Модуль порошкового пожаротушения и способ его сборки

 

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности, к конструкции модулей порошкового пожаротушения. Модуль порошкового пожаротушения содержит корпус, заряд огнетушащего порошка, газогенерирующее устройство, накидную гайку, мембрану и рассекатель. Модуль снабжен диафрагмой, диаметр отверстия которой выполнен с соотношением, равным 0,11-0,35 внутреннего диаметра корпуса и 2,5-12,5 диаметров входного отверстия рассекателя. Предложен также способ сборки модуля порошкового пожаротушения. Изобретение направлено на повышение огнетушащей способности за счет оптимального времени выброса и уменьшенного остатка заряда огнетушащего порошка, повышение технико-экономических показателей. 2 с. и 20 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к пожарной технике, а именно к конструкции огнетушителей, и может найти широкое применение при разработке и производстве средств пожаротушения, в частности автоматических модулей порошкового пожаротушения.

Особенность порошковых средств пожаротушения состоит в том, что они являются высокоэффективным средством ликвидации очагов возгорании и пожаров всех классов (А, В, С, Д, Е).

Известен порошковый огнетушитель, содержащий корпус, горловину, запорно-пусковое устройство с сифонной трубкой, аккумулирующую полость и заряд огнетушащего порошка (см. Я.Я.Щербина. "Основы пожарной техники". Головное издательство издательского объединения "Вища школа", Киев, 1977 г., §27, стр.190-194). Такие огнетушители нашли широкое применение во многих областях народного хозяйства.

К недостаткам данного типа огнетушителей относятся невозможность их применения в автоматических системах.

Задачей данного технического решения является создание огнетушителя, применяемого при тушении возгорании твердых и жидких материалов, без предъявления требований по ликвидации возгораний объектов в автоматическом режиме без участия человека.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией огнетушителя является наличие корпуса и заряда огнетушащего порошка.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является устройство для тушения пожара, содержащее заполненный огнетушащим порошком корпус с выпускным насадком, закрытым защитной мембраной, газогегерирующее устройство с электроактиватором и рассекатель струи, а также способ его сборки, включающий установку во внутренней полости корпуса газогенерирующего устройства, введение огнетушащего порошка, установку разрушающейся мембраны рассекателя (см. Патент РФ №2189265), принятый авторами за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства для тушения пожара, принятого авторами за прототип, относится то, что тушение пожара и подавление очага возгорания обеспечивается, в основном, за счет объема огнетушащего порошка, подаваемого из огнетушителя, а не за счет его оптимального распределения по поверхности очага возгорания в течение времени разряда устройства, при этом, как показывает практика, не обеспечиваются требуемое время разряда огнетушителя, масса остатка заряда огнетушащего порошка и герметичность соединения корпуса с выпускным насадком в процессе производства, эксплуатации и хранения.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является подавление точечного очага возгорания без обеспечения повышенных требований по времени действия огнетушителя на больших площадях и остатка заряда огнетушащего порошка после разряда модуля.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией модуля порошкового пожаротушения является наличие корпуса с огнетушащим порошком, накидной гайки закрытого мембраной газогегерирующего устройства с электроактиватором и рассекателя струи.

В отличие от прототипа, в предлагаемом авторами модуле порошкового пожаротушения диаметр отверстия диафрагмы выполнен с соотношением, равным 0,11-0,35 внутреннего диаметра корпуса и 2,5-12,5 диаметров входного отверстия рассекателя.

Общими признаками с предлагаемым авторами способом сборки модуля порошкового пожаротушения являются установка во внутренней полости корпуса газогенерирующего устройства, введение огнетушащего порошка, установка разрушающей мембраны и рассекателя.

