Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к конструкции термочувствительных устройств с контактами сигнализации для автономных установок автоматического пожаротушения, устанавливаемых на подвижных транспортных средствах (автомобилях, автобусах, тепловозах и др.), а также в бытовой технике, например в телевизорах, срабатывающих в случае повышения температуры окружающей среды выше установленного предела в результате загорания (пожара). Наиболее перспективными автономными установками автоматического пожаротушения являются аэрозольные пожаротушащие системы, которые состоят из устройств автоматической пожарной сигнализации и аэрозольных генераторов составом из твердого топлива. Исходя из условий эксплуатации к данным системам пожаротушения в целом предъявляются жесткие требования по климатическим режимам, по длительному воздействию интенсивных вибраций, ударов. При этом устройства сигнализации и запуска установок пожаротушения должны обеспечивать: высокое быстродействие ≅4 с, высокую степень живучести при аварийных ситуациях, исключение самопроизвольных и случайных срабатываний, надежную работу, не зависящую от состояния действующих вблизи механизмов и оборудования, при значительных перепадах рабочих температур. The invention relates to fire fighting equipment, and in particular, to the design of heat-sensitive devices with alarm contacts for autonomous fire extinguishing installations installed on mobile vehicles (cars, buses, diesel locomotives, etc.), as well as in household appliances, for example, in televisions operating in the event of increase in ambient temperature above the set limit as a result of tanning (fire). The most promising autonomous fire extinguishing installations are aerosol fire extinguishing systems, which consist of automatic fire alarm devices and aerosol generators with a solid fuel composition. Based on operating conditions, these fire extinguishing systems as a whole have stringent requirements for climatic conditions, for prolonged exposure to intense vibrations, shock. At the same time, alarm and start-up devices of fire extinguishing installations must provide: high speed ≅4 s, a high degree of survivability in emergency situations, the exclusion of spontaneous and accidental operations, reliable operation that does not depend on the state of the mechanisms and equipment operating near, with significant differences in operating temperatures.
Известно устройство управления установкой пожаротушения (авт. св. N 4669853/12, 1989), содержащее термоэлемент, выполненный из материала с памятью формы, и электроконтактное средство, взаимодействующее с термоэлементом. A control device for a fire extinguishing installation (ed. St. N 4669853/12, 1989) is known, comprising a thermocouple made of a material with shape memory and an electrical contact means interacting with the thermocouple.
Термоэлемент представляет собой проволоку из нитинола, натянутую прямолинейно и закрепленную на концах, которая на середине своей длины опирается на подвижный шток. Под воздействием усилия деформации, возникающего при нагревании проволоки до температуры выше порогового значения, проволока укорачивается, давит на шток, который перемещается и включает контактное устройство. Однако, это устройство имеет большие размеры, так как для получения значительных рабочих линейных перемещений штока устройства ПКН-41-1-2 (1 мм и более), необходимо существенное сокращение длины проволоки. Это принципиально возможно при большой длине проволочного термоэлемента ≈100-150 мм, что обуславливает значительные размеры устройства, в случае его практической реализации. The thermocouple is a wire made of nitinol, stretched straight and fixed at the ends, which in the middle of its length rests on a movable rod. Under the influence of the deformation force that occurs when the wire is heated to a temperature above a threshold value, the wire is shortened, presses on the rod, which moves and turns on the contact device. However, this device is large in size, since in order to obtain significant linear linear displacements of the rod of the PKN-41-1-2 device (1 mm or more), a significant reduction in the length of the wire is necessary. This is fundamentally possible with a large length of the wire thermocouple ≈100-150 mm, which leads to significant dimensions of the device, in case of its practical implementation.
Цель изобретения уменьшение габаритов, упрощение конструкции и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что термоэлемент из материала с памятью формы выполнен в виде тонкой ленты толщиной не более 100 мкм, шириной 2-5 мм, свитой в упругое многовитковое кольцо с закрепленным на нем концом, например, сваркой. The purpose of the invention, the reduction of dimensions, simplification of design and increased reliability. This goal is achieved in that the thermocouple of the material with shape memory is made in the form of a thin tape with a thickness of not more than 100 μm, a width of 2-5 mm, twisted into an elastic multi-turn ring with an end fixed on it, for example, by welding.
