ЗАПОРНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к выходному устройству, устанавливаемому на системах пожаротушения с автономным разбрызгивателем текучего огнегасителя, хранимого в емкости под давлением.
Уровень техники данной области характеризует устройство по патенту RU 2031675, А 62 С 37/00, 1995 г., содержащее связанный по средством впускного канала с емкостью (трубопроводом) текучего огнегасителя, находящегося под давлением, корпус, на боковой поверхности которого расположено выпускное к разбрызгивателю окно, герметично перекрытое поршнем, нагруженным текучим рабочим телом запорной камеры, сообщающейся через сливной канал с хрупкой мембраной механизма запуска.
Недостатками описанного аналога являются следующие.
Ограниченная область использования, потому что не представляется практически возможным его применение для систем пожаротушения с автономной емкостью огнегасителя без специальных механизмов, создающих импульс избыточного давления в выпускном канале.
Другим недостатком является использование дополнительного рабочего тела, которое в запорную камеру необходимо предварительно помещать и удерживать, принудительно нагружая поршень, до подключения противоположного трубопровода, что усложняет сборку, наладку и обслуживание систем.
Кроме того, импульсом давления во впускном канале для запуска устройства в работу и избыточным давлением подачи текучего огнегасителя с поршня срывается эластичная кольцевая манжета, которая потоком уносится к сопловому разбрызгивателю, где перекрывает его проходное сечение, снижая или вовсе прекращая выброс ингибиторов горения в очаг.
При служебном хранении из-за утечек мерного рабочего тела неплотности подвижных соединений в запорной камере нарушается герметичность перекрытия выпускных окон, что неконтролируемо выводит устройство из готовности для мобильной защиты пожарноопасного объекта.
Отмеченные недостатки устранены в запорно-пусковом устройстве по патенту RU 2213599, A 62 C 37/08, 2002 г., которое по числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога.
Известное устройство содержит механизм запуска, смонтированный на корпусе, связанном впускным каналом с емкостью текучего огнегасителя, находящегося под давлением, и запорную камеру, разделенные телескопическим поршнем, который состоит из установленных с возможностью относительных продольных перемещений наружной втулки и центрального ступенчатого плунжера.
На боковой поверхности корпуса расположено выпускное к разбрызгивателю окно, герметично перекрытое поршнем, который нагружен текучем рабочим телом в запорной камере, сообщающейся через сливной канал с мембраной механизма запуска.
Наружная втулка поршня свободно установлена на уступе цилиндрической полости корпуса и имеет в торце заходное поднутрение и продольный глухой пах, где размещен упорный палец, закрепленный на центральном ступенчатом плунжере.
Аксиально контактному уплотнению, смонтированному внутри крышки запорной камеры, на торце плунжера расположен центральный упор с дросселирующим отверстием осевого сквозного канала сообщения с огнегасителя.
В сливном канале крышки запорной камеры, за мембраной, установлен механизм автоматического запуска, выполненный в виде приводного ударника или пиропатрона, срабатывающий от импульса охранной пожарной сигнализации и разрушающий при этом мембрану для сообщения
запорной камеры с атмосферой, чем нарушается динамическое равновесие использование исполнительного элемента устройства - плунжера, выполняющего функции клапанной задвижки.
Известное автономное устройство простой конструкции характеризуется функциональной надежностью и продолжительным сроком безотказной эксплуатации.
Телескопический поршень служит дополнительной ступенью взведенья устройства при запуске, повышая точность и надежность последовательных действий его структурных функциональных элементов.
Силовое замыкание резиновой кольцевой манжеты в поднутрении торца втулки поршня упругими силами ее материала и трением через время замедления обеспечивает поршню конструктивную монолитность для перемещения центральным плунжером наружной втулки и открывания выпускного окна, через которое огнегаситель подается к разбрызгивателю.
Геометрическое замыкание кольцевой манжеты между плунжером и втулкой поршня предотвращает возможность ее механического срыва, исключая тем самым несанкционированный выброс манжеты через окно к сопловому разбрызгивателю.
Оснащение плунжера осевым каналом обеспечивает автоматическое заполнение текучим огнегасителем запорной камеры, где он выполняет дополнительную функцию - рабочего тела заданного объема для удержания поршня в положении герметичного перекрытия втулкой выпускного окна за счет разницы площадей торцев ступенчатого плунжера, так как при этом создается гидродинамический прижим поршня к уступу корпуса.
Упорный палец удерживает втулку за глухой продольный паз от реактивного реверсивного перемещения при ударе упора плунжера в контактный уплотнитель крышки запорной камеры.
Упор большего торца плунжера имеет значительно меньшую контактную
площадь, что повышает усилие прижима от давления огнегасителя на нижний тарец плунжера, и следовательно, предотвращается выброс огнегасителя через сливной канал в зону обслуживания.
