Устройство для пожаротушения

 

Использование: в области средств объемного пожаротушения, используемых для тушении загораний в сооружениях с замкнутыми объемами с частичным обменом воздуха. Сущность изобретения: устройство для пожаротушення содержит корпус, в который помещена твердотопливная шашка из аэрозолеобразующего огнетушащего вещества с воспламенителем на ее поверхности или в канале, беспламенный режим работы устройства достигается за счет охлаждения продуктов сгорания при прохождении их через слои из теплопоглощающего материала. 11 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к разработке средств объемного пожаротушения, используемых для тушения загораний в сооружениях с замкнутыми объемами (склады, гаражи, электрошкафы, тоннели и т.д.) и объемами с частичным подсосом воздуха (двигательные и багажные отсеки различных видов транспортных средств).

Целью изобретения является разработка эффективных средств объемного пожаротушения, в основе которого лежит ингибирование реакций горения соединениями щелочных металлов, например нитратами калия и натрия, карбонатом калия и др.

Известны средства тушения пожаров многоцелевого назначения, в которых для подавления пламени используются тонкоизмельченные порошки, в частности оксамид (СССР, а.с. 1475685, от 30.04. 89, СССР а.с. 1537279 от 23.01.90).

Порошковые огнетушители состоят, как правило, из корпуса, в котором размещены высокодисперсные огнетушающие порошки, и распыляющего устройства. Распыление порошков осуществляется с помощью пневматических устройств, газогенераторов, различных импульсных систем, устройств, которые создают направленную ударную волну, разрушающую внешнюю оболочку огнетушителя. Эффективность порошковых огнетушителей определяется их конструкцией и зависит от химического состава и дисперсности огнетушащего порошка, интенсивности подачи его в очаг загорания и концентрации его в зоне пламени.

Недостатком порошковых огнетушителей является то обстоятельство, что находящиеся в них огнетушающие порошки гигроскопичны, подвергаются комкуемости, слеживаемости и т.д. Наибольшая эффективность пожаротушения проявляется для тонкоизмельченных порошков с размером частиц порядка 1 мкм.

Известные способы тонкого измельчения твердых веществ очень трудоемки и практически не позволяют в крупнотоннажном производстве получать в достаточном количестве порошки с эффективным размером частиц до 1 мкм.

Условия эксплуатации порошковых огнетушителей могут ограничивать область их применения. Так, использование порошковых огнетушителей в автотранспортных средствах затруднительно из-за жестких и длительных по времени условий эксплуатации: наличие вибрации, ударных нагрузок, влажности и т.д.

Анализ современных средств пожаротушения показал, что прямых аналогов предлагаемого изобретения не выявлено.

Наиболее близкой по технической сущности к предполагаемому изобретению является конструкция газогенератора для порошкового огнетушителя (СССР, а.с. 1475685, от 30.04.89).

Газогенератор состоит из корпуса, в котором находится твердотопливная шашка, сгорающая после срабатывания воспламенителя. Продукты сгорания через сопло поступают в камеру, где находится порошок теплопоглотитель. При этом часть газа проходит в порошок, аэрируя его и отдавая часть тепла, другая же часть его, проходя к выходу камеры, захватывает аэрированный порошок, который, поглощая тепло, разлагается с образованием дополнительных продуктов сгорания.

В данной конструкции твердотопливная шашка является источником газообразных продуктов, которые, захватывая мелкоизмельченный порошок, образуют пожаротушащий аэрозоль. Сами же продукты сгорания не обладают пожаротушащими свойствами. Газогенератор имеет сложную конструкцию, что обусловливает высокую трудоемкость при сборке газогенератора. В изобретении рассматривается конструкция устройства для пожаротушения с беспламенным режимом работы, в котором твердотопливная шашка является источником аэрозоля, обладающего пламегасящими свойствами за счет ингибирования ценных реакций горения.

На чертеже схематично изображено устройство для пожаротушения. Устройство для пожаротушения состоит из корпуса 1, в центре которого размещена твердотопливная шашка 2 из аэрозолеобразующего огнетушащего вещества, инициирование которой осуществляется воспламенителем 3, расположенным вблизи или в канале твердотопливной шашки, если он предусмотрен конструкцией твердотопливной шашки.

