СРЕДСТВО ОБЪЕМНОЙ ТЕРМО- И ОГНЕЗАЩИТЫ ПРИВОДА ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ ТРУБОПРОВОДА ПРИ ПОЖАРЕ
MEANS OF VOLUMETRIC THERMAL AND FIRE PROTECTION OF DRIVE OF SHUTOFF AND CONTROL VALVES OF PIPELINE IN CASE OF FIRE

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к способам и устройствам для предотвращения пожара или сдерживания огня, в частности к физическим противопожарным преградам и барьерам.
Изобретение может использоваться для противопожарной защиты в трубопроводах, емкостях и другом оборудовании промысловых и газосборных пунктов, газоперерабатывающих заводов, подземных хранилищ газа, линейной части магистральных газопроводов, технологических обвязок компрессорных, дожимных, газораспределительных станций.
Известно средство объемной термо- и огнезащиты привода запорно-регулирующей арматуры трубопровода при пожаре, содержащее жесткий короб, выполненный в виде открытой емкости, внутренний объем которой оснащен покрытием из огнезащитного материала, и защищаемый объект, размещенный внутри короба (патент RU2302271, МПК A62C 2/06, 12.07.2005 г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа являются сложная конструкция, технология сборки и обслуживания, а также невозможность обеспечения безотказной работы запорно-регулирующей арматуры трубопровода при пожаре вследствие ненадежности защиты трубопроводов, мест их стыковки, выступающих средств запорной арматуры из-за несовершенства их замыкающих элементов, повреждаемости при огневом воздействии, а также трудоемкость и материалоемкость работ, связанных с огневой и тепловой защитой пожароопасных объектов.
Технический результат от использования заявленного технического решения заключается в повышении эксплуатационных возможностей путем упрощения конструкции, технологии сборки и обслуживания, а также в обеспечении безотказной работы запорно-регулирующей арматуры трубопровода при пожаре.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь существенных признаков изобретения с указанным техническим результатом.
Средство объемной термо- и огнезащиты привода запорно-регулирующей арматуры трубопровода при пожаре содержит жесткий короб, выполненный в виде открытой емкости, внутренний объем которой оснащен покрытием из огнезащитного материала, и защищаемый объект, размещенный внутри короба. Указанный защищаемый объект выполнен в виде запорно-регулирующей арматуры с корпусом и основным валом, связанным с запорным элементом, сервоприводом и блоком управления. При этом средство снабжено днищем короба, выполненным из жесткой магнезитовой плиты, покрытой многослойной панелью, а упомянутый короб выполнен в виде жесткого объемного каркаса со стенками из многослойных панелей, размещенных над его открытой частью с отступом, обеспечивающим возможность размещения в нем расположенной на указанном днище многослойной панели. Многослойные панели короба и днища склеены из трех слоев плит на основе магнезитовых материалов, средняя из которых выполнена из вспененного магнезита, причем указанные магнезитовые плиты имеют по слоям следующие толщины: внутреннего слоя 3-20 мм; среднего слоя 10-120 мм и наружного слоя 5-25 мм, при этом последний, наружный слой облицован алюминиевым покрытием толщиной 0,25-3 мм и окрашен огнезащитной краской. Под днищем средства размещен несущий узел, состоящий из закрепленной на корпусе опорной площадки, на которой установлена жесткая магнезитовая плита, в обеих выполнено центральное отверстие и в нем размещена нижняя втулка, в которой установлен дополнительный пустотелый вал сервопривода, связанный с основным валом запорного элемента. Указанная нижняя втулка герметично размещена в отверстиях, спряженных друг с другом в опорной площадке, магнезитовой плите и в нижнем монтажном элементе, установленном на последней, и соединенных между собой и нижней втулкой средством фиксации. На нижнем монтажном элементе установлено нижней плоскостью днище средства, выполненное из жесткой магнезитовой плиты, сопряженное верхней плоскостью с установленным над ним верхним монтажным элементом, внутри которого над указанным сопряжением размещена жесткая огнезащитная плита, разъемно соединенная с нижележащими верхним монтажным элементом, днищем средства и нижним монтажным элементом. В указанных соединяемых деталях выполнены сквозные соосные отверстия с возможностью свободного размещения в них упомянутого дополнительного вала, а в верхней части верхнего монтажного элемента выполнено отверстие, в котором размещена верхняя втулка