Дроссель осевого канала плунжера со стороны запорной камеры служит для создания местного гидравлического сопротивления при перекрытии текучего огнегасителя из емкости через выпускной канал.
Эластичный уплотнитель запорной камеры является демпфером для поглощения энергии движения поршня после разрушения мембраны механизма запуска или компенсатора возникающих при этом вредных для изолирования рабочего объема устройства колебаний.
Непосредственная связь хрупкой мембраны сливного канала запорной камеры с автоматическим механизмом запуска повышает функциональную надежность и оперативность точного срабатывания запорного устройства для дистанционного открывания концевой части противопожарного трубопровода или емкости с текучим огнегасителем, находящимся под давлением.
Однако, известное запорно-пусковое устройство имеет следующие недостатки:
во-первых, функциональная надежность напрямую определяется вероятностью срабатывания электроавтоматики внешней системы управления запуском, поэтому в случае ее сбора не обеспечивается подача потребителю огнегасителя из перекрытой поршнем емкости;
во-вторых, при динамической подачи поршня крышки запорной камеры для силового замыкания торцевого упора с контактным уплотнителем происходит реактивный реверс плунжера в форме быстро затухающих его колебаний, при которых наличествует зазор, в который выдавливается огнегаситель, выбрасываемый далее в зону обслуживания, что нежелательно, а порой недопустимо.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение оказанных недостатков для повышения функциональной
надежности запорно-пускового устройства.
Требуемый технический результат достигается тем, что в исвестном запорно-пусковом устройстве, содержащим корпус, связанный впускным каналом с емкостью текучего огнегасителя, находящегося под давлением, и на боковой поверхности которого расположено выпукное к разбрызгивателю окно, герметично перекрытое телескопическим поршнем, состоящим из установленных с возможностью относительных продольных перемещений наружной втулки и центрального ступенчатого плунжера, который нагружен текучем рабочим телом запорной камеры, сообщающейся через сливной канал с мембраной механизма запуска, при этом наружная втулка поршня свободна установлена на уступе цилиндрической полости корпуса и имеет в торце заходное поднутрение, а также продольный глухой паз, где размещен упорный палец, закрепленный на центральном ступенчатом плунжере, снабженном осевым сквозным каналом с дроссилирующим отверстием в упоре, аксиальном контактному уплотнителю, смонтированному внутри крышки запорной камеры, по предложению авторов, оно дополнительно оснащено механизмом ручного запуска, сообщающимся с запорной камерой через автономный сливной канал, а уплотнитель выполнен в виде динамического зажима, представляющего собой фторопластовый стакан конгруэнтной с упором плунжера формой, имеющим минимальный зазор при совмещении, при этом, что механизм ручного запуска выполнен в виде смонтированного направляющей, закрепленной на крышке запорной камеры, бойка, примыкающего к полому продольно подвижному ножу, установленному над мембраной, перекрывающей автономный сливной канал.
Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности запорно-пускового устройства за счет дублирования механизма запуска, дополнительным с ручным приводом, при субъективной оценки чрезвычайной ситуации когда не срабатывает автоматический
механизм запуска, а также не позволит полностью исключить выбросы огнегасителя через сливные каналы после его срабатывания.
Оснащение запорно-пускового устройства дополнительным механизмом ручного запуска, сообщающимся с запорной камеры через автономный сливной канал, обеспечивает активное участие оператора в включении системы пожаротушения при субъективной оценки возникающей опасности возгорания охраняемого объекта, а также компенсировать отказ автоматического запуска его функциональным дублированием.
Выполнение уплотнителя в виде динамического зажима, который представляет собой фторопластовый стакан конгруэнтной с упором плунжера формы, имеющими минимальный зазор при совмещении, по определению обеспечивает не только демпфирование силовых рабочих нагрузок огнегасителя на плунжер, но и гарантированно изолирует запорную камеру за счет покрытия дросселя сквозного осевого канала плунжера по средствам неотрывно примыкающего эластичного материала уплотнителя, деформация которого от внедрения совмещаемого упора автоматически его объемно фиксирует.
Выполнение механизма ручного запуска в виде смонтированного в направляющей, закрепленной на крышке запорной камеры, бойка, примыкающего к полому продольно подвижному ножу, установленному над мембраной, перекрывающей автономный сливной канал, является предпочтительным вариантом конкретного конструктивного решения, обеспечивающего в совокупности существенных признаков независимого пункта формулы достижение требуемого технического результата, простого, технологичного в изготовлении и наладке, надежного в эксплуатации.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для решения поставленной в полезной модели задачи по достижению новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть получен
сверхэффект суммы, а не сумма эффектов признаков.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - продольный разрез общего вида устройства в исходном положении;
на фиг.2 - то же, рабочее положение при автоматическом запуске;
на фиг.3 - то же, рабочее положение при ручном запуске;
на фиг.4 - вид сверху на механизм ручного запуска (без кнопки).
