NO340402B1 - Anordning for styring av et høytrykksgass brannslukkeanlegg. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for styring av trykket i et brannslukkende system av høytrykksgasstypen, i hvilket slukkegassen er lagret ved et høyt trykk på 150 til 300 bar i minst en trykkgassbeholder, fortrinnsvis en høytrykksgassflaske med en flaskeventil, og trykket i slukkegassen er redusert mellom gassflasken og en slukkeledning.

Av økonomiske årsaker er slike brannslukkende systemer betjent med et brannslukkende middel, liknende argon, argonite, nitrogen, inergen og liknende, som er lagret under høytrykk, slik som omtalt i DE 42 20 62 Cl. Her er slukkemidlet lagret i en komprimert form i høytrykksgassflaskene. Med disse permanente gassene øker volumet av tilgjengelig gass med det påførte trykket, slik at lagringen av gasser under høytrykk er spesielt økonomisk.

For en økonomisk drift av brannslukkende systemer er trykket til slukkegassen som går ut av høytrykksflaskene, redusert før det går inn i slukkeledningen. Det er videre kjent å bevirke en andre trykkreduksjon (DE 200 00 365 U).

De trykkreduserende midlene brukt til dette, særlig for multippel reduksjon, kan ikke sikre på grunn av den statiske trykkreduksjonen og utilstrekkelig beregningsprogramvare at slukkegassen er ført inn i slukkeledningsystemet med det ønskede midre trykket. Envidere er de trykkreduserende midlene brukt til dags dato ganske materialkrevende.

En ventil på en slukkegassbeholder, til hvilken et styretrykk er påført, er omtalt i US 5,899,275. Denne ventilen innbefatter et styrestempel mot hvilket et styretrykk er påført og som virker på en annen ventil ved hjelp av en plunger, hvilken ventil stenger utløpet fra trykkgassbeholderen. Styretrykket må åpne den andre ventilen mot virkningen fra beholdertrykket. En slik ventilstruktur er nyttig kun for gassflasker med et forholdsvis lavt trykk, ettersom styregasstrykket må motvirke flasketrykket.

WO 2006/110149 Al omtaler en trykkstyrt slukkeventil i hvilken gasstrykket virker radialt på et avkortet stempel som er forskyvbart for å endre tverrsnittet til en passasje. På grunn av den koniske utformingen av stempelet utøver beholdertrykket en aksialt rettet kraft komponent rettet mot stempelet. Denne innretningen er derfor heller ikke egnet for høytrykksanvendelser.

US 2806481 A omtaler trykkregulerende ventiler med fleksibel membran under styrbart fluidtrykk for aktivering av den regulerende ventilmekanismen.

Det er et formål med oppfinnelsen å skaffe tilveie en anordning for styring av et brannslukkende system av høytrykksgasstypen for å sikre ved bruk av de enkleste midlene at slukkegassen går inn i slukkeledningen ved det ønskede lave trykket.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen er definert av patentkrav 1. Den er kjennetegnet ved at styreventilen er slik utformet at det høye trykket til trykkgassbeholderen ikke utøver noen forskyvende kraftkomponent på styrestempelet.

Slik som et resultat av utjevningen til beholdertrykkraften i styreventilen, er styrestempelet forskjøvet kun med styretrykket og ikke avhengig av det høye trykket. Således er en svært nøyaktig regulering av utløpstrykket mulig, selv om beholdertrykket er svært høyt med hensyn til utløpstrykket. En flertrinns trykkreduksjon kan således utelates.

Fordi den trykkreduserende ventilen er konfigurert som en styreventil, er de kjente komponentene under høytrykk mellom flaskeventilen og slukkeledningssystemet, så som ytterligere reduserende midler, sammen med de påkrevde forbindelseselementene under høyt trykk og høytrykkslangene unngått. Således er redusering av slukkegass-trykket underlettet. Ved bruk av styretrykkammeret og det forbestemte styretrykket er det oppnådd at trykket til slukkegassen som forlater styreventilen, og som går inn i slukkeledningssystemet, ikke overstiger det forstemte styretrykket. Det er således sikret at intet trykk høyere enn det innstilte trykket kan dominere i slukkeledningsystemet, ettersom dette trykket er styrt dynamisk inne i en styreventil. Skader forårsaket på rør-ledningssystemet ved umåtelig høyt trykk er således unngått.

Det er annen fordel med oppfinnelsen at utelatelsen av de ytterligere reduserende midlene, håndteringen i løpet av sammensetning av det brannslukkende systemet er forenklet. Videre kan beregningsprogramvare for hydrauliske trykk som spenner fra 200 til 300 bar unngås. Dette er en annen særlig fordel med oppfinnelsen, fordi det inntil nå ikke er fritt tilgjengelig sikker beregningsprogramvare på markedet.

