ДАТЧИК УДАРНОЙ ВОЛНЫ (ВАРИАНТЫ)
SENSOR OF SHOCK WAVE (VERSIONS)

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для дистанционного приведения в действие побудительной системы установки пожаротушения в автономном режиме непрерывного контроля пожаровзрывоопасного состояния контролируемого пространства в случае импульсного давления, создаваемого в воздухе взрывным источником ударных волн, в частности в горных выработках угольных шахт, на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и т.п. защищаемых объектах.
Из уровня техники известен датчик воздушных ударных волн по патенту РФ №2377520 (опубл. 27.12.2009 г.), включающий чувствительный элемент.
Известный датчик не может быть использован напрямую в качестве сигнально-пускового устройства, т.к. предназначен исключительно для измерения параметров импульсного давления, создаваемого в воздухе взрывным источником ударных волн, его функция - обеспечить измерительное преобразование.
Известны устройство автоматической локализации взрывов и пожаров в горных выработках по патенту РФ №2278270 (опубл. 20.06.2006 г.) на изобретение и система автоматического контроля состояния атмосферы и локализации взрывов и пожаров в горных выработках по патенту РФ №74962 (опубл. 20.07.2008 г.) на полезную модель. Указанные технические решения, характеризующиеся повышенной технической сложностью, насыщенностью элементами различной функциональности, снижающими надежность воспроизведения технического результата, включают датчик контроля ударной волны, но конструктивное его выполнение ни в формуле, ни в описании не приводится, кроме того, датчик не может напрямую выполнять функцию сигнально-пускового устройства для приведения в действие средства взрывопожароподавления, управляющий сигнал от датчика идет через дополнительный элемент "3 ИЛИ" либо "2 ИЛИ" (патент 2278270) или через контроллер (патент №74962), что повышает инерционность известных технических решений.
Из уровня техники известно устройство локализации взрывов метановоздушной смеси (или) угольной пыли по патенту №2342535 (опубл. 27. 12.2008 г.), включающее датчик ударной волны. Указанный датчик является составной, неотъемлемой частью, что снижает эксплуатационные возможности и удобства, не позволяет устройству сработать на упреждение, до прихода ударной волны, не исключает взрыв метана в зоне нахождения устройства, что может привести к его полному разрушению без выполнения функции взрывопожароподавления, а только ограничивает распространение огня на смежный участок.
Известен принятый за прототип для каждого из независимых вариантов импульсный пускатель (вариант 2 известного устройства) по свидетельству РФ №35724 на полезную модель, содержащий силовой спусковой элемент, средство, инициирующее электрический импульс с активатором в виде стержня, выполненного с возможностью перемещения под воздействием силового спускового элемента.
Недостатками известного пускателя является ручной режим приведения в действие, требующий присутствия человека, что снижает безопасность и оперативность защиты контролируемого пространства. Кроме того, система пожаротушения находится в той же зоне, где размещен пускатель, т.е. дистанционно подать электрический импульс, вырабатываемый в катушке индуктивности, на удаленную систему пожаротушения с высокой дальностью выброса огнетушащего средства, не представляется возможным, что существенно снижает эффективность использования пускателя, эксплуатационные возможности и удобства. При этом пускатель используется по решению персонала и его ударно-спусковой механизм самостоятельно не реагирует на изменение в окружаемом пространстве, в частности на ударную волну от источника взрыва или внезапного выброса газа, только на внешнее силовое воздействие человека, воспринявшего повышение температуры или визуально определившего появление огня.
