RU2420337C1

RU2420337C1 - Sprinkler

Info

Publication number: RU2420337C1
Application number: RU2010108847/12A
Authority: RU
Inventors: Лидия Парфеновна Фаткуллина (RU); Лидия Парфеновна Фаткуллина; Олег Хикметович Фаткуллин (RU); Олег Хикметович Фаткуллин; Мурад Османович Халов (RU); Мурад Османович Халов; Санджар Мухамедмурадович Сапаров (RU); Санджар Мухамедмурадович Сапаров; Осман Мурадович Халов (RU); Осман Мурадович Халов; Эдуард Александрович Аванян (RU); Эдуард Александрович Аванян; Гозель Байгельдыевна Полаева (RU); Гозель Байгельдыевна Полаева; Юрий Эдуардович Окатов (RU); Юрий Эдуардович Окатов; Елена Александровна Родионова (RU); Елена Александровна Родионова; Владимир Евгеньевич Лохматов (RU); Владимир Евгеньевич Лохматов
Original assignee: Олег Хикметович Фаткуллин; Мурад Османович Халов
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-06-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed sprinkler comprises casing accommodating rotary ball valve communicated with sprinkler, charge spring and thermosensitive element made from alloy with shape memory. Valve body incorporates drive shaft while its lock is made up of anchor mechanism comprising gearing and rocker. Sprinkler charge spring has one end attached to valve body and another end attached to drive shaft that supports also anchor mechanism gear wheel. Besides, sprinkler comprises reversing spring for thermosensitive element. One end of said spring ia secured on sprinkler casing and another one jointed with rocker arm. One end of thermosensitive element is jointed with second arm of anchor mechanism while another end is secured on sprinkler casing. Sprinkler thermosensitive element is made up of thin straight wire or tape made from, for example, titanium nickelide its shape memory displaying in element shortening in heating.

EFFECT: automatic outage of sprinkling, reduced consumption of extinguishing foam or liquid, higher efficiency.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области противопожарной техники, в частности к спринклерам, и предназначено для орошения средствами тушения пожара в контролируемой зоне.The invention relates to the field of fire fighting equipment, in particular to sprinklers, and is intended for irrigation by means of extinguishing a fire in a controlled area.

Известен спринклер, содержащий ороситель, который располагают над вероятным очагом возгорания, клапан, установленный между оросителем и источником средства для тушения пожара, средство стопорения затвора указанного клапана и термочувствительный элемент из сплава с эффектом памяти формы [1].Known sprinkler containing a sprinkler, which is located above a likely source of ignition, a valve installed between the sprinkler and the source of means for extinguishing a fire, a means of locking the shutter of said valve and a heat-sensitive element made of an alloy with a shape memory effect [1].

Корпус клапана снабжен горловиной, в которой словно пробка установлен затвор. Средство стопорения имеет вид удерживающих клапанный затвор в запертом положении вертикальных распоров из хрупкого материала, например, из стекла. Термочувствительный элемент установлен в зоне полива оросителем между опорой и распорами, и при нагреве «работает» на изгиб.The valve body is equipped with a neck, in which, like a plug, a shutter is installed. The locking means has the form of holding the valve shut in the locked position of the vertical struts of brittle material, for example, glass. The thermosensitive element is installed in the irrigation zone by the sprinkler between the support and the struts, and when it is heated, it “works” in bending.

При возникновении пожара и повышении температуры в контролируемой зоне термочувствительный элемент нагревается, восстанавливает путем изгиба свою первоначальную форму и разрушает хрупкие распоры. В результате лишенный опоры затвор выдавливается жидкостью из клапанного корпуса и происходит орошение очага возгорания.When a fire occurs and the temperature rises in the controlled area, the heat-sensitive element heats up, restores its original shape by bending and destroys brittle spores. As a result, a valve deprived of support is squeezed out by liquid from the valve body and the fire source is irrigated.