En beholdertilslutning er tildannet for formålet med montering av styreventilen, hvilken tilslutning er plassert mellom flaskehalsen og styreventilen. Beholdertilslutningen omfatter en ventilfatning avpasset for å skrus på trykkgassbeholderen ved bruk av en flaskedyse, idet ventilfatningen er koplet med styreventilen via en ventilkonnektor gjenget inn i ventilfatningsboringen.

Utførelser av oppfinnelsen og betjeningen av styreventilen vil nå forklares i større detalj med henvisning til tegningene.

De viser:

Fig 1. et samlet snittriss av en utførelse som ikke tilhører oppfinnelsen, av

styreventilen med ventilfatningen,

Fig 2.-5. de individuelle driftsfasene til styreventilen fra fig 1,

Fig 6. en utførelse av styreventilen i henhold til oppfinnelsen,

Fig 7. viser anbringelsen av styreventilen til en beholderventil, og

Fig 8. viser en andre utførelse av styreventilen i henhold til oppfinnelsen som åpner en beholderventil avhengig av styretrykket, slik at det høye trykket ikke kontinuerlig virker på styreventilen.

Styreventilen 3 fra fig 1 - 5 er tilformet av et ventilhus 5 med en skillevegg 6 som har en omstillingsåpning 11, i hvilket det på en side av skilleveggen 6 er tildannet en innløpsåpning 7 for slukkegass med høytrykk i bunnen av styreventilen 3, og på den andre siden av skilleveggen 6 er det tildannet en utløpsåpning 8 for slukkegassen med redusert trykk i toppen av styreventilen 3. En side av ventilhuset 5 er utstyrt med en tildekning 19, mens den andre siden av ventilhuset 5 er forsynt med en tildekning 20. Mot høyre siden av skilleveggen 6 er det anbrakt et styrestempel 13 og et lukkestempel 12 er installert på venstre siden av skilleveggen 6, idet begge er koplet ved hjelp av en forbindelsesstang 18. Lukkestemplet 12 er slik konfigurert at det avhengig av dets posisjon sikrer et trykktett lukke mot omstillingsåpningen 11 i skilleveggen 6 eller en åpen tilstand for omstillingsåpningen 11. Lukkestemplet 12 tilformer et høytrykks-kammer 9 i området ved utløpsåpningen 7 og tilformer et utjevningskammer 15 på den bakre siden sammen med tildekningen 19, idet kammeret er koplet med arbeidstrykk kammeret 10 via en utjevningsåpning 14 i lukkestemplet 12. Innenfor utjevningskammeret 15 er det montert en lukkefjær 21. Styrestempelet 13 anordnet i området ved utløpsåpningen 8, tilformer et styretrykkammer 16 sammen med tildekningen 20 og et arbeidstrykkammer 10 sammen med skilleveggen 6. Tildekningen 20 er forsynt med en styretrykkforbindelse 17, til hvilken en styretrykksledning 17a for styrekassen er koplet. En beholdertilslutning 4 er skrudd på trykkgassbeholderen 1, fortrinnsvis en høytrykks-gassflaske, fylt med en høytrykksgass med for eksempel 150 til 300 bar, hvilken tilslutning holder trykkgassbeholderen 1 lukket i løpet av sammensetning. Styreventilen 3 er koplet med beholdertilslutningen 4. Den samme er tilformet av en ventilfatning 22 med en ventilkonnektordel 23 satt inn i dens øvre del og som er koplet med innløps-åpningen 7 til styreventilen 3. For dette formålet har ventilkonnektordelen 23 en fylle-åpning 25 som brer seg ut nedover, og en forbindelsesboring 25 over den samme. Den nedre delen av ventilfatningen 22 er konfigurert som en gjenget del for ingjening i beholderhalsen la på trykkgassbeholderen 1.1 den sentrale posisjonen har ventilfatningen 22 en ventilfatningsboring 27 med en ringskulder 31 som omgir en fylle-åpning 32, på hvilken skulder et fjærtettelement 30 er understøttet på en tettende måte. Ventilkonnektordelen 23 trykker mot en plunger 28. En ventilskive 29 er plassert ved den nedre delen av plunger en 28. Fjærtettelementet 30 er sluk spent at det er gjennom-slippelig for gassen. Fjærtettelementet er sammentrykket av flasketrykket og tetter derved fylleåpningen 34.