В качестве группы изобретений предлагаются два независимых варианта датчика ударной волны, которые решают одну и ту же задачу - создание простого, надежного, быстродействующего, автономного, приводимого в действие без приложения силы человеком, датчика ударной волны, за счет создания условий по исключению влияния тепловых, световых помех, которые могут привести к недостоверности пуска средства взрывопожароподавления, и по обеспечению преобразования динамического фактора (ударной волны) в удаленном, труднодоступном и редко посещаемом контролируемом пространстве в электрический импульс, воздействующий дистанционно на устройство пуска удаленного средства взрывопожароподавления, путем придания силовому спусковому элементу функции элемента, непосредственно воспринимающего ударную волну, при одновременном обеспечении возможности оперативного срабатывания средства взрывопожароподавления, упреждающего приход к нему ударной волны, определяющего его дальнейшее использование без полной замены, а также предотвратить цепной характер последовательного развертывания во времени взрывов и пожара. Кроме того, заявляемое устройство сохраняет работоспособность при значительных колебаниях температур в дежурном режиме продолжительное время (10-15 лет) и требует минимальных расходов на эксплуатацию.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией датчика ударной волны (вариант 1), содержащего силовой спусковой элемент, средство, инициирующее электрический импульс, выполненное в виде магнита, установленного с возможностью взаимодействия с катушкой индуктивности и закрепленного на подпружиненном штоке, снабженном в верхней части отверстием, активатор средства, инициирующего электрический импульс, в виде стержня, выполненного с возможностью перемещения под воздействием силового спускового элемента, и оснащенного фиксатором его исходного положения. Особенность заключается в том, что датчик оснащен кожухом с крышкой, фиксатор выполнен в виде фигурного стержня с п-образной частью и концевыми участками, отогнутыми от штока, с длиной, обеспечивающей возможность их перемещения в сквозных отверстиях кожуха, силовой спусковой элемент представляет собой пластину, шарнирно скрепленную с кожухом по нижнему основанию и контактирующую с одним из концевых участков фиксатора поверхностью, обращенной к кожуху, при этом активатор скреплен с фигурным стержнем в месте перехода п-образной части во второй концевой участок и размещен соосно концевым участкам, второй концевой участок фиксатора оснащен, по меньшей мере, двумя сквозными отверстиями и пружиной, один зацеп которой соединен с кожухом, а второй зацеп выполнен с возможностью переустановки в отверстиях фиксатора, причем кожух оснащен элементом, исключающим отклонение пластины от исходного положения, обеспечивающего ее контактное взаимодействие с одним из концевых участков фигурного стержня.
В частности, элемент, исключающий отклонение пластины от исходного положения, обеспечивающего ее контактное взаимодействие с одним из концевых участков фигурного стержня, выполнен в виде ограждения из стержней или пластин, скрепленных с кожухом.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией датчика ударной волны (вариант 2), содержащего силовой спусковой элемент, средство, инициирующее электрический импульс, активатор средства, инициирующего электрический импульс, в виде стержня, выполненного с возможностью перемещения под воздействием силового спускового элемента. Особенность заключается в том, что датчик оснащен кожухом с крышкой, силовой спусковой элемент представляет собой пластину, шарнирно скрепленную с кожухом по нижнему основанию и контактирующую с одним из концевых участков активатора, размещенного в направляющей трубке, консольно закрепленной в отверстии кожуха, выполненного со стороны пластины, средство, инициирующее электрический импульс, представляет собой аккумуляторную батарею и пару нормально разомкнутых контактов, один из которых выполнен упругим, при этом второй концевой участок активатора выполнен с возможностью взаимодействия с упругим контактом и оснащен, по меньшей мере, двумя сквозными отверстиями, а трубка снабжена пружиной, один зацеп которой соединен с кожухом, а второй зацеп выполнен с возможностью переустановки в отверстиях активатора, причем кожух оснащен элементом, исключающим отклонение пластины от исходного положения, обеспечивающего ее контактное взаимодействие с одним из концевых участков активатора.
В частности, элемент, исключающий отклонение пластины от исходного положения, обеспечивающего ее контактное взаимодействие с одним из концевых участков активатора, выполнен в виде ограждения из стержней или пластин, скрепленных с кожухом.
На практике при проветривании выработок, штреков шахт образуется воздушный поток, скоростной напор которого воздействует на силовоспринимающую поверхность пластины, или это может быть любое другое усилие, не связанное с ударной волной, что может привести к ложному срабатыванию датчика. Поэтому датчик оснащают пружиной, обеспечивающей регулирование усилия срабатывания в соответствии с существующей потребностью в конкретных условиях размещения датчика.
Заявляемый датчик (варианты) отличается от прототипа наличием кожуха с крышкой, конструктивно объединяющего элементы устройства, без которого невозможно реализовать функциональный результат; иным выполнением фиксатора (вариант 1) - п-образной формы с длинными концевыми участками (в прототипе - элемент, охватывающий наружную поверхность головки штока); иным выполнением силового спускового элемента - пластина, шарнирно скрепленная с кожухом (в прототипе - кольцо, закрепленное на чеке); обеспечением восприятия динамического фактора окружающей обстановки непосредственно пластиной, как элементом устройства (в прототипе изменение окружающей обстановки, а именно температуры и появление огня, воспринимает человек); иными направлением и скоростью движения активатора - в направлении движения ударной волны, причем мгновенно (в прототипе - направление движения активатора совсем не связано с изменившемся динамическим фактором обстановки в контролируемом пространстве, а скорость может быть самой различной в зависимости от скорости принятия решения человеком); наличием пружины, выполненной с возможностью переустановки одного из зацепов; иным выполнением средства, инициирующего электрический импульс (вариант 2); наличием направляющей трубки (вариант 2).
