RU2307898C2 - Система обнаружения протечек воды и отключения ее подачи в помещение - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к инженерно-техническому обеспечению функционирования зданий различного назначения и может быть использовано для аварийного отключения подачи воды в водопроводную систему жилых, общественных и производственных объектов при затоплении их помещений. Система обнаружения протечек воды и отключения ее подачи в помещение содержит электромагнитные запорные клапаны, установленные на водоразборных трубопроводах подачи холодной и/или горячей воды, влагочувствительные датчики, размещенные в местах возможных протечек воды, аппарат управления, электрически связанный как с электромагнитными клапанами, так и с влагочувствительными датчиками, и блок питания, входом связанный с источником электроэнергии 220 В, при этом аппарат управления включает в себя блок коммутации и блок индикации, влагочувствительные датчики подключены к входу блока коммутации, первый выход которого связан с входом блока индикации, а второй его выход соединен с электромагнитными клапанами, причем блок питания подключен к блоку индикации и к входам влагочувствительных датчиков, которые соединены между собой параллельно. Технический результат: упрощение системы и повышение надежности ее работы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к инженерно-техническому обеспечению функционирования зданий различного назначения и может быть использовано для аварийного отключения подачи воды в водопроводную систему жилых, общественных и производственных зданий при затоплении их помещений.

Известно устройство для аварийного отключения подачи воды при нештатном режиме работы водопроводной сети, содержащее установленную на подающем водопроводе водоразборную арматуру, перед которой размещена предохранительная запорная арматура, выполненная с возможностью срабатывания при наличии утечек воды. Отличительной особенностью данного устройства является то, что оно дополнительно содержит датчики наличия воды, каждый из которых выполнен в виде двух закрепленных на полу разомкнутых электродов и расположен под соответствующей водоразборной арматурой на полу под сливным отверстием раковины, ванной, душем, сливным бачком, причем предохранительная запорная арматура выполнена в виде нормально открытого электромагнитного клапана, электрически связанного через блок управления с указанными датчиками, а подающий трубопровод является общим стояком подвода воды в помещение. Отличием устройства является также и то, что блок управления выполнен с электропитанием от основной сети переменного тока через блок питания, который понижает напряжение до 24 В (см. патент Российской Федерации №22328527, Е03С 1/242, G05Д 7/00 "Устройство для аварийного отключения подачи воды", опубликованный 20.07.2004 г.).

Данная блок-схема устройства как в описании, так и в формуле изобретения содержит только постановку задачи с указанием общего принципа действия, который широко известен в технике, то есть по общей схеме имеющийся датчик для измерения конкретной среды или ее параметра связан с аппаратом управления, который по сигналу с датчика дает команду на подключенный к нему рабочий орган, предназначенный для обеспечения измерения среды или ее параметра.

Такая постановка задачи может иметь множество новых каких угодно конкретных технических решений, исполнение которых будет зависеть от конструкций датчиков влажности и схемы их подключения, клапанов и аппаратуры управления. Кстати, и принципиальная электрическая схема аппарата управления также будет определяться исходными характеристиками и конструктивными особенностями этих входящих в устройство элементов, однако, вся эта необходимая информация в формуле и описании изобретения отсутствует.

Таким образом, рассматриваемые формула и описание изобретения не раскрыты с полнотой, достаточной для его осуществления, а следовательно, по имеющимся сведениям определить его работоспособность и достигаемые технические преимущества или недостатки перед другими известными изобретениями не представляется возможным.

Более того, и применение электромагнитных клапанов в системах подобного назначения также уже известно в ранее опубликованных источниках информации.

Так известна система управления водоснабжением или отоплением помещений, содержащая регулируемые клапаны, установленные в отводящие трубопроводы водоразборных стояков на горячей и холодной воде после входных запорных вентилей до первого водоразборного узла или в соединительных трубопроводах агрегатов водопотребления, теплочувствительные датчики, размещенные в местах прокладки трубопроводов или на входе/выходе потребителей, аппарат управления, связанный с указанными датчиками и клапанами для реализации функции изменения проходного сечения указанных клапанов в зависимости от показаний датчиков (патент США №4708287, F024D 3/00, 19/10, опубликован 24.11.1987 г.).

