Патент на изобретение №2288764

(54) ЗАПОРНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

(57) Реферат:

Предложенное изобретение относится к запорно-пусковым устройствам, используемым в газовых магистралях, преимущественно к противопожарной технике и предназначено для использования в установках газового пожаротушения. Запорно-пусковое устройство содержит корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия газовой магистрали. В зоне выходного отверстия корпуса установлен клапан, соединенный с подпружиненным поршнем, установленным с возможностью перемещения в рабочей камере корпуса. Устройство имеет механизм открывания и закрывания клапана, который содержит два смонтированных в корпусе двухпозиционных подпружиненных золотника, связанных с приводом их перемещения. Корпус и двухпозиционные подпружиненные золотники имеют и/или образуют систему отверстий, формирующих в перемещенном положении первого золотника и исходном положении второго золотника канал подачи газа из упомянутой рабочей камеры в атмосферу, а в перемещенном положении второго золотника – канал подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру. Корпус имеет цилиндрическую полость, в которой с образованием осевого прохода закреплена обойма с упомянутой рабочей камерой, и перекрывающий открытую сторону стакана расположенный со стороны входного отверстия корпуса золотникового устройства, при этом золотники установлены в упомянутом корпусе преимущественно с поперечным расположением относительно обоймы, а в обойме выполнено отверстие для подачи газа к торцевой поверхности поршня. Корпус имеет две оппозитно расположенные гильзы, в которых установлены вдоль одной оси упомянутые подпружиненные золотники, при этом указанные гильзы имеют и/или образуют посредством проточек указанную систему отверстий, причем первый золотник имеет и/или образует посредством проточек систему отверстий для формирования канала подачи газа из рабочей камеры в атмосферу, а второй золотник имеет и/или образует посредством проточек одну систему отверстий для формирования канала подачи газа из рабочей камеры в атмосферу, а другую – для образования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру. Технический результат заключается в повышении функциональной надежности устройства без снижения скорости срабатывания, минимизация мощности привода и повышение удобства обслуживания. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к запорно-пусковым устройствам (ЗПУ), используемым в газовых магистралях, преимущественно, для противопожарной техники и предназначено для использования в установках газового пожаротушения.

Известны различные типы запорно-пусковых устройств, устанавливаемых в газовых магистралях.

В частности, известны установки, в которых ЗПУ выполнено в виде шарового крана (DE №4103987 А1 от 10.10.1991). Главным недостатком подобных устройств является их недолговечность из-за возможности заклинивания их подвижных частей после продолжительного статического состояния. Для поддержания их работоспособного состояния возникает необходимость периодического их приведения в действие, что усложняет обслуживание подобных устройств.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является решение по патенту RU №2213600 С1, от 04.07.2002, из которого известно ЗПУ, содержащее центральный полый шток, снабженный тарельчатым клапаном коммутации впускного и выпускного отверстий корпуса для герметизации пневматического или гидравлического огнетушащего вещества в емкости хранения под давлением. На противоположном конце клапана в рабочей камере, снабженной дренажным каналом, установлен подпружиненный поршень, полость которого закрыта клапаном, снабженным запирающим элементом и взаимодействующим с толкателем механизма запуска. Запирающий элемент центральной полости поршня выполнен в виде мембраны, укрепленной над обратным клапаном.

Основным достоинством подобных устройств является высокая надежность, а также быстродействие, однако необходимость замены мембраны после каждого пуска усложняет обслуживание подобных устройств, поскольку требует проведения сборочно-разборочных операций. Кроме того, практически во всех известных устройствах усилие для срабатывания ЗПУ зависит от давления рабочей среды на входе, что требует максимальной мощности привода.

