Клапан сигнальный (варианты)

(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ЧУБАРОВ РУБЕН АРКАДЬЕВИЧ; ЖИЛИНА АНАИДА РУБЕНОВНА (BY) Область техники, к которой относится объект изобретения, - противопожарная техника, пожарная безопасность, установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Назначение: запорный, сигнально-пусковой узлы управления. Клапан сигнальный содержит корпус, в котором выполнены подводящая, питающая, рабочая полости и мембранный механизм. В первом варианте питающая полость непосредственно контактирует под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнена для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. Во втором варианте в корпусе клапана выполнены две питающие полости, выполненные соосными, симметричными по горизонтали, с осями, перпендикулярными оси входной полости, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнены для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. В третьем варианте в корпусе клапана выполнены три питающие полости с осями, перпендикулярными оси входной полости, две из которых выполнены соосными, симметричными по горизонтали, а ось третьей питающей полости перпендикулярна осям указанных двух питающих полостей, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнены для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. 013858 Область техники, к которой относится объект изобретения, - противопожарная техника, пожарная безопасность, установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Назначение: запорный,сигнально-пусковой узлы управления. Ближайшим и единственным аналогом является спринклерно-дренчерный клапан быстродействующий мембранного типа БКМ - ТУ 2509-40-78 I1I [1], в котором подающая и питающая полости клапана находятся в одной вертикальной линии (изготовитель ОАО Минский завод "Спецавтоматика"). Совокупность признаков прототипа вид сигнального клапана: спринклерно-дренчерный; вид узла управления: спринклерный, дренчерный; конструктивные параметры: подводящая полость, питающая полость, механизм привода затвора; направление полостей: прямое (на одной оси обе полости). Существующие конструкции спринклерно-дренчерного вида сигнальных клапанов в системах автоматического пожаротушения выполняют либо спринклерный, либо дренчерный вид пожаротушения и обеспечивают нормативный расход огнетушащего вещества в один трубопровод. Техническая задача, поставленная перед собой автором изобретения, - разработать конструкцию устройства уменьшенных габаритов и уменьшенной материалоемкости. Второй технической задачей является создание конструкции устройства уменьшенных габаритов и уменьшенной материалоемкости с новыми свойствами, а именно способностью выполнять одновременно спринклерно-дренчерный вид автоматического пожаротушения. Поставленная задача в первом варианте клапана сигнального, содержащего корпус, в котором выполнены подводящая, питающая и рабочая полости и мембранный механизм, решена тем, что питающая полость непосредственно контактирует под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнена для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. Поставленные задачи во втором варианте клапана сигнального, содержащего корпус, в котором выполнены подводящая, питающая и рабочая полости и мембранный механизм, решены тем, что в его корпусе выполнены две питающие полости, выполненные соосными, симметричными по горизонтали, с осями, перпендикулярными оси входной полости, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнены для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. Поставленные задачи в третьем варианте клапана сигнального, содержащего корпус, в котором выполнены подводящая, питающая и рабочая полости и мембранный механизм, решены тем, что в его корпусе выполнены три питающие полости с осями, перпендикулярными оси входной полости, две из которых выполнены соосными, симметричными по горизонтали, а ось третьей питающей полости перпендикулярна осям указанных двух питающих полостей, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнены для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. Клапан сигнальный во всех вариантах реализации может быть выполнен с дополнительной питающей полостью для работы независимо от мембранного механизма, расположенной в нижней части подводящей полости. Примеры реализации заявляемого клапана представлены на чертежах. Фиг. 1 - пример реализации первого варианта заявленного изобретения с одной питающей полостью под углом 90 к оси подводящей полости. Фиг. 2 - пример реализации второго варианта заявленного изобретения с двумя питающими полостями. Фиг. 