Предложенное устройство содержит корпус 1 с выпускным окном 2 на боковой поверхности, где укреплен разбрызгиватель 3 текучего огнегасителя с распределенными дюзами 4.
Цилиндрическая полость корпуса 1 имеет уступ 5, образованный впускным каналом 6 и запорной камерой 7 большего диаметра.
При ввинчивании корпуса 1 устройства в горловину автономной емкости, где под давлением содержится запас текучего огнегасителя (условно не показано), с последней коммутируете" впускной канал 6.
Внутри корпуса 1 размещен телескопический поршень, состоящий из установленных с возможностью относительных продольных перемещений центрального ступенчатого плунжера 8 и наружной втулки 9. При этом центральный плунжер 8 посредством резиновых кольцевых манжет 10 и 11 уплотнен соответственно в запорной камере 7 и во впускном канале 6 на позиции исходного положения в ждущем режиме хранения огнегасителя (фиг.1).
Наружная втулка 9 установлена на меньшем диаметре ступенчатого плунжера 8 и опирается в исходном положении устройства на уступ 5 центральной полости корпуса 1, герметично перекрывая его выпускное окно 2. В нижнем (по чертежу) торце втулки 9 выполнено заходное поднутрение 12, а сбоку имеется глухой продольный паз 13, где расположен закрепленный на плунжере 8 упорный палец 14, формируя шлицевое соединение.
В центральном плунжере 8 имеется сквозной осевой канал 15 с дросселирующим отверстием 16 в упоре 17, выступающем над большим горцем плунжера 8, обращенный а крышке 18, которая герметично примыкает к корпусу 1 и закрывает запорную камеру 7, собственно формируя ее.
Внутри крышки 18 смонтирован аксиально центральному упору 17 плунжера 8 контактный эластичный уплотнитель 19, выполненный из фторопласта марки Ф-4 по ГОСТ 24222-80 в форме стакана, причем его внутренний диаметр на 0/6 мм превышает диаметр упора 17 (геометрически соразмерные при совмещении, то есть конгруэнтные по определений). Экспериментально оптимизированы геометрические параметры стакана 19: высота - 3 мм, а толщина стенки - 1,5 мм, которые обеспечивают при динамическом нагружении в эксплуатации пластическое деформирование стенок, в результате чего упор 17 всесторонне уплотняется и механически зажимается.
В крышке 18 имеются два сливных канала 20 и 21 коммуникации с запорной камерой 7, перекрытых мембранами 22 и 23 соответственно.
В сливном канале 20 за мембраной 22 укреплен механизм 24 автоматического запуска, в частности, выполненный в виде пиропатрона, электрически связанного с датчиками охранной пожарной сигнализации.
В сливном канале 21 за мембраной 23 смонтирован механизм ручного запуска, включающий цилиндрическую направляющую 25, внутри которой помещен с возможностью продольных перемещений полый нож 26, взаимодействующий с аксиальным бойком 27, несущим на свободном конце кнопку 28.
Между кнопкой 28 и направляющей 25 помещен стопор 29, представляющий собой вилку, охватывающую боек 27 (фиг.4), причем сквозь концы вилки 29 установлен поперечный штифт 30, положение которого
снаружи зафиксировано с одной стороны загнутым петлей, а с другой посредством проволочной чеки 31.
В корпусе 1 смонтирован заправочный штуцер 32, сообщающийся через впускной канал 6 с емкостью хранения текучего огнегасителя под давлением, который через канал 15 плунжера 8 с дросселирующим отверстием 16 заполняет запорную камеру 7, где выполняет функции ее текучего рабочего тела (фиг.1).
При этом ступенчатый плунжер 8 находится в крайнем нижнем положении, потому что за счет разницы площадей торцев ступенчатого плунжера 8 создается превышение нагрузки со стороны крышки 18.
Плунжер 8 прижат к стоящей на уступе 5 втулке 9, которая при этом перекрывает выпускное окно 2.
В исходном положении ждущего режима сливные каналы 20 и 21 перекрыты мембранами 22 и 23, изолируя от атмосферы запорную камеру 7, поршень (как монолитное единство плунжера 8 и наружной втулки 9) находится внизу, а его манжета 11 уплотняет впускной канал 6.
