ЗАПОРНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО ШАХТНОГО ПОЖАРНОГО КРАНА

Предлагаемая полезная модель относится к пожарной технике, а именно к устройствам, осуществляющим подачу огнетушащего вещества, и может быть использована в горной промышленности, в системах пожарных кранов.
Известны устройства, применяемые в шахтных пожарных кранах в качестве запорной арматуры - это клапаны пожарных кранов, изготовленные в соответствии с НПБ-154-2000, «Техника пожарная, клапаны пожарных кранов», включающие корпус, затвор. Известные клапаны рассчитаны на давления 1,0-1,6 МПа, тогда как из-за глубины расположения пожарных систем давление статики в шахтах может достигать 10 МПа. Высокое давление воды приводит к поломке применяемых клапанов при их открытии-закрытии, разрыву пожарного рукава в процессе использования, делает невозможным применение пожарных стволов с перекрывающими устройствами. Согласно инструкции по проектированию пожарно-оросительного водоснабжения шахт РД 05-366-00 п.3.5.11, на участках трубопроводов, где давление воды превышает 1.5 МПа, перед пожарными кранами должны быть установлены редуцирующие устройства снижающие давление до нормативного. Установка гидроредуктора перед клапаном пожарного крана не приведет к должному результату, так как давление воды между гидроредуктором и клапаном пожарного крана постепенно сравняется с высоким давлением в противопожарном трубопроводе, что приведет к поломке клапана при его открытии. Для стабильной работы гидроредуктора необходима установка фильтра перед ним и предохранительного клапана между гидроредуктором и клапаном пожарного крана, что значительно усложняет и удорожает систему, а также снижает ее надежность. Применение диафрагм с определенным внутренним диаметром, устанавливаемых на выходе клапана пожарного крана, производится с целью ограничения давления (расхода) на ручном пожарном стволе. Эффект снижения давления проявляется только при наличии разбора воды через пожарный ствол. Если ствол будет перекрыт, по той или иной причине, давление в рукаве повысится до уровня давления воды в противопожарном трубопроводе, что приведет, в случае наличия высокого давления, к порыву пожарного рукава.
Известен также клапан редукционный КР-12.5, включающий корпус, затвор с эластичным уплотнением, предназначенный для понижения и поддержания стабильного напора воды на выходе водопроводных ставов высокого давления (также может применяться на противопожарных шахтных ставах), который поддерживает редуцированное давление, сбрасывая воду на почву (). Основными недостатками такой конструкции является то, что клапан, в процессе работы, расходует значительное количество воды не по назначению, это приводит к излишнему обводнению выработок.
Известен также гидроредуктор (патент Украины №85776, МПК F16K 17/00, опубл. 25.02.2009, бюл.4), включающий корпус, мембранно-дроссельный узел, затвор с эластичным уплотнением.
Известный гидроредуктор предназначен для снижения давления воды в пожарно-оросительных трубопроводах шахт, в том числе, в системах пожарных кранов. Недостатком известного гидроредуктора является то, что конструкция изделия предусматривает установку в нем сопла с заданным коэффициентом редуцирования 2-5. Гидравлическое сопротивление нерегулируемого дросселя действительно резко снижает давление жидкости, но обеспечить необходимый расход можно, только если давление жидкости перед дросселем постоянно. В реальной же ситуации давление в пожарном трубопроводе меняется в связи с подключением к нему, во время пожара, значительного количества потребителей. Таким образом, применение для регулировки давления воды, в шахтных пожарно-оросительных трубопроводах, гидравлических понижающих устройств с заданным коэффициентом редуцирования приведет к недостаче воды во время использования устройств по назначению.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в улучшении надежности и безопасности применения шахтных пожарных кранов, упрощении схемы их водоснабжения, обеспечении необходимых параметров давления и расхода воды при использовании ручных средств борьбы с пожарами в шахтах и рудниках.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в запорно-пусковом устройстве шахтного пожарного крана, включающем корпус, мембранно-дроссельный узел, затвор с эластичным уплотнением, согласно заявляемой полезной модели, корпус устройства выполнен полнопроходным и разделен мембранно-дроссельным узлом на напорную, исходящую и управляющую полости, устройство снабжено управляющим клапаном, содержащим управляющую мембрану, запорный плунжер и пружину, соединенным с напорной, исходящей и управляющей полостями посредством управляющей магистрали, которая содержит узел фильтрации, дроссель и пусковой кран, а на крышке запорно-пускового устройства расположен аварийный пусковой механизм.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 показан общий вид запорно-пускового устройства шахтного пожарного крана; на фиг.2 - вид А на фиг.1.
