BRPI0611778B1 - Valve for controlling fluid flow and fire suppression spray system - Google Patents

Abstract

válvula para controlar o fluxo de fluido e sistema de aspersão de supressão de incendio. é revelada uma válvula para sistemas de aspersão de supressão de incêndio. a válvula tem uma câmara com uma entrada e uma saída. um elemento de fechamento, posicionado dentro da câmara, é móvel para fechar e abrir a entrada. a lingúeta engata o elemento de fechamento para mantê-lo na posição fechada. a lingúeta também engata um diafragma deformável. o diafragma se deforma em resposta à pressão aplicada a ele e permite que a lingúeta se desloque entre uma posição engatada, engatada com o elemento de fechamento e uma posição desengatada afastada do elemento de fechamento. quando o diafragma é despressurizado ele permite que a lingúeta se desloque e se desengate do elemento de fechamento, o qual se abre sob pressão de fluido a partir da entrada e permite que o fluido flua através da válvula.

Description

VÁLVULA PARA CONTROLAR O FLUXO DE FLUIDO E SISTEMA DE ASPERSÃO DE SUPRESSÃO DE INCÊNDIO Campo da Invenção [001] Esta invenção se refere às válvulas usadas para controlar o fluxo de fluido e, especialmente, às válvulas usadas em sistemas de aspersão de supressão de incêndio* Antecedentes da Invenção [002] Sistemas de aspersão, automáticos, para proteção contra incêndio de estruturas tais como edifícios de escritório, depósitos, hotéis, escolas e semelhantes são exigidos quando existe uma quantidade significativa de matéria combustível presente na estrutura. A matéria combustível pode ser encontrada nos materiais a partir dos quais o próprio edifício é construído·, assim como no conteúdo do edifício, tal como mobílias ou mercadorias armazenadas.

[003] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de aspersão de supressão de incêndio 10 compreendendo cabeças de aspersão 12 presas a uma rede de encanamento 14 que se estende através da estrutura (não mostrada) a ser protegida. A rede de encanamento 14 é conectada a uma fonte de água pressurizada 16 ou outro fluido de supressão de incêndio através de uma válvula de controle 18. Um acionador 20 controla a abertura da válvula 18 em resposta às mudanças em um ou mais parâmetros físicos indicativos de um incêndio, tal como uma mudança de pressão dentro da rede de encanamento, ou um aumento de temperatura dentro da estrutura conforme descrito abaixo. Diversos tipos de acionadores podem ser usados, tais como aqueles revelados na Patente US 6.378.616, Patente US 6.666.277 e Patente US 6.708.771, todas as quais são incorporadas aqui como referência.

[004] O sistema de supressão de incêndio 10 descrito aqui pode ser de qualquer tipo, mas o sistema seco é preferido uma vez que ele tem uso difundido e eficaz. Os sistemas secos utilizam o acionador 20, o qual responde a um ou mais sinais a partir de diferentes detectores para abrir a válvula 18 e fornecer água à rede de encanamento 14. Similar aos sistemas assim chamados "dilúvio" ou "pré-ação", antes do acionamento, a rede de encanamento 14 é normalmente preenchida com ar pressurizado ou nitrogênio a partir de uma fonte de gás pressurizado 22, tal como um compressor ou tanques de gás. O sistema seco desse modo pode ser usado em ambientes não aquecidos que estão sujeitos à temperatura abaixo do ponto de congelação sem temer que os canos estourem devido à água dentro dos canos se expandindo na congelação.

[005] Quando suficientemente pressurizado, o comportamento do gás dentro da rede de encanamento pode ser usado para indicar uma condição de incêndio e disparar o acionamento do sistema seco. O calor a partir do incêndio fará com que as cabeças de aspersão se abram, permitindo que gás pressurizado escape da rede de encanamento e resulte em uma queda de pressão dentro do sistema. O acionador 20 é conectado à rede de encanamento por um conduto 24, o qual permite que o acionador detecte a queda de pressão e ative o sistema mediante abertura da válvula 18 em resposta. O acionador também pode requerer um sinal adicional, independente indicativo de um incêndio, tal como um sinal a partir de um sensor de temperatura 26, antes de ele abrir a válvula 18. Tais sistemas são conhecidos como sistemas de pré-ação de travamento duplo, e são vantajosos porque eles impedem a descarga não intencional de água devido à falha, ruptura ou abertura acidental de uma cabeça de aspersão.