Недостатками известного спринклера являются его ограниченные функциональные возможности и низкое быстродействие, т.к. спринклер рассчитан при возникновении пожара только на один акт срабатывания, при котором начинается орошение очага возгорания жидкостью. При этом расположенный непосредственно под оросителем термочувствительный элемент постоянно охлаждается льющейся на него жидкостью и объективно не способен реагировать на последующее изменение температуры под оросителем. В результате орошение продолжается и после устранения пожара, что ведет к увеличению материального ущерба, вызванного затоплением охраняемого помещения и к повышению расхода используемой для тушения пожара жидкости, пены или газа. Кроме того, в известной конструкции термочувствительный элемент «работает» при нагреве на изгиб, что не только для него, но и для любых силовых элементов означает лишь частичное использование их потенциальных возможностей. Следствием этого является неоправданное увеличение массы термочувствительного элемента и повышение его тепловой инерционности, а значит, и снижение быстродействия спринклера.The disadvantages of the known sprinkler are its limited functionality and low speed, because the sprinkler is designed in case of fire only one act of actuation, in which the irrigation of the source of fire begins with liquid. In this case, the thermosensitive element located directly below the sprinkler is constantly cooled by the liquid pouring onto it and is objectively unable to respond to a subsequent temperature change under the sprinkler. As a result, irrigation continues after the elimination of the fire, which leads to an increase in material damage caused by flooding of the protected premises and to an increase in the flow rate of liquid, foam or gas used to extinguish the fire. In addition, in the known construction, the thermosensitive element "works" when heated to bend, which not only for it, but for any power elements means only a partial use of their potential capabilities. The consequence of this is an unjustified increase in the mass of the heat-sensitive element and an increase in its thermal inertia, and, therefore, a decrease in the speed of the sprinkler.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спринклер, содержащий ороситель, клапан, который установлен между оросителем и источником средства для тушения пожара, средство стопорения затвора указанного клапана, термочувствительный элемент из сплава с эффектом памяти формы, плоскую зарядную пружину и боек. Корпус клапана снабжен горловиной, в которой словно пробка установлен затвор. Средство стопорения имеет вид удерживающих клапанный затвор в запертом положении вертикальных распоров из хрупкого материала, например из стекла. Зарядная пружина закреплена одним концом на опоре. Термочувствительный элемент выполнен в виде скобы, которая закреплена одним концом на корпусе над оросителем и словно спусковой крючок, «работающий» при нагреве на изгиб, в охлажденном состоянии удерживает свободный конец изогнутой при зарядке в дугу зарядной пружины. Последняя обращена выпуклой поверхностью в сторону стеклянных стоек с возможностью взаимодействия с ними посредством бойка [2].Closest to the proposed technical essence is a sprinkler containing a sprinkler, a valve that is installed between the sprinkler and the source of the fire extinguishing agent, a means of locking the shutter of said valve, a heat-sensitive element made of an alloy with a shape memory effect, a flat charging spring and a firing pin. The valve body is equipped with a neck, in which, like a plug, a shutter is installed. The locking means has the form of holding the valve shut in the locked position of the vertical struts of brittle material, such as glass. The charging spring is fixed at one end to a support. The heat-sensitive element is made in the form of a bracket, which is fixed at one end on the housing above the sprinkler and, like a trigger that “works” when heated by bending, keeps the free end bent when charging into the arc of the charging spring. The latter faces a convex surface towards the glass racks with the possibility of interaction with them through the striker [2].

При возникновении пожара и повышении температуры в контролируемой зоне выше допустимой, термочувствительный элемент восстанавливает свою первоначальную форму, распрямляется и выходит из зацепления с незакрепленным на опоре концом зарядной пружины. Последняя распрямляется и ударяет высвободившимся концом по бойку, тот бьет по стеклянным распорам и они разрушаются, переставая поддерживать снизу клапанный затвор. Лишенный опоры затвор выдавливается жидкостью из клапанного корпуса, клапан отпирается и происходит орошение очага возгорания.When a fire occurs and the temperature in the controlled area rises above the permissible value, the heat-sensitive element restores its original shape, straightens and disengages with the end of the charging spring not fastened to the support. The latter straightens up and hits the striker with its free end, it hits the glass struts and they collapse, ceasing to support the valve shutter from below. The deprived of the support shutter is squeezed out by liquid from the valve body, the valve is unlocked and the fire source is irrigated.

