Клапан для газовых баллонов высокого давления

 

Изобретение относится к устройствам заправки газовых баллонов, используемых в стационарных системах пожаротушения и срабатывающих автоматически при передаче сигнала датчиками, размещенными в контролируемых помещениях офиса или здания. Клапан для газовых баллонов высокого давления содержит корпус (2), заканчивающийся снизу резьбовым соединением (3), внутренний канал (3а) которого открыт в круглую камеру (4). “Свод” круглой камеры (4) снабжен центральным отверстием (8), образующим входное отверстие расположенного над ним восходящего канала (9). Канал (9) открыт сверху в цилиндрическую камеру (10). Камера (10) образована в корпусе (2) клапана и герметично закрыта крышкой (11). Крышка (11) навинчена на наружную поверхность цилиндрической камеры (10). В камере (10) расположен уплотненный и скользящий в ней поршень (12). Его шток (13) вставлен в осевой канал (9), перемещается в нем и удерживает своим нижним концом обтюраторную пластину (14). Пластина (14) снабжена прокладкой (14а). Прокладка (14а) герметично закрывает входное отверстие (8) расположенного выше канала (9) благодаря тяге возвратной пружины (15). Пружина (15) установлена на штоке (13) и обеспечивает приложение постоянной поднимающей нагрузки к поршню (12). На длине канала (9) расположено радиальное ответвление (9а) для подачи газа в выходное соединение (21) для газа. На длине канала (3а) расположено отверстие (22). Отверстие (22) открыто снаружи в резьбовое гнездо. В резьбовое гнездо ввинчен заправочный клапан (23). Вдоль боковой стенки камеры (4) расположены три отверстия (5, 6 и 7). Эти отверстия разнесены на 90° друг от друга. Отверстие (5) образует гнездо для скользящей посадки пробки (16). На задней стороне пробки (16) расположена прокладка (16а) и штырек (16b). Последние перекрывают небольшое отверстие (17а). Отверстие (17а) открыто снаружи в центре соединения (17). На нем установлен привод для открытия клапана и оно сообщается при помощи канала (18) с пространством (18а) между крышкой (11) и поршнем (12), при этом в отверстие (6) ввинчен патрубок (6а) для датчика (19) давления, а в отверстии (7) установлен манометр (20). Изобретение направлено на упрощение процесса заправки за счет заправки пустых баллонов бех отсоединения клапанов от выпускного газового шланга. 6 ил.

Эта заявка на патент относится к заправочному и выпускному клапану для баллонов высокого давления. Клапан согласно изобретению предназначен для решения проблемы заправки газовых баллонов, используемых в стационарных системах пожаротушения, а именно, устанавливаемых в офисах или зданиях, и которые приводятся в действие автоматически при передаче сигнала датчиками, размещенными в контролируемых помещениях.

Эти системы пожаротушения в целом состоят из батареи больших заполненных аргоном баллонов, каждый из которых имеет емкость 140 л и заправленных под давлением 200 бар. Понятно, что при контроле большей площади будет использоваться большее количество баллонов.

Каждый баллон снабжен выпускным клапаном высокой пропускной способности, открываемым при помощи приводов, управляемых сигналом, принимаемым от внешних датчиков.

Главной проблемой, относящейся к этим системам, является заправка баллонов после выпуска пламягасящего газа, причем эту операцию выполняют в заправочных центрах, куда баллоны необходимо транспортировать.

Внимание привлекает тот факт, что батарея баллонов является частью довольно непростой стационарной системы, состоящей из оборудования, трубопроводов и инструментов, которые нельзя транспортировать, и, следовательно, система должна отсоединяться от пустых баллонов и затем снова соединяться с заправленными баллонами; из соображений безопасности всякий раз, когда баллоны извлекают и вновь устанавливают на место, система должна быть тщательно отлажена и проверена.

Кроме того, пустые и заправленные баллоны следует транспортировать осторожно с применением специальных средств, поскольку при транспортировке существует риск повреждения хрупких элементов баллонов, таких как выпускные клапаны высокой пропускной способности, манометры или резьбовые бронзовые соединения.