[006] A Figura 2 mostra uma válvula de controle 28 de acordo com a técnica anterior, usada com sistemas de aspersão de supressão de incêndio. A válvula 28 tem uma entrada 30 conectada à fonte de água pressurizada 16 e uma saida 32 conectada à rede de encanamento 14. Uma chapeleta 34 é montada de forma pivotante dentro da válvula. O movimento pivotante da chapeleta abre e fecha a entrada controlando o fluxo de fluido para o sistema. Quando a entrada é pressurizada, a chapeleta abrirá em resposta à pressão e, portanto, deve ser mantida fechada por uma lingueta 36 montada de forma pivotante dentro da válvula. A lingueta 36 é mantida em engate com a chapeleta 34 por intermédio de um pistão 38 móvel de forma alternada dentro de um cilindro 40. O pistão 38 é preferivelmente propendido por uma mola 42 a se deslocar se afastando da lingueta 36 e liberando a mesma, mas o pistão é mantido engatado com a lingueta por intermédio da pressão de água provida por um conduto 44 conectando a entrada ao cilindro. Um conduto 46 conecta o cilindro 40 ao acionador 20. Quando o acionador recebe sinais indicativos de um incêndio, ele libera a pressão dentro do cilindro 40, permitindo que o pistão 38 se desloque sob a força de propensão da mola 42 e libere a lingueta 36. Isso permite que a chapeleta 34 se abra e forneça água à rede de encanamento 14. Observar que a mola 42 pode ser omitida se as geometrias da chapeleta 34 e da lingueta 36 em relação uma à outra e aos seus eixos de rotação forem tais que a pressão da água na entrada 30, atuando sobre a chapeleta, pivotará a lingueta e acionará o pistão 38 para o cilindro 40 na ausência de pressão de ação contrária suficiente dentro do cilindro.

[007] As válvulas de controle 28 de acordo com a técnica anterior sofrem uma desvantagem em que elas são de fabricação e manutenção complicada e dispendiosa. Existe claramente a necessidade de um modelo de válvula mais simples com um número menor de peças móveis que possam ser usadas em sistemas de supressão de incêndio.

Sumário da Invenção [008] A invenção se refere a uma válvula para controlar o fluxo de fluido. A válvula compreende uma câmara tendo uma entrada e uma saida e um elemento de fechamento montado de modo móvel dentro da câmara. O elemento de fechamento é móvel entre uma posição fechada bloqueando a entrada, e uma posição aberta afastada da entrada. A câmara tem um diafragma flexível que é deformável em resposta à pressão de fluido aplicada a ele. Uma lingueta é montada de modo móvel dentro da câmara. A lingueta tem uma primeira parte engatável com o diafragma e uma segunda parte engatável com o elemento de fechamento. A lingueta é engatável com o elemento de fechamento pelo diafragma se deformando em resposta à pressão de fluido. A lingueta mantém o elemento de fechamento na posição fechada enquanto houver pressão aplicada ao diafragma deformando o mesmo. A lingueta se desloca saindo de engate com o elemento de fechamento na deformação do diafragma em resposta a uma liberação da pressão contra ele, desse modo permitindo que o elemento de fechamento se desloque para a posição aberta.

[009] Preferivelmente a válvula compreende uma segunda câmara. O diafragma forma uma interface hermética ao fluido entre a primeira e a segunda câmara. Pressão é aplicada ao diafragma mediante pressurização da segunda câmara.

[0010] A válvula também pode incluir um acionador em comunicação de fluido com a segunda câmara. O acionador pressuriza e despressuriza a segunda câmara em resposta a um sinal predeterminado, por exemplo, um sinal indicativo de uma condição de incêndio.

[0011] A invenção inclui também um sistema de aspersão de supressão de incêndio. O sistema compreende uma pluralidade de cabeças de aspersão em comunicação de fluido com uma rede de encanamento. A fonte de água pressurizada também está em comunicação de fluido com a rede de encanamento através de uma válvula de controle conforme descrito acima. 0 sistema inclui ainda um acionador que controla a pressurização do diafragma para abertura da válvula em resposta a um ou mais sinais indicativos de uma condição de incêndio.

