ЗАПОРНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к выпускному клапанному устройству, устанавливаемому на системах пожаротушения с автономным разбрызгиванием текучего огнетушащего вещества, хранимого в емкости под давлением.
Уровень данной области техники характеризует запорно-пусковое устройство, описанное в изобретении RU 2347597 C1, A62C 37/08, 2009 г., которое содержит центральный шток, оснащенный конической головкой с клапаном коммуникации впускного и выпускного отверстий корпуса для герметизации текучего огнетушащего вещества в емкости хранения под давлением, на противном конце которого установлен подпружиненный поршень, взаимодействующий с толкателем механизма запуска.
Особенностью устройства является то, что клапан выполнен в виде осевого затвора в конической головке полого штока, противный конец которого имеет форму сепаратора под запорные шарики, опирающиеся на установленный в полости штока подпружиненный поршень и размещенные в радиальном пазу корпуса, оснащенном наклоненной кзади выходной дорожкой, эквидистантной конической перемычке поршня с его стержнем, образующим кольцевой зазор относительно корпуса под диаметр шариков и непосредственно взаимодействующим с толкателем механизма запуска, при этом в торце корпуса смонтирован демпфирующий упор.
Выполнение клапана коммуникации впускного и выпускного отверстий на конической головке полого штока в форме осевого затвора позволило снизить нижний порог чувствительности, сравнительно с известным техническим уровнем, с 19 до 2 атм, повысив функциональную надежность, за счет исключения тонкой регулировки дополнительного гидродинамического механизма, что обеспечивает расширение области применения устройства по назначению.
Кинематическая связь полого центрального штока с неподвижным корпусом посредством шарикового радиального затвора позволяет упростить автоматическую путевую систему управления открыванием выпускного отверстия устройства.
Совмещение полого штока с сепаратором шариков, в качестве опорных колец которых служат коаксиально установленные корпус и поршень, обеспечивает компактность устройству и надежность согласованного взаимодействия.
Радиальный паз корпуса под запорные шарики выполняет функции упора, фиксирующего положение исполнительных механизмов в режиме охранения.
Оснащение радиального паза корпуса наклоненной кзади выходной дорожкой, эквидистантной перемычке поршня с его стержнем, формирует туннельные каналы для принудительного синхронного перемещения шариков к центру для размыкания связи корпуса с поршнем, который получает в результате возможность продольного перемещения.
Стержень с корпусом образуют кольцевой зазор для свободного размещения шариков при их относительном продольном движении.
Сепаратор полого штока при его продольных перемещениях удерживает запорные шарики в строго ориентированном положении, при распределении по окружности.
Перемещение центрального штока в открытое положение впускного и выпускного отверстий устройства ограничено крышкой, на торце которой соосно закреплен демпфирующий упор из полиуретана или масло, - бензостойкой резины.
Непосредственная жесткая связь центрального полого штока поршня с переменного профиля с толкателем механизма запуска упрощает конструкцию за счет исключения промежуточных узлов и элементов, обеспечивая однозначность их линейных точных перемещений для автоматического переключения исполнительных механизмов в соответствии с программным заданием.
Однако, описанное запорно-пусковое устройство характеризуется технологической сложностью изготовления в серийном производстве для точной наладки взаимодействия прецизионных исполнительных узлов и механизмов, что ограничивает практическое применение в противопожарных установках.
Более совершенным является выбранное в качестве наиболее близкого по технической сущности и числу совпадающих признаков запорно-пусковое устройство по патенту RU 2213599 C1, A62C 37/08, 2003 г., которое содержит связанный впускным клапаном с емкостью 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.
Особенностью известного устройства является то, что поршень выполнен телескопическим, а свободно установленная на уступе цилиндрической полости корпуса наружная втулка которого имеет в торце заходное поднутрение и продольный глухой паз, где размещается стопорный палец, закрепленный на центральном ступенчатом плунжере, снабженном осевым сквозным каналом с дросселирующим отверстием в упоре, аксиальном контактному уплотнителю, смонтированному внутри крышки запорной камеры.
В этом устройстве осуществляется оперативная автоматическая подача разбрызгиваемого текучего огнегасителя из емкости хранения под давлением к очагу возгорания при возникновении пожара под управляющим действием механизма запуска.
Автоматические перемещения «плавающего» поршня осуществляются за счет разницы площадей его торцов при изменении давлений во впускном канале и запорной камере, обеспечивая режимы заправки устройства текучим огнегасителем, дежурного охранения и аварийного выброса огнегасителя в очаг возгорания.
