клапан быстродействующий универсальный прямоточный кбуп

Формула изобретения

Клапан быстродействующий универсальный прямоточный, включающий в себя корпус, дисковый затвор, закрепленный на поворотных цапфах эксцентрично оси перекрываемого отверстия клапана, шток и побудительную камеру, соединенную с одной стороны с напорной полостью дроссельным отверстием, а с другой стороны с трубопроводом побудительной системы, отличающийся тем, что шток выполнен разъемным, состоящим из подпружиненного поршня и втулки, смонтированной в корпусе клапана и снабженной радиальными отверстиями с размещенными в них шариковыми фиксаторами, которые выступающей частью входят в кольцевую проточку корпуса, при этом подпружиненный поршень размещен внутри втулки, имеет кольцевую проточку и боковой поверхностью взаимодействует с шариковыми фиксаторами, а торцевой - с побудительной камерой, которая соединена с напорной полостью через обратный клапан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к противопожарной технике и, в частности, к запорно-пусковым устройствам (ЗПУ) автоматических установок пожаротушения.

Известны ЗПУ для автоматических установок пожаротушения, содержащие корпус с входным и выходным отверстиями, крышку и затвор /1/. В этих ЗПУ затвор разделяет корпус на напорную и выпускную полости, а корпус с крышкой образуют побудительную камеру, которая через разделительную мембрану взаимодействует с затвором и соединена, с одной стороны, с напорной полостью дроссельным отверстием, а с другой стороны - с побудительным трубопроводом, на котором установлены элементы системы автоматического и ручного включения ЗПУ.

Недостатком таких ЗПУ является самопроизвольное срабатывание их при резких колебаниях давления в магистральном трубопроводе. Такие колебания давлений происходят либо в результате включения пожарных насосов-повысителей при возникновении пожара и срабатывании одного из клапанов аварийной секции либо при возникновении гидроудара в напорном трубопроводе от других причин. Так как в побудительных системах ЗПУ всегда имеются участки трубопровода, заполненные воздухом, который растворен в воде и выделяется в побудительные трубопроводы после заполнения их, то градиент роста давления в напорных полостях клапанов опережает рост давления в побудительных камерах, связанных с побудительной системой, в результате чего происходит несанкционированное срабатывание всех запорно-пусковых клапанов.

Известны ЗПУ, в корпусах которых для удержания огнетушащей жидкости, находящейся под избыточным давлением, установлены затворы, выполненные в виде поворотных дисков. В одних ЗПУ оси поворотных дисковых затворов находятся на диаметрально противоположных сторонах с осями рычагов, удерживаемых диски в закрытом положении /2/. Эти рычаги взаимодействуют с механизмами пуска, которые обеспечивают жесткую фиксацию поворотных дисковых затворов, в результате чего исключается самопроизвольное срабатывание ЗПУ. В других ЗПУ оси дисковых затворов расположены эксцентрично оси перекрываемого отверстия /3/. Возникающая при этом составляющая силы, создаваемая давлением огнетушащей жидкости на поворотный дисковый затвор, уравновешивается механизмом пуска, с которым взаимодействует ось дискового затвора и который обеспечивает жесткую фиксацию его в закрытом положении.

Недостатком таких ЗПУ является необходимость применения автономного источника энергии, например пиропатрона или другого устройства, для срабатывания механизма пуска, освобождающего поворотный дисковый затвор от жесткой фиксации.

Известно ЗПУ, обеспечивающее жесткую фиксацию затвора /4/. Оно содержит корпус с двумя фланцами для установки его в системе пожаротушения, закрепленную на нем крышку и втулку, смонтированную в крышке, снабженную радиальными отверстиями с размещенными в них шариковыми фиксаторами. Внутри втулки размещена муфта, снабженная на внешней стороне кольцевой проточкой, с которой взаимодействуют шариковые фиксаторы, и со сквозным отверстием, в котором закреплен шток с затвором, перекрывающий проходное сечение в корпусе. Замок ЗПУ выполнен в виде сплошного кольца, охватывающего втулку с шариковыми фиксаторами. Внутренняя поверхность кольца по образующей выполнена с пазами, форма которых соответствует форме фиксаторов. Внешняя боковая поверхность кольца взаимодействует с механизмом пуска. Срабатывание ЗПУ происходит при повороте кольца вокруг оси до совмещения пазов с шариковыми фиксаторами. Недостатком данного ЗПУ является необходимость применения постороннего источника энергии, например пиропатрона, для срабатывания механизма пуска.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа по количеству общих существенных признаков, является запорно-пусковой клапан /5/. Указанный клапан включает в себя прямоточный корпус, внутри которого на цапфах, расположенных эксцентрично оси перекрываемого отверстия, закреплен дисковый затвор. В закрытом положении дисковый затвор удерживается штоком, который взаимодействует с мембраной побудительной камеры. Срабатывание клапана осуществляется при разгерметизации побудительной камеры. При этом шток выходит из зацепления с дисковым затвором, который под действием результирующей силы, создаваемой давлением огнетушащей жидкости на затвор, поворачивается на 90^o, открывая проход для огнетушащей жидкости.

