Универсальное устройство запуска модуля порошкового пожаротушения
Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к устройствам инициирования запуска средства пожаротушения (МПП).
Техническим результатом при использовании предлагаемой полезной модели является повышение стабильности и надежности работы устройства за счет исключения несанкционированной разгерметизации корпуса устройства запуска модуля порошкового пожаротушения.
Указанный технический результат достигается тем, что универсальное устройство запуска модуля порошкового пожаротушения, включающее корпус, снабженный крышкой, и выполненный с возможностью газоотвода, газогенерирующий заряд, размещенный в корпусе, узел герметизации в виде запорного устройства с клапаном, размещенный в корпусе огнепроводный шнур, часть которого выведена за пределы корпуса, и источник электрического импульса, отличающееся тем, что газогенерирующий заряд плотно упакован в цилиндрическом кожухе жестко установленном в корпусе с возможностью сообщения одного из открытых торцов кожуха с газовыпускным отверстием, а запорное устройство размещено внутри корпуса и выполнено в виде втулки с осевым отверстием конической формы, при этом основание конуса направлено к кожуху с генерирующим зарядом, а внутри конического отверстия свободно размещен запорный элемент в виде клапана, повторяющий форму отверстия запорного устройства, которое посредством зазоров сообщается с газогенерирующим зарядом и с источником электрического импульса, электрические контакты которого, попарно соединены мостиком с покрытием из воспламенительного состава, при этом источник электрического импульса выполняет функцию крышки, а огнепроводный шнур проходит сквозь корпус перпендикулярно оси корпуса между запорным устройством и источником электрического импульса. 10 з.п.ф., 1 илл.
Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к устройствам инициирования запуска модулей порошкового пожаротушения (МПП), и может быть использована для запуска противопожарных модулей в режиме электрического запуска (автономном режиме и ручном), а также в режиме самозапуска при превышении контролируемого уровня температуры в защищаемом объеме.
Известен ряд тепловых пускателей, которые в режиме самозапуска (самосрабатывания) осуществляют запуск средств пожаротушения в случае превышения температуры среды заданной регламентом значения, например:
патент РФ на полезную модель №35724 «Импульсный пускатель (варианты)» кл. А62С 35\00, публ. 2004 г., патент РФ на полезную модель «Тепловой пускатель генератора автоматического огнетушителя», кл. А62С 35\68, публ. 2004 г., патент РФ №2098157 на изобретение «Автономный тепловой пускатель» кл. А62С 35\00, публ. 1997 г.
Причина, препятствующая использованию известных устройств - это отсутствие универсальности режимов запуска.
Известна полезная модель «Автономное устройство запуска модуля порошкового пожаротушения» (патент РФ №43772, кл. А62С 35\00, публ. 2005 г.) Данное устройство содержит корпус с крышкой, выполненный с возможностью газоотвода, размещенный в корпусе газогенерирующий заряд, контактирующий с огнепроводным шнуром, часть которого выведена за пределы корпуса через крышку и узел герметизации (запорное устройство), выполненный в виде термовспучивающего материла или в виде
подпружиненного клапана, также предусмотрена возможность размещения в корпусе источника электрического импульса в виде электроактиватора. Данная конструкция по режиму запуска является универсальной, то есть обеспечивает запуск как в режиме самозапуска, так и от электрического импульса (принудительный запуск).
Однако есть причины, которые препятствуют использованию известной конструкции, а именно размещение запорного устройства в крышке корпуса и исполнение его в виде узла герметизации из термовспучивающего материала или в виде клапана с пружиной. Оба указанных варианта исполнения узла герметизации не обеспечивают безотказное срабатывание устройства из-за разгерметизации корпуса при срабатывании устройства:
- использование термовспучивающего материала ограничивает диапазон применения устройства по температуре и давлению;
- использование клапана с пружиной на штоке не обеспечивает надежность герметизации, так как в процессе эксплуатации могут проявляться механические повреждения штока с клапаном, оставаться продукты неполного сгорания шнура и т.п.;
- также не всегда тепловой импульс огнепроводного шнура бывает достаточным для запуска газогенерирующего заряда, что в известной конструкции обеспечивается только контактным путем.
Устройство по патенту №43772 является наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, и выбрано в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение стабильности и надежности работы устройства за счет исключения несанкционированной разгерметизации корпуса устройства запуска модуля порошкового пожаротушения.
На решение этой задачи направлена предлагаемая полезная модель, в которой конструктивное выполнение запорного устройства (отверстие
конической формы втулки с клапаном соответствующей формы) обеспечивает герметизацию независимо от диапазона температур и давления, более того, чем выше давление газов при срабатывании, тем надежнее герметизация. Запорное устройство размещено внутри корпуса и не подвержено случайным механическим повреждением.