Выполнение поршня телескопическим обеспечивает перекрытие неподвижной его втулкой выпускного окна до защемления уплотнительной манжеты в заходном поднутрении торца втулки при относительном продольном перемещении центрального плунжера, вытесняющего рабочее текучее тело из сообщающейся с атмосферой запорной камеры, причем стопорный палец свободно перемещается в продольном пазу втулки геометрически трансформируемого поршня.
Телескопический поршень служит дополнительной ступенью взведения устройства, которая повышает точность и надежность последовательного действия его структурных функциональных элементов.
Защемление резиновой кольцевой манжеты в поднутрении торца втулки 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.
Оснащение плунжера осевым сквозным каналом обеспечивает автоматическое заполнение текучим огнегасителем запорной камеры, где он выполняет дополнительную функцию - рабочего тела заданного объема для удержания поршня в положении геометрического перекрытия втулкой выпускного окна за счет разницы площадей торцов ступенчатого плунжера, так при этом создается гидродинамический прижим поршня к уступу корпуса.
Стопорный палец удерживает втулку за глухой продольный паз от реакционного реверсивного перемещения при ударе упора плунжера в контактный демпфер крышки запорной камеры.
Упор имеет заметно меньшее поперечное сечение, чем площадь торца плунжера, чем обеспечивается значительное повышение усилия прижима и, следовательно, предотвращаются потери огнегасителя через сливной канал крышки.
Дроссель центрального канала плунжера со стороны запорной камеры служит для создания местного гидравлического сопротивления при перекрытии текучего огнегасителя из емкости через впускной канал.
Эластичный уплотнитель запорной камеры является демпфером для поглощения энергии движения поршня после разрушения хрупкой мембраны механизмом запуска и компенсатором возникающих при этом вредных для изолирования рабочего объема устройства динамических колебаний.
Непосредственная связь хрупкой мембраны сливного канала запорной камеры с автономным 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.
Недостатком известного устройства являются высокие потери огнегасителя под давлением через люфты и конструктивные зазоры подвижных элементов конструкции, что не гарантирует функциональности в течение заданного срока охранения и ограниченное использование устройства в только комплектации с газодинамическими механизмами запуска.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является расширение технологических возможностей универсального запорно-пускового устройства и повышение его функциональной надежности в течение протяженного времени эксплуатации в охранении.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном запорно-пусковом устройстве, содержащем связанный впускным каналом с емкостью текучего огнегасителя, находящегося под давлением, корпус, имеющий на боковой поверхности выпускное окно, герметично перекрытое поршнем, оснащенным уплотнителями и нагруженным рабочим телом запорной камеры, крышка которой снабжена демпфирующей прокладкой, при этом запорная камера сообщается через дроссель центрального канала поршня с впускным каналом и взаимодействует с механизмом запуска, по предложению авторов, нагруженный пружиной поршень через торцовое уплотнение примыкает к кольцевому буртику впускного канала, а центральный канал поршня выполнен сопрягаемым с пробочным штоком, смонтированным с возможностью относительных продольных перемещений в колпачковом клапане, опирающемся на толкатель механизма запуска, при этом между колпачковым клапаном и пробочным штоком размещена пружина.
Отличительные признаки предложенного автономного запорно-пускового устройства, характеризующегося автоматическим надежным функционированием и быстродействием при запуске от любого силового источника, практически исключили утечки дорогостоящего текучего огнегасящего вещества за кратно увеличенный гарантийный срок эксплуатации в охранении.
Размещение в запорной камере между неподвижной крышкой и поршнем цилиндрической пружины обеспечивает постоянную осевую нагрузку на поршень для надежного герметичного перекрытия выпускного окна корпуса посредством его торцового уплотнения, перекрывающего впускной канал в рабочем режиме охранения.
Примыкание торцового уплотнения поршня к кольцевому буртику впускного канала обеспечивает силовое и геометрическое их замыкание за счет формирования замкового соединение в форме зигзагообразного клапана.
При этом трибоизнос упругого уплотнения при длительной эксплуатации только способствует плотному примыканию к профилю кольцевого буртика, обеспечивая надежное изолирование впускного канала от выпускного окна корпуса, то есть исключая несанкционированный расход текучего огнегасителя.