Descrição Resumida dos Desenhos [0012] A Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de aspersão para supressão de incêndio; A Figura 2 é uma vista em seção longitudinal de uma válvula de lingueta de pistão de acordo com o estado da técnica; A Figura 3 é uma vista em seção longitudinal da válvula de lingueta de diafragma de acordo com a invenção, a válvula sendo mostrada em uma posição fechada; e A Figura 4 é uma vista em seção longitudinal da válvula de lingueta de diafragma mostrada na Figura 3, mas em uma posição aberta.

Descrição Detalhada das Modalidades [0013] A Figura 3 mostra uma válvula de controle 18 de acordo com a invenção usada com o sistema de aspersão de supressão de incêndio 10 mostrado na Figura 1. A válvula 18 compreende uma câmara 52 tendo uma entrada 54 conectável à fonte de água pressurizada 16, e uma saida 56 conectável à rede de encanamento 14. Uma sede 58 circunda a entrada 54. Elemento de fechamento de válvula 60 é posicionado de forma móvel dentro da câmara 52. Preferivelmente, elemento de fechamento de válvula compreende uma chapeleta 62 que é montada de forma pivotante para rotação em torno de um eixo 64. A chapeleta 62 pode ser pivotada entre uma posição fechada, mostrada na Figura 3, onde ela engata a sede 58 e bloqueia a entrada 54, e uma posição aberta, pivotada no sentido contrário à sede e à entrada, conforme mostrado na Figura 4.

[0014] A chapeleta 62 é preferivelmente propendida para a posição fechada por uma mola 66, a mola sendo suficientemente rígida de modo a pivotar a chapeleta para engate com a sede 58 na ausência de pressão de água dentro da entrada, a mola de outro modo permitindo que a chapeleta se abra em resposta à pressão da água dentro da entrada. A mola propendendo a chapeleta 62 é vantajosa para reajustar a válvula conforme descrito em detalhe abaixo.

[0015] A lingueta 68 também é posicionada de forma móvel dentro da câmara 52. A lingueta 68 pode ser preferivelmente pivotada em torno de um eixo 7 0 e tem um ressalto 72 que pode ser engatado com a chapeleta 62. A lingueta 68 é móvel entre uma posição engatada, mostrada na Figura 3, onde o ressalto 72 engata a chapeleta 62, e uma posição desengatada, mostrada na Figura 4, onde a lingueta é pivotada no sentido contrário e saindo de engate coma chapeleta. Preferivelmente, a lingueta 68 é propendida para a posição desengatada por uma mola de propensão 74 conforme explicado abaixo.

[0016] A lingueta 68 tem uma face 7 6 que engata um diafragma flexível 78. O diafragma 78 é formado preferivelmente de borracha reforçada com tecido e é projetado para resistir a uma pressão mínima de 4,14 MPa sustentada por 2 horas. O diafragma preferivelmente forma uma interface hermética ao fluido entre a câmara 52 e uma segunda câmara menor 80. A segunda câmara 80 permite que o diafragma seja convenientemente pressurizado e despressurizado. Essa pressurização e despressurização deformam o diafragma que pivota a lingueta entre as posições engatada e desengatada para manter a chapeleta na posição fechada ou liberar a mesma de modo que ela possa pivotar para a posição aberta.

[0017] Preferivelmente, a câmara 80 é pressurizada pela água a partir da fonte de água pressurizada 16 através de um conduto 82 conectando a fonte à câmara. A câmara também está em comunicação de fluido com o acionador 20 através de um conduto 84 (vide também a Figura 1). Controle da válvula 18 é efetuado através de um acionador 20 conforme descrito abaixo no contexto da operação do sistema.

[0018] A válvula 18, como parte do sistema de aspersão de supressão de incêndio 10 mostrado na Figura 1, é conectada à fonte de água pressurizada 16 por intermédio de um conduto 86. Uma válvula 88 é posicionada no conduto 86 entre a fonte e a válvula de controle 18 para permitir que a válvula de controle seja ajustada na condição preparada conforme descrito abaixo. O conduto 82 é conectado ao conduto 86 entre a válvula 88 e a fonte 16. A válvula 90 é posicionada dentro do conduto 82 entre a fonte 16 e a segunda câmara 80. A válvula 90 é usada para pressurizar a câmara 80 ao ajustar a válvula 18 para a condição preparada. O conduto 82 tem também um elemento limitador 92 que limita o fluxo de água a partir da fonte 16 até a câmara para garantir operação adequada da válvula 18 conforme descrito abaixo.

