ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к тепловым пускателям исполнительных механизмов противопожарных средств, а более конкретно, к стационарному оборудованию для автоматического тушения пожаров, срабатывающему от превышения заданного уровня температуры в охраняемом объеме.
Уровень данной области техники характеризует конструкция теплового пускателя газогенератора автоматического огнетушителя, описанного в патенте RU 2104724 C1, A62C 35/68, 1998 г., содержащего подпружиненный фиксатор, прижимающий к упору термочувствительный элемент, разрушаемый под воздействием заданной температуры, представляющий собой стеклянную колбу, заполненную жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения, которая выполняет функции теплового замка.
Подпружиненный фиксатор контактирует с уступом инициирующего устройства (подпружиненного бойка) газогенератора рабочего газа для наддува емкости с огнетушащим веществом, которое при этом вытесняется в очаг пожара.
Термоколба по варианту выполнения содержит связанные через пульт управления электронагреватель и электропроводник соответственно с пожарным извещателем и электронагревателями других огнетушителей.
Оснащение корпуса разрушаемого термочувствительного элемента электронагревателем, связанным через пульт управления с пожарным извещателем, позволяет задействовать огнетушитель от пожарного извещателя.
Снабжение термоколбы электропроводником, связанным через пульт управления с электронагревателями других огнетушителей, обеспечивает дублирование их действия для последовательного или параллельного пожаротушения, более надежного и эффективного.
Однако, продолжением отмеченных достоинств являются присущие недостатки. Так, непосредственный запуск огнетушителя от одного инициирующего устройства определяет неудовлетворительную функциональную надежность, а именно: настройка термоколбы на низкий температурный порог вызывает ложное срабатывание пускателя, а на высокий - не обеспечивает надежную противопожарную защиту охраняемого объекта.
Кроме того, дополнительные средства обратной связи управления для дублирования работы огнетушителей через пульт и пожарный извещатель усложняют схему и конструкцию в целом.
Функциональным недостатком описанного теплового пускателя является невозможность практической реализации многоступенчатого автоматического запуска огнетушителя от последовательно срабатывания, как минимум, двух тепловых замков, что предусмотрено требованиями НПБ 88-2001, потому что подпружиненный боек пускового механизма при разрушении термоколбы непосредственно воздействует на газогенератор, исключая временную задержку для дублирования команды запуска на более высокой температуре срабатывания.
Отмеченные недостатки устранены в более совершенном тепловом пускателе газогенератора автоматического огнетушителя по патенту RU 36987 U1, A62C 35/68, 2004 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого анолога предложенному тепловому релейному устройству.
Известное тепловое релейное устройство содержит взаимодействующий с уступом инициирующего механизма подпружиненный фиксатор, прижимающий к упору термоколбу - разрывной термочувствительный элемент, выполняющий функции теплового замка.
Это тепловое релейное устройство характеризуется тем, что инициирующий механизм выполнен в виде электронагревателя, одна клемма которого подсоединена к токоведущему уступу, закрепленному на траектории движения электрического реле, смонтированного на противном относительно колбы конце подпружиненного фиксатора и связанного через источник постоянного тока со второй клеммой электровоспламенителя. Батарея постоянного тока подключена к электрическому реле фиксатора дополнительной термоколбы, настроенной на более низкую температуру ее разрыва, токоведущий уступ которой подключен к электровоспламенителю через реле первой термоколбы, а в электроцепь батареи питания последовательно тепловому замку включен извещатель.
Дополнительная ступень запуска огнетушителя предотвращает его случайное срабатывание.
При этом тепловой пускатель в описанной структурной взаимосвязи исполнительных элементов дополнительно выполняет функции извещателя, что расширяет технологические возможности устройства, позволяя дополнительно идентифицировать, в частности, задымление и возгорание в охраняемом объекте.
Выполнение инициирующего устройства в виде электровоспламенителя пиротехнического состава, генерирующего тушащий аэрозоль, позволило упростить схему управления автоматического запуска более мобильного огнетушителя, продублировав срабатывание тепловых замков, настроенных на разный температурный порог.
Размещение уступа, выполненного токоведущим и подключенным к клемме электровоспламенителя, на траектории движения реле, жестко связанного с подпружиненным фиксатором термоколбы, позволило без промежуточных механизмов непосредственно оперативно запускать в работу газогенератор тушащей смеси ингибиторов горения, подаваемой огнетушителем практически мгновенно в охраняемый объем для подавления пожара.
Связь электрического реле с электровоспламенителем через батарею источника постоянного тока (энергосодержащий элемент) обеспечивает автономность пускателя и регламентированный, посредством последовательно подключенных тарированных тепловых замков, автоматический запуск газогенератора.