Выполнение центрального канала поршня диаметром, соразмерным сопрягаемому по ходовой посадке штоку, подвижно смонтированному в крышке, обеспечивает функционирование последнего в качестве пробки, которая перекрывает коммуникацию запорной камеры с впускным каналом во время заправки емкости огнегасителем и его подачей через выпускное окно к разбрызгивателю для тушения очага возгорания.
Установка пробочного штока с возможностью продольных перемещений относительно колпачкового клапана необходима для свободного хода штока, который в конце заправки обеспечит выход из центрального канала поршня и возврат в крайнее нижнее положение (исходное) в дежурном режиме устройства для возможности перекрытия канала поршня при выпуске огнегасителя.
Взаимосвязь колпачкового клапана с толкателем механизма запуска позволяет совместно осуществлять продольные перемещения относительно крышки, синхронно с пробочным штоком, рабочую его подачу для совмещения с каналом поршня от внешнего привода при выпуске огнегасителя.
Размещение пружины внутри колпачкового клапана исключает его перекосы и заклинивания при вспомогательных и рабочем перемещениях вдоль крышки, чем обеспечивается динамический выпуск рабочего тела из запорной камеры в рабочем режиме функционирования устройства.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображено предложенное запорно-пусковое устройство в режимах:
на фиг.1 - заправки огнегасителем;
на фиг.2 - дежурного охранения;
на фиг.3 - выпуска огнегасителя к разбрызгивателю.
Цилиндрический корпус 1 устройства оснащен выпускным окном 2 на боковой поверхности, направленным к разбрызгивателю текучего огнегасителя (условно не показан), который перекрыт технологической заглушкой 3, и центральным впускным каналом 4, выполненным в резьбовом фланце 5, монтируемом в горловине 6 емкости хранения огнегасителя под давлением.
Канал 4 сообщается с манометрическим узлом 7 контроля рабочего давления в сосуде.
В корпусе 1 выполнена запорная камера 8 цилиндрической формы, сопряженная с выпускным окном 2 и связанная уступом 9 с впускным осевым каналом 4 в его фланце 5.
В уступе 9 выполнено ниже уровня окна 2 заходное поднутрение 10 и кольцевой буртик 11 на торце впускного канала 4, в который опирается торцовый уплотнитель 12 поршня 13, герметично смонтированного в полости корпуса 1.
Поршень 13 имеет центральный канал 14, снабженный дросселем 15 со стороны впускного канала 4 емкости хранения огнегасителя.
Полость корпуса 1 закрыта сверху (по чертежу) уплотненной крышкой 16, которая совместно с центральным каналом 14, формообразует запорную камеру 8 над поршнем 13.
Между крышкой 16 и поршнем 13 установлена пружина 17 сжатия, которая прижимает поршень 13 посредством торцового уплотнителя 12 на кольцевой буртик 11 уступа 9, формируя тем самым механический затвор, изолирующий выпускное окно 2 от емкости хранения огнегасителя.
На крышке 16 закреплен демпфер 18 в форме упругой прокладки, взаимодействующей с поршнем 13 в крайнем верхнем его положении.
Внутри крышки 16 с возможностью продольных перемещений последовательно установлены во взаимосвязи толкатель 19 внешнего механизма запуска, размещенный в уплотнительной направляющей 20, колпачковый клапан 21 и пробочный шток 22, подвешенный во втулке 23.
Между колпачковым клапаном 21 и штоком 22 помещена центрирующая пружина 24.
Диаметр штока 22 выполнен сопрягаемым с центральным каналом 14 поршня 13 по ходовой посадке и уплотнен манжетой 25, что обеспечивает ему выполнение функций герметизирующей пробки канала 14, которая предотвращает подачу огнегасителя под давлением из емкости хранения за поршень 13 в режиме заправки огнегасителя и при дежурном охранении.
При заправке огнегасителя в емкость хранения, в дежурном охранении устройства и для выпуска огнегасителя на крышке 16 устанавливают внешний пусковой привод 26, который своим торцом 27 нажимает на направляющую 20, перемещая ее вниз, в исходное рабочее положение.
Функционирует предложенное запорно-пусковое устройство следующим образом.
При наполнении емкости огнегасительным текучим веществом питающий штуцер подсоединяют взамен заглушки 3 к окну 2 корпуса 1.
Давлением системы подачи текучего огнегасителя, который поступает в заходное поднутрение 10 уступа 9, поршень 13 перемещается вверх, сжимая пружину 17, до упора в демпфер 18 крышки 16.