3 - пример реализации третьего варианта заявленного изобретения с тремя питающими полостями, представленный в проекции фасад. Фиг. 4 - проекция вид сверху заявленного изобретения. Фиг. 5 - схема действия заявленного клапана в составе узла управления. Фиг. 6 - расчетная схема действия узла управления с заявленным клапаном в составе системы пожаротушения. Фиг. 7 - пример реализации второго варианта заявленного изобретения с дополнительной питающей полостью. На фиг. 1-4 и 7 представлены примеры реализации вариантов заявленного устройства в статике. На фиг. 5 представлен узел управления в дежурном и рабочем режиме при осуществлении устройством заявленного назначения и на фиг. 6 получение технического результата в составе автоматического пожаротушения. На фиг. 1 показан первый вариант устройства, у которого к корпусу 1 клапана с подводящей полостью 2 закреплен корпус привода 3 (корпуса выполнены, например, из чугуна ВЧ 50-2). Загерметизированные мембраной 4, выполненной, например, из каучука и имеющей диски 5 (выполненные, в свою оче-1 013858 редь, из стали Ст 40 Х), они образуют рабочую полость 6. В корпусе 1 выполнена питающая полость 7,непосредственно контактирующая под углом 90 с подводящей 2 и рабочей 6 полостями. Питающая полость 7 взаимодействует с затвором 8 (выполненным, например, из чугуна ВЧ 50-2), герметизирующим седло 9, выполненное, например, из бронзы в верхней части подводящей полости 2. Затвор 8 связан с диском 5 через упор 10, шток 11, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри упора 10, и шток 12, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим втулкам 13 седла 9, для герметизации и разгерметизации седла 9. Упор и штоки выполнены, например, из стали Ст 40 Х. В первом варианте заявленного устройства огнетушащее вещество встречает на пути из полости 2 препятствие в виде диска 5 мембраны 4 и клапан уже под углом 90 направляет на расход через полость 7 рабочую среду (огнетушащее вещество) в объеме Q л/c, равном подаваемому объему. Упор 10 и затвор 8 под воздействием повышенного гидравлического давления или его спада в полости 6 совершают движения, управляющие расходом рабочей среды через полость 7. Таким образом, при очевидно меньших габаритах и меньшей материалоемкости заявленный первый варианта клапана функционирует так же как и известный клапан. На фиг. 2 показан вариант устройства, у которого в его корпусе 1 дополнительно выполнена вторая питающая полость 14, выполненная соосной, симметричной по горизонтали с питающей полостью 7, с осью, перпендикулярной оси входной полости 2. Питающие полости 7 и 14 взаимодействуют с затвором 8 мембранного механизма, герметизирующим седло 9, выполненное в верхней части подводящей полости 2. Упор 10 и затвор 8 под воздействием повышенного гидравлического давления или его спада в полости 6 совершают движения, управляющие расходом рабочей среды через полости 7 и 14. Огнетушащее вещество встречает на пути то же самое препятствие - диск 5 мембраны 4, и по законам гидродинамики приход из полости 2 в объеме 2Q л/c симметрично под углом 90 к диску 5 распадается на два равноценных объема Q л/c и по полостям 7 и 14 идет одновременно или порознь на расход в питающие трубопроводы (на чертеже не показаны). На фиг. 3 и 4 показан вариант устройства, у которого в его корпусе 1 дополнительно выполнена третья питающая полость 15, ось которой перпендикулярна как осям указанных двух питающих полостей 7 и 14, так и оси входной полости 2. Питающие полости 7, 14 и 15, так же как и в первом и втором вариантах реализации, взаимодействуют с затвором 8 мембранного механизма, герметизирующим седло 9, выполненное в верхней части подводящей полости 2 (на фиг. 3 и 4 не показаны). Упор 10 и затвор 8 под воздействием повышенного гидравлического давления или его спада в полости 6 совершают движения, управляющие расходом рабочей среды через полости 7, 14 и 15. Огнетушащее вещество встречает на пути то же самое препятствие - диск 5 мембраны 4, и по законам гидродинамики приход из полости 2 в объеме 3Q л/с симметрично под углом 90 к диску 5 распадается на три равноценных объема Q л/с и по полостям 7, 14 и 15 идет одновременно или порознь на расход в питающие трубопроводы 16, 17 и 18 соответственно (см. фиг. 4). Принцип действия заявленного клапана в составе узла управления описан со ссылками на фиг. 5. На фиг. 5 показана схема действия заявленного клапана 19 в составе узла управления, причем заявленный клапан на примере его реализации с двумя питающими полостями показан с частичным разрезом. Узел управления содержит, например, спринклерно-дренчерную