Варьируя угол между высотой и основанием осевого конического отверстия втулки и соответствующего клапана можно обеспечить герметизацию объекта с давлением от 5-5000 кгс\см 2
Передача теплового импульса газообразующему заряду осуществляется от пиротехнического теплочувствительного элемента через воспламенительный состав на мостике между электрическими контактами, где усиливается и через зазоры передается газообразующему заряду. Газообразующий заряд всегда «зажигается» от воспламенительного термостойкого состава на мостике с надежностью безотказного срабатывания 0,99 при доверительной вероятности срабатывания 0,8. При этом исключается контакт с пиротехническим теплочувствительным элементом, который не вводится в зону размещения газообразующего заряда.
Предлагаемое устройство может быть снабжено двумя парами электрических контактов, что обеспечивает работу двух электрических цепей пуска одновременно. При этом контактная часть может быть в виде электрического разъема или в виде электрических проводов с герметизацией компаундом.
Указанный технический результат достигается тем, что универсальное устройство запуска средства пожаротушения, включающее корпус, снабженный крышкой, и выполненный с возможностью газоотвода, газогенерирующий заряд, размещенный в корпусе, узел герметизации в виде запорного устройства с клапаном, размещенный в корпусе огнепроводный шнур, часть которого выведена за пределы корпуса, и источник электрического импульса, отличающееся тем, что газогенерирующий заряд плотно упакован в цилиндрическом кожухе жестко установленном в корпусе
с возможностью сообщения одного из открытых торцов кожуха с газовыпускным отверстием, а запорное устройство размещено внутри корпуса и выполнено в виде втулки с осевым отверстием конической формы, при этом основание конуса направлено к кожуху с генерирующим зарядом, а внутри конического отверстия свободно размещен запорный элемент в виде клапана, повторяющий форму отверстия запорного устройства, которое посредством зазоров сообщается с газогенерирующим зарядом и с источником электрического импульса, электрические контакты которого, попарно соединены мостиком с покрытием из воспламенительного состава, при этом источник электрического импульса выполняет функцию крышки, а пиротехнический теплочувствительный элемент проходит сквозь корпус перпендикулярно оси корпуса между запорным устройством и источником электрического импульса.
Возможность газоотвода обеспечивается накидной гайкой с защищенным отверстием, установленной на корпусе и закрывающей открытый торец кожуха с генерирующим зарядом.
Источник электрического импульса может быть выполнен в виде электрического разъема. Кроме того, источник электрического импульса может быть выполнен в виде электрических проводников, загерметизированных компаундом (на чертеже не указаны).
Мостик между электрическими контактами предпочтительно выполнять из металла, а в качестве покрытия мостика использовать стифнат бария. Источник электрического импульса может быть выполнен с одной или двумя парами электрических контактов.
Осевое отверстие в запорном устройстве может быть выполнено в виде усеченного конуса, что также обеспечивает надежность срабатывания. При этом, клапан запорного устройства может быть выполнен в форме усеченного конуса или конуса. Предпочтительно, чтобы угол между высотой
и образующей конуса составлял от 5 до 60°, кроме того. Кроме того, клапан может быть выполнен полым.
Часть пиротехнического теплочувствительного элемента в месте вывода за пределы корпуса может быть дополнительно герметично защищена металлической оболочкой.
Конструкция предлагаемого устройства поясняется чертежом. На фиг.1 представлено устройство, снабженное электрическим разъемом с одной парой контактов в разрезе:
Устройство запуска, установленное в корпусе (16) модуля порошкового пожаротушения, включает в себя корпус (1) с крышкой (2) и газовыпускным отверстием (3). В корпусе (1) жестко установлен цилиндрический кожух (5) с возможностью сообщения с газовыпускным отверстием (3), в кожухе (5) плотно упакован газогенерирующий заряд (4). Внутри корпуса (1) размещено запорное устройство в виде втулки (6), в котором выполнено осевое отверстие, например, конической формы (7). При этом основание конуса (7) направлено к кожуху (5) с газогенерирующим зарядом (4). Внутри конического отверстия (7) свободно, с зазором, размещен запорный элемент в виде клапана формой усеченного конуса (8) и повторяющего форму отверстия (7) запорного устройства (6).
В запорном устройстве (6) для свободного перемещения запорного клапана (8) относительно отверстия конической формы (7) угол наклона стенки отверстия (7) выполнен больше угла наклона стенки клапана (8) на величину от 30° до 1°, что обеспечивает необходимый зазор для свободного движения клапана (8).