Таким образом, транспортировка баллонов не только трудна, но может быть опасной для операторов, принимая во внимание вес баллонов и высокие давления, что фактически делает все различные операции опасными.

Доступные в настоящее время на рынке выпускные клапаны высокой пропускной способности не допускают заправку баллонов без отсоединения баллонов от выпускных газовых шлангов, поскольку клапаны снабжены одним отверстием, через которое аргон выпускается и заправляется.

Клапан такого типа описан в патенте США № 3860073. В этом патенте клапан имеет соединение, предназначенное как для заправки баллона, так и для срабатывания выпуска из системы пожаротушения. При необходимости заправки, с таким типом клапана необходимо отсоединить ручной/электрический привод, присоединить заправочный соединитель и заправлять все баллоны; в дополнение к этому, поскольку клапан предназначен для работы с двухфазными текучими средами, необходимо сначала присоединять заправочный шланг для текучей среды в жидком состоянии и затем шланг для подачи азота под давлением. В результате такого действия автоматическая система пожаротушения полностью выключена, поскольку все приводы отсоединены от дежурных баллонов.

Таким образом был разработан новый выпускной клапан высокой пропускной способности с двумя отдельными отверстиями, одно из которых предназначено для выпуска и другое для заправки газом, и, таким образом, пустые баллоны могут заправляться быстро и легко, без отсоединения клапанов от выпускного газового шланга.

При этом существует возможность заправлять баллоны на месте, а именно - в том же помещении, где установлена батарея баллонов, очевидно, посредством создания для этого сети вспомогательных трубопроводов, по которым можно заправлять баллоны; другими словами, вспомогательная система будет, с одной стороны, питаться из пункта, расположенного вне помещения, где установлены баллоны, и доступного для заправочной автоцистерны, и с другой стороны, она будет питать каждый отдельный баллон, выпускной клапан высокой пропускной способности которого будет постоянно соединен как с заправочной системой, так и с системой пожаротушения.

Таким образом, заправка может осуществляться без извлечения и транспортировки баллонов посредством простого открывания и закрывания клапанов.

Хотя клапан, соответствующий изобретению, работает как стандартный выпускной клапан высокой пропускной способности, новый клапан отличается тем, что указанные ниже три секции, которые в стандартных клапанах объединены в единую секцию, были по существу отделены друг от друга:

- секция выпуска газа;

- секция восприятия давления для установки манометров и датчиков давления для выявления состояния недостаточного минимального давления;

- заправочная секция.

Для большей ясности описание клапана согласно изобретению дано со ссылками на включенные в него фигуры, которые предназначены только для иллюстрирования и не вносят ограничений, на которых:

на фиг.1А, 1В и 1С показано три вида клапана;

на фиг.2 показано сечение в плоскости А-А на фиг.1А, показывающее клапан в закрытом положении;

на фиг.3 показано сечение в плоскости В-В на фиг.1А, показывающее клапан в закрытом положени;

на фиг.4 показано сечение в плоскости А-А на фиг.1А, показывающее клапан в положении выпуска газа;

на фиг.5 показано сечение в плоскости В-В на фиг.1А, показывающее клапан в положении выпуска газа;

на фиг.6 показано сечение в плоскости В-В на фиг.1А, показывающее клапан в положении заправки.

Как показано на фигурах, клапан (1) согласно настоящему изобретению состоит из корпуса (2) клапана, заканчивающегося снизу резьбовым соединением (3), ввинчиваемым в выходное отверстие баллона (не показан на фигуре).

Осевой канал (3а), проходящий в этом соединении (3), заканчивается в круглой камере (4), выполненной в корпусе (2) клапана, вдоль боковой стенки которой расположены три отверстия (5, 6 и 7), разнесенные на 90°, тогда как в “своде” камеры (4) расположено центральное отверстие (8), образующее вход расположенного выше восходящего канала (9), который открыт своим верхним концом в цилиндрическую камеру (10), выполненную в корпусе (2) клапана и герметично закрытую крышкой (11), навинченной на наружную поверхность цилиндрической камеры (10).

Внутри камеры (10) расположен уплотненный и скользящий поршень (12), шток (13) которого вставлен в осевой канал (9) и перемещается в нем и открыт в круглую камеру (4).