[0019] A válvula 18 é ajustada para a condição preparada, ilustrada na Figura 3, mediante primeiramente fechamento das válvulas 88 e 90 (vide também a Figura 1) e então drenando qualquer água a partir da válvula e rede de encanamento 14 através de orifícios de drenagem na válvula (não mostrados). O fechamento da válvula 88 remove a pressão de água a partir da entrada de válvula 54 e permite que a chapeleta 62 se desloque para a posição fechada mostrada sob a força da mola de propensão 66. O uso da mola de propensão 66 permite que a válvula feche automaticamente na ausência de pressão de entrada. Isso é conveniente quando o sistema é reajustado após ele ter sido ativado, uma vez que não é necessário fechar manualmente a chapeleta. Observar que a lingueta 68 é propendida pela mola 74 para a posição desengatada para permitir que a chapeleta feche sem obstáculo. Quando a chapeleta é fechada a válvula 90 é aberta. Isso permite que a água flua a partir da fonte pressurizada 16 através do conduto 82 para dentro da câmara 80, pressurizando a câmara e deformando o diafragma 78. A deformação do diafragma pela pressão aplicada pivota a lingueta 68 para a posição engatada (mostrada). Na pivotagem da lingueta o ressalto 72 engata a chapeleta. A válvula 88 é então aberta, desse modo pressurizando a entrada 54. O ressalto de engate 72, engatado com a chapeleta, mantém a mesma fechada contra a pressão de entrada. A válvula 18 desse modo está na condição preparada. A pressão de entrada também é comunicada ao acionador 20 pelo conduto 84. A rede de encanamento 14, drenada de qualquer água, é pressurizada com um gás a partir da fonte 22, e a pressão do gás da rede é comunicada ao acionador pelo conduto 24. Sensores adicionais 26, se presentes, também são ativados, e o sistema 10 está no modo preparado.

[0020] Se uma condição de incêndio ocorrer nas proximidades de uma ou mais das cabeças de aspersão 12 as cabeças se abrem, permitindo que pressão na rede 14 diminua. Se presentes, os sensores 26 também detectam a presença do incêndio, por exemplo, por intermédio de uma elevação na temperatura ou a presença de gases de combustão. A queda de pressão na rede de encanamento 14 é comunicada ao acionador 20 através do conduto 24, e outros sinais a partir dos sensores 26 são transmitidos ao acionador assim como através das linhas de comunicação 94. O acionador 20 recebe a informação transportada pela queda de pressão a jusante e o sensor sinaliza e determina se existe uma condição de incêndio real. Se os parâmetros indicarem a presença de um incêndio, o acionador 20 despressuriza a câmara 80 ao permitir que a água flua a partir dela através do conduto 84 mais rapidamente do que a água pode ser fornecida a partir da fonte de água pressurizada 16 através do conduto 82. O orifício limitador 92 no conduto 82 provê uma taxa de fluxo reduzida através do conduto, garantindo que a água flua para fora da câmara 80 quando despressurizada pelo acionador.

[0021] Como mostrado na Figura 4, a despressurização da câmara 80 permite que o diafragma 78 seja deformado. A chapeleta 62, sendo exposta à pressão a partir da fonte 16, exerce uma força sobre o ressalto 72 da lingueta 68. Como o ressalto é deslocado a partir do eixo pivô de lingueta 70, um torque é gerado o qual gira a lingueta para a posição desengatada. O diafragma 78, não mais pressurizado, é deformado para a câmara 80 e permite que a lingueta pivote. Na pivotagem da lingueta 68, o ressalto 72 se desengata da chapeleta 62 a qual, agora substancialmente não limitada, pivota a partir da posição fechada para a posição aberta permitindo que a água flua a partir da fonte 16 para a rede de encanamento 14 onde ela é descarregada através das cabeças de aspersão abertas 12.

[0022] As válvulas de controle de acordo com a invenção que utilizam um diafragma deformável para acionamento de válvula proporcionam um modelo de válvula simples com um número menor de partes móveis que exige menos manutenção e de fabricação mais econômica.