Задачей, которая решается с помощью настоящего изобретения, а также достигаемым техническим результатом являются повышение функциональной надежности устройства и одновременно повышение удобства обслуживания, а также минимизации мощности привода ЗПУ.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемое ЗПУ содержит полый корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия газовой магистрали с закрепленными одноименными штуцерами для подсоединения к газовой магистрали установки газового пожаротушения, и между которыми с образованием периферийного осевого прохода размещена обойма с рабочей камерой, при этом открытая сторона обоймы (одна сторона рабочей камеры) перекрыта расположенным со стороны входного отверстия ЗПУ корпусом золотникового устройства, а в зоне выходного отверстия полого корпуса ЗПУ размещен перекрывающий это отверстие клапан, закрепленный на подпружиненном поршне, установленном с возможностью перемещения в рабочей камере обоймы, причем в обойме выполнено отверстие для подачи газа к торцевой поверхности поршня, а ЗПУ снабжено механизмом открытия и закрытия клапана, который содержит два смонтированных в корпусе золотникового устройства двухпозиционных подпружиненных золотника, соответственно, открытия и закрытия клапана, и индивидуальные приводы перемещения упомянутых золотников, причем корпус ЗПУ, корпус золотникового устройства и упомянутые золотники имеют и/или образуют систему отверстий, расположенных в них таким образом, что в перемещенном положении золотника открытия клапана и исходном положении золотника закрытия клапана упомянутые отверстия формируют (образуют) канал выхода газа из упомянутой рабочей камеры в атмосферу, а в перемещенном положении золотника закрытия клапана – канал подачи газа из входного отверстия корпуса в рабочую камеру.

Целесообразно, если золотники установлены в упомянутом корпусе золотникового устройства, преимущественно, с поперечным расположением относительно оси полости корпуса ЗПУ, а в обойме выполнено отверстие для подачи газа в полость между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями поршня и обоймы.

Технологически целесообразно, если в корпусе золотникового устройства смонтированы две оппозитно расположенные гильзы, в которых установлены вдоль одной оси упомянутые подпружиненные золотники, при этом гильзы имеют и/или образуют совместно с упомянутым корпусом и золотниками упомянутую систему отверстий.

Кроме того, золотник закрытия ЗПУ и соответствующая гильза имеют и/или образуют дополнительную систему отверстий для формирования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру при закрытом положении клапана.

При этом, привод каждого золотника может быть выполнен в виде пускового устройства, например пиропатрона и/или в виде рукоятки.

А также, корпус золотникового устройства имеет наружную конусную поверхность, а во входном отверстии ЗПУ установлен входной штуцер, имеющий внутреннюю конусную поверхность, обращенную к вышеупомянутой наружной поверхности.

Целесообразно разместить пружину между золотниками.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:

фиг.1 – продольный разрез предложенного устройства в режиме ожидания;

фиг.2 – то же, положение при открывании клапана автоматически пиропатроном;

фиг.3 – то же, положение при закрывании клапана автоматически пиропатроном. Представленный на чертеже пример выполнения ЗПУ, в соответствии с заявляемым изобретением, содержит следующие конструктивные элементы (см. позиции на чертежах, в которых арабскими цифрами обозначены детали, римскими цифрами – поверхности поршня и клапана, буквами – отверстия, проточки, полости, каналы, камера, проходы и т.п.):

1 – обойма, в которой смонтированы поршень и клапан;

2 – выходной штуцер;

3 – клапан;

4 – корпус ЗПУ (непосредственно корпус и связанные с ним детали, выполняющие те же функции);

5 – подпружиненный поршень;

6 – гайка крепления клапана на поршне;

7 – пружина поршня;

8 – проставок с радиальными отверстиями (технологически обусловленная деталь, обеспечивающая проход газа в подсеть корпуса золотникового устройства);

9 – ограничитель перемещения золотника закрытия ЗПУ в виде упорной шайбы;

10 – корпус золотникового устройства (непосредственно корпус и связанные с ним детали, выполняющие те же функции);

11 – рукоятка (ручной привод золотника закрытия ЗПУ);

12 – ось поворота рукоятки 11;

13 – ограничитель перемещения золотника открытия ЗПУ в виде упорной шайбы;

14 – пусковой привод золотника закрытия ЗПУ (пиропатрон);

15 – модульный корпус пиропатрона 14;

16 – объединенный корпус приводов перемещения золотника закрытия ЗПУ;

17 – гайка крепления корпуса привода 16;

18 – толкатель золотника закрытия ЗПУ;

19 – гильза золотника закрытия ЗПУ;

20 – золотник закрытия ЗПУ;

21 – пружина золотников;

22 – гильза золотника открытия ЗПУ;

