Пристрій захисту для забезпечення вибухобезпеки приміщень, які експлуатують побутовий газ

Реферат: Пристрій захисту для забезпечення вибухобезпеки приміщень, які експлуатують побутовий газ, містить корпус зі сполученими порожнинами, в одній з яких розташований клапан відсічення з рухливо закріпленим засобом для перекриття подачі газу, в іншій розміщені механізм, що містить роз'єднувач, виконаний з можливістю переміщення, який одним кінцем контактує з клапаном відсічення, а іншим - з датчиком тиску і датчиком загазованості, фіксатор положення клапана відсічення, що являє собою електромагніт, сердечник і втулка якого виконані з можливістю їх з'єднання в нижньому положенні. Клапан відсічення виконаний у вигляді вертикально розташованого штока, на нижньому кінці якого закріплений запірний елемент у вигляді кулі. Роз'єднувач встановлений перпендикулярно штоку клапана відсічення і датчика тиску, що складається з поршня і пружини. Поршень виконаний в місці контакту з роз'єднувачем скошеним і скіс є гіпотенузою прямокутного трикутника, горизонтальний катет якого дорівнює довжині засувки клапана відсічення. Нижня частина поршня датчика тиску до початку скосу виконана циліндричною, а верхня частина являє собою чотирикутник. Електромагніт розміщений на корпусі з боку датчика тиску та з'єднаний з роз'єднувачем і датчиком загазованості. В трубопроводі підводу газу до газових приладів, розміщеному в корпусі пристрою, в нижній його частині виконаний канал для проходження надмірної кількості газу при аварійному підвищенні тиску, який з'єднаний з поршнем датчика тиску. UA 98893 C2 (12) UA 98893 C2 UA 98893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до області використання побутового газу, протипожежної техніки і може бути використаний також в інших областях, де необхідно автоматичне аварійне перекриття подачі по трубопроводах небезпечних речовин (газу, різних сумішей), пов'язане із зміною тиску, загазованістю, пожежею та іншими аварійними ситуаціями. Відомий автоматичний відсічний клапан, який містить два корпуси зі сполученими порожнинами. В одному з них встановлено сідло з рухливо закріпленою на ньому заслінкою, в іншому розміщений поворотно-підйомний механізм заслінки, що містить втулку, виконану з можливістю переміщення і з розташованою усередині неї віссю з уступом, яка за допомогою пружини з'єднана з другої втулкою, що з'єднана з важелем. Клапан-відсікач містить також фіксатор положення заслінки, що виконаний у вигляді пневматичного циліндра, шток якого, переміщаючись перпендикулярно осі, фіксує її. Клапан оснащений системою скидання тиску, фіксатор положення заслінки пов'язаний з трубопроводом підведення робочої речовини до клапана-відсікача (ТУ 3742-024-00158824-99). Недоліком відомого клапана є складність конструкції. Крім того, виконання фіксатора положення пневматичним забезпечує його роботу тільки від перепаду тиску, що не дозволяє використовувати датчики аварії. За рахунок великої кількості елементів конструкції і відповідно тертя між ними не відбувається миттєвого опускання заслінки в аварійному режимі. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є автоматичний відсічний клапан (RU патент № 2285180 С1, МПК 8 F16K17/04, опубл. 10.10.2006), який містить два корпуси зі сполученими порожнинами. В одному з них встановлено сідло з рухливо закріпленою на ньому заслінкою, в іншому - розміщений поворотно-підйомний механізм заслінки, що містить втулку, виконану з можливістю переміщення і з розташованої усередині неї віссю. Важіль одним кінцем пов'язаний із заслінкою. Є фіксатор положення заслінки. Фіксатор положення заслінки виконаний у вигляді електромагніта, сердечник якого розташований між важелем і втулкою. Сердечник і втулка виконані з можливістю їх з'єднання в нижньому положенні заслінки і роз'єднання - в її верхньому положенні. Сердечник і втулка мають електромагнітне з'єднання в нижньому положенні заслінки. Для з'єднання втулки і сердечника втулка забезпечена наконечником з розрізним пружинним кільцем, розташованим у виконаному в наконечнику кільцевому пазу прямокутного профілю, а сердечник має порожнину для розміщення в ній наконечника і канавку з кутовим профілем для розміщення пружинного кільця наконечника. Клапан-відсікач додатково містить