CZ13421U1 - Tlaková požární klapka - Google Patents

Description

Tlaková požární klapka

Oblast techniky

Technické řešení se týká tlakové požární klapky, která obsahuje jednak skříň s průchozí dutinou o příčném průřezu ve tvaru pravidelného čtyřúhelníku a jednak alespoň jeden uzavírací list, uložený otočně v průchozí dutině skříně.

Dosavadní stav techniky

Ve vzduchotechnických potrubních systémech se pro ochranu před šířením požáru instalují požární klapky. Pro tlakové poměiy panující v potrubních systémech při větrání nebo klimatizaci se používají požární klapky, které jsou tvořeny skříní, v jejíž průchozí dutině je otočně uložen uzavírací list, který je v základní poloze otevřen, a umožňuje tak průchod vzduchu, zatímco při vzniku požáru, signalizovaného teplotním nebo kouřovým čidlem, se uzavírací list uzavře. Skříň je zhotovena z plechu, přičemž její průchozí dutina má obvykle průřez ve tvaru pravidelného čtyřúhelníku, zejména čtverce. Uzavírací list je z ohnivzdorné hmoty, která je u větších rozměrů vyztužena plechem. Požární klapky tohoto provedení mají pro účely větrání nebo klimatizace dostatečně tuhou konstrukci a jejich činnost je spolehlivá. Tyto klapky se však nehodí do tlakového potrubí, kde se vyskytuje tlak dosahující velikosti až 1000 mm vodního sloupce. Skříň stávajících požárních klapek se v důsledku takového tlaku zdeformuje; de facto se nafoukne. Při velkém průřezu skříně, který je u tlakového potrubí nutný, má uzavírací list rozměry přesahující 500 x 500 mm. Na uzavírací list je tak vyvozována síla několika set kilogramů. Pod účinkem této síly se uzavírací list snadno zbortí.

Byla proto hledána řešení požárních klapek, která by obstála ve výše uvedených tlakových poměrech s tím, že při požáru je požární klapka vystavena teplotám přes 1100 °C.

Jedna z cest vedla k tomu, že na skříň i uzavírací list se začal používat pevnější materiál. V praxi to znamenalo, že místo pozinkovaného ocelového plechu se užil nerezový plech, který je dvakrát pevnější než stejně silný pozinkovaný ocelový plech. Toto opatření se však ukázalo jako málo vyhovující již pro tlaky od 70 mm vodního sloupce.

Jiné řešení spočívalo v provedení podstatně silnějších stěn skříně i uzavíracího listu. Tloušťka plechu až 4 mm však znamená nejen velký nárůst hmotnosti, ale i nebezpečí pro činnost požární klapky, zejména s vodorovnou osou otáčení uzavíracího listu. Uzavírací list, který několik let leží v otevřené poloze, se účinkem vlastní hmotnosti prohne, čímž ztratí své uzavírací účinky.

Zákládem dalšího řešení bylo ztužení stěn, zejména skříně, provedením prolisů. Tím sice došlo k mechanickému zpevnění požární klapky, ale za cenu vzniku nové podstatné nevýhody. Tlakové požární klapky jsou totiž montovány do potrubí, sloužícího k odsávání různých částic, jako např. papíru, pilin, textilních nebo skleněných vláken, prachu apod. Tyto částice se o prolisy, resp. výstupky zachytávají a v místě těchto povrchových nerovností se na stěnách usazují. Velice často se jedná o usazeniny hořlavého materiálu (dřevěné piliny, textilní vlákna, papír, prach jakéhokoliv původu apod.), které v případě požáru mohou přispět k jeho rozšíření, což je velice nebezpečné.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody jsou podstatně zmenšeny tlakovou požární klapkou podle technického řešení, která obsahuje jednak skříň s průchozí dutinou a jednak alespoň jeden uzavírací list. Průchozí dutina má příčný průřez ve tvaru pravidelného čtyřúhelníku. Uzavírací list je uložený otočně v průchozí dutině okolo osy vpodstatě totožné s hranou uzavíracího listu. Uzavírací list je spřažen s pohybovým mechanismem uzpůsobeným tak, že v zavřené poloze je uzavíracím listem průchozí dutina uzavřena, zatímco v otevřené poloze uzavírací list vpodstatě splývá s tou stěnou průchozí dutiny, s níž je rovnoběžná osa otáčení uzavíracího listu. Podstata technického řešení