23 – золотник открытия ЗПУ, конструктивно объединенный с толкателем;

24 – гайка крепления корпуса привода 27;

25 – пусковой привод золотника открытия ЗПУ (пиропатрон);

26 – модульный корпус пиропатрона 25;

27 – объединенный корпус приводов перемещения золотника открытия ЗПУ;

28 – декомпрессионное сверление в поршне;

29 – ось поворота рукоятки ручного привода золотника открытия ЗПУ;

30 – рукоятка (ручной привод золотника открытия ЗПУ);

31 – уплотнения пары гильза-золотник;

32 – уплотнения пары клапан-поршень-обойма;

33 – входной штуцер;

34 – продольное отверстие (канал) в корпусе 10 для прохода газа от входного отверстия ЗПУ к золотнику 23 и далее – в рабочую камеру (при открытии клапана 3);

35 – кольцевая проточка на поверхности золотника 23;

36 – продольное отверстие (канал) в корпусе 10 со стороны рабочей камеры 37 – для прохода газа в рабочую камеру при перемещении золотника 23;

37 – рабочая камера в обойме (камера управления перемещениями поршня 3);

38 – продольное отверстие (канал) в корпусе 10 для прохода газа от входного отверстия ЗПУ к золотнику 20 и далее – в рабочую камеру (при закрытии клапана 3);

39 – отверстие (канал) в обойме 1 для подачи газа к торцевой поверхности поршня 3;

40 – кольцевая проточка в золотнике 20;

41 – отверстие (канал) в корпусе 10 со стороны рабочей камеры 37 – для прохода газа в рабочую камеру при перемещении золотника 20;

42 – кольцевая проточка в золотнике 23;

43 – осевое отверстие (канал) в золотнике 23;

44 – полость между золотниками, в которой размещена пружина 21 золотников;

45 – кольцевая проточка в гильзе 19;

46 – осевое отверстие (канал) в золотнике 20;

47 – продольные (периферийные) каналы, выполненные вдоль толкателя 18 золотника 20, служащие для соединения с атмосферой;

48 – полость для размещения рукоятки в объединенном корпусе соответствующего привода;

49 – периферийный осевой проход газа от входного к выходному штуцеру (между корпусом ЗПУ и обоймой);

50 – полость между обращенными друг к другу поверхностями поршня (правая торцевая наружная поверхность) и обоймы (левая торцевая внутренняя поверхность);

51 – радиальное отверстие (канал) в золотнике 20;

52 – поверхность поршня, обращенная к поверхности обоймы (в полости 50);

53 – поверхность клапана, перекрывающая в выходном штуцере;

54 – поверхность поршня, размещенная в рабочей камере;

55, 56, 57 – стрелки, показывающие траекторию прохода газа в различных участках ЗПУ.

ЗПУ, выполненное согласно предлагаемому изобретению, имеет полый корпус 4, с противоположных сторон которого выполнены входное и выходное отверстия (не обозначены на чертежах, соответственно, слева и справа), предназначенные для подключения, соответственно, к источнику газа и к газовой магистрали. В зоне выходного отверстия корпуса 4 установлен клапан 3, соединенный с подпружиненным поршнем 5, установленным с возможностью перемещения в рабочей камере 37 обоймы 1. При этом, корпус 4 имеет цилиндрическую полость (не обозначена), в которой с образованием осевого прохода 49 закреплена обойма 1, имеющая упомянутую рабочую камеру 37, и перекрывающий открытую сторону обоймы 1 (т.е. ограничивающий рабочую камеру 37) и расположенный со стороны входного отверстия корпус золотникового устройства 10.

В корпусе 10 смонтированы подпружиненные золотник 20 закрытия ЗПУ и золотник 23 открытия ЗПУ, размещенные в двух оппозитно расположенных и закрепленных в корпусе гильзах 19 и 22 соответственно, установленные соосно (вдоль одной оси), перемещения которых ограничены шайбами 9 и 13.