Недостатками известного спринклера являются его ограниченные функциональные возможности и низкое быстродействие.The disadvantages of the known sprinkler are its limited functionality and low speed.

Спринклер рассчитан только на один акт срабатывания, при котором в случае возникновения пожара после разрушения распоров начинается орошение очага возгорания жидкостью. При этом, хотя термочувствительный элемент и способен реагировать в дальнейшем на изменение температуры в охраняемом помещении, эта его способность после разрушения стоек остается не реализованной. В результате орошение продолжается и после устранения пожара, что ведет к увеличению материального ущерба, вызванного затоплением охраняемого помещения, и к повышению расхода используемой для тушения пожара жидкости, пены или газа. В известной конструкции термочувствительный элемент удерживает пружину, находясь в наименее выгодном для восприятия нагрузок пластичном охлажденном состоянии. При нагреве же он «работает» на изгиб, что не только для него, но и для любых силовых элементов конструкции означает лишь частичное использование их потенциальных возможностей. Следствием этого является неоправданное увеличение массы термочувствительного элемента и увеличение его тепловой инерционности, а значит, и снижение быстродействия спринклера.The sprinkler is designed for only one act of triggering, in which in the event of a fire after the destruction of the spores, irrigation of the fire source with liquid begins. At the same time, although the heat-sensitive element is able to respond in the future to temperature changes in the guarded room, this ability of it after the destruction of the racks remains unfulfilled. As a result, irrigation continues after the elimination of the fire, which leads to an increase in material damage caused by flooding of the protected premises, and to an increase in the flow rate of liquid, foam or gas used to extinguish the fire. In the known construction, the thermosensitive element holds the spring, being in the plastic cooling condition least favorable for perceiving loads. When heated, he "works" on bending, which not only for him, but for any structural elements of the structure means only a partial use of their potential capabilities. The consequence of this is an unjustified increase in the mass of the thermosensitive element and an increase in its thermal inertia, and hence a decrease in the speed of the sprinkler.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей спринклера и повышение его быстродействия.The aim of the invention is to expand the functionality of the sprinkler and increase its speed.

Указанная цель достигается тем, что спринклер содержит корпус, на котором закреплен соединенный с оросителем клапан, состоящий из корпуса и затвора, средство стопорения клапана, зарядную пружину спринклера, термочувствительный элемент из сплава с эффектом памяти формы, при этом клапан выполнен поворотным, например шаровым, и снабжен приводным валом, средство стопорения клапана выполнено в виде анкерного механизма, содержащего зубчатую шестерню и коромысло, зарядная пружина спринклера закреплена одним концом на корпусе клапана, а другим - на приводном валу клапана, зубчатая шестерня анкерного механизма закреплена на приводном валу клапана. Спринклер дополнительно содержит реверсную пружину для термочувствительного элемента, один конец которой закреплен на корпусе спринклера, а другой конец соединен с одним из плеч коромысла, один конец термочувствительного элемента соединен со вторым плечом коромысла анкерного механизма, а другой его конец закреплен на корпусе спринклера. Термочувствительный элемент спринклера выполнен в виде тонкой прямолинейной проволоки или ленты, например из никелида титана, память формы которого выражается в укорачивании элемента при нагреве.This goal is achieved by the fact that the sprinkler comprises a housing on which a valve is connected, connected with the sprinkler, consisting of a housing and a shutter, means for locking the valve, a charging sprinkler spring, a heat-sensitive element made of an alloy with a shape memory effect, while the valve is made rotary, for example a ball, and is equipped with a drive shaft, the locking means of the valve is made in the form of an anchor mechanism containing a gear gear and rocker, the charging spring of the sprinkler is fixed at one end to the valve body, and the other - on the drive shaft of the valve, the gear mechanism of the anchor is attached to the drive shaft of the valve. The sprinkler further comprises a reverse spring for a heat-sensitive element, one end of which is fixed to the sprinkler body, and the other end is connected to one of the rocker arms, one end of the heat-sensitive element is connected to the second arm of the rocker arm, and its other end is fixed to the sprinkler body. The heat-sensitive element of the sprinkler is made in the form of a thin rectilinear wire or tape, for example, of titanium nickelide, the shape memory of which is expressed in the shortening of the element when heated.