Предложенная совокупность существенных признаков заявляемого технического решения (в каждом из двух независимых вариантов) неизвестна из уровня техники. Но именно такое сочетание признаков позволило стабильно воспроизводить эффективный функциональный результат работы датчика и решить поставленную задачу.
Датчик ударной волны (варианты) иллюстрируется графическими изображениями:
Фиг.1 - продольный разрез датчика (вариант 1);
Фиг.2 - вид А на фиг.1;
Фиг.3 - продольный разрез датчика (вариант 2).
Датчик ударной волны (вариант 1) содержит кожух 1 с крышкой 2, средство, инициирующее электрический импульс с активатором 3, пружину 4, выполненную с возможностью переустановки в отверстиях 5, провода 6, 7. Кожух 1 шарнирно скреплен с пластиной 8 и оснащен элементом 9, исключающим ее отклонение под собственным весом в сторону прихода ударной волны. Элемент 9 может быть выполнен, например, в виде ограждения из стержней или пластин. Кожух 1 оснащен отверстиями 10, 11. Средство, инициирующее электрический импульс, содержит магнит 12, подпружиненный шток 13, катушку индуктивности 14. В штоке 13 выполнено отверстие 15, через которое проходит активатор 3 с фиксатором 16. Фиксатор 16 имеет п-образную часть 17 и концевые участки 18, 19.
Датчик ударной волны (вариант 2) содержит кожух 1 с крышкой 2, средство, инициирующее электрический импульс, с активатором 3, пружину 4, выполненную с возможностью переустановки в отверстиях 5, провода 6, 7. Кожух 1 шарнирно скреплен с пластиной 8 и оснащен элементом 9, исключающим ее отклонение под собственным весом в сторону прихода ударной волны. Элемент 9 может быть выполнен, например, в виде ограждения из стержней или пластин. Кожух 1 оснащен отверстием 11, в котором консольно закреплена направляющая трубка 20 с активатором 3, имеющим концевые участки 21, 22. Средство, инициирующее электрический импульс, содержит аккумуляторную батарею 23 и пару нормально разомкнутых контактов 24, 25, один из которых выполнен упругим.
Датчик ударной волны (вариант 1) работает следующим образом. При восприятии пластиной 8 ударной волны, возникшей в контролируемом пространстве, она мгновенно передает контактное усилие на концевой участок 19 фиксатора 16, сдвигает его в отверстиях 10, 11. При этом активатор 3 выходит из отверстия 15 штока 13 и освобождает его. Освобожденный шток 13 под воздействием своей пружины движется в направлении катушки индуктивности 14. Закрепленный на штоке 13 магнит 12 проходит через катушку индуктивности 14 и вырабатывает в ней импульс. Электрический импульс поступает по проводам 6, 7 на пусковое устройство средства взрывопожароподавления (огнетушитель, модуль или установка газового или порошкового пожаротушения и т.п.), находящееся в защищаемом пространстве.
Датчик ударной волны (вариант 2) работает следующим образом. При восприятии пластиной 8 ударной волны, возникшей в контролируемом пространстве, она мгновенно передает контактное усилие на концевой участок 22 активатора 3. Активатор 3 движется в направляющей трубке 20 до взаимодействия с упругим контактом 25. Происходит замыкание контактов 24, 25. Электрический импульс поступает по проводам 6, 7 на пусковое устройство средства взрывопожароподавления (огнетушитель, модуль или установка газового или порошкового пожаротушения и т.п.), находящееся в защищаемом пространстве.
Использование заявляемого датчика (варианты) в системах взрывопожарозащиты, оснащенных средствами с высокой импульсностью и дальностью выброса огнетушащего вещества, позволяет реализовать создание встречной ударной волны.
Датчик заявляемой конструкции успешно прошел испытания, моделирующие возможное состояние контролируемого пространства, подтвердившие его практическую реализуемость при достижении стабильно воспроизводимого функционального результата, позволяющего удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.