дополнительного вала. Пространство вокруг нижнего монтажного элемента между магнезитовой плитой опорной площадки и днищем средства заполнено мягким огнестойким материалом на основе каменной ваты с алюминиевой фольгой с внешней стороны. В контакте между панелью днища и панелями короба установлено уплотнение из мягкого огнестойкого материала на основе каменной ваты, приклеенное термостойким клеем к многослойным панелям короба, обрешеченного стальным усилителем его механической прочности и снабженного рукоятками с возможностью его снятия при необходимости оперативного обслуживания или управления арматурой. На верхнюю поверхность короба нанесены метки для указателя положения запорного элемента арматуры, дополнительной вал сервопривода кинематически соединен с коленчатым рычагом поворота указателя положения запорного элемента. Электрический кабель блока управления и рабочие питающие связи сервопривода пропущены через отверстия в днище средства и загерметизированы в нем огнестойкой мастикой. Опорная площадка может быть выполнена из стального листа или в виде решетки. Указанный сервопривод выполнен с использованием электрической тяги или в виде исполнительного механизма пневматического типа. Указанные нижний и верхний монтажные элементы могут иметь С-образное поперечное сечение или имеют вид объемной решетки с опорами для нижней и верхней втулок или имеют вид параллелепипеда или куба с вырезами на стенках. Днище и короб могут быть соединены между собой страховочными тросами. Воздухозаборная трубка сервопривода пневматического типа может быть снабжена пламягасителем и уплотнителем. Днище средства может иметь рамную конструкцию, в которой закреплена жесткая магнезитовая плита. Короб может быть выполнен в виде параллелепипеда или в виде усеченного конуса с цилиндрической нижней частью или выполнен цилиндрической формы или в виде полусферы. Короб и днище могут быть пропитаны снаружи на поверхности огневого воздействия составом, отражающим тепловое излучение.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен поперечный разрез устройства сферической формы; на фиг.2 представлен общий вид устройства конической формы; на фиг.3 представлен общий вид устройства цилиндрической формы; на фиг.4 представлен общий вид устройства в виде параллелепипеда; на фиг.5 - продольный разрез устройства на фиг.4; на фиг.6 - вид сверху на фиг.5; на фиг.7 - поперечный разрез короба; на фиг.8 - вид I на фиг.5; на фиг.9 - вид А-А на фиг.7; на фиг.10 - вид II на фиг.5; на фиг.11 - вид Б на фиг.7, панель 8 днища условно совмещена с коробом; на фиг.12 - вид Г на фиг.7; на фиг.13 - вид В-В на фиг.8; на фиг.14 - Е-Е на фиг.11; на фиг.15 - вид Ж-Ж на фиг.11; на фиг.16 - устройство со страховочными тросами.
Средство объемной термо- и огнезащиты привода запорно-регулирующей арматуры трубопровода при пожаре содержит жесткий короб 1, выполненный в виде открытой емкости, внутренний объем которой оснащен покрытием из огнезащитного материала, и защищаемый объект 2, размещенный внутри короба 1.
Защищаемый объект 2 выполнен в виде запорно-регулирующей арматуры с корпусом 3 и основным валом 4, связанным с запорным элементом (не показан), сервоприводом 5 и блоком управления 6.
Средство снабжено днищем 7 короба 1, выполненным из жесткой магнезитовой плиты, покрытой многослойной панелью 8, а упомянутый короб 1 выполнен в виде жесткого объемного каркаса со стенками 9 из многослойных панелей, размещенных над его открытой частью с отступом L, обеспечивающим возможность размещения в нем расположенной на указанном днище многослойной панели 8.
Многослойные панели 9 короба 1 и днища 7 склеены из трех слоев 10, 11 и 12 плит на основе магнезитовых материалов, средняя из которых 12 выполнена из вспененного магнезита.
Магнезитовые плиты имеют по слоям следующие толщины: внутреннего 10 слоя 3-20 мм; среднего 11 слоя 10-120 мм и наружного 12 слоя 5-25 мм, при этом последний, наружный 12 слой облицован алюминиевым покрытием 13 толщиной 0,25-3 мм и окрашен огнезащитной краской 14.
Панели короба могут неразъемно соединяться между собой (например, склеиванием) плоскостями среза под углом 45 градусов сопрягаемых поверхностей или неразъемным соединением внутренних поверхностей выпусков алюминиевых покрытий боковых панелей с торцами алюминиевого покрытия верхней панели, размещенного заподлицо в указанных выпусках боковых панелей (не показано), при этом стык между указанными панелями может быть закрыт уголком или пластиной, плотно прикрепленными к панелям короба.