блок керування і контролю положення заслінки. Блок управління і контролю положення заслінки включає світлодіоди, геркони і реле. Геркони встановлені з можливістю управління електромагнітним полем котушки. Блок управління і контролю положення заслінки включає додаткову вісь, розташовану паралельно осі підйомноповоротного механізму і пов'язану з нею за допомогою зубчастої передачі, гайку з постійним магнітом, виконану з можливістю переміщення щодо додаткової осі. Геркони, світлодіоди, блок управління через реле пов'язаний з блоком живлення і виходами для підключення до датчиків. Корпус поворотно-підйомного механізму з боку виходу забезпечений кришкою, що має виступаючу зовнішню частину, а вісь блока управління та контролю положення заслінки проходить через виступаючу частину кришки. Клапан-відсікач додатково містить кожух для розміщення в ньому блока управління, при цьому геркони розміщені з внутрішньої сторони кожуха навпроти гайки з магнітом при нижньому і верхньому положеннях заслінки. Для переміщення втулки корпус підйомно-поворотного механізму забезпечений різьбою, а вісь штифтом, встановленим у виконаних під нього у втулці поздовжніх пазах. Для переміщення втулки корпус підйомно-поворотного механізму забезпечений поздовжніми пазами, при цьому втулка забезпечена виступами для з'єднання з пазами і внутрішньою різьбою, а вісь - відповідно має зовнішню різьбу. Для вирівнювання тиску канали виконані в тілі сердечника і наконечника. Засобами найближчого аналога можна здійснювати перекриття подачі газу в аварійних режимах, проте робота клапана відсічення здійснюється за допомогою його управління тільки за рахунок електромагніта, який спрацьовує за допомогою сигналів, що посилаються датчиками, і при виході з ладу яких порушується робота клапана, а також не забезпечується необхідна надійність спрацьовування у разі виникнення аварії. Громіздкість конструкції: велика кількість рухомих елементів і шарнірних з'єднань, з яких виконаний поворотно-підйомний механізм для регулювання газового потоку, також знижує надійність і швидкодію механізму, а це, у свою чергу, може призвести до неможливості роботи і виникнення вибухонебезпечних ситуацій. Складна технологія виготовлення клапана приводить до високої вартості виробу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою, в якому за рахунок особливостей конструктивних елементів та їх зв'язків забезпечується надійність у 1 UA 98893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 спрацьовуванні і можливість роботи від аварійних датчиків різних типів при спрощенні конструкції. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій захисту для забезпечення вибухобезпеки приміщень, які експлуатують побутовий газ, що містить корпус зі сполученими порожнинами, в одній з яких розташований клапан відсічення з рухливо закріпленим засобом для перекриття подачі газу, в іншій розміщені механізм, що містить роз'єднувач, виконаний з можливістю переміщення і який одним кінцем контактує з клапаном відсічення, а іншим з датчиком тиску і датчиком загазованості, фіксатор положення клапана відсічення, що являє собою електромагніт, сердечник і втулка якого виконані з можливістю їх з'єднання в нижньому положенні, згідно з винаходом, клапан відсічення виконаний у вигляді вертикально розташованого штока, на нижньому кінці якого закріплений запірний елемент у вигляді кулі, при цьому роз'єднувач встановлений перпендикулярно штоку клапана відсічення і датчика тиску, що складається з поршня і пружини, причому поршень виконаний в місці контакту з роз'єднувачем скошеним і скіс є гіпотенузою прямокутного трикутника, горизонтальний катет якого дорівнює довжині засувки клапана відсічення, при цьому нижня частина поршня датчика тиску до початку скосу виконана циліндричною, а верхня частина являє собою чотирикутник, електромагніт розміщений на корпусі з боку датчика тиску і з'єднаний з роз'єднувачем і датчиком загазованості, при цьому в трубопроводі підведення газу до газових приладів, розміщеному в корпусі пристрою, в нижній його частині виконаний канал для проходження надмірної кількості газу при аварійному підвищенні тиску, який з'єднаний з поршнем датчика тиску. Доцільно запірний елемент виконувати у вигляді кулі, що знаходиться в плаваючому