Устройство для тушения пожара в тупиковой выработке

 

Изобретение относится к угольной и горнорудной промышленности и может быть использовано для тушения пожара в тупиковой выработке. Задача изобретения: повышение надежности и быстродействия устройства. Устройство содержит корпус, сопло для подвода пенообразователя, диффузор с конической сеткой, расположенной вершиной навстречу потоку пенообразователя, и установленный в корпусе патрубок для подвода сжатого воздуха, снабженный клапаном, механически связанным с заглушкой, расположенной на выходе диффузора. Заглушка выполнена из саморазрушающегося при нагреве сплава, проявляющего эффект памяти формы, и снабжена по периферии средством, обеспечивающим возможность отрыва центральной части заглушки от ее остальной части. Связь между заглушкой и клапаном выполнена в виде проходящего через сетку стержневого толкателя, один конец которого поджат к центральной части заглушки с помощью насаженной на толкатель пружины сжатия, а другой конец связан с возможностью рассоединения с клапаном патрубка. Обращенная внутрь устройства поверхность заглушки снабжена уплотняющим слоем. 7 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике, используемой, в частности, в угольной и горнорудной промышленности для тушения пожаров в основном в тупиковых выработках.

Известно устройство для герметизации тупиковых участков шахтных трубопроводов [1] , состоящее из размещенной в полости трубопровода заглушки, закрепленной на конце винта струбцины, упоры которой взаимодействуют с концевым фланцем трубопровода, при этом к концевому фланцу прикреплен ответный фланец с отверстием в форме эллипса, большая ось которого перпендикулярна продольной оси трубопровода и превышает расстояние между упорами струбцины, а заглушка выполнена в виде плоской пластины. Недостатком устройства является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная возможностью самопроизвольного срабатывания заглушки при случайном падении давления в трубопроводе, что не позволяет использовать это устройство на пожарно-оросительных трубопроводах.

Наиболее близким к изобретению является устройство для тушения пожара в тупиковой выработке [2], включающее корпус, сопло для подвода пенообразователя, диффузор с конической сеткой и патрубок для подвода сжатого воздуха. Устройство снабжено заглушкой в виде плоской пластины, установленной на выходе диффузора, а сетка расположена в диффузоре вершиной навстречу потоку пенообразователя.

Пространство между сеткой и заглушкой заполнено легкоплавким материалом, а патрубок подвода сжатого воздуха снабжен подпружиненным клапаном, кинематически связанным стальной нитью с заглушкой. Устройство обладает малым быстродействием и недостаточно надежно в работе, что связано с наличием в диффузоре легкоплавкого материала. При нагревании возникает сильный градиент температур, препятствующий однородному плавлению легкоплавкого материала. Сначала происходит размягчение материала в месте его контакта с заглушкой, что вызывает ослабление кинематической связи между заглушкой и клапаном. Это приводит к преждевременному частичному вскрытию устройства и прохождению через диффузор сжатого воздуха, охлаждающего легкоплавкий материал, который снова затвердевает, что может привести к отказу устройства. Легкоплавкие материалы (например, парафин) переходят из твердой фазы в жидкую инерционно, то есть с некоторым запаздыванием, что обусловлено теплофизическими свойствами этих материалов и неравномерной скоростью прогревания объема легкоплавкого материала. В результате может образоваться пробка, препятствующая свободному прохождению огнегасящего вещества через устройство. Между заглушкой и диффузором отсутствует уплотнение, что снижает надежность герметизации устройства. Кроме того, остатки легкоплавкого материала, застывшие на заглушке и сетке, препятствуют выходу огнегасящего вещества, что снижает дальность орошения очага пожара.

В основу изобретения положена задача создания надежного в работе и быстродействующего устройства, предназначенного в основном для тушения пожара в тупиковых выработках.

Эта задача решается за счет того, что в устройстве для тушения пожара, содержащем корпус, сопло для подвода пенообразователя, диффузор с конической сеткой, расположенной вершиной навстречу потоку пенообразователя, и установленный в корпусе патрубок для подвода сжатого воздуха, снабженный подпружиненным клапаном, механически связанным с заглушкой, расположенной на выходе диффузора, заглушка выполнена из саморазрушающегося при нагреве сплава, проявляющего эффект памяти формы, и снабжена по периферии средством, обеспечивающим возможность отрыва центральной части заглушки от ее остальной части, связь между заглушкой и клапаном патрубка выполнена в виде стержневого толкателя, один конец которого поджат к центральной части заглушки с помощью насаженной на толкатель пружины сжатия, а другой конец связан с возможностью рассоединения с клапаном патрубка, при этом обращенная внутрь устройства поверхность заглушки снабжена уплотняющим слоем.