линию 20 питания, линию 21 сработки спринклерной системы, байпасную линию 22, причем линии снабжены соответствующими вентилями 23, 24, 25, и ручную задвижку 26. Указанные линии оснащены электроконтактными манометрами(ЭКМ) 27, 28, 29, 30. Тревожный вентиль 31 установлен на пусковой линии 32 насосов. Спринклерная система содержит распределительную магистраль 33 с побудителями-оросителями 34, дренчерная система - запорный электромагнитный клапан (ЗЭ) 35 и линию 36 срабатывания со своим побудителем 37. Байпасная линия 22 выполнена для провода небольших повышений давления в обход затвора 8 в питающую и распределительную систему. Для защиты от больших превышений давления предусмотрен предохранительный клапан 38 со своей дренажной линией 39. Показанная на фиг. 7 реализация заявленного клапана с дополнительной питающей полостью представлена на примере второго варианта его исполнения. Представленный клапан выполнен с дополнительной питающей полостью 45, расположенной в нижней части подводящей полости и соединенной с хозяйственно-питьевым водопроводом (на чертеже не показан) через нормально открытый электромагнитный клапан 46 и байпас 47. Заявляемый клапан в составе узла управления работает следующим образом.I. Дежурный спринклерно-дренчерный режим. Рабочее и дежурное давление в системе устанавливается проектом. Приведение узла управления в статический, дежурный режим начинается с закрытия всех запорных устройств, открыт только продувочный вентиль (на чертежах не показан), находящийся в максимально удаленной по высоте от заявленного клапана точке. Открывают вентили 23, 24 и 25 на спринклерно-дренчерной линии 20 питания, на линии 21 сработки спринклерной системы, на байпасной линии 22 и приоткрывают ручную задвижку 26 так, чтобы был-2 013858 слышен журчащий, не бурный, поток воды. Это необходимо строго исполнять, чтобы не создавать воздушные полости с компрессией воздуха в распределительной сети трубопроводов, являющихся предпосылкой ложных срабатываний и обратной волны от гидроударов в момент включения насосов для пожаротушения. По мере заполнения системы водой давление на ЭКМ 27 и ЭКМ 30, ЭКМ 28 и ЭКМ 29 уравнивается, закрывают продувочный вентиль и давление полностью уравнивается во всей системе, в результате чего затвор 8 под собственным весом закрывает седло 9. Тревожный вентиль 31 на линии 32 открывают для пуска датчиков сигнализаторов давления (СДУ) 44. Полости 7 и 14 находятся под давлением огнетушащего вещества из полости 2. Спринклерный поток остановился у своих побудителей - оросителей 34 распределительной магистрали, дренчерный поток остановился перед затвором клапана ЗЭ 35 и перед своим побудителем 37 на линии 36 срабатывания дренчерной системы. Байпасная линия 22 в обход затвора 8 позволяет небольшим повышениям давления в водопроводной сети свободно переходить воде в питающую и распределительную систему. При больших значениях превышения давления предохранительный клапан 38 со своей дренажной линией 39 приведет давление в системе в норму. Ту же функцию предохранительный клапан 38 выполняет при скачке давления от гидроударов, при включении и других неполадках насосов. Узел управления готов действовать по назначению.II. Дренчерный, спринклерный и спринклерно-дренчерный вид автоматического пожаротушения в действии. Рабочий режим. Представленный на фиг. 5 дежурный режим узла управления спринклерно-дренчерного вида содержит в себе элементы дренчерного и спринклерного вида автоматического пожаротушения и воздействием своих побудительных систем на полости 7 и 14 приводят в рабочее состояние один из видов пожаротушения. Рабочая полость 6 универсальная, она работает в дренчерном, спринклерном и спринклернодренчерном видах автоматического пожаротушения. Заполняется полость 6 водой из питающего полость подводящего трубопровода, через штуцер "P1", при закрытом вентиле подачи воды на штуцер "B1" и наглухо закрытой ручной задвижке 26. Под воздействием рабочего давления в полости 6 на диск 5 и мембрану 4 затвор 8 запирает седло 9. Ручную задвижку 26 полностью открывают, и система находится в дежурном дренчерном режиме. Площадь диска 5 и сила давления на него на 20% больше площади затвора 8, вызывая соответственно снижение противодавления со стороны затвора 8. Дренчерный вид пожаротушения. В полостях 7 и 14 отсутствует огнетушащее вещество, так как дренчерная система сухотрубная,следовательно, запорный электромагнитный клапан 35 может быть изъят из схемы узла управления и заменен задвижками согласно п.5.47 СНБ 2.02.05-04. Достаточно срабатывания побудителя 37 в линии 36 срабатывания дренчерной системы и