При этом пробочный шток 22 размещается внутри центрального канала 14 поршня 13, перекрывая его проходное сечение манжетой 25.
Процесс заправки емкости огнегасителем контролируют визуально по манометру узла 7.
По достижении требуемых параметров заправки подачу огнегасителя перекрывают, после чего снимают внешний пусковой привод 26.
Заправляемый текучий огнегаситель под давлением через дроссель 15 поступает в канал 14 поршня 13 и выталкивает пробочный шток 22 и направляющую 20, устанавливая коммуникационное сообщение запорной камеры 8 с впускным каналом 4, в результате чего давление с обеих сторон поршня 13 выравнивается.
За счет разницы площадей торцов поршня 13 нагрузка со стороны запорной камеры 8 превышает усилие прижима снизу, что в совокупности с упругими силами сжатой пружины 17, обеспечивает перемещение поршня 13 вниз до упора посредством торцевого уплотнителя 12 в кольцевой буртик 11 уступа 9.
Свободный шток 22 при этом возвращается в исходное нижнее положение, где удерживается на втулке 23.
При силовом взаимодействии уплотнителя 12 с кольцевым буртиком 11 уступа 9 образуется замковое их соединение, когда буртик 11 внедряется в упругий материал уплотнителя 12, формируя зигзагообразный затвор, исключающий перетекание огнегасителя в поднутрение 10 и далее в выпускное окно 2, которое надежно изолировано от емкости под давлением.
Стационарное положение поршня 13 перекрытия впускного осевого канала 4 (посредством силового примыкания торцевого уплотнителя 12 к профилю кольцевого буртика 11 уступа 9 в полости корпуса 1) обеспечено рабочим телом в запорной камере 8.
При любой несанкционированной утечке рабочего тела в камере 8 из емкости под давлением через дроссель 15 и центральный канал 14 поршня 13 компенсирующий объем текучего огнегасителя автоматически подается в запорную камеру 8. Таким образом, силовое и геометрическое замыкание механического затвора: уплотнитель 12 - бортик 11 остается постоянным в течение всего времени охранения, надежно изолируя емкость с текучим огнегасителем от выпускного окна 2.
После заправки емкости текучим огнегасителем в изолированное выпускное окно 2 устанавливают технологическую заглушку 3 - автономное запорно-пусковое устройство готово к дежурному охранению.
При монтаже запорно-пускового устройства в системе пожаротушения его выпускное окно 2 подсоединяют к магистрали подачи огнегасителя к разбрызгивателям.
Особенностью предложенной конструкции является то, что (согласно испытаниям опытных образцов) гарантированно обеспечивается утечка огнегасителя в течение 10 лет не более 1% от емкости его хранения под давлением, что несопоставимо ниже, чем в известных аналогах.
Для выпуска огнегасителя от любого силового источника, в частности, вручную (фиг.3) обеспечивается продольная подача толкателя 19 для смещения клапана 21, когда запорная камера 8 коммутируется с атмосферой, в результате чего через крышку 16 происходит выброс рабочего тела и резкое падение давления в запорной камере 8. При этом компенсационная подача огнегасителя из емкости хранения под давлением через дроссель 15 запаздывает.
Поршень 13 давлением огнегасителя из емкости хранения перемещается вверх до упора в демпфер 18 крышки 16, открывая проход текучего огнегасителя из впускного канала 4 к выпускному окну 2, связанному с магистралью системы пожаротушения.
При этом центральный канал 14 поршня 13 перекрывается пробковым штоком 22, чем предотвращается подача огнегасителя за поршень 13, в результате чего запорная камера 8 вырождается и поршень 13 неподвижно прижимается к крышке 16 до окончания выпуска огнегасителя, когда давление в емкости хранения сравнивается с атмосферным.
После этого запорно-пусковое устройство отсоединяется от магистрали и проходит технологическую обработку и профилактику для повторного использования по назначению.
Точность автоматического срабатывания структурных элементов предложенной конструкции и надежность функционирования с минимизированными потерями дорогостоящего огнегасителя при длительном сроке эксплуатации в охранении позволяют рекомендовать запорно-пусковое устройство для серийного изготовления на поставку заказчикам.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по противопожарной автоматике, показал, что она неизвестна, а с учетом возможности практического серийного изготовления запорно-пускового устройства на действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.