвора 12, поднимает его над седлом усилием давления газа и открывает канал между выходным 4 и входным 5 патрубками для поступления газа из дренчерной камеры 9 в напорную камеру 7, а затем и в емкость 8, заполняя ее полностью.
При заполнении емкости нейтральным газом, давление в камерах: побудительной 2 и напорной 7, выравнивается и затвор 12 опускается на свое седло 5, перекрывая поступление этого газа через дренчерную камеру 9 в напорную камеру 7, и запорно-пусковое устройство переходит в режим ожидания.
Таким образом, созданное техническое решение, благодаря совокупности своих существенных признаков, отраженных в формуле изобретения, позволяет обеспечить очередную заправку опустошенной емкости устройства новой порцией инертного газа без ее отсоединения от устройства и заправки на стороне, а также без использования привода, снижая, тем самым, временные затраты при пожаротушении на заправку этой емкости новой порцией газа, а также повысить надежность, долговечность устройства в целом и эффективность его использования.
Заявленное в качестве изобретения запорно-пусковое устройство прошло заводские испытания и готово к выпуску на предприятии-заявителе.