Клапан сигнальный (варианты)

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Чубаров Рубен Аркадьевич Жилина Анаида Рубеновна(72) Автор Чубаров Рубен Аркадьевич(73) Патентообладатели Чубаров Рубен Аркадьевич Жилина Анаида Рубеновна(57) 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 выполненавозможностью взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, которое установлено в верхней части подводящей полости. 2. Клапан сигнальный, содержащий корпус, в котором выполнены подводящая и рабочая полости и мембранный механизм, отличающийся тем, что в корпусе выполнены две питающие полости, выполненные соосными, симметричными по горизонтали с осями,перпендикулярными оси подводящей полости, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполненывозможностью взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, которое установлено в верхней части подводящей полости. 15240 1 2011.12.30 3. Клапан сигнальный, содержащий корпус, в котором выполнены подводящая и рабочая полости и мембранный механизм, отличающийся тем, что в корпусе выполнены три питающие полости с осями, перпендикулярными оси подводящей 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 выполненывозможностью взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, которое установлено в верхней части подводящей полости. Область техники, к которой относится объект изобретения, - противопожарная техника, пожарная безопасность, автоматическая пожарная защита (АПЗ). Назначение запорное, сигнально-пусковое узла управления установок пожаротушения водопенного автоматического. Ближайшим и единственным аналогом является спринклерно-дренчерный клапан быстродействующий мембранного типа БКМ - ТУ 2509-40-78 1, в котором подающая и питающая полости клапана находятся в одной вертикальной линии. 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 вертикальной 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 питательный трубопровод. Техническая задача, поставленная 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 и, самое главное, от одного самостоятельного узла управления оба вида и спринклерное, и дренчерное автоматическое пожаротушение. 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 подводящей полости, причем указанные питающие полости непосредственно контактируют под углом 90 с подводящей и рабочей полостями, а также выполнены с возможностью взаимодействия с мембранным механизмом, герметизирующим седло, которое установлено 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 подводящей полости, две из которых выполнены соосными, симметричными по горизонтали, а ось третьей питающей полости перпендикулярна осям указанных двух 2 15240 1 2011.12.30 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. 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, 2, 3, 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, в котором 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 очередь, 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 возвратнопоступательного 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 объемел/с,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 вариант клапана функционирует так же,как и известный клапан. На фиг. 2 показан вариант устройства, в котором 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 2 л/с симметрично под углом 90 к диску 5 распадается на два равноценных объемал/с и по поло 3 15240 1 2011.12.30 стям 7 и 14 идет одновременно или порознь на расход в питающие трубопроводы (на фигуре не показаны). На фиг. 3 и 4 показан вариант устройства, в котором 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 3 л/с симметрично под углом 90 к диску 5 распадается на три равноценных объемал/с и по полостям 7, 14 и 15 идет одновременно или порознь на расход в питающие трубопроводы 16,17 и 18 соответственно (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, спринклернодренчерную 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 фигуре не показан) через нормально-открытый электромагнитный клапан 46 и байпас 47. Заявляемый клапан в составе узла управления работает следующим образом.. 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 фигурах 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 слышен журчащий, небурный поток воды. Это необходимо строго исполнять, чтобы не создавать воздушные полости с компрессией воздуха в распределительной сети трубопроводов, являющиеся 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. 15240 1 2011.12.30 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.. Дренчерный, спринклерный и спринклерно-дренчерный виды автоматического пожаротушения в действии. Рабочий режим. Представленный на фиг. 5 дежурный режим узла управления спринклернодренчерного 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 спринклерно-дренчерном видах автоматического пожаротушения. Заполняется полость 6 водой из питающего полость подводящего трубопровода через штуцер 1 при закрытом вентиле подачи воды на штуцер 1 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, т.к. 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 1 и 1 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 побудителямиоросителями 34 создают управляемую, независимую от сухотрубной полости 14 спринклерную систему. 15240 1 2011.12.30 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 побудителями-оросителями 34, дренчерной системы с линией 36 срабатывания со своим побудителем 37, запорным 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 сигнальнопусковую линию на включение датчиков сигнализаторов давления (СДУ) 44 и насосов основных водопитателей (на фигурах 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 падении 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 побудителейоросителей 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 спринклерно-дренчерного 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 конструкции по назначению специалисту в области тех 6 15240 1 2011.12.30 ники 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 нормам пожарной безопасности признанных годными,и оформлено актом от 10.03.08 с подписями членов приемной комиссии, начальниказавода и утвержденным главным конструктором завода. Конструкция устройств по вариантам 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 причинноследственной 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. 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 . Каталог Технические средства установок автоматического пожаротушения. Выпуск 2. - Москва,1986. 2. СНБ 2.02.05-04. Пожарная автоматика. - Минск, 2005. Фиг. 7 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 9