Запорно-пусковое устройство для резервуаров с текучим огнегасящим составом

Полезная модель относится к противопожарной технике, в частности к устройствам, обеспечивающим выход текучего огнегасящего состава из резервуара при подаче сигнала от средств пожарной автоматики. Полезная модель может быть использована в промышленных и гражданских объектах для локализации очагов возгорания, а также для эффективного пожаротушения в помещениях с применением автоматических систем пожаротушения.
Известно запорно-пусковое устройство и способ его функционирования (RU 2695389C1), представляющее собой запорный клапан модуля пожаротушения, осуществляющего удержание огнетушащего вещества под давлением в баллоне и его выпуск при поступлении пускового импульса от внешних устройств активации (электрического, пневматического, пиротехнического, ручного или их сочетаний) за счет перемещения поршня в полой камере.
Преимуществами данной полезной модели являются универсальность и возможность подключения различных контрольных датчиков. К недостаткам данной полезной модели можно отнести конструкционную сложность и материалоемкость, содержание деталей с существенно различающейся износостойкостью, вывод огнетушащего вещества только в одну сторону (либо трубопровод), функционирование под действием давления огнетушащего вещества в резервуаре и силы тяжести, что позволяет использовать данное устройство только в вертикальном положении.
Наиболее близким устройством к настоящей полезной модели, выбранным в качестве прототипа, является запорно-пусковое устройство установки огнетушения (RU91527U1) представляющее собой полый корпус, устанавливаемый на сосуд с огнегасящим составом, с перемещающимся поршнем, зафиксированным подпружиненным штоком, расфиксация которого производится от источника управляющего давления (пиропатрона) либо в ручном режиме.
Преимуществом данной полезной модели является возможность запуска устройства в ручном режиме. К недостаткам данной полезной модели можно отнести расположение пиропатрона снаружи корпуса и близко к рукояти ручной расфиксации, конструкционную сложность и материалоемкость, содержание деталей с существенно различающейся износостойкостью, раскрытие выходного канала только под действием давления огнегасящего состава в резервуаре, выход запирающего клапана при активации за пределы корпуса устройства.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача упрощения конструкции запорно-пускового устройства, возможности автономного и автоматического управления выходом огнегасящего состава в защищаемый объем, обеспечения длительного нахождения запорного устройства под давлением огнегасящего состава или газа вытеснителя без утечек, повышения эффективности подачи огнегасящего состава в защищаемый объем.
Технический результат настоящей полезной модели достигается за счет низкой материалоемкости, однородности материалов конструкционных элементов, объединения пневматических и механических сил для выхода огнегасящего состава, обеспечивающих возможность использования устройства в любом положении, скрытия инициатора (пиропатрона) внутри корпуса устройства, многоканального выхода огнегасящего состава, в том числе непосредственно в защищаемый объем, возможности пуска как от средств пожарной автоматики, так и автономно от тепловых факторов пожара.
На рисунке 1 представлено предлагаемое запорно-пусковое устройство и способ его крепления на резервуаре с огнегасящим составом.
Устройство состоит из цилиндрического корпуса (1), внутри которого в глухом торце размещен пиропатрон (2). Со свободной стороны пиропатрон (2) накрыт толкателем (3), в который с противоположной от пиропатрона (2) стороне установлены пробойник (4) и пружина (5). Корпус (1) устанавливается на мембрану (6), соединенную с горловиной резервуара с огнегасящим составом (7).
Корпус (1) представляет собой металлический цилиндр со сквозным продольным отверстием переменного сечения, выбранного таким образом, чтобы соответствовать содержащимся внутри корпуса (1) элементам - пиропатрону (2) и толкателю (3). Длина корпуса выбирается таким образом, чтобы не образовывалось зазоров между внутренними элементами, а пружина (5) находилась в расслабленном состоянии при неактивном состоянии устройства. Диаметр корпуса (1) выбирается таким образом, чтобы соответствовать диаметру мембраны (6). В обечайке корпуса (1) сделаны отверстия, количество, диаметр и расположение которых выбирается таким образом, чтобы толкатель (3) не закрывал их при неактивном состоянии устройства. Отверстия в обечайке могут вести непосредственно в защищаемый объем, либо соединяться с пожарными трубопроводами. Отверстие в глухом торце корпуса (1), предназначенное для вывода проводов от пиропатрона (2) делается минимально возможным, чтобы исключить искрообразование при активации устройства.
Пиропатрон (2) является стандартным изделием. Вместо пиропатрона (2) может быть использован пневмопуск, механический активатор или иной привод импульсного действия.
Толкатель (3) представляет собой цилиндр со сквозным отверстием переменного сечения для надежного соединения с пиропатроном (2) с одной стороны, пробойником (4) и пружиной (5) с другой стороны. Глубина паза для пиропатрона (2) выбирается на 2-3 мм больше длины пиропатрона (2) чтобы обеспечить его полное раскрытие и, как следствие, эффективное срабатывание. Глубина и размер паза для пружины (6) выбирается исходя из ее размеров так, чтобы исключить смещение пружины (6) в неактивном состоянии устройства и во время его активации. Центральный паз снабжен резьбой.