Под днищем 7 средства размещен несущий узел, состоящий из закрепленной на корпусе 3 опорной площадки 15, на которой установлена жесткая магнезитовая плита 16, причем в обеих выполнено центральное отверстие и в нем размещена нижняя втулка 17, в которой установлен дополнительный пустотелый вал 18 сервопривода 2, связанный с основным валом 4 запорного элемента (не показано).
Нижняя втулка 17 герметично размещена в отверстиях, спряженных друг с другом в опорной площадке 15, магнезитовой плите 16 и в нижнем монтажном элементе 19 (фиг.5), установленном на последней, и соединенных между собой и нижней втулкой 17 средством фиксации 20.
На нижнем монтажном элементе 19 установлено нижней плоскостью днище 7 средства, выполненное из жесткой магнезитовой плиты, сопряженное верхней плоскостью с установленным над ним верхним монтажным элементом 21, внутри которого над указанным сопряжением размещена жесткая огнезащитная плита 22, разъемно соединенная с нижележащими верхним монтажным элементом 21, днищем средства 7 и нижним монтажным элементом 19.
В указанных соединяемых деталях выполнены сквозные соосные отверстия с возможностью свободного размещения в них упомянутого дополнительного вала 18, а в верхней части верхнего монтажного элемента 21 выполнено отверстие, в котором размещена верхняя втулка 23 дополнительного вала 18.
Пространство вокруг нижнего монтажного элемента 19 между магнезитовой плитой 16 опорной площадки 15 и днищем 7 средства заполнено мягким огнезащитным материалом 24 из каменной ваты с алюминиевой фольгой 25 с внешней стороны.
В контакте между панелью днища 7 и панелями 9 короба 1 установлено уплотнение 26 из мягкого огнестойкого материала их каменной ваты, которое приклеено термостойким клеем к панелям короба 9.
Короб 1 обрешечен стальным усилителем 27 его механической прочности и снабжен рукоятками 28 с возможностью его снятия при необходимости оперативного обслуживания или управления арматурой.
На верхнюю поверхность короба 1 нанесены метки 29 для указателя положения запорного элемента арматуры.
Дополнительной вал 18 сервопривода 2 кинематически соединен с коленчатым рычагом 30 поворота указателя положения 31 запорного элемента.
Электрический кабель 32 блока управления 6 и рабочие питающие связи 33 (фиг.5) сервопривода 2 пропущены через отверстия в днище 7 средства и загерметизированы в нем огнестойкой мастикой.
Указанная опорная площадка 15 может быть выполнена из стального листа или в виде решетки.
Сервопривод выполнен с использованием электрической тяги (фиг.1) или в виде исполнительного механизма пневматического типа (фиг.5).
Нижний 19 и верхний 21 монтажные элементы могут иметь С-образное поперечное сечение, или имеют вид объемной решетки с опорами для нижней 17 и верхней 23 втулок, или имеют вид параллелепипеда или куба с вырезами на стенках.
Днище 7 и короб 1 могут быть соединены между собой страховочными тросами 34 (фиг.16).
Воздухозаборная трубка 35 сервопривода пневматического типа снабжена пламягасителем и уплотнителем 37.
Днище 7 средства может иметь рамную конструкцию, в которой закреплена жесткая магнезитовая плита.
Короб 1 может быть выполнен в виде параллелепипеда (фиг.5) или в виде усеченного конуса с цилиндрической нижней частью (фиг.2), или выполнен цилиндрической формы (фиг.3), или короб 1 выполнен в виде полусферы (фиг.1).
Короб 1 и днище 7 могут быть пропитаны снаружи на поверхности огневого воздействия составом, отражающим тепловое излучение.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках, не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения. Т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано для обеспечения безотказной работы запорно-регулирующей арматуры трубопровода при пожаре.
Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат - повышение эксплуатационных возможностей путем упрощения конструкции, технологии сборки и обслуживания, а также - обеспечение безотказной работы запорно-регулирующей арматуры трубопровода при пожаре, т.е. являются существенными.
Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета изобретения.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное техническое решение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение может бы получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Устройство реализуется следующим образом.