К нижнему концу штока (13) привинчена обтюраторная пластина (14), снабженная прокладкой (14а), которая герметично закрывает входное отверстие (8) расположенного над ним канала (9) благодаря тяге возвратной пружины (15), установленной на штоке (13), которая обеспечивает приложение постоянной поднимающей осевой нагрузки к поршню (12).

Отверстие (5) образует гнездо со скользящей посадкой для пробки (16), на задней стороне которой расположены прокладка (16а) и штырек (16b), герметично закрывающие небольшое отверстие (17а), которое открывается наружу в центре соединения (17), на которое устанавливают привод (не показан), который открывает клапан в случае пожара.

Соединение (17) сообщается при помощи канала 18 с пространством (18а) между крышкой (11) и поршнем (12).

Патрубок (6а) для датчика (19) давления ввинчен в отверстие (6), и манометр (20) установлен в отверстии (7).

На длине канала (9) расположено радиальное ответвление (9а), которое проходит и открывается в выходное соединение (21) для газа, тогда как на длине канала (3а) расположено отверстие (22), которое открыто наружу в резьбовое гнездо, в которое ввинчен заправочный клапан.

Когда клапан закрыт, газ, содержащийся в баллоне, не может выходить из камеры (4) и из канала (3а), поскольку все выходные отверстия, выполненные в них, герметично закрыты следующим образом:

- отверстие (8) закрыто пластиной (14);

- отверстие (22) закрыто заправочным клапаном (23);

- отверстие (17а) закрыто пробкой (16).

Клапан (1) открывается, когда привод нажимает на штырек (16b) так, чтобы сдвинуть назад пробку (16), что позволяет газу проходить через отверстие (17а) в соединение (17) и в пространство (18а) по каналу (18); вследствие этого поршень (12) опускается, и отверстие (8) открывается пластиной (14) таким образом, что газ поднимается по каналу (9) и выпускается наружу через ответвление (9а), как показано на фиг.5.

Заправочный клапан (23) является стандартным односторонним клапаном, состоящим из шарика, нагруженного пружиной.

Ссылочным номером (24) обозначено предохранительное отверстие, через которое газ выходит, если его давление превышает заданное значение; предохранительное выходное отверстие включает предохранительный диск (24а), имеющий такие характеристики, что он разрушается, когда давление достигает заданного максимального значения.

Формула изобретения

Клапан для газовых баллонов высокого давления, содержащего корпус (2), заканчивающийся снизу резьбовым соединением (3), внутренний канал (За) которого открыт в круглую камеру (4), “свод” которой снабжен центральным отверстием (8), образующим входное отверстие расположенного над ним восходящего канала (9), который открыт сверху в цилиндрическую камеру (10), образованную в корпусе (2) клапана и герметично закрытую крышкой (11), навинченной на наружную поверхность цилиндрической камеры (10), в которой расположен поршень (12), уплотненный и скользящий в ней, при этом его шток (13) вставлен в осевой канал (9), перемещается в нем и удерживает своим нижним концом обтюраторную пластину (14), снабженную прокладкой (14а), которая герметично закрывает входное отверстие (8) расположенного выше канала (9) благодаря тяге возвратной пружины (15), установленной на штоке (13), которая обеспечивает приложение постоянной поднимающей нагрузке к поршню (12), отличающийся тем, что на длине канала (9) расположено радиальное ответвление (9а) для подачи газа в выходное соединение (21) для газа, на длине канала (За) расположено отверстие (22), которое открыто снаружи в резьбовое гнездо, в которое ввинчен заправочный клапан (23), вдоль боковой стенки камеры (4) расположены три отверстия (5, 6 и 7), разнесенные на 90° друг от друга, при этом отверстие (5) образует гнездо для скользящей посадки пробки (16), на задней стороне которой расположена прокладка (16а) и штырек (16b), закупоривающие небольшое отверстие (17а), которое открыто снаружи в центре соединения (17), на котором установлен привод для открытия клапана, и которое сообщается при помощи канала (18) с пространством (18а) между крышкой (11) и поршнем (12), при этом в отверстие (6) ввинчен патрубок (6а) для датчика (19) давления, а в отверстии (7) установлен манометр (20).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6