-1 CZ 13421 Ul spočívá v tom, že skříň i uzavírací list jsou složeny alespoň ze tří na sebe navazujících vrstev, z nichž je tvořena první vrstva uzavíracího listu i první vrstva skříně tvrdým tepelněvzdomým plochým materiálem o hladkém povrchu, odolným vůči teplotě alespoň 1100 °C, druhá vrstva uzavíracího listu i druhá vrstva skříně tuhým požárně odolným izolačním materiálem, třetí vrstva skříně materiálem odolným proti mechanickému vyboulení při teplotě až do 200 °C a třetí vrstva uzavíracího listu tvrdým tepelněvzdomým materiálem odolným proti mechanickému vyboulení při teplotě alespoň 1100 °C. Vrstvy jsou rozmístěny tak, že první vrstva skříně je uložena uvnitř průchozí dutiny a první vrstva uzavíracího listu na té jeho straně, která v otevřené poloze jev kontaktu s proudícím vzduchem s unášenými částicemi.

Při výhodném provedení je první vrstva skříně i první vrstva uzavíracího listu tvořena nerezovým plechem o tloušťce alespoň 1 mm.

Druhá vrstva skříně i druhá vrstva uzavíracího listu je v výhodou tvořena materiálem na bázi kalcium-silikátu, přičemž má tloušťku závislou na tepelné vodivosti tak, že jak u skříně, tak u uzavíracího listu teplotní gradient mezi stranou přiléhající k první vrstvě a stranou přiléhající k třetí vrstvě je nejméně 900 °C.

Třetí vrstva skříně je výhodně tvořena plechem opatřeným výztuhami.

Třetí vrstva uzavíracího listuje s výhodou tvořena nerezovým plechem opatřeným výztuhami.

Tlaková požární klapka podle technického řešení má výhodu, zeje odolná proti vysokým tlakům okolo 1000 mm vodního sloupce, a to jak při normálním provozu, kdy je otevřená, tak v případě požáru, kdy se uzavře. Mechanická i tepelná odolnost je způsobena sendvičovou konstrukcí jak skříně, tak uzavíracího listu. Tím, že první vrstva skříně i uzavíracího listu je vyhotovena jako hladká, nejlépe z nerezového plechu, nedochází na ní k usazování žádných částic, takže se ani nezhoršují hydraulické poměry v tlakovém potrubí, ani nevzniká nebezpečí vznícení těchto částic. Nerezový plech je dostatečně tepelně odolným materiálem pro teplotní poměry panující v tlakovém potrubí při požáru. Druhou vrstvou je zabezpečena tepelná izolace. Při teplotě první vrstvy skříně až 1100 °C působí na třetí vrstvu skříně teplota pouze 200 °C. Tím může být třetí vrstva skříně tvořena relativně laciným pozinkovaným plechem s výztuhami, který odolá tlaku působícímu na něj přes první a druhou vrstvu. Na uzavírací list v otevřené poloze působí stejné tepelné účinky jako na skříň. Zavřený uzavírací list je však svou třetí vrstvou vystaven teplotě požáru, a to až uvedených 1100 °C, a proto je třetí vrstva uzavíracího listu zhotovena z nerezového plechu, přičemž mechanickou pevnost zajišťují obdobně jako u skříně výztuhy, upravené na této třetí vrstvě.

Druhá vrstva zhotovená výhodně z kalcium-silikátu může z výroby vykazovat povrchové nerovnosti. Aby se tyto nerovnosti vyrovnaly a první vrstva i třetí vrstva jak skříně, tak uzavíracího listu na druhou vrstvu přilehly v celé ploše, je druhá vrstva alespoň ze strany třetí vrstvy opatřena přídavnou vrstvou měkké ohnivzdorné tepelně izolační hmoty na bázi zejména skleněných nebo čedičových vláken. Zejména v této úpravě tlaková požární klapka snese veškeré tepelné i tlakové zatížení.

Další výhodou tlakové požární klapky podle technického řešení je, že ji lze zhotovit z nekarcinogenních materiálů, k jejímu zhotovení není třeba dosud často používaný asbest.