Данная схема имеет идентичную блок-схему с вышеприведенным устройством-аналогом, но предназначена для обеспечения контроля над температурой воды или ее количеством, подаваемой в помещение для отопления. Система производит регулирование температуры воды за счет изменения проходного сечения управляемых клапанов, через которые пропускается вода в направлении к потребителям.

Недостаток этой системы заключается в том, что она не предусматривает автоматического отключения подачи воды в помещение в случае возникновения нештатной ситуации.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является система для обнаружения протечек воды и отключения ее подачи в помещение, содержащая электромагнитные запорные клапаны, устанавливаемые в отводящие трубопроводы водоразборных стояков по горячей и холодной воде после входных запорных вентилей до первого водоразборного узла или в соединительных трубопроводах агрегатов водопотребления, влагочувствительные датчики, размещенные в зоне пола помещения под трубопроводами или агрегатами водопотребления и последовательно связанные между собой, аппарат управления, электрически подключенный как к влагочувствительным датчикам, так и к запорным электромагнитным клапанам. При этом аппарат управления включает в себя блок управления силовой частью, выполненный с возможностью реализации функции выдачи сигнала на запитку электромагнитных клапанов в зависимости от показаний датчиков или их отключения от системы питания и выход которого связан с первым входом блока запитки электромагнитных клапанов, а своим вторым входом - с источником питания. Имеющийся в системе блок определения состояния датчиков выполнен с возможностью выдачи сигнала при изменении сопротивления хотя бы одного датчика и выходом связан с блоком управления силовой частью и с генераторным блоком для перевода его в режим выдачи непрерывного звукового сигнала при заливе хотя бы одного датчика водой.

В состав аппарата управления входит и блок определения работоспособности датчиков, выполненный с возможностью выдачи сигнала при разрыве цепи питания по крайней мере одного датчика и который выходом связан с генераторным блоком для перевода его в режим выдачи прерывного звукового сигнала.

Преобразователь напряжения, реализующий функцию питания всех блоков, входом связан с источником электропитания, а выходом - со всеми указанными блоками, при этом последовательно связанные между собой влагочувствительные датчики соединены с блоком определения работоспособности датчиков (см. патент Российской Федерации №21818637, F24D 19/10 "Система предотвращения заливов помещения", опубликованный 07.08.2001 г., Прототип).

Однако эта система сложна по своему составу блоков, а имеющееся последовательное соединение влагочувствительных датчиков обусловливает наличие для гарантированной работы устройства в целом ряда блоков, например дополнительного генераторного блока.

Решить задачу по устранению недостатка прототипа стало возможным за счет создания иной блочной и принципиальной электрической схемы, параллельного соединения влагочувствительных датчиков и конструктивного их отличия от аналогичных, используемых для таких же целей.

Технический результат - упрощение системы - обеспечивается тем, что аппарат управления включает в себя только два блока, а именно блок коммутации и блок индикации, при этом влагочувствительные датчики подключены к входу блока коммутации, первый выход которого связан с входом блока индикации, а второй его выход соединен с электромагнитными клапанами. Причем блок питания подключен к блоку индикации и к входам влагочувствительных датчиков, которые соединены между собой параллельно.

Система также в целом отличается построением принципиальной схемы аппарата управления и компоновкой основных элементов ее построения, что обусловливает ее упрощение.

Упрощает систему и то, что влагочувствительные датчики выполнены в виде пластиковой призмы с контактами из токопроводящего материала.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку совокупность признаков отличительной части формулы изобретения неизвестно заявителю из других источников информации.

Систему обнаружения протечек воды и отключения ее подачи в помещение следует считать обладающей изобретательским уровнем, так как она отвечает критерию изобретения "неочевидность", ибо проведенное упрощение конструкции наряду со схемным решением не снизило надежность ее работы.

Полезность предлагаемого изобретения не вызывает сомнения ввиду того, что разработаны и изготовлены опытные образцы системы, проведены ее испытания, получены положительные результаты.

Изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид системы, на фигуре 2 показана ее блок-схема, а на фигуре 3 - соответствующая принципиальная электрическая схема.