Запорно-пусковое устройство шахтного пожарного крана (далее - запорно-пусковое устройство) содержит сварной, угловой полнопроходной корпус 1 (далее по тексту - корпус 1), внутри которого расположены седло 2, мембранно-дроссельный узел, который выполнен в виде поршня 3 и мембраны 4, прикрепленной к поршню 3 гайкой 5. Корпус 1 разделен мембранно-дроссельным узлом на напорную А, исходящую В и управляющую С полости. Уплотнение затвора осуществлено эластичным кольцом 6, которое прижато к поршню 3 стаканом 7, имеющим корончатую форму, использующимся также для центрирования поршня 3 относительно корпуса 1. Мембранно-дроссельный узел установлен в кольцевую канавку (на чертеже не показана), выполненную в корпусе, и удерживается в нем крышкой 8, которая имеет ответную канавку (не показана). На крышке 8 расположен аварийный пусковой механизм, который выполнен в виде пробки 9 и шплинта 10. Управление работой запорно-пускового устройства осуществляется управляющим клапаном, состоящим из корпуса 11 управляющего клапана, содержащего пружину 12, мембрану 13 управляющего клапана, плунжер 14 и втулку 15. Регулировка усилия пружины 12 осуществляется гайкой 16. Управляющий клапан соединен с гидравлической системой запорно-пускового устройства посредством управляющей магистрали 17 (фиг.1, фиг.2), содержащей узел фильтрации 18, дроссель 19, обратный клапан 20 и пусковой кран 21 (фиг.2).
Заявляемое запорно-пусковое устройство шахтного пожарного крана работает следующим образом. В режиме ожидания пусковой кран 21 находится в положении «закрыто» перекрывая управляющую магистраль 17, жидкость через узел фильтрации 18 и дроссель 19 попадает из напорной полости А в управляющую полость В (фиг.1), давление жидкости создает усилие необходимое для прижатия поршня 3 к седлу 2 - клапан закрыт. В случае открытия пускового крана давление жидкости в полости D управляющего клапана понизится, управляющий клапан откроется при помощи пружины 12, давление в управляющей полости В начнет падать, т.к. проходное сечение управляющего клапана больше сечения отверстия дросселя 19, через который жидкость попадает в управляющую полость В. В результате падения давления в управляющей полости В, произойдет открытие затвора запорно-пускового устройства, жидкость из напорной полости А будет проходить в исходящую полость С, которая является началом гидравлической магистрали пожарного крана. По мере увеличения давления в исходящей полости С растет давление в полости D управляющего клапана, которая соединена с исходящей полостью С управляющей магистралью 17. Давление воздействует на мембрану 13 управляющего клапана конструктивно связанную с плунжером 14, который прижимаясь к посадочной поверхности втулки 15, перекрывает поток жидкости из управляющей полости В через управляющий клапан. Перемещению мембраны 13 управляющего клапана противодействует пружина 12, которая рассчитана на определенное усилие, соответствующее заданным давлениям в исходящей полости С. Таким образом, если давление жидкости в исходящей полости С превысит расчетное, управляющий клапан прекратит расход из управляющей полости В. Давление в управляющей полости В возрастет, создавшееся усилие перекроет затвор с помощью поршня 3, прекратив подачу воды в исходящую полость С. Когда давление жидкости в исходящей полости С упадет ниже настроечного, пружина 12 управляющего клапана вновь откроет проток жидкости из управляющей полости В, тем самым открыв затвор устройства и возобновив подачу жидкости в систему пожарного крана. Аварийный пусковой механизм предназначен для преодоления нештатной ситуации. Наличие аварийного пускового механизма, предназначенного для преодоления нештатной ситуации, улучшает надежность запорно-пускового устройства. Если при открытии пускового крана 21 подача воды через запорно-пусковое устройство шахтного пожарного крана не происходит, следует: 1) выдернуть шплинт 10, (фиг.1) 2) вынуть пробку 9, (фиг.1) после этих действий запорно-пусковое устройство откроется, но регулирование давления воды в гидравлической системе пожарного крана осуществляться не будет. Конструкция узла фильтрации 18 предусматривает установку в нем обратного клапана 20, не позволяющего снизиться давлению воды в управляющей полости В, когда запорно-пусковое устройство закрыто, а давление в пожарно-оросительном трубопроводе отсутствует или мало.
Заявляемое запорно-пусковое устройство шахтного пожарного крана совмещает функции регулятора давления и запорного клапана, регулирует расход воды в гидравлической системе пожарного крана, автоматически поддерживает заданную величину давления жидкости в процессе пожаротушения, осуществляет легкую подачу и перекрытие потока огнетушащего вещества в систему пожарного крана. Установленные во время изготовления запорно-пускового устройства шахтного пожарного крана параметры настройки давления исходящей струи жидкости, в процессе использования не зависят от уровня давления перед запорно-пусковым устройством. Давление воды на входе в запорно-пусковое устройство может составлять 1.6-6.3 МПа, в зависимости от исполнения, давление на выходе 0.6-1.5 МПа, в зависимости от настройки управляющего клапана.
Использование заявляемой полезной модели позволит:
- обеспечить необходимые параметры давления и расхода воды при использовании ручных средств борьбы с пожарами в шахтах и рудниках, повысить надежность и безопасность применения средств пожаротушения за счет контроля давления.
- упростить схему водоснабжения шахтных пожарных кранов за счет совмещения в одном устройстве функций регулятора давления и запорного клапана;
В отличие от известных клапанов пожарного крана, заявляемая полезная модель, является полнопроходной, не использует для понижения давления сброс воды на почву, характеризуется наличием возможности автоматически поддерживать давление воды в системе пожарного крана на уровне безопасном для использования в горной промышленности.