Пробойник (4) представляет собой цилиндр, один из краев которого скошен, а другой имеет резьбу, соответствующую резьбе центрального паза толкателя (3) и длина которой не менее длины резьбы центрального паза толкателя (3). Пробойник (4) устанавливается в центральный паз толкателя (3) с помощью резьбового соединения таким образом, чтобы после соединения корпуса (1) и мембраны (6) острие пробойника (4) находилось частично внутри мембраны (6) чтобы исключить смещение пробойника (4) относительно общей оси устройства, мембраны и резервуара.
Пружина (5) является стандартным изделием. Длина пружины (5) выбирается таким образом, чтобы при неактивном состоянии устройства находиться в расслабленном состоянии, при этом занимая всю длину от внутреннего торца паза пробойника (3) до внешнего края мембраны (6). Диаметр пружины (5) выбирается таким образом, чтобы соответствовать диаметру мембраны (6).
Мембрана (6) является стандартным изделием, представляющим собой цилиндр с герметично установленной внутри металлической пластиной. Мембрана (6) соединяется с корпусом (1) с одной стороны и горловиной резервуара (7) с другой стороны с помощью резьбовых соединений.
Резервуар с огнегасящим составом (7) является стандартным изделием. Заполнение резервуара (7) огнегасящим составом и установка в его горловину мембраны (6) может совершаться как отдельно, после выпуска резервуара (7), так и одновременно с изготовлением резервуара (7) предприятием-изготовителем. В качестве огнегасящих составов могут быть использованы любые текучие огнетушащие вещества, находящиеся в резервуаре под избыточным давлением, либо под давлением газа вытеснителя.
При изготовлении устройства учитывают следующее.
Поскольку выход текучего огнегасящего состава, особенно двуокиси углерода, из резервуара сопровождается значительным снижением температуры и поглощением влаги из окружающей среды, материал корпуса (1) выбирается таким образом, чтобы выдерживать значительные температурные перепады и не допускать промерзания выходных отверстий в обечайке корпуса (1) устройства при его активации. Рекомендуемый материал - латунь.
Глубина паза под пружину толкателя (3) должна обеспечивать полное вмещение пружины (5) в максимально напряженном состоянии, что предотвращает ее разрушение при активации устройства.
Материал пробойника (4) выбирается таким образом, чтобы обеспечить разрыв металлической пластины мембраны (6) под давлением от взрыва пиропатрона (2). Рекомендуемый материал - сталь с содержанием углерода более 0,7 %.
Угол скошенного края пробойника (4) должен обеспечивать эффективное пробитие мембраны (6) при этом не допуская застревания. Рекомендуемый угол скоса - 45°.
Материал пружины (5) выбирается таким образом, чтобы под давлением от взрыва пиропатрона (2) обеспечить достаточное сжатие, чтобы скошенный край пробойника (4) пробил пластинку мембраны (6), при этом не допуская перелома пружины (5).
Толщина стенок конструкционных элементов устройства при соблюдении взаимозависимости размеров не оказывает влияния на работоспособность устройства, благодаря чему все элементы могут изготавливаться из заготовок стандартных размеров, минимизируя потерю материала.
Устройство используют следующим образом.
Собирают устройство, последовательно устанавливая внутрь корпуса пиропатрон, толкатель, пробойник, пружину. Устройство в сборе соединяют с мембраной, установленной на горловине резервуара, заполненного текучим огнегасящим составом. Провода от пиропатрона соединяют с источником электрического импульса (пульт охранно-пожарной сигнализации, пожарные извещатели, устройства ручного пуска и пр.). При поступлении электрического импульса происходит взрыв пиропатрона, резкое смещение толкателя с установленным в нем пробойником в сторону мембраны и сжатие пружины, разрыв мембраны пробойником. Толкатель упирается в мембрану, а пружина при этом полностью входит в паз толкателя, что позволяет избежать ее разрушения. Давление выходящего из резервуара огнегасящего состава и распрямление пружины возвращают толкатель и пробойник в исходное положение, открывая доступ к отверстиям в обечайке корпуса устройства. Огнетушащий состав покидает резервуар и корпус устройства через отверстия в обечайке, выходя непосредственно в защищаемый объем, либо в пожарный трубопровод.
Если резервуар с установленным на нем устройством размещается непосредственно в зоне возможного возгорания, воздействие температурных факторов пожара приводит к срабатыванию пиропатрона без электрического сигнала, тем самым обеспечивая автономное применение устройства. Аналогично, использование в качестве пластины мембраны элемента, разрушающегося под действием определенного давления (разрывная мембрана), обеспечивает выход огнегасящего состава при достижении давлением внутри резервуара критического значения под действием тепловых факторов пожара.
После использования мембрана (либо только ее пластина) и пиропатрон требуют замены, резервуар требует перезаправки, пружину и пробойник следует проверить визуально на целостность. Наиболее материалоемкие и конструкционно сложные элементы - резервуар, корпус и толкатель при отсутствии механических повреждений могут использоваться повторно неограниченное число раз.