ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО

Тепловое релейное устройство относится к тепловым пускателям исполнительных механизмов средств пожаротушения и предназначено для приведения в действие средств автоматического пожаротушения путем подачи электрического сигнала при достижении предельной температуры в защищаемом объекте.
Известна полезная модель «Устройство сигнально-пусковое» патент РФ №100412 (МПК А62С 37/00, опубл. 20.12.2010). Известное устройство включает корпус с основанием, размещенную внутри катушку индуктивности с осевым каналом и электрическими выводами, шток с постоянным магнитом и пружиной сжатия. Вне корпуса установлен тепловой замок в виде разомкнутого кольца из материала с термомеханической памятью формы, при этом тепловой замок закреплен на конце штока. Магнит перемещается внутрь канала катушки по направляющей в виде втулки. Возможность образования короткозамкнутого электрического контура обеспечивается замыканием через тело магнита электрических проводников, соединенных с выводами катушки индуктивности.
К недостаткам, препятствующим использованию патента №100412, относится узкий диапазон температур эксплуатации при использовании теплового замка в виде разомкнутого кольца из материала с термомеханической памятью формы и невозможность эксплуатации в средах с повышенной влажностью и морским климатом.
Известна полезная модель «Тепловое релейное устройство» патент РФ №101930 (МПК А62С 35/00, опубл. 10.02.2011). Данное устройство содержит тепловой замок в виде стеклянной термоколбы, смонтированной в корпусе между упорной втулкой и фиксатором, установленным на штоке переключателя. Шток нагружен пружиной сжатия и оснащен дисковым толкателем, взаимодействующий с электровыводами (клеммами), расположенными внутри корпуса. На корпусе установлен кронштейн с упорной втулкой для термоколбы. Фиксатор продольно подвижно установлен в кронштейне и опирается в торец штока с дисковым толкателем.
Источником постоянного тока является энергосодержащий элемент - батарейка. Известное тепловое релейное устройство может быть использовано в широком интервале температур срабатывания.
К недостаткам, препятствующим использованию патента №101930, относится необходимость периодического контроля состояния работоспособности элемента питания и его обязательная замена, что усложняет процесс эксплуатации и снижает вероятность срабатывания, особенно в условиях повышенной влажности, а также в крайних плюсовых и минусовых точках диапазона температур эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату к заявленному устройству является полезная модель по патенту РФ №101930, которая и выбрана в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое тепловое релейное устройство, является создание устройства, обладающего
возможностью эксплуатации в широких температурных диапазонах при снижении инерционности срабатывания.
Использование предлагаемого устройства позволит достигнуть следующий технический результат:
- эксплуатировать устройство в широком диапазоне температур от минус 50 до плюс 182 град. С;
- эксплуатировать в средах с повышенной влажностью и морским климатом;
- снизить инерционность срабатывания;
- повысить сроки службы;
- снизить затраты на эксплуатацию устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что тепловое релейное устройство, содержащее полый корпус, тепловой замок в виде термоколбы, смонтированной между упорной поверхностью и фиксатором, и электрические выводы, внутри корпуса из электроизоляционного материала с продольно осевым размещением установлены шток с пружиной сжатия и ограничителем рабочего хода, связанным с фиксатором, с обеспечением возможности кинематического замыкания термоколбы со штоком, электрические выводы выполнены с возможностью передачи электросигнала за пределы устройства, отличающееся тем, что внутри корпуса соосно штоку дополнительно размещена катушка индуктивности с
осевым каналом, в качестве ограничителя рабочего хода используют
постоянный магнит, установленный на штоке с обеспечением
возможности его перемещения внутрь канала катушки, шток выполнен с возможностью выхода одного из его концов за габариты корпуса, термоколба размещена вне корпуса соосно штоку или параллельно ему, а электрические выводы от катушки индуктивности размещены снаружи корпуса, разъемно соединенного с основанием.
Тепловое релейное устройство может быть выполнено при осевом размещении термоколбы относительно штока, выступающего за габариты корпуса, при этом шток выполнен со стороны основания устройства, а упорная поверхность выполнена в виде втулки. Это позволяет при эксплуатации, например в условиях агрессивной среды, разнести на необходимое расстояние термоколбу и корпус изделия, при этом чувствительный элемент - термоколба может быть размещена в объеме агрессивной среды, а остальная часть устройства (корпус) может быть установлена в нормальных условиях (через стену).
Тепловое релейное устройство может быть выполнено при параллельном размещении термоколбы относительно штока, который выполнен со стороны противоположной основанию, при этом упорная поверхность выполнена в виде кронштейна.