Når styreventilen 3 er koplet med beholdertilslutningen 4, holder plungeren 28 fylleåpningen 34 lukket ved hjelp av fjærtettelementet 30. Når ventilkonnektordelen 23 er påskrudd, er det først dannet en tett forbindelse mellom ventilkonnektordelen og ventilfatningen 22. Plungeren 28 med fjærtettelementet 30 holder fortsatt fyllåpningen 34 lukket. Ved ytterligere gjenging av ventilkonnektordelen 23 inn i ventilfatningen 22 trykker ventilkonnektordelen 23 mot basisplaten 32 av plungeren 28, noe som tvinger ventilskiven mot trykkgassbeholderen 1. Derved er fjærtettelementene 30 trukket fra hverandre, slik at høytrykksgass en kan strømme gjennom de åpne fjærtettelementene inn i høytrykkskammeret 90 ved dets trykk på 150 til 300 bar.

Funksjonen til styreventilen 3 på figur 1 - 5 vil omtales i større detalj senere.

Først er omstillingsåpningen 11 i skilleveggen 6 lukket av lukkestempelet 12. Det forbestemte styretrykket til en styregass, f.eks 60 bar, er påført mot styreventilkammeret 16 via styretrykksledningen 17a. Dette trykket kan innstilles valgfritt og definerer trykket ved hvilket slukkegassen strømmer fra utløpsåpningen 8 inn i rørnettverket koplet med slukkeledningen 2. Styretrykket presser styrestempelet 13 inn i styreventilen 3. Styreventilen 13 aktiverer lukkestempelet 12 ved hjelp av forbindelsesstangen 18, slik at omstillingsåpningen 11 og således styreventilen 3 er åpnet. Gassen strømmer nå inn i arbeidstrykkammeret 10 og gjennom utjevningsåpningene 14 inn i utjevnings - kammeret 15. Fra arbeidstrykkammeret 10 strømmer gassen inn i slukkelednings- nettverket 2, fyller det samme og trykket bygger seg opp i rørnettverket og i arbeidstrykkammeret 10. Når trykket i arbeidskammeret 10 overstiger trykket i styretrykk - kammeret 16, beveger lukkestemplet 12 og styrestemplet 13 seg i den andre retningen, således at omstillingsåpningen 11 er lukket. Lukkeprosedyren er bistått av lukkefjæren 21 installert i utjevningskammeret 15. På grunn av trykkfallet som skjer i rørnettverket, og den økende trykkforskjellen med hensyn til styretrykkammeret 16, beveger styrestemplet 13 og lukkestemplet 12 seg bakover, slik at omstillingsåpningen 11 atter åpner. Denne prosessen fortsetter inntil trykket i trykkgassbeholderen 1 er mindre enn styretrykket. Deretter forblir styreventilen åpen inntil trykkgassbeholderen 1 er tømt.

Med konfigurasjonen av styreventilen er det oppnådd en konstant balanse mellom arbeidstrykkammeret 10 og styretrykkammeret 16, og som et resultat overstiger trykket til slukkegassen i tømmeledningen 2 aldri trykket til styregassen.

Den modulære strukturen av styreventilen 3 og beholdertilslutningen 4 med en avlastningsboring 35 tillater en demontering av styreventilen 3 fra beholdertilslutningen 4, mens trykkgassbeholderen 1 er under trykk. Atter er dette en ytterligere fordel med oppfinnelsen og som ikke er oppnådd med de kjente flaskeventiler.

Styreventilen 3 fra figur 6 har et ventilhus 5 som ved en ende omfatter en utløpsåpning 8 i en gjengedel. Fra den motsatte enden er en sylinderbøssing 40 med et ventildeksel

20 satt inn i ventilhuset 5. Bøssingen inneholder styretrykkonektoren 17 og styretrykk

kammeret 16. Sylinderbøssingen 40 har en sylinderboring 41, i hvilken et stempel 42 er anordnet for forskyvning. Stemplet 42 gjennomføres funksjonene til både lukkestemplet 12 og styrestemplet 13 fra den første utførelsen. Det innbefatter tetteringer for tetting av sylinderboringen 41. En lukkefjær 21 understøttet ved ventilhuset 5, skyver stempelet 42 mot styretrykkonektoren 17. Således virker styretrykket mot lukkefjæren 21.