Конструкция спринклера схематично представлена на чертеже.The sprinkler design is schematically represented in the drawing.

На чертеже показаны: ороситель 1; трубопроводы 2; угловой шаровой клапан 3; корпус клапана 4; затвор клапана 5; пропускное отверстие клапана 6; вал управления клапаном 7; корпус спринклера 8; заводная пружина 9; клиновидные зубья 10; храповидная анкерная шестерня 11; анкерный механизм 12; коромысло анкерного механизма 13; упоры коромысла анкерного механизма 14; термочувствительный элемент из сплава, обладающего эффектом памяти формы 15; реверсная пружина 16.The drawing shows: sprinkler 1; pipelines 2; angular ball valve 3; valve body 4; valve shutter 5; valve bore 6; valve control shaft 7; sprinkler body 8; winding spring 9; sphenoid teeth 10; ratchet anchor gear 11; anchor mechanism 12; rocker of the anchor mechanism 13; stops of the rocker arm of the anchor mechanism 14; a heat-sensitive element of an alloy having a shape memory effect of 15; reverse spring 16.

Спринклер содержит (см. чертеж) ороситель 1, который при эксплуатации располагают над вероятным очагом возгорания. Ороситель через трубопроводы 2 и клапан 3 соединен с источником находящейся под давлением жидкости, пены для тушения пожара. Клапан 3 содержит корпус 4 и затвор 5, соединенный валом управления 7 с храповидной анкерной шестерней 11. Корпус 4 клапана 3 закреплен на корпусе 8 спринклера и соединен с валом 7 через заводную пружину 9. На конце вала 7 (перпендикулярно ему) закреплена снабженная клиновидными зубьями 10 храповидная шестерня 11 анкерного механизма 12. Коромысло 13 анкерного механизма установлено с возможностью вращения на корпусе 8 спринклера. На противоположных концах коромысла 13 шарнирно установлены упоры 14. Одно плечо коромысла 13 связано с корпусом спринклера через термочувствительный элемент 15, а другое плечо коромысла связано с корпусом спринклера через пружину 16 для реверса термочувствительного элемента последнего (реверсная пружина). Термочувствительный элемент 15 расположен вне зоны действия оросителя 1 и имеет вид тонкой прямолинейной проволоки или ленты, которая изготовлена из сплава, обладающего эффектом памяти формы, например, из никелида титана. «Память формы » элемента 15 выражается в укорачивании при нагреве.The sprinkler contains (see drawing) sprinkler 1, which during operation is placed over a likely source of ignition. The sprinkler through pipelines 2 and valve 3 is connected to a source of pressurized liquid, foam to extinguish a fire. The valve 3 includes a housing 4 and a shutter 5 connected by a control shaft 7 with a ratchet anchor gear 11. The housing 4 of the valve 3 is fixed to the housing 8 of the sprinkler and connected to the shaft 7 through the winding spring 9. At the end of the shaft 7 (perpendicular to it) is fixed provided with sphenoid teeth 10 ratchet gear 11 of the anchor mechanism 12. The beam 13 of the anchor mechanism is mounted to rotate on the housing 8 of the sprinkler. At the opposite ends of the beam 13, stops 14 are pivotally mounted. One shoulder of the beam 13 is connected to the sprinkler body via a heat-sensitive element 15, and the other shoulder of the beam is connected to the body of the sprinkler through a spring 16 for reversing the heat-sensitive element of the latter (reverse spring). The heat-sensitive element 15 is located outside the coverage area of the sprinkler 1 and has the form of a thin rectilinear wire or tape, which is made of an alloy having a shape memory effect, for example, titanium nickelide. The "shape memory" of element 15 is expressed in shortening when heated.

Спринклер работает следующим образом.The sprinkler works as follows.