Беспламенный режим работы устройства достигается за счет охлаждения продуктов сгорания твердотопливной шашки при прохождении их через слои из теплопоглощающего материала 4, расположенных симметрично относительно твердотопливной шашки, с образованием между ними полостей объемом не менее 0.15 объема твердотопливной шашки. Первоначальный объем каждой полости формируется за счет ограничителя 5. Ограничители 5 устанавливаются на противоположных торцах твердотопливной шашки, на которые помещаются металлические решетки 6 с отверстиями по всей поверхности, обеспечивающими свободное прохождение продуктов сгорания. Поверхность теплопоглощающего материала на выходах из устройства для пожаротушения закрывается второй металлической решеткой аналогичной конструкции и закрепляется стопором 7. Для обеспечения дополнительных свободных проходов продуктам сгорания между решеткой и слоем из теплопоглощающего материала допускается установка металлической сетки 8 с размером ячеек по крайней мере не менее 2х2 мм.

Ограничители 5 могут быть выполнены в виде двух опорных колец или двух пружин, или их сочетания. Воспламенитель 3 может быть выполнен в любом варианте, например, в виде металлической спирали, на которую подается постоянный ток напряжением 10-40 В.

В рассматриваемом устройстве для пожаротушения твердотопливная шашка может быть также выполнена в виде блока, включающего по меньшей мере из две шашки из аэрозолеобразующего вещества.

Практическая температура аэрозоля на выходе из устройства составляет 200-400^oС. Для снижения температуры поверхности корпуса устройства для пожаротушения в тех случаях, когда это продиктовано условиями эксплуатации устройства, например, когда в защищаемом объеме находятся горючие или легковоспламеняющиеся жидкости, и для исключения повторного их возгорания внутренняя поверхность корпуса между теплопоглощающими слоями экранируется теплоизоляционным слоем 9 из полимерного материала, состав которого, в частности, может быть идентичен составу теплопоглощающего материала.

Теплоизоляционный слой может быть выполнен в виде полотна, пластин толщиной по меньшей мере 1 мм, или пучка трубок или в другом исполнении.

В качестве теплопоглощающего материала может быть использован любой измельченный материал металл, стекло, керамика, гравий, полимерная композиция и т.д. или их смесь с размером частиц 3-25 мм. Эффективность работы теплопоглощающего материала в данном случае увеличивается с увеличением теплоемкости материала, его температуро- и теплопроводности.

Для повышения эффективности устройства для пожаротушения в нижний слой теплопоглощающего материала дополнительно может вводиться аэрозолеобразующее вещество или аэрозолеобразующая полимерная композиция с высоким (до 60-80%) содержанием аэрозолеобразующего компонента и взятые в количестве от 10 до 90 мас. от массы теплопоглощающего материала.

Слой теплопоглощающего материала может быть выполнен также из полимерного материала с ориентированными выходами для продуктов сгорания, например в виде трубочек, собранных в пучок, с диаметром канала по меньшей мере 1,5 мм и с площадью проходного сечения от 25 до 70% площади сечения пучка или в виде моноблока, имеющего выходы для продуктов сгорания с размером ячейки по крайней мере не менее 1,5 мм и с площадью проходного сечения от 25 до 70% площади сечения моноблока. Нижний предел обусловлен тем, что при площади проходного сечения менее 25% возрастает сопротивление прохождению аэрозоля, а следовательно, возрастают и его потери. При превышении верхнего предела (70%) снижается эффективность теплопоглощающего материала.

В состав полимерной композиции входит вещество, разлагающееся с эндотермическим эффектом, например оксамид, оксалаты и карбонаты металлов и др.

При использовании моноблоков из полимерной композиции в качестве теплопоглощающего слоя нижние решетки и сетки могут исключаться из конструкции устройства для пожаротушения.

Аэрозольный генератор работает следующим образом.

После подачи на воспламенитель 3 постоянного тока воспламеняется и сгорает твердотопливная шашка 2, и горячие газообразные и высокодисперсные конденсированные продукты сгорания с большой скоростью проходят через слои из теплопоглощающего материала 6, металлические решетки и сетки и выходят из устройства для пожаротушения в противоположных направлениях частично охлажденными.

Конструкция устройства для пожаротушения с противоположно направленными выходами для продуктов сгорания особенно удобна при использовании в объектах, имеющих значительную протяженности по длине, например в тоннелях, вахтах, или в больших объемах, в которых необходимо сравнительно быстро создать равномерную концентрацию аэрозоля.

Аэрозоль, образующийся при сгорании шашки, обладает ингибирующими свойствами и является огнетушащим агентом. Максимальный размер частиц аэрозоля составляет около 1 мкм. Высокая дисперсность аэрозоля достигается в процессе горения аэрозолеобразующего вещества и обеспечивает высокую эффективность пожаротушения.

Отличительной особенностью и преимуществом разработанного устройства для пожаротушения является простота конструкции, компактность, беспламенность работы, высокая огнетушащая эффективность, высокая скорость доставки аэрозоля в очаг пожара, сравнительно низкое давление образующихся газов при относительно высоких расходных характеристиках двухстороннего устройства в отличие от одностороннего.