Stempelet 42 har en lukket frontvegg som avgrenser styretrykkammeret 16. For det øvrige er det hult, åpner ved den bakre enden og tilformer arbeidstrykkammeret 64. Stempelet har tverrgående boringer 43 som kan komme til sammenfall med tverrgående boringer 44 i sylinderbøssingen 40. De tverrgående boringene 44 er plassert i området av et periferisk spor som står i forbindelse med innløpsåpningen 7 for derved å tilforme høyttrykksammeret 45. Kammertrykket virker radialt på stempelet 42 gjennom de tverrgående boringene 44. Således er ingen skyvkrefter utøvet på stemplet 42 i den aksiale retningen. Stempelet 42 er kun beveget med styretrykket i styrekammeret 16 og er påvirket av trykket i utløpsåpningen 8 eller i slukkeledningen 2 (figur 1). Disse trykkene virker på stemplet 42 utelukkende i en aksial retning.

Ved bruk av ventilen i henhold til oppfinnelsen kan styretrykket justeres variabelt, f.eks mellom 10 bar og 100 bar. Styretrykket bestemmer alltid trykket i slukkeledningen 2 som fører til rørnettverket uansett trykket i trykkgassbeholderen 1.

Trykket i trykkgassbeholderen når det ringformede høytrykkskammeret 45 gjennom innløpsåpningen 7. Gjennom de tverrgående boringene 44 virker det på stemplet 43 utelukkende i en radial retning uten noen aksial kraftkomponent. Således er det høye trykket som dominerer i trykkgassbeholderen, slik utjevnet at det ikke utøver noen forskyvende kraftkomponent på styrestempelet 42. Styrestempelet er således kun justert av styretrykket i styretrykkammeret 16.

Slik som illustrert på fig 7, er en adapter 37 koplet til innløpsåpningen 7 i ventilhuset 5. Dette er en rørkopling med en gjenge som kopler ventilhuset 5 med en beholderventil 46. Beholderventilen 46 er kjent. Beholderventilen omfatter et langstrakt hus med en konnektor 47 for det utløsende trykket levert ved en ende og en konnektor 48 for gjenging på trykkgassbeholderen tildannet ved den motsatte enden. Beholderventilen innbefatter et stempel 49 holdt trykket mot et sete 50 ved hjelp av en fjær, for derved å lukke passasjen fra trykkgassbeholderen til utløpet 51. Ved påføring av et utløsende trykk mot konnektoren 47 er stempelet 49 beveget for å klargjøre veien for slukkegassen under høyt trykk. Utløpet 51 er koplet med adapteren 37, beholderventilen 46 og styreventilen 3 tilformer en H-utformet stiv enhet sammen med adapteren 37.

I stedet for det utløsende trykket påført mot konnektoren 47, kan beholderventilen 46 likeså drives mekanisk, elektrisk eller hydraulisk. Beholderventilen utløser det høye trykket i styreventilen 3. Således er styreventilen 3 ikke alltid eksponert mot det høye trykket, men kun dersom beholderventilen 46 er åpnet. For denne bevegelsen kan stemplet 42 utøve dets trykkregulerende funksjon ved påføring av trykk mot styre-konnektoren 17.

I utførelsen fra figur 8 er ventilhuset 5 montert på en ventilfatning 22 skrudd på trykkgassbeholderen. Ventilhuset 5 er lukket av de to dekslene 19 og 20. Dekslet 20 har styretrykk konnektoren 17 for styregassen og dekselet 19 holder tilbake et rørformet element med utløpsåpningen 8 i dette. Ventilhuset er forsynt med en husboring 61, i hvilken en sylinderbøssing 40 er anordnet for langsgående forskyvning. Sylinder- bøssingen 40 omfatter et stempel 62, hvis fremre endevegg avgrenser styretrykk kammeret 16, idet stemplet er forskyvbart i en sylinderboring 41 av sylinderbøssingen. En lukkefjær 21 skyver stemplet 62 mot styretrykk konnektoren 17. Lukkefjæren 21 er understøttet ved en ringskulder 53 på sylinderbøssingen 40. En annen ringskulder virker som et anslag 54 for stempelet 62.

Stempelet 62 er utstyrt med tverrgående boringer 43 som fører inn i høytrykks kammeret 45 fra utsiden. De tverrgående boringene 43 samvirker med tverrgående boringer 44 i sylinderbøssingen 40. Når styretrykket har beveget stempelet 62 fremover opp til anslaget 54 i sylinderboringen 41, er de tverrgående boringene 43 og 44 i forbindelse.

Ventilhuset 5 innbefatter et ringformet spor som tilformer høytrykkskammeret 45. Når de tverrgående boringene 43 og 44 når området av kammeret 45, er beholdertrykket rettet gjennom de tverrgående boringene inn i arbeidstrykkammeret 64 og derifra til utløpsåpningen 8.