Заглушка имеет сферическую форму и вогнутой стороной обращена к очагу пожара.

В процессе нагревания заглушки, выполненной из сплава, проявляющего эффект памяти формы, в материале заглушки формируется необходимый для ее разрушения уровень критических напряжений, который с повышением температуры достигает предела прочности ее материала (например, для сплавов системы Cu-Al-Fe этот уровень напряжений составляет 90-95 кг/мм). Этому способствует придание заглушке сферической формы. А установка заглушки вогнутой стороной к очагу пожара обеспечивает максимальное поглощение оптической части спектра теплового излучения, что существенно повышает ее чувствительность к изменению температуры.

В устройстве может быть предусмотрен источник электропитания, и заглушка в этом случае снабжается нагревательным элементом, а толкатель и корпус выполняются из электропроводного материала, при этом нагревательный элемент, толкатель и корпус образуют с источником электропитания электрическую цепь, в которую включено термореле, размещенное в зоне очага пожара, причем коническая сетка снабжена выполненной из диэлектрического материала направляющей опорой, через которую проходит толкатель.

Нагревательный элемент может быть выполнен в виде резистивного слоя, нанесенного на уплотняющий слой из изоляционного материала. Уплотняющий слой герметизирует внутреннее пространство устройства и, кроме того, служит для изоляции резистивного слоя от материала заглушки, причем оба слоя являются экранами, изолирующими заглушку от влияния температуры внутри устройства. Нагревательный элемент может быть выполнен также в виде ткани из тонких углеродных волокон, причем уплотняющий слой, например, из тефлона может быть армирован углеродными волокнами, что обеспечивает высокую герметичность в месте соединения заглушки и диффузора, изоляцию нагревательного элемента и надежный электрический контакт между нагревательным элементом и корпусом диффузора.

Армированное углеродными волокнами уплотнение может быть снабжено перфорацией по контуру отрыва центральной части заглушки, что механически ослабляет поперечное сечение нагревательного элемента и создает более высокую температуру по линии отрыва.

Образующая поверхность толкателя может быть покрыта изоляционным материалом, например тефлоном, что позволяет избежать электрического шунтирования толкателем других элементов конструкции и облегчает скольжение толкателя в направляющей опоре.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, разрез; на фиг.2 - устройство в момент срабатывания.

Устройство содержит корпус 1, сопло 2 для подвода пенообразователя, диффузор 3 с конической сеткой 4, расположенной вершиной навстречу потоку пенообразователя, патрубок 5 для подвода сжатого воздуха, снабженный клапаном 6, механически связанным с заглушкой 7, герметично установленной на выходе диффузора 3. Заглушка 7 имеет сферическую форму и выполнена из саморазрушающегося при нагреве сплава, проявляющего эффект запоминания первоначальной формы. (В данном случае первоначальной является сферическая форма, но с обратным знаком). Вогнутой стороной заглушка обращена в сторону очага пожара 8. Противоположная сторона заглушки снабжена диэлектрическим уплотняющим слоем 9, который электрически изолирует заглушку 7 от нагревательного элемента 10, расположенного поверх слоя 9 и выполненного в виде резистивного слоя, например, напыленного на поверхность слоя 9 сплава Ni-Cr. Элемент 10 электрически соединен через корпус диффузора с корпусом 1. В периферийной части заглушки по контуру отрыва ее центральной части предусмотрено средство, обеспечивающее указанный отрыв. В качестве такого средства может быть использована линия ослабления в теле заглушки, проходящая по контуру отрыва, или выполнение нагревательного элемента 10 по линии отрыва с меньшей толщиной относительно остальной его части. В сетке 4 установлена диэлектрическая направляющая опора 11 в виде втулки, через отверстие которой вдоль оси 12, проходящей через центр заглушки 7, пропущен толкатель 13 в виде прямого стержня с двумя токопроводящими контактами по его концам. Контакт 14 имеет форму тарелки с дном, перпендикулярным оси 12. Поверхность контакта 14 поджата к заглушке 7 (к нагревательному элементу 10). Противоположный контакт 15 вставлен в ответный по форме подпятник 16 поджимного винта 17, установленного на электрически изолированном основании 18, расположенном в центре сопла 2. Поджимной винт 17 электрически связан с источником питания 19 и с термореле 20, расположенным в зоне очага пожара. Между контактом 14 и направляющей опорой 11 на толкателе расположена пружина сжатия 21. Толкатель связан с клапаном 8, являясь для него опорой.