В случае возникновения очага возгорания в охраняемом пожароопасном объекте, где установлено предлагаемое устройство, от превышения заданного уровня температуры или задымленности, импульс от датчика системы охранной сигнализации (или с пульта оператора) поступает на пиропатрон 24, который срабатывает: скачком давления пороховых газов разрывается мембрана 22. В результате этого запорная камера 7 сообщается с атмосферой, а текучее рабочее тело из камеры 7 вытесняется наружу плунжером 8 под давлением огнегасителя из емкости хранения.
При перемещении плунжера 8 вверх его палец 14 движется до упора вдоль паза 13 неподвижной наружной втулки 9, а резиновая кольцевая манжета 11 выходит из взаимодействия с поверхностью канала 6 корпуса 1, упруго расширяется и заполняет заходное торцевое
поднутрение 12 втулки 9, заклинивания ее. Этим осуществляется силовое и геометрическое замыкание структурных элементов поршня: плунжера 8 и втулки 9, которые движутся далее вместе, открывая выпускное окно 2, куда устремляется из емкости хранения текучий огнегаситель к разбрызгивателю 3.
Через распределенные дюзы 4 разбрызгивателя 3 текучий огнегаситель струйно в виде мелкодисперсных фракций ингибиторов горения выбрасывается в очаг возгорания, где происходит подавление пожара за счет прерывания цепи окислительных экзотермических реакций.
В крайнем верхнем положении поршня 8-9 (фиг.2, 3) упор 17 с усилием вдавливается во фторопластовый стакан уплотнителя 19, который упруго демпфирует энергии подвижных масс, при этом материал стакана 19 перераспределяется, заполняя радиальный зазор между упором 17 и стенками стакана 19, в результате чего упор 17 фиксируется, чем гасится реактивное реверсирование (причина возникновения торцевого зазора в прототипе).
Плунжер 8 плотно примыкает к крышке 18, а дроссельное отверстие 16 перекрывается уплотнителем 19, предотвращая подачу огнегаслтеля через канал 15, чем полностью исключаются при работе устройства выброс огнегасителя через сливной канал 20 в зону обслуживания, нерациональная и вредная потеря огнегасителя.
Втулка 9 удерживается на пальце 14 плунжера 8.
Следует заметить, что дроссель 16 осевого канала 15 плунжера 8 при резком перемещении плунжера 8 вверх после разрушения мембраны 22 или 23 оказывает демпфирующее гидродинамическое сопротивление, уменьшая поступление текучего огнегасителя в запорную камеру 7 до контакта упора 17 с эластичным уплотнителем 19. Давленые огнегасителя во впускном канале 6 дополнительно прижимает плунжер 8 и, следовательно, упор 17 к уплотнителю 19.
На всей амплитуде возможных реактивных переколебаний плунжера 8 при базировании на крышку 18 упор 17 обжат материалом стакана 19, а дроссельное отверстие 16 остается перекрытым.
Таким образом автоматически осуществляется запуск устройства в работу и последовательные действия исполнительных механизмов, надежно и рационально.
В случае, когда управляющий импульс при возникновении пожара не поступает на взведение автоматического механизма 24 запуска, устройство в работу, запускается вручную следующей порядком действий.
Извлекают чеку 31 из штифта 30, который за. петлю вынимают из вилки 29, освобождая ее. Затем вилку 29 извлекают поперек из под кнопки 28, освобождая боек 27 для возможных продольных перемещений - механизм ручного запуска готов к работе.
Для ручного запуска устройства в работу резким ударом по кнопке 28 через боек 27 перемещают вниз нож 26, который разрывает мембрану 23, в результате чего запорная камера 7 коммутируется с атмосферой. Рабочее тело из камеры 7 выдавливается наружу под действием перемещающегося вверх плунжера 8 через полый нож 26 и технологические зазоры сливного канала 21.
Далее структурные элементы устройства функционируют и взаимодействуют аналогично вышеописанному при срабатывании автоматического механизма 24 запуска.
Полезная модель позволяет варьировать вариантами запуска: с дублированными различными по устройству и действию (автоматическим и ручным механизмами), а также их автономной комплектацией (при установке в противный сливной канал заглушки) в соответствии с требованиями к системе пожаротушения, что расширяет технологические возможности использования предложенной конструкции запорно-пускового устройства.
Опытный образец устройства опробован в различных режимах запуска в условиях испытательной станции при моделировании заданных контролируемых параметров в охраняемом объеме с многократным повторением и чередованием автоматического и ручного запусков.
Безотказность срабатывания устройства и точность действия в заданной последовательности и взаимосвязи исполнительных структурных его элементов удовлетворяют требованиям практического функционирования в стационарных охранных системах пожаротушения, которые рекомендуется комплектовать предложенными запорно-пусковыми устройствами.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по пожарной автоматике, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления предложенного запорно-пускового устройства, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.