В кольце, предварительно сжатом в эллиптическую форму, при воздействии температуры окружающей среды выше порогового значения возникает сила деформации, направленная навстречу силе сжатия пружины штока. Величина силы деформации определяется числом витков и диаметром кольца. Для развития в кольце силы деформации величиной 0,1-0,3 кгс, достаточной для технической реализации надежного переключения устройств, необходимым является использование многовиткового ленточного кольца диаметром 4-5 мм, изготовленного из ленты металла с памятью формы. В качестве электроконтактного средства использован малогабаритный переключатель с хорошо защищенными от воздействия окружающей среды электрическими контактами и подвижным подпружиненным штоком. Кольцо термоэлемента поджимают к подпружиненному штоку с усилием, меньшим усилия переключения устройства, придавая ему форму эллипса, с помощью приспособления, имеющего форму П-образной скобы со сквозными отверстиями в средней ее части для достижения быстрой реакции термочувствительного элемента на изменение температуры окружающей среды. Для обеспечения надежной работы устройства при поджатии кольца одновременно его устанавливают и фиксируют симметрично и перпендикулярно оси штока, и затем закрепляют оба конца скобы на корпусе переключающего устройства в местах, имеющих сквозные отверстия. На чертеже схематично приведена конструкция устройства. In the ring, pre-compressed into an elliptical shape, when the ambient temperature is above a threshold value, a deformation force arises directed towards the compression force of the rod spring. The magnitude of the deformation force is determined by the number of turns and the diameter of the ring. For the development of a deformation force in the ring of 0.1-0.3 kgf, sufficient for the technical implementation of reliable switching of devices, it is necessary to use a multi-turn tape ring with a diameter of 4-5 mm made of a metal tape with shape memory. A small-sized switch with electric contacts well protected against environmental influences and a movable spring-loaded rod was used as an electric contact device. The thermocouple ring is pressed against the spring-loaded rod with a force less than the switching force of the device, giving it the shape of an ellipse, using a device having the shape of a U-shaped bracket with through holes in its middle part to achieve a quick reaction of the thermosensitive element to changes in ambient temperature. To ensure reliable operation of the device when preloading the ring, it is simultaneously installed and fixed symmetrically and perpendicular to the axis of the rod, and then both ends of the bracket are fixed to the housing of the switching device in places with through holes. The drawing schematically shows the design of the device.
На чертеже изображено устройство, находящееся в исходном состоянии. The drawing shows a device in its original state.
Устройство содержит термоэлемент 1 в виде упругого кольца, например, из никелида титана (нитинола), П-образную скобу 3, закрепленную на корпусе 2 контактного средства, например, с помощью заклепок. В качестве контактного средства использован стандартный микропереключатель 4 с подпружиненным штоком, например,типа МП. К контактам 5 микропереключателя подключаются провода электрических цепей сигнализации и исполнительных устройств. При воздействии на устройство воздушной среды с возрастающей температурой термоэлемент быстро нагревается, так как лента из материала с памятью формы имеет малую толщину и прямой тепловой контакт кольца со средой через отверстие в П-образной скобе. При достижении температуры термоэлемента порогового значения ( ≥70оС) термоэлемент вспоминает свою форму и начинает деформироваться. За счет усилия деформации кольцо приобретает первоначальную форму (форму круга) и при этом оказывает значительное давление на шток, который, преодолевая сопротивление пружины, начинает перемещаться и переключает контактное устройство. В электрической цепи, образованной контактами переключателя, источником тока и устройством инициации аэрозольных генераторов формируется команда для сигнализации и запуска автоматических пожаротушащих систем.The device contains a thermocouple 1 in the form of an elastic ring, for example, of titanium nickelide (nitinol), a U-shaped bracket 3, mounted on the housing 2 of the contact means, for example, using rivets. As a contact means, a standard microswitch 4 with a spring-loaded stem, for example, type MP, is used. The contacts 5 of the microswitch connect the wires of the electrical signaling circuits and actuators. When an air medium with an increasing temperature is exposed to the device, the thermoelement quickly heats up, since the tape made of a material with a shape memory has a small thickness and direct thermal contact of the ring with the medium through the hole in the U-shaped bracket. Upon reaching the fuser temperature threshold (≥70 ° C) Thermocouple remembers its shape and begins to deform. Due to the deformation force, the ring acquires its original shape (circle shape) and at the same time exerts considerable pressure on the rod, which, overcoming the resistance of the spring, begins to move and switches the contact device. In the electrical circuit formed by the switch contacts, the current source and the device for initiating aerosol generators, a command is generated to signal and start automatic fire extinguishing systems.
После ликвидации загорания (пожара) термоэлемент остывает и возвращается в исходное состояние. Электроконтактное средство при этом вновь переключается и устройство оказывается готовым к работе. Благодаря малым габаритам устройства запуска (Объем ≈2 см3, вес ≈7 гр) его можно устанавливать практически в любом месте защищаемых от пожара двигательных отсеков транспортных средств, электронных блоков телевизоров, не создавая затруднений и помех для их нормальной эксплуатации. Предложенное конструктивное решение устройства запуска обеспечивает высокую надежность при длительной эксплуатации устройства (не менее 5 лет) в широком диапазоне температур -60 +100оС.After the elimination of tanning (fire), the thermocouple cools down and returns to its original state. In this case, the contacting device switches again and the device is ready for operation. Due to the small size of the launcher (Volume ≈2 cm 3 , weight ≈7 g), it can be installed practically anywhere on the engine compartments of vehicles protected from fire, electronic TV units, without creating difficulties and interference for their normal operation. The proposed constructive solution of the launch device provides high reliability during long-term operation of the device (at least 5 years) in a wide temperature range of -60 +100 о С.