При возникновении пожара в тупиковой выработке устройство работает следующим образом. Термочувствительная заглушка 7 нагревается от очага пожара. По достижении заданной температуры (например, 72 град С) заглушка стремится принять первоначальную форму, при этом в материале заглушки возникают критические напряжения, приводящие к ее разрушению, которое происходит по контуру, имеющему максимальный градиент температур на ее поверхности, то есть по линии наименьшей толщины заглушки и/или резистивного слоя (нагревательного элемента 10). Центральная часть заглушки отрывается по упомянутому контуру от остальной ее части и выталкивается с помощью пружины 21, увлекая за собой толкатель 13, который выходит из соединения с клапаном 6. Последний открывает патрубок 5 и в полость устройства начинает поступать сжатый воздух. Одновременно через сопло 2 подается пенообразователь, который, смешиваясь на сетке 4 со сжатым воздухом, образует огнегасящую пену, выбрасываемую из диффузора в зону горения.

Снабжение устройства нагревательным элементом с источником питания 19 и термореле 20, замыкающем при пожаре электрическую цепь 20-19-17-13-10-2, повышает надежность срабатывания устройства и его быстродействие, обеспечивая дополнительный нагрев заглушки 7 с помощью нагревательного элемента 10. При этом разрушение происходит по контуру с меньшей толщиной нагревательного элемента 10, где создается локальный перегрев. Если нагревательный элемент образован углеродными волокнами, армирующими уплотнительный слой на заглушке, то контур отрыва может быть образован перфорацией в уплотнительном слое.

Предлагаемое устройство при необходимости может быть использовано для обеспечения воздухом людей, оказавшихся в изолированном пространстве при обрушении горных пород, для подачи в зону горения инертного газа, а также для отбора проб из зоны горения.

Выпуск устройства может быть осуществлен на заводах, специализирующихся на изготовлении противопожарной техники, без больших материальных затрат с использованием действующего оборудования.

Источники информации 1. Авт св. СССР N 608029, F 16 J 13/08, 1975.

2. Авт св. СССР N 1317153, Е 21 F 5/00, 1987.

Формула изобретения

1. Устройство для тушения пожара в тупиковой выработке, содержащее корпус, сопло для подвода пенообразователя, диффузор с конической сеткой, расположенной вершиной навстречу потоку пенообразователя, и установленный в корпусе патрубок для подвода сжатого воздуха, снабженный клапаном, механически связанным с заглушкой, расположенной на выходе диффузора, отличающееся тем, что заглушка выполнена из саморазрушающегося при нагреве сплава, проявляющего эффект памяти формы, и снабжена по периферии средством, обеспечивающим возможность отрыва центральной части заглушки от ее остальной части, связь между заглушкой и клапаном выполнена в виде проходящего через сетку стержневого толкателя, один конец которого поджат к центральной части заглушки с помощью насаженной на толкатель пружины сжатия, а другой конец связан с возможностью рассоединения с клапаном патрубка, при этом обращенная внутрь устройства поверхность заглушки снабжена уплотняющим слоем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что заглушка имеет сферическую форму и вогнутой стороной обращена к очагу пожара.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в нем предусмотрен источник электропитания, заглушка снабжена нагревательным элементом, а толкатель и корпус выполнены из электропроводного материала, при этом нагревательный элемент, толкатель и корпус образуют с источником электропитания электрическую цепь, в которую включено термореле, расположенное в зоне очага пожара.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что коническая сетка снабжена выполненной из диэлектрического материала направляющей опорой, через которую проходит толкатель.

5. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде нанесенного на уплотнение резистивного слоя.

6. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде расположенной на уплотняющем слое ткани из углеродного волокна.

7. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде углеродного волокна, армирующего уплотняющий слой заглушки.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что уплотняющий слой, армированный углеродным волокном, снабжен перфорацией, проходящей по линии отрыва центральной части заглушки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2