Кроме того, в корпусе (1) размещен источник электрического импульса, который выполнен, например, в виде электрического разъема (9) и при этом выполняет функцию крышки (2). Электрические контакты (9) разъема попарно соединены мостиком (10) с покрытием из воспламенительного состава (11). Запорное устройство (6) посредством зазоров сообщается с газогенерирующим зарядом (4) и через мостик (10) с электрическими
контактами (9). Сквозь корпус (1) перпендикулярно его оси между запорным устройством (6) и электрическим разъемом (9) проходит пиротехнический теплочувствительный элемент, выполненный в виде огнепроводного шнура (12).
Для обеспечения газоотвода на корпусе (1) установлена накидная гайка (14) с отверстием (3) и защитной прокладкой (15) из бумаги, полимерной пленки и т.п., гайка (4) закрывает открытый торец кожуха (5) с газогенерирующим зарядом (4).
Мостик (10) выполнен из металла, а в качестве его покрытия (11) используют, например, стифнат бария.
Часть огнепроводного шнура (12) в месте вывода за пределы корпуса (1) (посадочное место) герметично защищена пластмассовой оболочкой (13), а при необходимости и металлической оболочкой (на чертеже не указана).
В качестве газогенерирующего заряда используют СЭПТ (ТУ 4854-002-52-459934-01). Огнепроводный шнур изготовлен по ТУ 7275-001-51953776-00. Стифнат бария соответствует ОСТ 1384-1453-77, а компаунд изготовлен на основе эпоксидной модифицированной смолы марки К-115 по ТУ 6-05-1251-75.
Устройство работает следующим образом:
При подаче электрического импульса на электрические контакты (9) разъема, выполняющего функцию крышки (2) для корпуса (1), происходит нагрев мостика (10) с покрытием из воспламенительного состава (11). Воспламенительный состав (11) загорается, создавая тепловой импульс. Тепловой импульс, проходя через имеющийся зазор в запорном устройстве (6), зажигает газогенерирующий заряд (4), при сгорании которого газы, разрушая защитную прокладку (15) газовыпускного отверстия (3), проходят и, в конечном итоге, зажигают пиротехнический заряд, находящийся в объекте (различные виды средств пожаротушения: огнетушители и газогенераторы, например, модуль порошкового пожаротушения).
Для предотвращения утечки газов через посадочное место огнепроводного шнура (12) в месте вывода его за пределы корпуса (1) и недопущения разгерметизации устройства предусмотрено запорное устройство (6), в котором выполнено осевое отверстие конической формы (7). При этом основание конуса (7) направлено к кожуху (5) с газогенерирующим зарядом (4). В запорном устройстве (6) в виде втулки для свободного перемещения запорного клапана (8) относительно отверстия конической формы (7) угол наклона стенки отверстия (7) выполнен больше угла наклона стенки клапана (8) на величину от 30° до 1°, что обеспечивает необходимый зазор, через который при срабатывании воспламенительного состава (11) проходят газы к газогенерирующему заряду (4) и воспламеняют его. При сгорании газогенерирующего заряда (4) давление газов, воздействуя на основание клапана (8), перемещает его в верхнее положение, тем самым перекрывая выход газами из кожуха (5) с пиротехническим зарядом (4) устройства запуска и объекта в целом.
Кроме того, устройство запуска может работать в автономном режиме, при достижении температуры окружающей среды выше 175°С. Работа происходит следующим образом:
Термопроводный шнур (12), проходящий сквозь корпус (1) перпендикулярно его оси между запорным устройством (6) и электрическим разъемом (9) при температуре выше 175°С самовоспламеняется и передает тепловой импульс воспламенительному составу (11) на мостике (10) и работа устройства происходит по описанному выше принципу.
Для проверки работоспособности устройства были проведены сравнительные испытания.
В серийные модули порошкового пожаротушения типа МПП(р)-2,5 (Примеры 1,3, 5, 7, 9) и МПП(р)-0,5 (Примеры 2, 4, 6, 8, 10) были вмонтированы универсальные устройства запуска (как встроенный самостоятельный узел), после чего проводились испытания предлагаемого устройства и прототипа на инерционность срабатывания и надежность
запуска различных типов MПП. Для сравнения проведены испытания на запуск МПП без предлагаемого устройства.