При этом корпус 10, гильзы 22 и 19, а также двухпозиционные подпружиненные золотники 20 и 23 имеют (или образуют в собранном состоянии – посредством выполнения совокупностей проточек и/или сверлении) систему проходов (сообщающихся отверстий), формирующих в перемещенном положении золотника 23 открытия ЗПУ (верхнее положение) и исходном положении золотника 20 закрытия ЗПУ канал выхода газа (образованный совокупностью сообщающихся отверстий 36, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 – фиг.2) из упомянутой рабочей камеры 37 в атмосферу (сообщения упомянутой камеры с атмосферой), а в перемещенном положении второго золотника 20 (нижнее положение по чертежу на фиг.2) – канал подачи газа (образованный совокупностью сообщающихся отверстий 38, 40, 41 – фиг.3) из входного отверстия в рабочую камеру 37.

Соответственно, золотник 23 имеет систему отверстий (радиальное 42 и продольное 43), образующих канал прохода газа из рабочей камеры 37 в атмосферу (канал для сообщения упомянутой камеры с атмосферой), а золотник 20 имеет одну систему отверстий (радиальное 51 и продольное 46) для образования канала выхода газа из рабочей камеры в атмосферу (канал для сообщения упомянутой камеры с атмосферой – фиг.2), а другую, образуемую проточкой 40 – для образования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру 37 (фиг.2).

Гильза 22 и золотник 23 имеют (или образуют при перемещении золотника) дополнительную систему отверстий (например, за счет выполнения кольцевых проточек) для формирования канала подачи газа (образованного совокупностью сообщающихся отверстий) от входного штуцера 33 в рабочую камеру 37 при закрытом положении клапана 3 и исходном положении золотника 23.

Золотники 23 и 20 установлены в упомянутом корпусе 10 таким образом, что имеют, преимущественно, поперечное расположение относительно корпуса 4, что обеспечивает минимальную длину системы отверстий.

В обойме 1 выполнено отверстие 39 для подачи газа в полость 50 – к торцевой поверхности поршня 5, обращенной к выходному отверстию ЗПУ и к торцевой поверхности (дну) обоймы.

Привод каждого золотника выполнен автоматическим – в виде пускового устройства на основе пиропатронов 14 и 25, размещенных в собственных модульных корпусах 16 и 25, и/или в виде ручного привода – рукояток 11 и 30, размещенных вместе с упомянутыми корпусами пиропатронов в корпусах 16 и 27 соответствующих приводов.

В примере выполнения ЗПУ, показанном на фиг.1, внутренняя поверхность стакана 1 и наружная поверхность поршня 5 выполнены ступенчатыми. В этом случае предусмотрено декомпрессионное сверление 28 в поршне для выпуска газа из полости, образуемой между поверхностью поршня и обращенной к ней поверхности обоймы (при перемещении поршня в положение закрытия клапана).

В этом ЗПУ корпус 10 имеет наружную конусную поверхность, а установленный во входном отверстии входной штуцер 33 имеет соответствующую внутреннюю поверхность.

Принцип работы предложенного ЗПУ подразделяется на этапы работы при открывании и закрывании клапана соответственно.

Работа ЗПУ при открывании клапана (фиг.2): при срабатывании пускового устройства 25 (или ручного привода – путем перемещения по стрелке рукоятки 30) происходит принудительное перемещение золотника 23 в крайнее нижнее положение (по чертежу) до соприкосновения с упорной шайбой 13. При этом давление газов в рабочей камере 37 уменьшается – за счет соединения ее по проходу, образованному совокупностью сообщающихся отверстий: радиального в проставке 8, совмещенных отверстий 36 и 43, через полость 44, и по проходу, образованному совокупностью сообщающихся отверстий 45, 46 и 47 – с атмосферой. Выход газа показан стрелкой 55.

За счет разности усилия, развиваемого давлением газов, с одной стороны поступающих в полость 50 через канал 39, и действующего на поверхность 52, и усилия, прижимающего клапан 3 к седлу штуцера 2, с другой стороны, происходит перемещение клапана 3 совместно с поршнем 5, вследствие чего открывается проход газов в выходной штуцер и далее по магистрали – к объекту. Поток газов через упомянутые отверстия в элементах ЗПУ показан стрелкой 56.

Работа ЗПУ при закрытии клапана (фиг.3): при срабатывании пускового устройства 14 (или ручного привода путем перемещения рукоятки 11 по стрелке) происходит перемещение золотника 20 в крайнее верхнее (по чертежу) положение до соприкосновения с упорной шайбой 9.