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Válvula (18) para controlar o fluxo de fluido, a válvula caracterizada por compreender: uma primeira câmara (52) tendo uma entrada (54) e uma saída (56); um elemento de fechamento (60) montado de forma pivotante dentro da primeira câmara, o elemento de fechamento sendo móvel entre uma posição fechada bloqueando a entrada, e uma posição aberta pivotada no sentido contrário à entrada; uma segunda câmara (80) tendo um diafragma flexível (78) , o diafragma sendo posicionado entre a primeira e a segunda câmara, o diafragma sendo deformável mediante pressurização e despressurização da segunda câmara; e uma lingueta (68) montada de forma móvel dentro da primeira câmara, a lingueta tendo uma primeira parte (76) engatável com o diafragma e uma segunda parte (72) engatável com o elemento de fechamento, a lingueta engatando e mantendo o elemento de fechamento na posição fechada quando a segunda câmara é pressurizada, a lingueta saindo de engate com o elemento de fechamento quando a segunda câmara é despressurizada e desse modo permitindo que o elemento de fechamento se desloque para a posição aberta.

2. Válvula (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um conduto (82) se estendendo entre a entrada (54) e a segunda câmara (80), o conduto pressurizando a segunda câmara até uma pressão substancialmente idêntica à pressão na entrada.

3. Válvula (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um acionador (20) em comunicação de fluido com a segunda câmara (80), o acionador pressurizando e despressurizando a segunda câmara em resposta a um sinal predeterminado indicativo de uma condição de incêndio.

4. Válvula (18), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o sinal compreende uma mudança de pressão dentro do acionador (20).

5. Válvula (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um elemento de propensão (66) propendendo o elemento de fechamento (60) para a posição fechada.

6. Válvula (18), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o elemento de propensão (66) compreende uma mola (66) engatando o elemento de fechamento (60) .

7. Válvula (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um elemento de propensão (74) propendendo a lingueta (68) a sair do engate com o elemento de fechamento (60).

8. Válvula (18), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o elemento de propensão (74) compreende uma mola (74) engatando a lingueta.

9. Sistema de aspersão de supressão de incêndio (10) caracterizado por compreender: uma pluralidade de cabeças de aspersão (12); uma rede de encanamento (14) em comunicação de fluido com as cabeças de aspersão; uma fonte de água pressurizada (16) em comunicação de fluido com a rede de encanamento; uma válvula (18) em comunicação de fluido com a rede de encanamento e a fonte de água pressurizada, a válvula controlando o fluxo de fluido para as cabeças de aspersão e compreendendo: uma primeira câmara (52) tendo uma entrada (54) e uma saída (56) ; um elemento de fechamento (60) posicionado dentro da primeira câmara, o elemento de fechamento sendo móvel entre uma posição fechada bloqueando a entrada, e uma posição aberta afastada da entrada; um diafragma flexível (78) deformável em resposta à pressão de fluido aplicada contra o diafragma; uma lingueta (68) montada de forma móvel dentro da câmara, a lingueta tendo uma primeira parte (76_ engatável com o diafragma e uma segunda parte (72) engatável com o elemento de fechamento, a lingueta sendo engatada com o elemento de fechamento por intermédio do diafragma se deformando em resposta à pressão de fluido e desse modo mantendo elemento de fechamento na posição fechada, a lingueta saindo de engate com o elemento de fechamento mediante deformação do diafragma em resposta a uma liberação da pressão de fluido desse modo permitindo que o elemento de fechamento se desloque para a posição aberta; e um acionador (20) controlando a pressurização do diafragma para abrir a válvula em resposta a um parâmetro indicativo de uma condição de incêndio.

10. Sistema de aspersão (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a válvula (18) compreende ainda uma segunda câmara (80), o diafragma (78) formando uma interface hermética ao fluido entre a primeira e a segunda câmara.

11. Sistema de aspersão (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda um conduto (82) proporcionando comunicação de fluido entre a fonte de água pressurizada (16) e a segunda câmara (80), o conduto pressurizando a segunda câmara com água a partir da fonte de água pressurizada.

12. Sistema de aspersão (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda um conduto (24) se estendendo entre a rede de encanamento (14) e o acionador (20) , a rede de encanamento sendo pressurizada com um gás (22), o acionador despressurizando a segunda câmara em resposta a uma diminuição na pressão de gás dentro da rede de encanamento.