Velkou výhodou tlakové požární klapky podle technického řešení je též to, že nepotřebuje žádnou další tepelnou izolaci, neboť tepelně izolační vlastnosti druhé vrstvy jsou postačující k tomu, aby třetí vrstva vykazovala teplotu nižší něž zápalnou, tj. 160 °C, resp. místně až 200 °C.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojených výkresech je schematicky znázorněn příklad provedení tlakové požární klapky podle technického řešení, kde znázorňuje obr. 1 bokorysný řez, přičemž uzavírací list je v zavřené poloze, obr. 2 půdorysný řez, přičemž uzavírací list je v otevřené poloze a obr. 3 řez stěnou skříně, přičemž identicky vypadá řez uzavíracím listem.

-2CZ 13421 Ul

Příklad provedení technického řešení

Tlaková požární klapka podle technického řešení je tvořena dvěma základními díly, a to skříní 5 a uzavíracím listem 6. V příkladu provedení je znázorněna alternativa s jedním uzavíracím listem

6. Tlakovou požární klapku lze opatřit též dvěma uzavíracími listy 6. Skříň 5 obsahuje průchozí dutinu 51 o příčném průřezu ve tvaru pravidelného čtyřúhelníku, V příkladu provedení máprůřez čtvercový tvar, průřez může však mít též tvar obdélníkový. Uzavírací list 6 je otočně uložen v průchozí dutině 54 okolo osy 61 vpodstatě totožné s hranou 62 uzavíracího listu 6. Osa 61 může být vodorovná, ale je výhodnější, má-li v souladu s příkladem provedení svislou polohu. Svislá osa 61 může být na kterékoliv straně skříně 5, takže tlaková požární klapka s jedním uzavíracím listem 6 může být v analogii se dveřmi v provedení pravém nebo levém. Uzavírací list 6 je spřažen se známým pohybovým mechanismem 63. tvořeným servopohonem 64 a pákovím 65, sestaveným tak, že v zavřené poloze je uzavíracím listem 6 uzavřena průchozí dutina 51 (viz obr. 1), zatímco v otevřené poloze uzavírací list 6 vpodstatě splývá s tou stěnou 52 průchozí dutiny 51, s níž je rovnoběžná osa 61 otáčení uzavíracího listu 6 (viz obr. 2). Splývání uzavíracího listu 6 se stěnou 52 průchozí dutiny 51 je důležité proto, aby se nikde nevytvořily zábrany, na nichž by se mohly zachytiti částice unášené vzduchem. Výhodné provedení spočívá v tom, že skříň 5 je opatřena vně upravenou komorou 53, do níž se otevřený uzavírací list 6 zasune. V komoře 53 je též uloženo pákoví 65 pohybového mechanismu 63. Skříň 5 i uzavírací list 6 jsou složeny alespoň ze tří na sebe navazujících vrstev (obr. 3). První vrstva Γ skříně 5 i první vrstva 1 uzavíracího listu 6 je tvořena tvrdým tepelněvzdomým plochým materiálem o hladkém povrchu, odolným vůči teplotě alespoň 1400 °C. Nejvýhodnějším představitelem tohoto materiálu je nerezový plech o tloušťce alespoň 1 mm, s výhodou 1,5 mm. První vrstva Γ skříně 5 je uložena uvnitř průchozí dutiny 51. První vrstva 1 uzavíracího listu 6 je uložena na té jeho straně,„která v otevřené poloze je v kontaktu s proudícím vzduchem (obr. 2). Druhá vrstva 2' skříně 5 i druhá vrstva 2 uzavíracího listu 6 je tvořena tuhým požárně odolným izolačním materiálem, přičemž nejvhodnější je materiál na bázi kalcium-silikátu. Izolační materiály na bázi kalcium-silikátu mají v závislosti na vnitřní skladbě různou tepelnou vodivost. Tloušťka druhé vrstvy 2’ skříně 5 i druhé vrstvy 2 uzavíracího listu 6 je závislá na tepelné vodivosti tak, že teplotní gradient mezi stranou přiléhající k první vrstvě V skříně 5 a stranou přiléhající k třetí vrstvě 3' skříně 5 stejně tak jako teplotní gradient mezi stranou přiléhající k první vrstvě 1 uzavíracího listu 6 a stranou přiléhající ke třetí vrstvě 3 uzavíracího listu 6, je nejméně 900 °C. S výhodou se použije izolační materiál o tepelné vodivosti kolem 0,17 W πί’Κ'¹. Znamená to, že jeli první vrstva Γ skříně 5 zahřáta při požáru např. na 1100 °C, je u třetí vrstvy 3' skříně 5 teplota maximálně 200 °C. Třetí vrstva 3' skříně 5 může za těchto teplotních poměrů být tvořena materiálem odolným pouze proti mechanickému vyboulení. Tímto materiálem je např. plech opatřený výztuhami 31. Výztuhy 31 mohou mít tvar podle vyobrazení, případně se může jednat o plech trapézový nebo vlnitý. Naproti tomu třetí vrstva 3 uzavíracího listu 6 je při požáru vystavena vysokým teplotám, a proto je tvořena tvrdým tepelněvzdomým materiálem, odolným proti mechanickému vyboulení při teplotě alespoň 1100 °C. Tímto materiálem je s výhodou nerezový plech opatřený výztuhami 31. Znamená to, že skladba stěn 52 skříně 5 i uzavíracího listu 6 je shodná, až na to, že je tvořena třetí vrstva 3' skříně 5 obyčejným plechem s výztuhami 34, zatímco třetí vrstva 3 uzavíracího listu 6 nerezovým plechem s výztuhami 31 vpodstatě téhož tvaru. Druhá vrstva 2' skříně 5 i druhá vrstva 2 uzavíracího listu 6 je alespoň ze strany třetí vrstvy 3' skříně 5, resp. třetí vrstvy 3 uzavíracího listu 6 opatřena přídavnou vrstvou 4 z měkké ohnivzdorné tepelněizolační hmoty. Materiál přídavné vrstvy 4 je tvořen zejména skleněnými nebo čedičovými vlákny. Je výhodné, je-li druhá vrstva 2' zejména skříně 5 obložena přídavnou vrstvou 4 z obou stran. Jak již bylo uvedeno, je první vrstva Γ skříně 5 umístěna uvnitř průchozí dutiny 51. Stejnou skladbu mají stěny 52 skříně 5 i v místech komory 53, což znamená, že směrem dovnitř je umístěna první vrstva T skříně 5, zatímco oplášťování celé skříně 5 včetně komory 53 je provedeno třetí vrstvou 3'. Ve směru proudění vzduchuje za uzavíracím listem 6 upravena zděř 7, která je přes přírubu 8 spojena se stěnami 52 skříně 5. Zděř 7 je určena k osazení tlakové požární klapky do zdi. Mezi zděří 7 a stěnami 52 skříně 5 je upravena tepelněizolační vložka 21· V případě, že by tlaková požární klapka byla osazena do tlakového potrubí mimo zeď, pak vyztužení zděře 7 a vložky 71