Средство объемной термо- и огнезащиты применяется совместно с электрическим или пневматическим приводом типа: GBVA/DAPS, GBVA/DFPB; с системой управления, предназначено для использования на трубопроводах, емкостях и другом оборудовании промысловых и газосборных пунктов, газоперерабатывающих заводов, подземных хранилищ газа, линейной части магистральных газопроводов, технологических обвязок компрессорных, дожимных, газораспределительных станций ОАО «Газпром». Устройство предназначено для использования в следующих условиях окружающей среды:
- климатические условия: УХЛ1;
- температура окружающей среды: -60…+40°C;
- относительная влажность: до 100%, с выпадением конденсата;
- место установки: открытая площадка (суша);
- защита от солнечного излучения (ультрафиолет): не требуется;
- защита от атмосферных осадков: не требуется.
Изготовление устройства производится следующим образом:
Из изготовленных в размер требуемого огнезащитного короба многослойных панелей при помощи алюминиевых уголков и крепежных принадлежностей собирается верхняя его часть. Согласно положению и разметке в верхней панели сверлится отверстие для вывода вала указателя положения арматуры. Далее на полученную конструкцию надевается верхняя часть защитного металлического каркаса. К верхней части защитного металлического каркаса крепится нижняя часть защитного металлического каркаса таким образом, чтобы конструкция из многослойных панелей была жестко закреплена между внутренним и внешним защитными металлическими каркасами.
На нижнюю панель, имеющую необходимые отверстия для крепления и вывода электрических кабелей и воздуховода пневматического привода, в месте контакта с верхней частью короба при помощи термостойкого клея крепится мягкий уплотнительный материал на основе каменной ваты.
Сборка устройства производится следующим образом:
Между монтажными элементами крепления привода к арматуре устанавливается магнезитовая панель.
Устанавливается дополнительный вал, передающий крутящий момент от привода к арматуре.
Между монтажными элементами крепления привода к арматуре устанавливается многослойная панель - нижняя часть короба.
Между магнезитовой панелью и нижней частью огнезащитного кожуха монтажные элементы крепления привода к арматуре укрываются материалом на основе каменной ваты с алюминиевым верхним слоем.
Через предусмотренные отверстия в многослойной панели - нижней части огнезащитного кожуха - производится подключение электрических кабелей и воздуховода пневматического привода и место ввода герметизируются огнестойкой мастикой.
После затяжки всех механических соединений с необходимым моментом сверху на привод одевается верхняя часть огнезащитного короба таким образом, чтобы верхняя часть опиралась на многослойную панель днища в месте, проклеенном мягким уплотнительным материалом на основе каменной ваты.
Верхняя часть кожуха может крепиться к нижней части страховочными тросами.
Через предусмотренное отверстие в верхней панели устанавливается вал индикатора положения арматуры с указателем положения.
Данное устройство обладает следующими преимуществами перед известными:
- использование съемной верхней части короба, обслуживающий персонал имеет полный доступ для ремонта, обслуживания и управления оборудованием со всех сторон;
- за счет применения теплоизолирующих проставок и специальной конструкции вала достигнуто снижение теплового потока от арматуры к приводу, что позволяет полностью сохранить работоспособность системы;
- использование многослойных панелей позволяет достичь минимальной теплопроводности от окружающей среды к оборудованию;
- наличие ручек на съемной части кожуха позволяет получить доступ к защищаемому оборудованию без дополнительного инструмента;
- наличие указателя положения запорного элемента позволяет определять положение арматуры без снятия защитного короба даже при инспекции объекта с воздуха (вертолетом);
- благодаря пустотелому валу указателя уменьшен тепловой поток от указателя к приводу. Указатель положения арматуры позволяет определить положение арматуры;
- использование жесткого каркаса защищает огнезащитный короб от повреждений при механическом воздействии на короб. Стальной каркас окрашивается огнезащитной эмалью, что позволяет сохранить свойства материала каркаса без деформаций и критических снижений прочности металла;
- внешнее алюминиевое покрытие многослойных панелей препятствует разрушению их материала при механическом воздействии на них. Кроме того, алюминий позволяет отражать тепловое излучение на начальной стадии пожара, что положительно влияет на общие огнезащитные свойства кожуха;
- защитная эмаль предотвращает негативные влияния окружающей среды, таких как ультрафиолетовое излучение, атмосферные осадки, на материалы многослойных панелей.
Благодаря защитной эмали устройство сохраняет функциональные свойства и эстетичный вид на всем протяжении срока службы.
Использование изобретения позволяет повысить надежность, и безотказность работы оборудования при нештатных ситуациях, и безопасность, так как даже при возникновении пожара имеется возможность перекрыть подачу горючих веществ в зону горения. А также повысить эксплуатационные возможности путем упрощения конструкции, технологии сборки и обслуживания.