Система обнаружения протечек воды и отключения ее подачи в помещение содержит электромагнитный клапан 1, установленный на водоразборном трубопроводе 2 подачи холодной и/или горячей воды, влагочувствительный датчик 3 с контактами 4 из токопроводящего материала, аппарат управления 5 в виде монтажной платы, размещенной в корпусе 6. Аппарат управления 5 электрически соединен с электромагнитными клапанами 1 и влагочувствительным датчиком 3 проводами 7 и 8, на передней панели корпуса 6 имеется сетевой выключатель 9, предохранитель 10, световая индикация 11 нормально функционирующего состояния системы, а также индикатор 12, загорающийся при нештатной ситуации в помещении.

Структурная блок-схема системы, отражающая внутренние ее связи, состоит из блока питания 13, подключенного к сети электрического тока 27-28 с напряжением 220 В, блока коммутации 14, блока индикации 15, электромагнитных клапанов 1 и влагочувствительных датчиков 3 (фигура 2).

При этом влагочувствительные датчики 3 подключены к входу блока коммутации 14, первый выход 16 которого связан с входом блока индикации 15, а второй его выход 17 соединен с электромагнитными клапанами 1, причем блок питания 13 подключен к блоку индикации 15 и к входу 18 влагочувствительных датчиков 3, которые соединены параллельно, поскольку и датчиков и клапанов в системе может быть несколько, установленных к различных местах возможных протечек (раковина, душ, ванная), т.е. они как бы образуют свои отдельные блоки.

В целом структурная блок-схема системы для уяснения ее функционирования развернута в принципиальную электрическую схему (фиг.3), в которую входят основные пять блоков, а именно:

1. Блок питания - 13.

2. Блок индикации - 15.

3. Блок клапанов - 25.

4. Блок датчиков - 26.

5. Блок коммутации - 14.

Блок питания 13 состоит из понижающего трансформатора 19, который понижает сетевое напряжение ~220 В до ~12 В; выпрямительного диодного моста, образованного диодами 20-21-22-23; конденсатора 24, выполняющего роль емкостного фильтра, гасящего помехи из сети; сетевого выключателя 9 и плавкой вставки 10, защищающей схему от токов короткого замыкания.

Блок индикации 15 состоит из светодиода 11 - индикатора питания, который подключен параллельно к блоку питания и горит, когда блок питания исправен и вся схема находится под напряжением; светодиода 12, который загорается при срабатывании реле 29, то есть в случае работы системы в режиме "Авария". Резисторы 30 и 31 - токоограничивающие, защищающие светодиоды HL1 и HL2.

Блок коммутации 14 состоит из резисторов 32, 33, 34, тиристора 35, реле 36 и конденсатора 37. Данный блок работает таким образом, что система срабатывает только в том случае, если сопротивление среды между контактами датчика меньше или равно сопротивлению воды, то есть система не реагирует на замыкание контактов пальцами и большинством предметов, используемых в быту или офисе, что обеспечивает минимальную вероятность ложного срабатывания системы. Резистор 32 с конденсатором 37 образуют фильтр наведенных на провода датчиков помех, которые также могли бы привести к ложному срабатыванию системы.

За счет резисторов 32, 33 и 34 напряжение на блоке датчиков падает с 12 до 4 В, что обеспечивает безопасное для жизни применение системы во влажной среде.

Благодаря тому, что в схеме применен тиристор 35, даже после того, как сигнал о протечке пропадает (вода высохла, а протечка еще не ликвидирована), система запоминает состояние "Авария" до того момента, пока не будет перезагружена, что предотвращает повторное появление воды в зоне датчиков.

Блок датчиков 26 - это неограниченное количество параллельно подсоединенных датчиков 3, каждый из которых представляет собой пару контактов, разнесенных на ширину корпуса датчика, что обеспечивает появление сигнала о протечке только при образовании вокруг датчика небольшой лужи воды (диаметром 3-5 см). Таким образом система не срабатывает на мелкие брызги, которые имеют место при нормальной эксплуатации раковин и ванн. Каждый датчик 3 выполнен в виде полой пластиковой призмы с токопроводящими контактами 4 из токопроводящего материала. Датчики приклеиваются на пол или на стены в местах возможных протечек воды.

Блок клапанов 25 представляет собой параллельно подсоединенные нормально открытые клапаны 1 с соленоидами, рассчитанными на 220 В переменного тока, так как реле 29 при срабатывании системы подключает их непосредственно к питающей сети.