Важным преимуществом устройства является то, что оно позволяет тушить пожар в отсутствии людей. Высокая огнетушащая эффективность устройства для пожаротушения подтверждена натурными испытаниями, проведенными в высоковольтной камере и дизельном помещении тепловоза ТЭЗ при тушении загораний горючих и легковоспламеняющихся жидкостей при закрытых дверях и люках тепловоза.

Пример.

Технические характеристики устройства для пожаротушения Диаметр, мм 95 Высота, мм 325 Масса аэрозолеобразующего огнетушащего состава, кг 1,0 Диаметр отпрессованной шашки, мм 88 Масса теплопоглощающего материала (трубочек), кг 0,7 Размеры: диаметр наружный, мм 7 диаметр внутренний, мм 2 длина, мм 60
Решетки
металлические, шт. 4
Диаметр решетки, мм 88
толщина решетки, мм 3
Количество отверстий диаметром 14 19
Ограничитель (кольцо), шт 2
Высота кольца, мм 35
Защищаемый объем в зависимости от степени герметичности и кратности обмена воздуха, м³ 10-35
В дизельном помещении тепловоза объемом 75 м³ ТЭЗ было установлено пять устройств для пожаротушения. По обе стороны от дизеля в проходах дизельного помещения устанавливались две емкости с площадью поверхности 0,5 м² в виде противня с бензином. Общее количество бензина составляло 6 л. Бензин поджигали. После его разгорания в течение примерно 20 с закрывали дверь и дистанционно включались в работу устройства для пожаротушения.

После срабатывания устройств дизельный отсек наполнялся большим количеством плотного белого дыма аэрозоля, который выходил через неплотности дизельного помещения. Время работы устройств составляло 7 с. После осмотра дизельного помещения констатировали гашение огня и наличие несгоревшего бензина в обеих чашах.

Формула изобретения

1. Устройство для пожаротушения, содержащее корпус, в котором размещена твердотопливная шашка, воспламенитель, расположенный вблизи твердотопливной шашки, средство для охлаждения продуктов сгорания и средство для выхода продуктов сгорания, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным средством для охлаждения продуктов сгорания и двумя ограничителями, установленными между твердотопливной шашкой и дополнительным средством для охлаждения продуктов сгорания, расположенных симметрично относительно твердотопливной шашки с образованием между ними полостей, объемом не менее 0,15 объема твердотопливной шашки, причем твердотопливная шашка выполнена из аэрозолеобразующего огнетушащего состава, а средства для выхода продуктов сгорания выполнены в виде решеток, при этом средства для охлаждения продуктов сгорания выполнены из теплопоглощающего материала, а решетки размещены на выходах из средств для охлаждения продуктов сгорания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что твердотопливная шашка выполнена в виде блока, состоящего по меньшей мере из двух шашек из аэрозолеобразующего огнетушащего состава.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель выполнен в виде двух опорных колец или двух пружин, или их сочетания, установленных на поверхности твердотопливной шашки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что слой теплопоглощающего материала выполнен из сыпучего вещества с размером частиц 3 25 мм.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве сыпучего вещества использованы металлические частицы или природные минералы, или смесь природных минералов, металлических частиц, полимерных композиций в любых сочетаниях и соотношениях.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что слой теплопоглощающего материала по меньшей мере в нижней его части содержит аэрозолеобразующее вещество или аэрозолеобразующую полимерную композицию в количестве 10 90 мас. от массы теплопоглощающего материала.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что слой теплопоглощающего материала выполнен в виде моноблока, имеющего выходы для продуктов сгорания диаметром по крайней мере не менее 1,5 мм и с площадью проходного сечения 25
70% от площади сечения моноблока.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что слой теплопоглощающего материала выполнен в виде трубочек, собранных в пучок с диаметром канала по меньшей мере 1,5 мм и с площадью проходного сечения 25 70% от площади сечения пучка.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для выхода продуктов сгорания имеет дополнительные решетки и сетки, размещенные на входах в средства для охлаждения продуктов сгорания.

10. Устройство по пп.1-9, отличающееся тем, что внутренняя поверхность корпуса между средствами для охлаждения продуктов сгорания содержит слой из теплоизоляционного материала толщиной по меньшей мере 1 мм.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в качестве теплоизоляционного материала использованы полимерная теплопоглощающая композиция, асбест или стеклопластик.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что слой из теплоизоляционного материала выполнен в виде полотна, пластин, трубок.

РИСУНКИ

Рисунок 1