стані. Роз'єднувач забезпечений пружинами, встановленими з боку введення в корпус з можливістю зворотно-поступового переміщення. як датчик загазованості використовується датчик TGS6810-A00, який випускається промисловістю серійно. Технічна суть винаходу пояснюється кресленням. Пристрій захисту для забезпечення вибухобезпеки приміщень, які експлуатують побутовий газ, містить корпус 1 зі сполученими порожнинами, в одній з яких розташований клапан відсічення 2 з рухливо закріпленим засобом для перекриття подачі газу - запірною кулею 3, в іншій розміщені механізм, що має роз'єднувач 4, виконаний з можливістю переміщення і який одним кінцем контактує з клапаном відсічення 2, а іншим з датчиком тиску 5 і датчиком загазованості 6, фіксатор положення клапана відсічення, що являє собою електромагніт 7, сердечник і втулка якого виконані з можливістю їх з'єднання в нижньому положенні, клапан відсічення 2 виконаний у вигляді вертикально розташованого штока 8, на нижньому кінці якого за допомогою пружини 9 закріплений запірний елемент у вигляді кулі 3, при цьому роз'єднувач 4 встановлений перпендикулярно клапану відсічення 2 і датчику тиску 5, що складається з поршня 10 і пружини 11, причому поршень 10 виконаний у місці контакту з роз'єднувачем скошеним, і скіс є гіпотенузою прямокутного трикутника, горизонтальний катет якого дорівнює довжині засувки клапана відсічення 2. Скіс поршня 10 необхідний для переміщення у горизонтальній площині за допомогою датчика тиску 5 роз'єднувача 4 і виходу його з зачеплення з клапаном відсічення 2. При цьому нижня частина поршня датчика тиску 5 до початку скосу виконана циліндричної форми, а верхня частина являє собою чотирикутник, для забезпечення роботи роз'єднувача 4 і можливості його переміщення в горизонтальній площині. Електромагніт 7 розміщений на корпусі 1 з боку датчика тиску 5 і з'єднаний з роз'єднувачем 4 і датчиком загазованості 6, при цьому в трубопроводі 13 підведення газу до газових приладів, розміщеному в корпусі пристрою, в нижній його частині виконаний канал 14 для проходження надмірної кількості газу при аварійному підвищенні тиску, який перекривається поршнем 10 датчика тиску 5. Запірний елемент виконаний у вигляді кулі 3, яка знаходиться в плаваючому стані, тому що куля є найбільш зручною фігурою для перекриття каналу і забезпечує максимальну герметичність за рахунок установки її плаваючою. Роз'єднувач забезпечений пружинами 15, встановленими з боку введення в корпус з можливістю зворотно-поступального переміщення. Як датчик загазованості 6 використовується датчик TGS6810-A00, який випускається промисловістю серійно. Газ надходить у пристрій захисту за допомогою штуцера введення газу 16. Клапан відсічення і датчик тиску оснащені рукоятками 17 і 18 відповідно. Перша служить сигналом спрацьовування, а друга необхідна для перевірки працездатності клапанів пристрою: при її піднятті вгору повинен спрацювати клапан відсічення 2. У місцях стикування деталей для забезпечення необхідної герметизації є ущільнення 19. 2 UA 98893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований пристрій працює наступним чином. Пристрій встановлюють у трубопровід низького тиску на вводі в квартиру. При надходженні газу через штуцер 16 введення він проходить в трубопровід 13 підведення газу до газових приладів. У разі підвищення тиску у трубопроводі на вводі в квартиру до критичного значення (0,08 атмосфери), газ піднімається по каналу 14 і тисне на поршень 10. Останній, впливаючи на пружину 11, піднімається вгору і за допомогою скосу на поршні 10 керуючого клапана 5, звільняє роз'єднувач 4 (виштовхує його з корпусу пристрою), що утримує в верхньому положенні клапан відсічення 2, який, таким чином, виходить із зачеплення із роз'єднувачем 4. Опускаючись вниз, клапан відсічення 2, під дією пружини 9 перекриває надходження газу за допомогою запірної кулі 3. Для повернення клапана у вихідне (верхнє) становище, необхідно вручну підняти поворотний шток 17 і клапан зафіксується в нормально відкритому положенні. Якщо ж тиск не прийшов у норму описаним вище чином, пристрій знову спрацює на перекриття газового потоку: клапан відсічення 2 миттєво перейде в нижнє положення. Також передбачена робота пристрою від датчиків різних типів (загазованості, тиску). Принцип