Устройство порошкового пожаротушения

 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к порошковым средствам пожаротушения импульсного действия. Сущность изобретения: устройство содержит наполненный огнетушащим порошком цилиндрический корпус с днищем, узел с пиротехническим зарядом и воспламенителем, размещенный в днище и отделеный от порошка поршнем, и крышку, герметизирующую корпус со стороны открытого торца. Поршень имеет перфорационные отверстия, центры которых расположены радиально-симметрично, равномерно на концентрических, относительно оси поршня окружностях. Суммарная площадь перфорационных отверстий составляет 3,5-25% площади поршня. Конкретное значение суммарной площади перфорационных отверстий выбирается исходя из требуемой дальности выброса диспергированного потока огнетушащего порошка. 2 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к порошковым средствам пожаротушения, предназначенным для тушения пожаров на промышленных предприятиях, складах, транспорте и в быту.

Известны порошковые огнетушители, например типа ОП-1, ОП-2, ОП-5 и др. (см. Н. В. Исавин. Средства порошкового пожаротушения. М. Стройиздат, 1983, с. 149), содержащие корпус с огнегасящим порошком, клапан, распылительный насадок и источник газа баллон со сжатым газом или пиротехнический газогенератор. При сбрасывании этих огнетушителей внутри корпуса источником газа создается давление, приводящее к распылению порошка в виде газопорошковой струи через распылительный насадок.

Недостатком таких порошковых огнетушителей является малая интенсивность подачи огнетушащего порошка на единицу площади очага горения и малая, ограниченная 1,5-3 м, дальность действия. Это снижает возможности тушения пожаров устройствами данного типа в случаях, например, когда доступные расстояния до огня превышают дальность действия огнетушителя.

Известны импульсные порошковые огнетушители (пламяподавители), использующие для доставки огнетушащего порошка в очаг загорания ствольный принцип метания. Дальность выброса порошка в устройствах такого типа увеличивается до 10 и более метров. В качестве источника сжатого газа в таких огнетушителях используется пиротехнический заряд, продукты горения которого и осуществляют выброс порошка из корпуса, выполняющего в момент выброса роль ствола. Ряд известных конструкций импульсных порошковых огнетушителей описан в книге А. В. Голотайстрова и др. Порошковые пламяподавители. М. НИИТЭХИМ, 1988, серия "Техника безопасности".

Известен импульсный порошковый огнетушитель (А.С. N 1151245, кл. A 62 C 13/00, 1985), который содержит заполненный огнетушащим порошком цилиндрический корпус с днищем; узел с пиротехническим зарядом и воспламенителем, размещенный в днище и отделенный со стороны открытого торца. Крышка может иметь различную форму и конструкцию.

Указанное устройство, как совпадающее с заявляемым устройством по наибольшему числу существенных признаков, выбрано за прототип.

Признаки прототипа, общие с заявляемым устройством: цилиндрический корпус с днищем, заполненный огнетушащим порошком, узел с пиротехническим зарядом и воспламенителем, размещенный в днище, поршень, отделяющий пиротехнический узел от порошка, крышка, герметизирующая корпус со стороны открытого торца.

Указанный прототип имеет недостаток, приводящий к недостаточному распылению (диспергированию) порошка на очаг горения. Это приводит к тому, что порошковый заряд выбрасывается на большую дальность в виде практически компактной массы. Это затрудняет перекрытие потоком порошка очага пламени в случае небольших отклонений в прицеливании.

Так, например, в описании прототипа приведен пример, когда порошковый заряд выбрасывается на дальность до 100 м и распыляется в точке падения в виде овала шириной 1-1,5 м и длиной 8-10 м по поверхности. Из опыта отработки импульсного порошкового огнетушителя ручного применения, конструкция которого описана в заявке на изобретение N 94019601 от 24.05.94. "Порошковый огнетушитель.", известно, что для потока диаметром приблизительно 1 м начиная уже с расстояний примерно 10 м затруднено попадание в точный очаг воспламенения, размером, сравнимым с диаметром потока. В случае горения легковоспламеняемых жидкостей даже небольшой незатушенный потоком порошка участок огня приведет к повторному воспламенению.

Недостаток прототипа вызван отсутствием в нем устройства аэрации насыщения огнетушащего порошка газом перед выбросом из ствола. В известных порошковых огнетушителях, работающих от газобаллонных или газогенераторных источников, рабочий газ, попадая внутрь объема порошка через специальные вспушиватели, насыщает порошок и осуществляет его выброс из распылительного насадка в виде газопорошковой, хорошо расширяющейся на траектории струи. В прототипе порошок выталкивается из ствола поршнем в виде плотного цилиндрической формы образования. Его распыление на траектории происходит начиная с внешних слоев за счет взаимодействия с набегающим потоком воздуха, что для достижения большого диаметра потока при хорошем диспергировании недостаточно.

Предложенный в прототипе путь увеличения степени диспергирования потока применением разрушаемой в процессе метания крышки в ряде случаев приводит к необходимости использования малопрочной конструкции, для обеспечения сохранности которой в процессе перевозок и хранения требуется дополнительная транспортировочная крышка. Это усложняет и удорожает конструкцию огнетушителя. Кроме того, степень диспергирования движущегося в набегающем газовом потоке плотного порошкового цилиндра также ограничена взаимодействием газа только с внешними слоями порошка.

В отличие от известного устройства, содержащего наполненный огнетушащим порошком цилиндрический корпус с днищем, размещенный в днище и отделенный от порошка поршнем узел с пиротехническим зарядом и воспламенителем, крышку, герметизирующую корпус со стороны открытого торца, поршень заявляемого устройства имеет перфорационные отверстия, центры которых расположены радиально-симметрично, равномерно на концентрических относительно оси поршня окружностях, причем суммарная площадь перфорационных отверстий составляет 3,5-25% площади поршня.