Это упрощает конструкцию, повышает быстродействие и обеспечивает запуск огнетушителя от дублированного и дифференцированного сигнала, что исключает ложное срабатывание.
Заданная температура срабатывания термоколб по ступеням запуска соответствует объективному уровню температур, в частности, 57°С и 90°С, характеризующих задымление и возгорание соответственно.
Однако, недостатком известного теплового релейного устройства является функциональная ненадежность при использовании термоколб разной длины (в условиях поставки) из-за вариативного при этом рабочего хода штока переключателя.
Положение толкателя, который взаимодействует с закрепленной на пути его движения клеммой, и степень сжатия возвратной пружины в этих случаях различные и поэтому, чтобы исключить возможность отказа срабатывания путевой системы управления, в реле установлена жесткая пружина, сила упругости которой гарантированно подает толкатель к клемме. Но при этом возможна поломка жестко закрепленной клеммы и, как следствие, происходит отказ в запуске генератора тушащего аэрозоля, потому что батарея электропитания не подключена к его инициирующему устройству.
При использовании короткой термоколбы, когда отсутствует независимая регулировка ее положения относительно установки рабочего хода толкателя штока, менее жесткая возвратная пружина может не дослать переключатель до устойчивого контакта с клеммой.
Таким образом, прецизионная регулировка взаимодействия структурных элементов в сборе является трудоемким процессом и требует уникальной квалификации наладчика у потребителя техники.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является упрощение конструкции и наладки теплового релейного устройства, надежного в работе и многоразового использования.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном тепловом релейном устройстве, содержащем термоколбу, смонтированную в корпусе между упорной втулкой и фиксатором, установленным на штоке переключателя, нагруженного пружиной и оснащенного дисковым толкателем, взаимодействующим с клеммами, связанными через энергосодержащий источник постоянного тока с электровоспламенителем огнетушителя, по предложению авторов, клеммы закреплены на пластинчатых пружинах, консольно защемленных в общей колодке, установленной в кожухе автономного переключателя, жестко связанном с корпусом, на котором размещен кронштейн, несущий упорную втулку, выполненную в виде винта независимой продольной подачи колбы, фиксатор которой продольно подвижно установлен в кронштейне и опирается в торец штока переключателя, оснащенного ограничителем рабочего хода, при этом противоположный торец штока, несущий дисковый толкатель, во взведенном положении упирается в кожух, пружина штока переключателя установлена под ограничителем рабочего хода, а подвижно установленный в корпусе фиксатор колбы выполнен из эластичного материала.
Отличительные признаки обеспечили функциональную надежность и заданную точность срабатывания унифицированного теплового релейного устройства, оснащенного механизмом независимой регулировки рабочего хода путевой системы автоматического управления переключателем, который выполнен съемным и многоразового действия, что делает его универсальным при использовании расходных термоколб в условиях поставки.
Закрепление клемм реле на пластинчатых пружинах, консольно закрепленных в общей колодке, обеспечивает минимально необходимый и неизменный зазор между ними для функционально надежного многократного и точного срабатывания. При этом амортизируются ударные нагрузки от дискового толкателя штока переключателя, который динамично перемещается силами упругости сжатой пружины.
Размещение колодки в кожухе автономного переключателя фиксирует необходимое пространственное положение клемм относительно замыкающего толкателя, причем зазор между клеммами оптимизирован и не зависит от рабочего хода штока.
Автономность переключателя направлена на унификацию сборки, так как путевая система управления реле изготавливается и настраивается отдельно на специализированном производстве. Это упрощает конструкцию и обслуживание устройства, которое является унифицированным для разных термоколб, обеспечивает взаимодействие структурных элементов съемного переключателя согласно требуемому регламенту.
Жесткая связь переключателя с корпусом обеспечивает монолитность сборной конструкции в функциональном единстве взаимосвязанных структурных элементов, относительно пространственно ориентированных.
Установка на корпусе дополнительного кронштейна обеспечивает подвижность термоколбы относительно переключателя при независимой настройке ее пространственного положения.
Выполнение упорной втулки в виде винта необходимо для автономной продольной подачи термоколбы относительно кронштейна и направлено на реализацию тонкой регулировки ее рабочего положения, ограничив линейную степень свободы при термическом расширении ее наполнения.
Эластичный фиксатор термоколбы, смонтированный подвижно относительно корпуса, обеспечивает беззазорное ее крепление и примыкание к торцу штока, что направлено на мобильность срабатывания по назначению.