После завершения монтажа спринклера, производят заводку зарядной пружины 9 путем вращения шестерни 11 анкерного механизма на несколько оборотов по часовой стрелке. При этом благодаря клиновидной форме зубьев 10 их поочередный контакт с упорами 14 не приводит к стопорению шестерни 11, но после завершения заводки пружины 9, взаимодействие зубьев 10 с упорами 14 оказывает на вращаемую пружиной 9 шестерню 11 стопорящее воздействие. При этом после завершения «заводки» пружины 9, левый из зубьев 10 на чертеже упирается в левый упор 14, а пропускное отверстие 6 клапана при этом оказывается в положении, соответствующем запертому состоянию клапана 3.After the installation of the sprinkler is completed, the charging spring 9 is turned on by rotating the gear 11 of the anchor mechanism several turns clockwise. Due to the wedge-shaped shape of the teeth 10, their alternate contact with the stops 14 does not lock the gear 11, but after the winding of the spring 9 is completed, the interaction of the teeth 10 with the stops 14 has a stopping effect on the gear 11 rotated by the spring 9. In this case, after the completion of the "winding" of the spring 9, the left of the teeth 10 in the drawing abuts against the left stop 14, and the valve through hole 6 is in the position corresponding to the locked state of the valve 3.

При возникновении пожара температура элемента 15 повышается и в результате реализации в нем аустенитного превращения он укорачивается, поворачивая при этом коромысло 13 против часовой стрелки (см. чертеж) и растягивая пружину 16. При этом левый упор 14 выходит из зацепления с левым из зубьев 10, а правый упор 14 упирается в шестерню 11, не препятствуя ее вращению заводной пружиной 9, до тех пор, пока тот же зуб 10 не упрется в правый упор 14 и не застопорит вращение шестерни, приводного вала и затвора клапана. Этому состоянию соответствует поворот соединенного с шестерней 11 через вал 7 затвора 5 клапана на угол 90° и открытие, таким образом, клапана 3, через пропускное отверстие которого к оросителю 1 под давлением поступает используемая для тушения пожара жидкость или пена.When a fire occurs, the temperature of the element 15 rises and as a result of the implementation of the austenitic transformation in it, it is shortened, while turning the rocker 13 counterclockwise (see drawing) and stretching the spring 16. In this case, the left stop 14 disengages from the left of the teeth 10, and the right stop 14 abuts the gear 11, not preventing it from rotating by the winding spring 9, until the same tooth 10 abuts against the right stop 14 and stops the rotation of the gear, the drive shaft and the valve shutter. Corresponding to this state is the rotation of the valve 5 connected to the gear 11 through the shaft 7 of the valve shutter 5 through an angle of 90 °, and thus opening the valve 3, through the passage opening of which the liquid or foam used to extinguish the fire comes under pressure.

Орошение очага возгорания ведет к тушению пожара. После тушения очага возгорания температура термочувствительного элемента 15 понижается и в процессе реализации в нем мартенситного превращения элемент 15 удлиняется, при этом под действием реверсной пружины 16 коромысло поворачивается в обратном направлении (по часовой стрелке) вплоть до упора зуба 10 в левый упор 14. В результате под действием пружины 9 шестерня 11 и соединенный с ней через вал 7 затвор 5 клапана 3 поворачиваются против хода часовой стрелки на угол 90°, клапан 3 запирается и процесс тушения очага возгорания жидкостью или пеной завершается вплоть до повторного возгорания. Далее по мере возникновения пожаров спринклер аналогичным образом может неоднократно производить его тушение до тех пор, пока не разрядится пружина 9. После чего следует повторно завести пружину 9.Irrigation of the fire leads to extinguishing the fire. After extinguishing the source of ignition, the temperature of the heat-sensitive element 15 decreases and during the implementation of the martensitic transformation in it, the element 15 lengthens, while under the influence of the reverse spring 16 the beam turns in the opposite direction (clockwise) up to the stop of the tooth 10 to the left stop 14. As a result under the action of the spring 9, the gear 11 and the shutter 5 of the valve 3 connected to it through the shaft 7 rotate 90 ° counterclockwise, the valve 3 is locked and the process of extinguishing the source of fire with liquid or foam It is carried out until re-ignition. Further, as fires occur, the sprinkler in the same way can repeatedly extinguish it until the spring 9 is discharged. After that, the spring 9 must be re-opened.