Аналогов, имеющих признаки, сходные с заявляемым решением, не обнаружено, следовательно, можно считать, что заявляемое устройство является новым и обладает достаточным изобретательским уровнем.

На фиг. 1 изображено осевое сечение предлагаемого устройства; на фиг. 2 один из возможных вариантов размещения перфорационных отверстий на поршне.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1 с днищем 2, наполненный огнетушащим порошком 3; установленный в днище корпуса пиротехнический узел 4 с пиротехническим зарядом 5 и воспламенителем 6; поршень 7, отделяющий пиротехнический узел от огнетушащего порошка; крышку 8, герметизирующую полость корпуса со стороны открытого торца.

Поршень имеет перфорационные отверстия 9, центры которых расположены радиально-симметрично, равномерно на концентрических относительно оси поршня окружностях.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

По сигналу воспламенитель 6 (ударного, электрического или огневого действия) обеспечивает воспламенение пиротехнического заряда 5. Продукты горения пиротехнического заряда создают между днищем и поршнем давление, которое выталкивает поршень и находящийся за ним огнетушащий порошок из корпуса. Часть продуктов горения проникает через перфорационные отверстия за поршень и аэрирует порошок, создавая газопорошковую смесь, давление газов в которой определяется величиной давления, необходимого для срыва крышки. После чего происходит срыв крышки и выброс аэрированного столба порошка. После выхода из корпуса сжатые газовые компоненты газопорошковой смеси расширяются, уменьшая плотность потока порошка и увеличивая его радиальный размер. Это приводит к увеличению взаимодействия потока порошка с воздухом, более быстрому диспергированию порошка и быстрому торможению потока на траектории.

Равномерность насыщения порошка продуктами горения и, следовательно, равномерность его распыления обеспечиваются размещением перфорационных отверстий, центры которых расположены радиально-симметрично, равномерно на концентрических относительно оси поршня окружностях.

Скорость диспергирования и дальность выброса порошка зависит от степени перфорированности поршня (соотношения суммарной площади отверстий и площади поршня).

Наличие верхнего и нижнего предела перфорационных отверстий связано с двойственной функцией перфорированного поршня он обеспечивает выброс порошка из корпуса и одновременно аэрирование порошка продуктами горения (динамическое аэрирование). В отличие от известных перфорированных днищ для аэрирования порошка в емкостях пожарных автомобилей порошкового пожаротушения, где днища не осуществляют функцию выталкивания порошка из емкости, поршень должен иметь достаточную суммарную площадь перфораций для проникновения газа в порошок и эта площадь должна быть меньше некого предела, чтобы давления продуктов горения на поршень хватило для выброса порошка на заданное расстояние.

Экспериментально на порошковом огнетушителе с массой огнетушащего порошка примерно 0,8 кг определенно, что устойчивое увеличение диспергирования порошка начинается при превышении величины соотношения площади перфорационных отверстий и всего поршня 3,5% (нижний предел). При увеличении названного соотношения свыше 25% (верхний предел) степень диспергирования перестает увеличиваться. При этом происходит резкое снижение скорости и, соответственно, дальности выброса порошка.

Конструкция заявляемого устройства реализована при разработке малогабаритного пожаротушащего устройства (МПУ) чертежа ТКУИ.634233.010, состоящего из пускового блока ударного действия и устройства порошкового пожаротушения, выполненного в соответствии с фиг. 1. Для согласования сигнала на срабатывание, вырабатываемого пусковым блоком, в пиротехническом узле установлен капсюль-воспламенитель ударного действия типа "Жевело".

Поршень выполнен в виде цилиндрической тарелки, в дне которой на концентричных относительно оси поршня окружностях с относительными диаметрами 0,34, 0,54, 0,75 диаметра поршня выполнены перфорационные отверстия. Отверстия смещены одно относительно другого на 45^o равномерно по окружности. Суммарная площадь этих перфорационных отверстий составляет от 5 до 11% от площади поршня (варианты исполнения, отличающиеся дальностью действия).

Эффективность заявляемого решения проверялась путем проведения сравнительных испытаний МПУ чертежа ТКУИ.634233.010 с огнетушителями, изготовленными согласно конструкции прототипа (со сплошным поршнем) и в соответствии с заявляемым техническим решением. Степень перфорации в проведенных опытах варьировалось для определения верхней и нижней границы.

При проведении испытаний визуально оценивалось диспергирование потока, определялась дальность распределения потока в диспергированном виде. Кроме того, производилась оценка пожаротушащей способности устройства при действии на очаг класса 13В (горение бензина А-76 в круглом поддоне с площадью горения 0,41 м²) с расстояния 8 м.

Устройство со сплошным поршнем из-за слабого диспергирования потока обеспечивало тушение очага при дальности 10 м. При меньших дальностях (8 м) порошковый поток "проскакивал" через пламя, которое разгоралось вновь. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таким образом для заданного очага и выбранного расстояния существует оптимум по площади перфорационных отверстий, равный 7% от общей площади порошка.

Использование предлагаемого технического решения позволяет увеличить степень диспергирования порошкового потока и повысить эффективность действия импульсных порошковых огнетушителей.

Формула изобретения

Устройство порошкового пожаротушения, содержащее заполненный огнетушащим порошком цилиндрический корпус с днищем, узел с пиротехническим зарядом и воспламенителем, размещенный в днище и отделенный от порошка поршнем, и крышку, герметизирующую корпус со стороны открытого торца, отличающийся тем, что поршень имеет перфорационные отверстия, центры которых расположены радиально симметрично, равномерно на концентрических, относительно оси поршня окружностях, причем суммарная площадь перфорационных отверстий составляет 3,5 25,0% площади поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3