-3 CZ 13421 Ul se v neznázoměném případě provede součinností první Γ, druhé 2' a třetí vrstvy 3' stejně jako u stěn 52 skříně 5.

Při činnosti, kdy tlakové potrubí je v běžném technologickém provozu, proudí jím tlakový vzduch s unášenými částicemi od výrobních strojů. Tyto částice jsou nejčastěji dopravovány k odlučovačům, které zajistí jejich odseparování od vzduchu. Síly, kterými je tlakové potrubí zatěžováno, působí jak na stěny 52 skříně 5, tak na uzavírací list 6 tlakové požární klapky, tak na zděř 7. Ve zděři 7 jsou tlakové síly zachyceny obezděním. V tlakové požární klapce se tyto síly přenášejí přes první vrstvu V skříně 5, resp. přes první vrstvu i otevřeného uzavíracího listu 6 do druhé vrstvy 2' skříně 5, resp. do druhé vrstvy 2 uzavíracího listu 6 a z ní do třetí vrstvy 3' skříně 5, resp. třetí vrstvy 3 uzavíracího listu 6. Třetí vrstva 3' skříně 5 i třetí vrstva 3 uzavíracího listu 6, odolná proti mechanickému vyboulení, tyto síly zachytí bez tvarových změn skříně 5 a uzavíracího listu 6. Otevřený uzavírací list 6 je zasunut do komory 53 a do průchozí dutiny 51 je obrácen svou hladkou stranou, nebo-li první vrstvou 1, takže v průchozí dutině 51 probíhá laminámí proudění vzduchu bez rizika usazování nečistot. Jakmile při vzniku požáru se tlaková požární klapka uzavře (obr. 1), nastaví se její uzavírací list 6 proudícímu vzduchu svou nerezovou třetí vrstvou 3. Vzduch při požáru může mít ve skříni 5 teplotu až 1100 °C. První vrstva Γ skříně 5 z nerezového plechu tuto teplotu vydrží bez změn svých mechanických vlastností. Druhá vrstva 2' skříně 5 izolačními schopnostmi zabezpečí, že třetí vrstva 3' skříně 5 je zatěžována teplem nanejvýše lokálně 200 °C, po celé ploše do 160 °C, takže nedojde k jejímu vyhřátí, i když je zhotovena jen z běžného pozinkovaného plechu. Naproti tomu u uzavíracího listu 6 tepelnou i mechanickou zátěž přebírá při požáru třetí vrstva 3.