Недостатком прототипа является возможность самопроизвольного срабатывания клапана при резких колебаниях давления в магистральном трубопроводе. Этот недостаток обусловлен непосредственным взаимодействием штока, удерживающего дисковый затвор в закрытом положении, с мембраной побудительной камеры, которая, с одной стороны, соединена с напорной полостью клапана через дроссельное отверстие, а с другой - с трубопроводом побудительной системы.

Целью изобретения является повышение надежности устройства при резких колебаниях давления в магистральном трубопроводе. Поставленная цель в конструкции клапана достигается жесткой фиксацией дискового затвора штоком в закрытом положении.

Сущность изобретения заключается в том, что шток выполнен разъемным, состоящим из подпружиненного поршня и втулки, смонтированной в корпусе клапана и снабженной радиальными отверстиями с размещенными в них шариковыми фиксаторами, которые выступающей частью входят в кольцевую проточку корпуса, а внутри втулки размещен подпружиненный поршень, имеющий кольцевую проточку, который боковой поверхностью взаимодействует с шариковыми фиксаторами, а торцевой - с побудительной камерой, которая соединена с напорной полостью клапана через обратный клапан.

На фиг. 1 изображен вариант запорно-пускового клапана, обеспечивающего выполнение функций узлов управления дренчерных водопенных установок пожаротушения (в т.ч. и быстродействующих автоматических пожаротушащих систем БАПС) и спринклерных водяных установок пожаротушения, а на фиг. 2 - для спринклерных водо-воздушных установок пожаротушения.

Клапан (фиг. 1) состоит из прямоточного корпуса 1, дискового затвора 2, крышки 3, пусковой пружины 4 и разъемного подвижного штока, состоящего из подвижной втулки 5 и подпружиненного поршня 6. Дисковый затвор, разделяющий корпус клапана на напорную полость Н и выпускную полость В, закреплен эксцентрично относительно оси затвора на цапфах 7. В закрытом положении дисковый затвор удерживается подвижной втулкой 5, снабженной на конце роликом 8. Жесткая фиксация дискового затвора обеспечивается шариковыми фиксаторами 9, находящимися в отверстиях подвижной втулки и выступающей частью, входящими в кольцевую канавку корпуса 10. Другой стороной шариковые фиксаторы упираются в цилиндрическую поверхность подпружиненного поршня 6. Подпружиненный поршень, имеющий кольцевую проточку 11, своим торцом и внутренней стороной крышки 3 образуют побудительную камеру П. С одной стороны побудительная камера через обратный клапан 12 соединяется с напорной полостью Н, а с другой стороны через отверстие 13 соединяется с выпускной полостью В. В варианте выполнения клапана для дренчерной системы отверстие в крышке 13 закрыто заглушкой 14. Отверстие в клапане 15 служит для подсоединения манометра, отверстие 16 - для подсоединения побудительной линии, которая снабжена автоматическими и дублирующими устройствами, обеспечивающими разгерметизацию побудительной камеры, а отверстие 17 в корпусе клапана - для подсоединения сигнализатора давления.

В варианте выполнения клапана для спринклерной водяной системы заглушка 14 перекрывает отверстие 16, так как для спринклерной системы побудительная линия не требуется. В этом случае побудительная камера П через отверстие 13 сообщается с выпускной полостью В и, следовательно, с разветвленной сетью спринклерной системы.

Работает клапан следующим образом.

В режиме ожидания давлением огнетушащей жидкости в побудительной камере П поршень 6 сжимает пусковую пружину 4 и таким образом шариковые фиксаторы 9, взаимодействующие с боковой поверхностью поршня, находятся в кольцевой проточке корпуса 10, жестко фиксируя от перемещения подвижную втулку 5, удерживающую дисковый затвор 2 в закрытом положении.