роботи аналогічний. Розглянемо роботу пристрою при підключенні датчика загазованості 6. У цьому випадку управління здійснюється за допомогою імпульсів, що виробляються мікроконтролером (на кресленні не показаний), на який подаються вхідні сигнали від датчика загазованості 6, встановленого в стельової зоні в 30-40 см над газовою плитою. При підвищенні концентрації газу в приміщенні до рівня 40 % від нижньої межі вибуховості (НМВ), тобто при підвищенні вмісту метану в повітрі до 2 %, мікроконтролер подає імпульс на обмотку електромагніта 7, який, втягуючи роз'єднувач 4, вивільняє шток клапана відсічення 2, клапан спрацьовує і за допомогою пружини кулькою перекриває подачу газу в газові прилади. Роз'єднувач 4 конструктивно виконаний таким чином, що може впливати на клапан відсічення 2 (виходити з ним із зачеплення) за допомогою як вмонтованого датчика тиску 5, так і під дією електромагніта 7, керованого датчиком загазованості 6. Для фіксації клапана відсічення 2 в вихідному (відкритому) положенні, шток 17 зводиться вручну. У разі продовження аварійної ситуації клапан знову спрацює на перекриття газу. Сигналом того, що клапан відсічення 2 спрацював, є його переміщення у вертикальній площині вниз (при спрацьовуванні червона мітка, нанесена у верхній частині штока 8, ховається в корпус), що забезпечує візуальний контроль спрацьовування без допоміжних засобів (сигнальних лампочок, діодів). Різниця тисків допомагає втягувати запірну кулю 3 в отвір в трубопроводі, сприяючи більш щільному прилягання. Пропонований клапан може бути встановлений на місце наявного у квартирах вентиля, що зв'язує загальний стояк з розведенням газу. Вентиль при використанні запропонованого клапана не потрібен, тому що клапан простіше і надійніше вентиля. За рахунок спрощення конструкції клапана підвищується його надійність і можливість роботи від аварійних датчиків різних типів: може застосовуватися не тільки для забезпечення газової безпеки, але також для пожежобезпеки при підключенні датчиків задимленості і датчиків вогню (якщо температура в квартирі досягає 100 °C), а також захисту від затоплення, при підключення датчиків затоплення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Пристрій захисту для забезпечення вибухобезпеки приміщень, які експлуатують побутовий газ, що містить корпус зі сполученими порожнинами, в одній з яких розташований клапан відсічення з рухливо закріпленим засобом для перекриття подачі газу, в іншій розміщені механізм, що містить роз'єднувач, виконаний з можливістю переміщення, який одним кінцем контактує з клапаном відсічення, а іншим - з датчиком тиску і датчиком загазованості, фіксатор положення клапана відсічення, що являє собою електромагніт, сердечник і втулка якого виконані з можливістю їх з'єднання в нижньому положенні, який відрізняється тим, що клапан відсічення виконаний у вигляді вертикально розташованого штока, на нижньому кінці якого закріплений запірний елемент у вигляді кулі, при цьому роз'єднувач встановлений перпендикулярно штоку клапана відсічення і датчика тиску, що складається з поршня і пружини, причому поршень виконаний в місці контакту з роз'єднувачем скошеним і скіс є гіпотенузою прямокутного трикутника, горизонтальний катет якого дорівнює довжині засувки клапана відсічення, при цьому нижня частина поршня датчика тиску до початку скосу виконана циліндричною, а верхня частина являє собою чотирикутник, електромагніт розміщений на 3 UA 98893 C2 5 10 корпусі з боку датчика тиску та з'єднаний з роз'єднувачем і датчиком загазованості, при цьому в трубопроводі підводу газу до газових приладів, розміщеному в корпусі пристрою, в нижній його частині виконаний канал для проходження надмірної кількості газу при аварійному підвищенні тиску, який з'єднаний з поршнем датчика тиску. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що запірний елемент виконаний у вигляді кулі, яка знаходиться в плаваючому стані. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що роз'єднувач має пружини, встановлені з боку введення в корпус з можливістю зворотно-поступового переміщення. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як датчик загазованості використаний датчик TGS6810-A00. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4