огнетушащее вещество по распределительным полостям 7 и 14 поступит к очагу пожара. Спринклерный вид пожаротушения. Заполнением полостей 7 и 14 при открытых вентилях 23 спринклерно-дренчерной линии 20 питания и чуть открытой ручной задвижке 26 через байпас 22 и штуцеры P1 и B1 создается спринклерный вид пожаротушения. Из схемы узла управления может быть изъят клапан ЗЭ 35 без или с заменой задвижками согласно п.5.47 СНБ 2.02.05-04 [2]. При сработке побудителей-оросителей 34 спринклерная система по полостям 7 и 14 приводится в действие. Спринклерно-дренчерный вид пожаротушения. Спринклерно-дренчерная система может функционировать только при наличии в схеме узла управления этого вида пожаротушения на питающей линии клапана ЗЭ 35 и дренчерной побудительной линии 36 с ЭКМ 30 в качестве датчика для пуска ЗЭ 35, создавая управляемую независимую сухотрубную линию, отделенную от водозаполненной полости 14. Водозаполненная полость 7 и распределительная магистраль 33 с побудителями-оросителями 34 создают управляемую, независимую от сухотрубной полости 14 спринклерную систему. Сработка побудителей в своих трубопроводах, независимо друг от друга, одновременно или в разное время автоматически приводит заявленный клапан в действие в спринклерно-дренчерный вид автоматического пожаротушения. Во всех режимах работы заявленного клапана дополнительная полость 45 функционирует независимо от затвора 8, и вода из указанной полости круглосуточно подается через нормально-открытый электромагнитный клапан 46. В периоды пожаротушения клапан 46 закрывается, и вода из указанной полости подается через байпас 47 с уменьшенной в два раза водоподачей. Краткое описание действия устройства в установке автоматического пожаротушения приведено со ссылкой на фиг. 6. Кроме описанных выше заявленного клапана 19 с рабочей полостью 6 и в данном примере двумя питающими полостями 7 и 14, спринклерной распределительной магистрали 33 с побудителямиоросителями 34, дренчерной системы с линией 36 срабатывания со своим побудителем 37, запорным-3 013858 электромагнитным клапаном (ЗЭ) 35 и электроконтактным манометром (ЭКМ) 30 на фиг. 6 показаны соединенные по потоку водоисточник 40, насос-водопитатель 41 и подводящий трубопровод 42, а также распределительный трубопровод дренчерной системы с соответствующими оросителями 43. В целом такая установка автоматического пожаротушения действует следующим образом. Побудитель 37, находящийся у взрывоопасного очага защищаемого объекта, в результате взрыва и воспламенения легковоспламеняющейся жидкости расплавится. Из этого побудителя 37 на линии 36 срабатывания клапана под давлением из полости 6 начнет вытекать огнетушащее вещество, снижая при этом давление на седло 9 запорного механизма. Рабочее давление дежурного режима автоматического водопитателя 41 обеспечит вскрытие затвора 8, подачу огнетушащего вещества в систему пожаротушения и сигнально-пусковую линию на включение датчиков сигнализаторов давления (СДУ) 44 и насосов основных водопитателей (на чертежах не показаны). Спринклерно-дренчерный вид автоматического пожаротушения работоспособен при наличии в схеме узла управления запорного электромагнитного клапана ЗЭ 35. При вскрытии побудителя 37 в линии 36 срабатывания дренчерной системы и падения в ней давления ЭКМ 30 вскроет ЗЭ 35 и сухотрубная линия полости 14 заполнится огнетушащим веществом. Затвор 8 вскроется, насосы включатся и образуется дренчерный поток пожаротушения. Вторая водозаполненная магистраль 33 полости 7 независимо от полости 14 находится в дежурном режиме до тех пор, пока нет очага пожара. В случае единовременного вскрытия пожаром побудителей 37 и побудителей-оросителей 34 распределительных магистралей полостей 14 и 7 соответственно, устройство обеспечит включение автоматического пожаротушения в дренчерном и спринклерном режимах одновременно. Именно это является критерием изобретательского уровня заявленного устройства, осуществляющего автоматическое пожаротушение трех видов: одновременно по двум направлениям полостей 7 и 14 либо по одному из направлений полостей 7 или 14, от своих побудителей. Работа и полученный технический результат в случае выполнения клапана с тремя питающими полостями 7, 14 и 15 аналогичны описанному примеру. При проектировании установок автоматического пожаротушения с клапанами спринклернодренчерного вида пожаротушения обеспечивается полное, без изменений и дополнений, применение нормативной базы и методики расчета УП по СНБ 2.02.05-04 - Пожарная автоматика. Совокупность существенных признаков, логически связанных и обоснованных законами гидравлики, воплощена в конструкцию по назначению: специалисту в области техники пожаротушения, для идентификации, очевидно, что при весе, на 50% меньшем, заявленное устройство полностью выполняет функции двух аналогов. В результате следующие свойства заявленного клапана превышают уровень обычного проектирования. 