По сравнению с традиционными спринклерами представленная конструкция обеспечивает автоматическое прекращение орошения очага возгорания после завершения тушения пожара, что ведет к снижению материального урона вследствие затопления охраняемого помещения, а также к уменьшению расхода используемой для тушения пожара жидкости или пены. Предлагаемый спринклер без постороннего вмешательства продолжает адекватно реагировать на пожарную ситуацию, что позволяет вовремя устранить повторное возгорание.Compared with traditional sprinklers, the presented design provides automatic termination of irrigation of the fire source after the fire has been extinguished, which leads to a decrease in material damage due to flooding of the protected premises, as well as to a reduction in the flow of liquid or foam used to extinguish the fire. The proposed sprinkler, without outside intervention, continues to adequately respond to a fire situation, which allows you to timely eliminate re-ignition.

Использование в представленной конструкции традиционного шарового клапана способствует переводу гидравлической части спринклера в разряд традиционных гидравлических и газовых систем с расширенной номенклатурой хорошо проверенных и широко тиражируемых клапанов. Это обеспечивает упрощение и удешевление спринклера.The use of the traditional ball valve in the presented design helps to transfer the hydraulic part of the sprinkler to the category of traditional hydraulic and gas systems with an expanded range of well-tested and widely replicated valves. This provides a simplified and cheaper sprinkler.

Снабженная маломощным и малоинерционным термочувствительным элементом предлагаемая система запуска шестерни анкерного механизма может быть применена для вращения затворов крупногабаритных клапанов. Это позволяет использовать наиболее легкий, и в плане эффективности энергопреобразования, и лучший из макроскопических термочувствительных элементов, выполненных в виде работающей на «растяжение-сжатие» тонкой ленты или проволоки из никелида титана. В результате чего обеспечивается высокое быстродействие спринклера и экономное расходование сплава с эффектом памяти формы, а значит, снижение стоимости спринклера и его чуткое реагирование на возникновение пожара.Equipped with a low-power and low-inertia heat-sensitive element, the proposed system for starting the gear of the anchor mechanism can be used to rotate the gates of large-sized valves. This allows you to use the lightest, and in terms of energy conversion efficiency, and the best of the macroscopic thermosensitive elements, made in the form of working on the "tension-compression" of a thin tape or wire made of titanium nickelide. As a result, high performance of the sprinkler is ensured and the alloy is economically consumed with a shape memory effect, which means that the cost of the sprinkler is reduced and its responsiveness to a fire occurs.

Масса термочувствительного элемента, используемого в предлагаемой конструкции спринклера, минимальна по отношению к массе обладающих аналогичными силовыми характеристиками термочувствительных элементов, которые «работают» на кручение или изгиб.The mass of the thermosensitive element used in the proposed design of the sprinkler is minimal in relation to the mass of thermosensitive elements having similar power characteristics that “work” on torsion or bending.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ № 1839803. А62С 37/08. Опублик. 27.07.2005.1. RF patent No. 1839803. A62C 37/08. Published. 07/27/2005.

2. Патент РФ №1839807. А62С 37/08. Опублик. 27.07.2005.2. RF patent No. 1839807. A62C 37/08. Published. 07/27/2005.

Claims

1. A sprinkler comprising a housing on which a valve is connected, connected to the sprinkler, consisting of a housing and a shutter, a sprinkler charging spring, a valve stopper, a heat-sensitive element made of an alloy with a shape memory effect, characterized in that the valve is rotary, for example a ball, and equipped with a drive shaft, the means for locking the valve is made in the form of an anchor mechanism containing a gear gear and rocker, the charging spring of the sprinkler is fixed at one end to the valve body, and the other is connected to the actuator the bottom shaft of the valve, the gear gear of the anchor mechanism is fixed to the drive shaft of the valve, the sprinkler further comprises a reverse spring for a heat-sensitive element, one end of which is fixed to the body of the sprinkler, and the other end is connected to one of the arms of the rocker arm of the anchor mechanism, while one end of the heat-sensitive element connected to the second arm of the rocker arm of the anchor mechanism, and the other mounted on the sprinkler body.

2. The sprinkler according to claim 1, characterized in that the heat-sensitive element is made in the form of a thin rectilinear wire or tape, for example, of titanium nickelide, the shape memory of which is expressed in the shortening of the element when heated.