При этом газы по каналу, образованному совокупностью сообщающихся отверстий 38, 41 и проточки И, поступают в рабочую камеру 37. Поток газа показан стрелкой 57. За счет разности усилия, развиваемого давлением газов на поверхности 54 и 53, происходит перемещение клапана 3 совместно с поршнем 5 в исходное положение, в результате чего проход газов к выходному штуцеру 2 перекрывается.

Образуемый упомянутой дополнительной системой отверстий 34, 36 и проточкой 35 проход служит для подачи газа, необходимого для того, чтобы до пуска ЗПУ осуществлять дополнительное поджатие поршня вместе с клапаном 3 к седлу клапана, выполненному на штуцере 2 (что повышает надежность закрытия клапана 3).

При отсутствии давления газов на входе в ЗПУ, описанные операции по включению соответствующих пусковых устройств или ручных приводов являются подготовительными.

Предложенное ЗПУ обеспечивает быстрое открытие и закрытие его, т.к. время определяется временем срабатывания пускового устройства (в нашем случае пиротехнического), а также имеет постоянное усилие срабатывания независимо от давления газа на входе в ЗПУ, что позволяет минимизировать мощность привода и позволит сократить тем самым габариты ЗПУ.

Формула изобретения

1. Запорно-пусковое устройство (ЗПУ) установки газового пожаротушения, содержащее полый корпус с входным и выходным отверстиями, в которых закреплены одноименные штуцеры для подсоединения к газовой магистрали установки и между которыми с образованием периферийного осевого прохода размещена обойма с рабочей камерой, при этом открытая сторона обоймы перекрыта расположенным со стороны входного отверстия корпусом золотникового устройства, а в зоне выходного отверстия полого корпуса ЗПУ размещен перекрывающий это отверстие клапан, закрепленный на подпружиненном поршне, установленном с возможностью перемещения в рабочей камере, причем в обойме выполнено отверстие для подачи газа к торцевой поверхности поршня, а ЗПУ имеет механизм открытия и закрытия клапана, который содержит два смонтированные в корпусе двухпозиционные подпружиненные золотника, соответственно, открытия и закрытия клапана, и индивидуальные приводы перемещения упомянутых золотников, причем корпус ЗПУ, корпус золотникового устройства и упомянутые золотники имеют и/или образуют систему отверстий, расположенных в них таким образом, что в перемещенном положении золотника открытия клапана и исходном положении золотника закрытия клапана упомянутые отверстия образуют канал выхода газа из рабочей камеры в атмосферу, а в перемещенном положении золотника закрытия клапана – канал подачи газа из входного отверстия корпуса в рабочую камеру.

2. Устройство по п.1, в котором золотники установлены в корпусе золотникового устройства, преимущественно, с поперечным расположением относительно оси полости корпуса ЗПУ.

3. Устройство по п.1, в котором в обойме выполнено отверстие для подачи газа в полость между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями поршня и обоймы.

4. Устройство по п.1, в котором в корпусе золотникового устройства смонтированы две оппозитно расположенные гильзы, в которых установлены упомянутые золотники, при этом гильзы имеют и/или образуют совместно с упомянутыми корпусом и золотниками упомянутую систему отверстий.

5. Устройство по п.4, в котором золотник закрытия ЗПУ и соответствующая гильза имеют и/или образуют дополнительную систему отверстий для формирования канала подачи газа из входного отверстия в рабочую камеру при закрытом положении клапана.

6. Устройство по одному из пп.1 или 5, в котором привод каждого золотника выполнен в виде, например, пиропатрона.

7. Устройство по одному из пп.1 или 5, в котором привод каждого золотника выполнен в виде рукоятки.

8. Устройство по п.1, в котором корпус золотникового устройства имеет наружную конусную поверхность, а во входном отверстии ЗПУ установлен входной штуцер, имеющий внутреннюю конусную поверхность, обращенную к вышеупомянутой наружной поверхности.

9. Устройство по одному из пп.2 или 4, в котором между упомянутыми золотниками расположена пружина.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.04.2007

Извещение опубликовано: 20.07.2008 БИ: 20/2008