1. Выполнение одним клапаном функций двух, любого вида, сигнальных клапанов, управляющих спринклерными или дренчерными секциями и спринклерными секциями с 12 и более пожарными кранами без вторых вводов с задвижками. 2. Выполнение нового вида автоматического пожаротушения спринклерно-дренчерного на основе нового свойства конструкции. 3. Удвоенный и утроенный приход и нормативный расход огнетушащего вещества в питающих трубопроводах. 4. Масса и габариты устройства сигнального клапана не превышают массы и габаритов любого однотипного клапана зарубежного производства. 5. Сокращение площадей станций пожаротушения для размещения узлов управления, укомплектованных заявленными сигнальными клапанами. 6. Снижение материалоемкости узлов управления, магистральных кольцевых и тупиковых трубопроводов на станциях пожаротушения. Осуществление заявленных вариантов 1, 2 и 3 изобретения проведено проверкой опытных образцов на соответствие норм пожарной безопасности, признанных годными, и оформлено Актом от 10.03.08 с подписями членов приемной комиссии, начальника ОТК завода и утвержденного Главным конструктором завода. Конструкция устройств вариантов 2 и 3 позволяет выполнять по двум и трем питающим трубопроводам спринклерный или дренчерный вид пожаротушения, или одновременно, или порознь спринклерный и дренчерный виды автоматического пожаротушения с нормативным расходом огнетушащего вещества по своему питающему трубопроводу. Заявленное устройство превышает уровень техники в области автоматического пожаротушения и впервые обеспечивает реализацию новых свойств на основе исполнения технической задачи. Технический результат обосновывается следующей причинно-следственной связью: конфигурация конструкции прототипа по терминологии из гидравлики - колено, в этой же области техники имеются еще тройники,крестовины и т.д., которые применены автором для формирования конструкции более совершенного устройства.-4 013858 В результате изобретение обрело новые технические признаки, обеспечивающие ожидаемый технический результат, а именно новый вид автоматического пожаротушения - спринклерный и дренчерный одновременно из одного узла управления. Источники информации. 1. Клапан быстродействующий мембранного типа БКМ - ТУ 2509-40-78 I1I. Каталог "Технические средства установок автоматического пожаротушения". Выпуск 2, Москва, 1986. 2. СНБ 2.02.05-04. Пожарная автоматика. Минск, 2005 г. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Клапан сигнальный, содержащий корпус, в котором выполнены подводящая, питающая и рабочая полости и мембранный механизм, отличающийся тем, что питающая полость непосредственно контактирует под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнена для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. 2. Клапан сигнальный, содержащий корпус, в котором выполнены подводящая, питающая и рабочая полости и мембранный механизм, отличающийся тем, что в его корпусе выполнены две питающие полости, выполненные соосными, симметричными по горизонтали с осями, перпендикулярными оси входной полости, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнены для взаимодействия с мембранным механизмом,герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. 3. Клапан сигнальный, содержащий корпус, в котором выполнены подводящая, питающая и рабочая полости и мембранный механизм, отличающийся тем, что в его корпусе выполнены три питающие полости с осями, перпендикулярными оси входной полости, две из которых выполнены соосными, симметричными по горизонтали, а ось третьей питающей полости перпендикулярна осям указанных двух питающих полостей, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнены для взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, установленное в верхней части подводящей полости. 4. Клапан сигнальный по п.1, отличающийся тем, что в нижней части подводящей полости выполнена дополнительная питающая полость для работы независимо от мембранного механизма. 5. Клапан сигнальный по п.2, отличающийся тем, что в нижней части подводящей полости выполнена дополнительная питающая полость для работы независимо от мембранного механизма. 6. Клапан сигнальный по п.3, отличающийся тем, что в нижней части подводящей полости выполнена дополнительная питающая полость для работы независимо от мембранного механизма.