При разгерметизации побудительной камеры П давление в ней резко падает и под действием сжатой пружины поршень 6 перемещается до совмещения кольцевой проточки 11 с шариковыми фиксаторами 9. Составляющая силы, действующая на шариковые фиксаторы, перемещает их в кольцевую проточку 11, благодаря чему подвижная втулка получает возможность перемещаться относительно корпуса, освобождая тем самым из зацепления дисковый затвор. Под действие результирующей силы, создаваемой давлением огнетушащей жидкости на дисковый затвор, он поворачивается на 90^o, открывая для нее проход.

Зарядка клапана в дежурное положение осуществляется следующим образом. При закрытой задвижке перед клапаном специальным ключом через цапфу дисковый затвор поворачивается на 90^o и фиксируется подвижной втулкой с роликом. Специальным болтом 18 поршень 6 опускается в исходное положение, сжимая пусковую пружину 4. При этом шариковые фиксаторы 9 из кольцевой проточки 11 перемещаются в кольцевую проточку 10, обеспечивая тем самым жесткую фиксацию дискового затвора.

Открывается задвижка перед клапаном и с помощью заглушки с втулкой 19 открывается впускное отверстие 20 в побудительную камеру П. Происходит заполнение побудительной камеры и побудительной линии с устройствами для автоматического и дублирующего пуска. Давление огнетушащей жидкости в побудительной камере, действующее на поршень, удерживает пусковую пружину в сжатом положении. Специальный болт 18 устанавливается в исходное положение и пломбируется. Заглушка с втулкой 19 опускается в исходное положение, оставляя открытой лишь часть отверстия 20, обеспечивающего через обратный клапан 12 сообщение побудительной камеры П с напорной полостью Н.

Резкое повышение давления в магистральном трубопроводе, на котором установлены запорно-пусковые клапаны, при включении пожарных насосов-повысителей или в результате возникновения гидроудара не приведет к самопроизвольному срабатыванию их, так как давление огнетушащей жидкости в побудительных камерах клапанов в этом случае может только повыситься, а дисковый затвор жестко зафиксирован в закрытом положении.

При резком сбросе давления в магистральном трубопроводе в результате включения клапана в одной из аварийных секций или по другим причинам самопроизвольного срабатывания других клапанов также не произойдет, так как благодаря обратным клапанам давление в побудительных камерах останется прежним и поршни будут удерживать пусковые пружины в сжатом состоянии, обеспечивая жесткую фиксацию дисковых затворов.

Таким образом, шариковые фиксаторы и обратный клапан образуют гидромеханическую развязку системы: напорная полость, дисковый затвор, подвижная втулка с поршнем и побудительная камера, благодаря чему обеспечивается жесткая фиксация дискового затвора в закрытом положении.

На фиг. 2 изображен вариант выполнения клапана для спринклерных водо-воздушных установок пожаротушения. В крышке клапана вместо заглушки с втулкой 19 установлен переходник 21 под манометр, который отсекает побудительную камеру от напорной полости и соединяет ее с манометром, показывающим давление воды перед закрытым дисковым затвором. К отверстию 16 вместо побудительной линии подсоединяется компрессор, который создает давление в побудительной камере П, соединенной через отверстие 13 с выпускной полостью клапана и, следовательно, с распределительной сетью спринклерной установки пожаротушения.

При срабатывании одного или нескольких спринклеров произойдет разгерметизация побудительной камеры. Дальнейшая работа клапана аналогична описанной выше.

Разработанный быстродействующий прямоточный запорно-пусковой клапан КБУП, является многофункциональным устройством и без обвязки может применяться в узлах управления дренчерных и спринклерных водопенных установках пожаротушения и в быстродействующих автоматических пожаротушащих системах БАПС.

В целях обеспечения надежности действия КБУП имеет два автоматических привода (основной и дублирующий), работающих независимо друг от друга. Основной привод электрический взрывозащищенный. Степень защиты от внешних воздействий JP65. Дублирующий привод гидромеханический, срабатывающий от легкоплавкого замка тросовой системы или спринклера, а также от других тепломеханических побудителей.

Конструктивная схема КБУП исключает самопроизвольное срабатывание его при резких колебаниях давления в водопроводной сети, возникающих при включении насосов- повысителей или от гидроудара.

Допускается установка КБУП как на горизонтальном, так и на вертикальном трубопроводах, при этом пространственное положение привода клапана может быть произвольным.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 507739, 1995 г.

2. Авторское свидетельство СССР 662773 F 16 К 31/56, 1979 г.

3. Патент Франции 7617514 А 62 С 37/06, 1977 г.

4. Авторское свидетельство СССР 629937 А 62 С 37/00.

5. Авторское свидетельство СССР 870835, 1981 г.