Испытания проводились в испытательной камере объемом 7 м3. Испытания на самозапуск проводились по методике проведения испытаний огнетушителей типа ОСП-1. На дне камеры был установлен модельный очаг 13 В, заполненный смесью древесных опилок и бензина в количестве 2 л. Модули подвешивались над очагом на потолке камеры на расстоянии 1900 мм. Для замера температуры на уровне модуля устанавливалась термопара. Время от момента поджога очага до момента срабатывания модуля (инерционность срабатывания) измерялось с помощью секундомера. Температура наружного воздуха 23°С.Для сравнения были проведены испытания в тех же условиях серийного модуля МПП(р)-2,5 со встроенным универсальным устройством, изготовленным по патенту №43772 (прототип).
Надежность безотказного срабатывания определялась по методике, изложенной в ОСТ В84-727.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Анализ результатов испытаний предлагаемого устройства подтверждает высокую надежность безотказного срабатывания (0,99 при доверительной вероятности 0,8 согласно методике, изложенной в ОСТ В84-727). Такая надежность в сочетании с оптимальной инерционностью срабатывания обеспечивается совокупностью конструктивных признаков:
- пиротехнический теплочувствительный элемент не вводится в зону горения вышибного заряда и не участвует в процессе зажигания заряда;
- пиротехнический теплочувствительный элемент защищен от механических повреждений;
- электровоспламенительный узел имеет постоянную навеску воспламенительного состава
- пиротехнический теплочувствительный элемент всегда стабильно расположен по отношению к воспламенительному составу;
- герметизация осуществляется запорным устройством в виде конуса в коническом отверстии, причем чем выше давление, тем надежнее герметизация, а не наоборот как в прототипе;
- двойная электрическая цепь запуска может только повышать надежность запуска.
Таким образом, предлагаемое универсальное устройство запуска средств пожаротушения направлено на решение поставленной задачи и соответствует критериям охраноспособности по действующему законодательству.
Таблица | ||||||||||
Результаты сравнительных испытаний | ||||||||||
Показатели работоспособности | Запуск МПП по примерам №№ с помощью | |||||||||
электрического разъема | электрических проводников | огнепроводного шнура | устройства по прототипу | Без узла запуска | ||||||
№1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | №7 | №8 | №9 | №10 | |
Инерционность, с | 6 | 2 | 7 | 3 | 6 | 4 | 8 | 6 | 42 | 40 |
Надежность Безотказного срабатывания | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 0,8 |
Температура в камере, С° | 80 | 80 | 90 | 90 | 120 | 120 | 105 | 105 | 130 | 130 |
Примечание: Примеры №№1, 3, 5, 7, 9 - МПП (р) - 2,5; Примеры №№2 ,4, 6, 8, 10 - МПП (р) - 0,5 |
1. Универсальное устройство запуска средства пожаротушения, включающее корпус, снабженный крышкой и выполненный с возможностью газоотвода, газогенерирующий заряд, размещенный в корпусе, узел герметизации в виде запорного устройства с клапаном, размещенный в корпусе пиротехнический теплочувствительный элемент, часть которого выведена за пределы корпуса, и источник электрического импульса, отличающееся тем, что газогенерирующий заряд плотно упакован в цилиндрическом кожухе, жестко установленном в корпусе с возможностью сообщения одного из открытых торцов кожуха с газовыпускным отверстием, а запорное устройство размещено внутри корпуса и выполнено в виде втулки с осевым отверстием конической формы, при этом основание конуса направлено к кожуху с генерирующим зарядом, а внутри конического отверстия свободно размещен запорный элемент в виде клапана, повторяющий форму отверстия запорного устройства, которое посредством зазоров сообщается с газогенерирующим зарядом и с источником электрического импульса, электрические контакты которого попарно соединены мостиком с покрытием из воспламенительного состава, при этом источник электрического импульса выполняет функцию крышки, а пиротехнический теплочувствительный элемент проходит сквозь корпус перпендикулярно оси корпуса между запорным устройством и источником электрического импульса.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что возможность газоотвода обеспечивается накидной гайкой с защищенным отверстием, установленной на корпусе и закрывающей открытый торец кожуха с генерирующим зарядом.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник электрического импульса выполнен в виде электрического разъема.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник электрического импульса выполнен в виде электрических проводников, загерметизированных компаундом.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мостик выполнен из металла.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве покрытия мостика используют стифнат бария.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник электрического импульса выполнен с одной или двумя парами электрических контактов.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что осевое отверстие в запорном устройстве выполнено в виде усеченного конуса.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапан запорного устройства выполнен в форме усеченного конуса или конуса, а угол между высотой и образующей конуса составляет от 5 до 60°.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапан запорного устройства выполнен полым.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть пиротехнического теплочувствительного элемента в месте вывода за пределы корпуса герметично защищена металлической оболочкой.