Průmvslová využitelnost

Tlaková požární klapka podle technického řešení nalezne uplatnění v tlakových vzduchotechnických rozvodech jakéhokoliv průměru, přičemž její výhody vyniknou zejména u potrubí o průměru nad 200 mm a tlaku okolo 1000 mm vodního sloupce.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Tlaková požární klapka obsahující jednak skříň (5) s průchozí dutinou (51) o příčném průřezu ve tvaru pravidelného čtyřúhelníku, ajednak alespoň jeden uzavírací list (6), uložený otočně v průchozí dutině (51) okolo osy (61) vpodstatě totožné s hranou (62) uzavíracího listu (6), přičemž uzavírací list (6) je spřažen s pohybovým mechanismem (63) uzpůsobeným tak, že uzavíracím listem (6) v zavřené poloze je uzavřena průchozí dutina (51), zatímco v otevřené poloze uzavírací list (6) vpodstatě splývá s tou stěnou (52) průchozí dutiny (51), s níž je rovnoběžná osa (61) otáčení uzavíracího listu (6), vyznačující se t í m, že skříň (5) i uzavírací list (6) jsou složeny alespoň ze tří vrstev, z nichž je tvořena první vrstva (1) uzavíracího listu (6) i první vrstva (Γ) skříně (5) tvrdým tepelněvzdomým plochým materiálem o hladkém povrchu, odolným vůči teplotě alespoň 1100 °C, druhá vrstva (2) uzavíracího listu (6) i druhá vrstva (2') skříně (5) tuhým požárně odolným izolačním materiálem, přičemž je uložena první vrstva (Γ) skříně (5) uvnitř průchozí dutiny (51) a první vrstva (1) uzavíracího listu (6) na té jeho straně, která je v otevřené poloze v kontaktu s proudícím vzduchem, a dále je tvořena třetí vrstva (3') skříně (5) materiálem odolným proti mechanickému vyboulení při teplotě až do 200 °C a třetí vrstva (3) uzavíracího listu (6) tvrdým tepelněvzdomým materiálem, odolným proti mechanickému vyboulení při teplotě alespoň 1100 °C.
2. 2. Tlaková požární klapka podle nároku 1, vyznačující se tím, že první vrstva (Γ) skříně (5) i první vrstva (1) uzavíracího listu (6) je tvořena nerezovým plechem o tloušťce alespoň 1 mm.

   -4CZ 13421 Ul
3. 3. Tlaková požární klapka podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhá vrstva (2') skříně (5) i druhá vrstva (2) uzavíracího listu (6) je tvořena materiálem na bázi kalciumsilikátu, přičemž její tloušťka je závislá na tepelné vodivosti tak, že teplotní gradient mezi stranou přiléhající k první vrstvě (Γ) skříně (5) a stranou přiléhající k třetí vrstvě (3') skříně (5), stejně tak jako teplotní gradient mezi stranou přiléhající k první vrstvě (1) uzavíracího listu (6) a stranou přiléhající k třetí vrstvě (3) uzavíracího listu (6) je nejméně 900 °C. _s
4. 4. Tlaková požární klapka podle nároku 1, vyznačující se tím, že třetí vrstva (3') skříně (5) je tvořena plechem opatřeným výztuhami (31).
5. 5. Tlaková požární klapka podle nároku 1, vyznačující se tím, že třetí vrstva (3) uzavíracího listu (6) je tvořena nerezovým plechem, opatřeným výztuhami (31).
6. 6. Tlaková požární klapka podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhá vrstva (2) uzavíracího listu (6) i druhá vrstva (2') skříně (5) je alespoň ze strany třetí vrstvy (3) uzavíracího listu (6), resp. třetí vrstvy (3') skříně (5) opatřena přídavnou vrstvou (4) z měkké ohnivzdorné tepelněizolační hmoty.
7. 7. Tlaková požární klapka podle nároku 6, vyznačující se tím, že přídavná vrstva (4) je tvořena materiálem na bázi zejména ze skleněných nebo čedičových vláken.