Den ytre siden av sylinderbøssingen 40 har en kamkontur 55 i formen av en periferisk utsparing med avfasede flanker. Plungeren 56 til beholderventilen 57 anbrakt i ventil-fastningen, synker inn i denne kamkonturen. Beholderventilen 57 omfatter et ventil-legeme 58 trykket mot et ventilsete 60 av en fjær 59. Når enden av plungeren 56 er i fordypingen av kamkonturen 55, slik som illustrert på figur 8, skyver fjæren 59 ventillegemet 58 til den lukkede posisjonen. Dersom stempelet 62 er forskjøvet av trykket i styretrykk kammeret 16, kommer de tverrgående boringene 43 og 44 til sammenfall først, deretter er sylinderbøssingen 40 forskjøvet mot venstre på figur 8. Således når spissen av plungeren 56 den skrånede flanken av kamkonturen 55. Plungeren 56 skyver ventillegemet 58 til den åpne posisjonen, således at beholderventilen 57 åpner og slukkegassen som er under høyttrykk i trykkgassbeholderen, er frigitt for å strømme inn i styreventilen 3. Gjengedelen 63 er koplet til trykkgassbeholderen.

I utførelsen fra figur 8 er det likeså sikret at høytrykkskammeret 45 ikke vedvarende er utsatt for slukkegassen med høyt trykk. Snarere er det høye trykket holdt unna styreventilen 3 av den vanligvis lukkede beholderventilen 57. Styregassen ved styregass konnektoren 17 bevirker både åpningen av beholderventilen 57 og trykkreguleringen av styreventilen 3. Ved bruk av enkle midler garanterer styreventilen med ventilfatningen 22 at slukkegassen går inn i slukkeledningen ved det ønskede lavere trykket uten at høytrykkskammeret konstant er fylt med høytrykksgassen.

Claims (8)

1. Anordning for styring av utløpstrykket fra et brannslukkende system av høytrykksgass typen, omfattende minst en trykkgassbeholder (1) og en trykkreduserende ventil, idet den trykkreduserende ventilen er en trykkstyrt, selvregulerende styreventil (3) som omfatter et styretrykkammer (16), mot hvilket et styretrykk er påført og et styrestempel (42, 62) styrt av styretrykket,karakterisert vedat styreventilen er slik konfigurert at det høye trykket fra trykkgassbeholderen (1) ikke utøver noen forskyvende kraftkomponent på styrestempelet (42, 62) hvori styrestemplet (42, 62) som avgrenser styretrykkammeret (16), er forskyvbart i en sylinderboring (41) i ventilhuset (5) mot virkningen fra et fjærmiddel (21), og at styrestemplet og sylinderboringen er utstyrt med samvirkende passasjer (43, 44) som i en definert posisjon av styrestemplet kopler en innløpsåpning (7) med en utløpsåpning (8).

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat styreventilen (3) er løsbart festet til en ventilfatning (22) som på den ene siden er avpasset for å skrus til trykkgassbeholderen (1) ved hjelp av et gjenget stykke (26) og som på den andre siden er koplet til en innløpsåpning (7) til styreventilen (3) ved hjelp av en ventilkonnektordel (23) innsettbar i en ventilfatningsboring.

3. Anordning ifølge krav 2,karakterisert vedat en plunger (28) med en ventilskive (29) er montert i ventilfatningsboringen (27), hvilken plunger er forskyvbar ved innsetting av ventilkonnektordelen (23), og at plungeren (28) er omgitt av et fjærtett element (30) mellom ventilskiven (29) og en ringskulder (31) på ventilfatningen (22).

4. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat sylinderboringen (41) er en del av en sylinderbøssing (40) innbefattet i ventilhuset (5).

5. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat ventilhuset (5) er festet til en adapter (37) med dets innløpsåpning (7), hvilken adapter i sin tur er festet til en beholderventil (46), idet beholderventilen omfatter en åpnings- mekanisme som forsyner trykket fra trykkgassbeholderen til adapteren (37) i reaksjon på et utløsende signal.

6. Anordning ifølge krav 4,karakterisert vedat sylinderbøssingen (40) er forskyvbar inne i ventilhuset (5) og har en kamkontur (55) som åpner en beholderventil (57) avhengig av forskyvningsposisjonen til sylinder-bøssingen.

7. Anordning ifølge krav 6,karakterisert vedat fjærmidlet (21) som trykker mot styrestemplet (62), er understøttet ved sylinder-bøssingen (40).

8. Anordning ifølge krav 6 eller 7,karakterisert vedat styrestemplet (62) støter an mot et anslag (54) på sylinderbøssingen (40) og medbringer den samme.