Надежность работы устройства может быть обеспечена тем, что упорная поверхность, выполненная в виде втулки или кронштейна, установлена с обеспечением плотной разъемной посадки. Это позволяет дополнительно снизить инерционность устройства при возможности размещения термоколбы параллельно штоку за счет конструктивного уменьшения массы упорной поверхности.
Вероятность безотказного срабатывания может быть повышена за счет того, что установленные на конце штока, вне корпуса, упорная поверхность и фиксатор выполнены с соосными посадочными местами под термоколбу.
Шток, ограничитель хода в виде постоянного магнита и фиксатор могут быть выполнены неразъемными. Это обусловлено технологическими возможностями.
Тепловое релейное устройство может быть снабжено предохранителем, установленным на штоке и выполненным в виде шплинта с возможностью фиксации штока во взведенном положении.
Тепловое релейное устройство может быть выполнено с разборным штоком.
Тепловое релейное устройство может быть снабжено спринклерным оросителем при осевом размещении термоколбы относительно штока.
Тепловое релейное устройство может содержать диод, установленный в цепи катушки.
Тепловое релейное устройство может быть снабжено крепежным элементом, форма которого определяется конструктивными особенностями теплового реле и местом монтажа.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид теплового релейного устройства, в котором шток выступает за пределы корпуса со стороны основания, термоколба размещена соосно штоку, крепежний элемент выполнен в виде скобы.
На фиг.2 представлено предлагаемое устройство, в котором шток выступает за пределы корпуса со стороны противоположной основанию, термоколба установлена параллельно штоку, а крепежный элемент - скобообразный.
На фиг.3 представлен общий вид теплового релейного устройства такого же, как на фиг.1, но термоколба установлена параллельно штоку, а крепежный элемент установлен в другой плоскости.
На фиг.4 представлено в разрезе тепловое релейное устройство, аналогичное устройству на фиг.1, при этом иллюстрируется возможность размещения устройства «сквозь стену»: конструкция единая, но расположена в разных помещениях, при этом непосредственно тепловой замок находится в защищаемом объеме. Крепежный элемент выполнен в виде фланца, длина цилиндрической части которого достаточна для защиты удлиненного штока при монтаже «сквозь стену».
Тепловое релейное устройство включает корпус (1) с тепловым замком (2) в виде термоколбы, смонтированной между упорной поверхность (3) и фиксатором (4), а также электрические выводы (5), размещенные внутри корпуса (1), выполненного из электроизоляционного материла. Продольно внутри вдоль оси корпуса (1) установлены шток (6) с пружиной сжатия (7) и ограничителем рабочего хода (9) в виде постоянного магнита, связанного с фиксатором (4), с обеспечением возможности кинематического замыкания термоколбы (2) со штоком (6). Внутри корпуса (1) соосно штоку (6) размещена катушка индуктивности (8) с осевым каналом (10), при этом магнит (9) установлен на штоке (6) с обеспечением возможности его перемещения внутрь канала (10) катушки (8). Шток (6) выполнен с возможностью выхода одного из его концов за габариты корпуса (1) Термоколба (2) размещена вне корпуса (1) соосно или параллельно штоку (6). Длина части штока (6), выступающей за габариты корпуса (1), а электрические выводы (5) выполнены с обеспечением передачи электросигнала за пределы устройства и размещены снаружи корпуса (1), который разъемно соединен с основанием (11).
Упорная поверхность (3) может быть выполнена в виде втулки (фиг.1) или в виде упорного кронштейна (фиг.2), но с обеспечением плотной разъемной посадки под термоколбу (2).
Шток (6), ограничитель хода в виде магнита (9) и фиксатор (4) могут быть выполнены неразъемными.
Предохранитель (12) установлен на штоке (6) и может быть выполнен в виде шплинта с возможностью фиксации штока (6) во взведенном положении.
Шток (6) может быть выполнен разборным. В качестве фиксатора (4) может использоваться спринклерный ороситель (фиг.1 и фиг.4) при осевом размещении термоколбы (2) относительно штока (6), а при соосном размещении может быть использована скоба (фиг.2 и фиг.3). В цепи катушки индуктивности (8) может быть установлен диод (на чертеже не показан). Тепловое релейное устройство может быть снабжено крепежным элементом (13), например, как представлено на чертежах.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Устройство закрепляется на стене путем привинчивания основания (11) корпуса (1). Предварительно удаляется предохранитель (12), который установлен на штоке (6). При возникновении загорания, в защищаемом объеме поднимается температура. После достижения температуры разрушения термочувствительного элемента (2), установленного в фиксатор (4) в виде спринклерного оросителя, элемент разрушается. После его разрушения пружина (7), толкает постоянный магнит (9) в осевой канал (10), в котором установлена катушка индуктивности (8).