При включении блок управления начинает опрос датчиков 3 и в случае обнаружения протечки воды хотя бы одним датчиком, система переходит в режим "Авария". При этом:

1. Блокируется подача воды.

2. Включается аварийная сигнализация.

Этот режим запоминается системой, поэтому блокировка сохраняется даже при высыхании воды в зоне датчика.

Сброс режима "Авария" и установка в режим "Наблюдение" (или другими словами, перезагрузка системы) производится только после осушения зон датчиков. Для этого необходимо:

1. Выключить прибор.

2. Подождать 10 секунд.

3. Включить прибор.

После этого прибор готов к дальнейшей работе.

Аппарат управления 5 предназначен для реализации следующих функций:

- сбор информации с влагочувствительных датчиков о появлении воды в помещении;

- подача сигнала на электромагнитные запорные клапаны на перекрытие подачи воды в защищаемые помещения.

В качестве запорного клапана используется любой электромагнитный мембранный клапан, рассчитанный на работу в следующих условиях:

5°C≤t воды≤90°С, 0,3 бар ≤ рабочее давление ≤ 10 бар, питание - 220 В переменного тока.

В частности, клапан СЕМЕ 8714 1/2.

Система обнаружения протечек воды и отключения ее подачи в помещения работает следующим образом.

При включении сетевого выключателя 9 блока питания 13 сетевое напряжение 220 В понижается трансформатором 19 до 12 В. Затем ток выпрямляется диодным мостом, а конденсатором 24 гасятся сетевые помехи, которые могут привести к ложному срабатыванию системы. Под напряжением оказывается блок датчиков, а также зеленый светодиод 11, свечение которого говорит, что система находится под напряжением. Это состояние называется режимом "Наблюдения".

При замыкании контактов хотя бы одного датчика напряжение ни управляющей ножке тиристора 35 повышается до напряжения, достаточного для его открытия, тиристор открывается, напряжение подается на катушку реле 36, после чего контакт 29 этого реле, находящийся в цепи питания электромагнитных клапанов, замыкается и катушки клапанов оказываются под питанием. Клапаны 1 перекрывают воду. Также под напряжением оказывается светодиод 12, сигнализирующий о том, что система находится в режиме "Авария". Свойство тиристора оставаться в открытом состоянии после пропадания напряжения на управляющей ножке позволяет без дополнительных устройств обеспечить такую функцию системы, что даже при пропадании замыкания между контактами датчиков (вода высохла, а авария не устранена) система остается в режиме "Авария", то есть вода остается перекрытой до перезагрузки системы (см. выше).

Предложенное изобретение снижает себестоимость изготовления системы за счет упрощения конструкции, уменьшения габаритов при сохранении надежности ее работы.

Claims (5)

1. Система обнаружения протечек воды и отключения ее подачи в помещение, содержащая электромагнитные запорные клапаны, установленные на водоразборных трубопроводах подачи холодной и/или горячей воды, влагочувствительные датчики, размещенные в местах возможных протечек воды, аппарат управления, электрически связанный как с электромагнитными клапанами, так и с влагочувствительными датчиками, и блок питания, входом связанный с источником электроэнергии 220 В, отличающаяся тем, что аппарат управления включает в себя блок коммутации и блок индикации, при этом влагочувствительные датчики подключены к входу блока коммутации, первый выход которого связан с входом блока индикации, а второй его выход соединен с электромагнитными клапанами, причем блок питания подключен к блоку индикации и к входам влагочувствительных датчиков, которые соединены между собой параллельно.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок питания состоит из соединенных между собой понижающего трансформатора, выпрямительного диодного моста, конденсатора, выключателя и плавкой вставки.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок индикации включает в себя электрически соединенные между собой

индикатор питания, подключенный параллельно к блоку питания;

светодиод-сигнализатор аварийного состояния системы, связанный с реле, срабатывающим при замыкании контактов хотя бы одного влагочувствительного датчика;

токоограничивающие резисторы, защищающие светодиоды.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок коммутации включает в себя электрически соединенные тиристор, реле, конденсатор, три резистора и обеспечивает срабатывание системы в случае, если сопротивление между контактами влагочувствительных датчиков меньше или равно сопротивлению воды.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что влагочувствительные датчики выполнены в виде пластиковой призмы с контактами из токопроводящего материала.

Images