Фиксатор колбы опирается на торец штока для совместного перемещения термоколбы при тонкой настройке ее рабочего положения относительно установленного переключателя.
Оснащение штока переключателя ограничителем рабочего хода необходимо для точной установки положения дискового толкателя относительно клемм, чтобы гарантированно обеспечить их замыкание при срабатывании без механического повреждения.
Шток во взведенном положении упирается в кожух, что кинематически обеспечивает точность выбранного пространственного расположения структурных элементов устройства в режиме охранения.
Установка пружины под ограничителем рабочего хода обеспечивает независимую автоматическую подачу штока переключателя при разрушении термоколбы с точной подачей дискового толкателя в положении замыкания клемм.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображено:
на фиг.1 - предложенное устройство, продольный разрез;
на фиг.2 - то же, при срабатывании термоколбы.
В несущем корпусе 1 закреплен кожух 2 переключателя, выполненного в форме штока 3, оснащенного дисковым толкателем 4, взаимодействующим с нормально разомкнутыми клеммами 5, смонтированными на плоских параллельных пружинах 6 консольно закрепленных в общей диэлектрической колодке 7.
Колодка 7, несущая клеммы 5, установлена в кожухе 2 переключателя.
Клеммы 5 последовательно, через энергосодержащий источник 8 постоянного тока (стандартную батарейку) электрически соединены с электровоспламенителем исполнительного генератора тушащего аэрозоля (условно не показаны).
Между ограничителем 9 рабочего хода штока 3 и поперечной перемычкой кожуха 2 установлена цилиндрическая пружина 10 сжатия.
На корпусе 1 смонтирован кронштейн 11, несущий установленную соосно штоку 3 термоколбу 12 - стеклянный сосуд, заполненный жидкостью с высоким коэффициентом объемного расширения, выполняющую функции термочувствительного элемента, реагирующего на повышение температуры в охраняемом объеме.
Термоколба 12 установлена между упорной втулкой 13, выполненной в форме винта, и фиксатором 14 из эластичного материала, подвижно установленными в кронштейне 11. Фиксатор 14 опирается на верхний торец штока 3, кинематически замыкая термоколбу 12 со штоком 3 во взведенном положении (фиг.1).
При установке в устройство термоколбы 12 втулку 13 вывинчивают относительно кронштейна 11, а шток 3, сжимая пружину 10, перемещают до упора нижним торцом в кожух 2.
Далее термоколбу 12 помещают на эластичный фиксатор 14, который перемещают до упора в торец штока 3. Затем термоколба 12 под действием пружины 10 подается вверх до упора в винтовую втулку 13, вращением которой шток 3 подают обратно до упора нижним торцом в кожух 2.
Дополнительно, в случае необходимости, вращением винта 13 с тарированным усилием проводят независимую подачу термоколбы 12 относительно фиксатора 14,
Устройство подготовлено к функционированию в качестве инициирующего импульс запуска газогенератора при возникновении пожара в охраняемом объеме.
Термоколба 12, кинематически связанная со штоком 3 переключателя (реле), выполняет функции теплового замка, управляющего электровоспламенителем, инициирующим воспламенение пиротехнического состава, при горении которого генерируется тушащий аэрозоль, заполняющий охраняемый объем.
Практически пусковой механизм огнетушения содержит, как минимум, две последовательных ступени тепловых замков описанной конструкции, настроенных на разные температуры, для предупреждения сигналом при задымлении или случайном срабатывании и при возникновении очага возгорания.
При развитии очага возгорания, когда температура в охраняемом объеме достигает заданного уровня (90°С), от термического расширения заполняющей жидкости разрушается термоколба 12, в результате чего под действием пружины 10 шток 3 перемещается в исходное верхнее положение, до упора ограничителя 9 в кожух переключателя (фиг.2).
При этом толкатель 4 на пути своего движения встречает нижнюю клемму 5, которую толкает до замыкания со второй клеммой 5 в крайнем верхнем положении штока 3. При этом батарейка 8 подключается к электровоспламенителю газогенератора.
От электрического тока батарейки 8 силой 1-2 А в течение 0,5-1,0 с маломощный резистор электровоспламенителя перегорает, импульсно выделяя тепло, которым воспламеняется примыкающий пиротехнический состав огнетушителя (газогенератора).
Для приведения описанного устройства в функциональное положение необходимо установить новую термоколбу 12, а клеммы 5 подсоединить к электровоспламенителю следующего газогенератора.
Положительные результаты испытаний опытных образцов теплового релейного устройства в макетной схеме системы противопожарного модуля позволяют рекомендовать его заказчикам для промышленного использования в поставляемых изделиях.
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 не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления теплового релейного устройства, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.