Пройдя через катушку индуктивности (8), магнит (9), наводит в ней
электрический сигнал, который по электрическим выводам (5) поступает к потребителю. В процессе движения штока (6,) последний перемещает упорную поверхность (3) на место колбы.
Принцип работы устройства представленного на фиг.2 принципиально не отличается от работы согласно фиг.1. Исключение составляет то, что термоэлемент (2) расположен параллельно штоку (6), что позволяет регулировать вынос колбы (2) и таким образом дополнительно снижать инерционность изделия в целом. Также упорная поверхность (3) после разрушения термоколбы (2), находится в стационарном положении а перемещается фиксатор (4), в то время как на фиг.1. фиксатор (4) стационарен, а перемещается упорная поверхность (3).
На фиг.3 представлено устройство по принципу работы идентично фиг.1 и 2. Исключение составляет возможность размещения термоколбы (2), как соосно, так и параллельно оси штока (6), при этом поступательное движение, после срабатывания, осуществляет упорная поверхность (3), а фиксатор представляет из себя скобу (4). Показан крепежный элемент (13) для монтажа устройства в защищаемом помещении.
На фиг.4 представлен полный аналог фиг.1 за исключением того, что крепежный элемент (13) выполнен в виде фланца с удлиненной цилиндрической частью, что позволяет сделать вынос чувствительного элемента (2) и таким образом осуществлять его размещение в особо сложных, с точки зрения эксплуатации (воздействие химических веществ и др.) условиях, при этом все остальные элементы устройства эксплуатируются в нормальных условиях. Это позволяет расширить сферы его применения, а также дополнительно снизить инерционность срабатывания изделия.
Для изготовления предложенной полезной модели использовали термоколбы Оросителей водяных горизонтальных марок СВО1-РГо(д)0,35-R1/2P/57(68,79,93,141,182).ВЗ-"СВГ-10" следующего исполнения по температурам срабатывания (68,79,93,141,182) соответственно, изготовитель ЗАО ПО «СПЕЦАВТОМАТИКА» г.Бийск. В качестве устройства вырабатывающего электрический сигнал после разрушения термоколбы применяли устройство сигнально-пусковое типа УСП-101, производитель ООО НПО «УСТРОЙСТВА СИГНАЛЬНО-ПУСКОВЫЕ « г.Тверь.
Испытания предложенного устройства и прототипа проводили по методикам согласно требованиям ГОСТ Р 51043-2002 «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оросители. Общие технические требования. Методы испытаний». В процессе испытаний, в момент разрушения термоколбы, фиксировалось наличие электрического сигнала на выходных проводниках. Проведенные испытания предлагаемого устройства и прототипа на соответствие требованиям ГОСТ Р 51043-2002, представленные в таблице 1 показали, что предлагаемые варианты имеют преимущества перед прототипом по диапазону температур эксплуатации и инерционности.
в таблице представлены средние значения показателей по результатам 3-х испытаний конструкции устройства, соответствующей изображению на чертеже.
Предлагаемые варианты исполнения полезной модели имеют указанные преимущества, благодаря наличию совокупности конструктивных признаков, позволяющих значительно расширить диапазон температур эксплуатации с одновременным снижением инерционности срабатывания.
Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критериям патентоспособности по действующему законодательству и направлена на решение поставленной задачи.
Результаты испытаний по ГОСТ Р 51043-2002.
Таблица 1
Вариант конструкции
Максимал. положит. тем-ра эксплуата-ции, °С
Минимальн. отрицател. температура экспяуата-ции, °С
Срок службы без обслуживания, лет
Инерционность срабатывания, с;
Наличие электрического сигнала:
«+» наличие
«-« отсутствие
Прототип
Определяется характеристикой источника постоянного тока, как правило не выше плюс 50°С
Определяется характеристикой источника постоянного тока, как правило не ниже минус 40°С
Определяется характеристикой источника постоянного тока, как правило не более 5 лет
При испытаниях  с термоколбой на 75°С
При испытаниях с термоколбой на 182°С
320
580
50
50
5
«+»
«-«
(разрушился элемент питания)
Вариант фиг.1
100
60
10
320 «+»
580 «+»
Вариант фиг.2
100
60
10
300 «+»
550 «+»
Вариант фиг.3
100
60
10
290 «+»
530 «+»
Вариант фиг.4
100
60
10
300 «+»
520 «+»
Вариант фиг.4
Испытания в условиях туманной среды (соленые брызги).
Отсутствие зашлаковывания.
Прототип
Имеется зашлаковывание источника постоянного тока