В отличие от прототипа, в предлагаемом авторами способе сборки модуля порошкового пожаротушения поджатие мембраны осуществляется крутящим моментом 0,5-5,0 кг·м.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:

- высота рассекателя составляет 0,3-0,9 диаметра основания рассекателя;

- соотношение между диаметром входного отверстия рассекателя и диаметром основания рассекателя составляет от 0,1 до 0,7,

- на наружной поверхности рассекателя выполнены два последовательно расположенных участка различной конусности, причем нижний участок выполнен с большей конусностью, высотой, равной 0,2-0,8 высоты рассекателя,

- заряд огнетушащего порошка занимает объем не менее 0,9 общего объема полости корпуса,

- рассекатель выполнен в виде тела вращения,

- рассекатель выполнен полым,

- на нижнем участке конуса рассекателя по его образующей выполнены пазы,

- заряд огнетушащего порошка выполнен на основе сульфата аммония,

- заряд огнетушащего порошка выполнен на основе фосфата моноаммония,

- заряд огнетушащего порошка выполнен на основе хлорида калия,

- заряд огнетушащего порошка выполнен на основе сульфата аммония и фосфата моноаммония,

- на корпус огнетушителя нанесено покрытие на эпоксидной, пентафталевой, глифталевой, поливенилбутеральной основах или на основе порошковых композиций,

- корпус выполнен из стали,

- на боковой поверхности корпуса размещена инструкция по применению и эксплуатации,

- мембрана выполнена из алюминиевого сплава,

- модуль дополнительно снабжен одной или несколькими мембранами,

- мембрана снабжена локализаторами напряжений,

- распылитель выполнен сменным,

- модуль снабжен аэратором,

- размещен в транспортной таре.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатам.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание модуля порошкового пожаротушения, обеспечивающего повышенную огнетушащую способность за счет оптимального времени выброса и уменьшенного остатка заряда огнетушащего порошка, повышение технико-экономических показателей за счет снижения габаритно-массовых характеристик, а также герметичности соединения мембраны с корпусом в условиях воздействия климатических факторов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном модуле порошкового пожаротушения, содержащем корпус, заряд огнетушащего порошка, газогенерирующее устройство, насадок, мембрану и рассекатель, согласно изобретению диаметр отверстия мембраны выполнен с соотношением, равным 0,11-0,35 внутреннего диаметра корпуса, и составляет 2,5-12,5 диаметров входного отверстия рассекателя.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:

- выполнения диаметра отверстия мембраны с соотношением, равным 0,11-0,35 внутреннего диаметра корпуса обеспечить в период активной работы модуля необходимую интенсивность газопорошковой струи для ликвидации очага возгорания. При выполнении диаметра отверстия диафрагмы менее 0,11 внутреннего диаметра корпуса уменьшается интенсивностью выброса огнетушащего порошка, при этом отрезок времени активной работы модуля растягивается. Это не позволяет быстро охватить, локализовать и тем самым ликвидировать очаг возгорания значительной интенсивности. Кроме того, периферийные участки огнетушащего порошка не успевают покинуть корпус, когда давление вытесняющего газа еще достаточно для образования направленной газопорошковой струи, что так же снижает эффективность пожаротушения. При выполнении диаметра отверстия диафрагмы более 0,35 внутреннего диаметра корпуса после разрушения мембраны происходит резкий спад давления вытесняющего газа, что приводит к значительному уменьшению скорости истечения газопорошковой струи, и, как следствие, ее напора будет недостаточно для быстрого охвата очага возгорания высокой интенсивности и его ликвидациии;

- выполнения диаметра отверстия диафрагмы 2,5-12,5 диаметра входного отверстия рассекателя обеспечить постоянную интенсивность газопорошковой струи в центральной зоне очага возгорания относительно оси крепления модуля. При выполнении диаметра отверстия диафрагмы менее 2,5 входного диаметра отверстия рассекателя интенсивность газопорошковой струи в центральной зоне распыления будет не достаточна для ликвидации очага возгорания на этом участке. При выполнении диаметра отверстия диафрагмы более 12,5 входного диаметра отверстия рассекателя произойдет перераспределение объема поступления огнетушащего состава на очаг возгорания с периферийных участков на центральные, что приведет к невозможности локализации участков очага возгорания, находящихся на удалении от оси крепления модуля.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения, позволяют, в частности, за счет:

- выполнения высоты рассекателя 0,3-0,9 диаметра основания рассекателя - обеспечить равномерное распределение объема огнетушащего порошка по периферии расчетной защищаемой площади в зависимости от высоты крепления модуля. При высоте рассекателя менее 0,3 диаметра основания значительная масса порошка не попадает в расчетную зону защищаемой площади, что резко снижает эффективность пожаротушения. При высоте рассекателя более 0,9 диаметра основания происходит разрыв газопорошковой струи, сопровождаемый резкими колебаниями ее интенсивности, что так же негативно сказывается на эффективности пожаротушения,

- выполнения входного отверстия рассекателя 0,1-0,7 диаметра основания - обеспечить равномерное распределение объема огнетушащего порошка в центральной зоне защищаемой площади. При диаметре отверстия менее 0,1 диаметра основания значительная масса огнетушащего порошка не попадает в центральную расчетную зону защищаемой площади. При диаметре более 0,7 основная масса огнетушащего порошка распределяется по периферии защищаемой площади, что отрицательно сказывается на огнетушащих возможностях модуля,

- выполнения на наружной поверхности рассекателя двух последовательно расположенных участков различной конусности, причем нижний участок выполнен с большей конусностью, высотой, равной 0,2-0,8 высоты рассекателя, - обеспечить одинаковый расход огнетушащего порошка по защищаемой площади в течение всего времени работы модуля. При высоте конуса менее 0,2 высоты рассекателя огнетушащий порошок не попадает в периферийные участки защищаемой площади, при высоте более 0,8 высоты рассекателя - в центральные,

- заполнения огнетушащим порошком не менее 0,9 общего объема полости корпуса - обеспечить оптимальное давление вытесняющего газа, вырабатываемого газогенерирующим устройством, для обеспечения требуемой интенсивности струи огнетушащего порошка и минимальной массы остатка заряда. Уменьшение объема заряда порошка менее 0,9 потребует значительного увеличения объема вытесняющего газа, что неизбежно приведет к необходимости увеличения массогабаритных характеристик газогенерирующего устройства, что уменьшит объем заряда огнетушащего порошка, и, как следствие, снизит огнетушащую способность модуля,

- выполнения рассекателя в виде тела вращения - улучшить его обтекаемость газопорошковой струей,

- выполнения рассекателя полым - уменьшить массу модуля порошкового пожаротушения,

- выполнения на нижнем участке конуса рассекателя по его образующей пазов - улучшить равномерность распыления огнетушащего состава по защищаемой площади,

- выполнения заряда огнетушащего порошка на основе сульфата аммония, фосфата аммония, композиции сульфата аммония и фосфата моноаммония или хлорида калия - повысить технико-экономические характеристики огнетушителя за счет оптимального выбора сырьевой базы, а также особенности их применения при ликвидации конкретных типов очагов возгорания и большой номенклатуры типоразмеров модулей (от 1 до 100 и более литров),

- нанесения на корпус огнетушителя защитного покрытия на эпоксидной, пентафталевой, глифталевой поливенилбутеральной основах или на основе порошковых композиций - предохранить материал корпуса от воздействия коррозирующих агентов окружающей среды и заряда огнетушащего порошка,

- выполнения корпуса из стали - обеспечить рабочие параметры огнетушителя при высоких технико-экономических характеристиках,

- размещения на боковой поверхности корпуса инструкции по применению и эксплуатации - значительно облегчить монтаж и упростить техническое обслуживание модуля,

- выполнения мембраны из алюминиевого сплава - обеспечить ее гарантируемую стойкость от воздействия внешних корродирующих факторов,

- снабжения мембраны локализаторами напряжений - достичь полного и равномерного разрушения мембраны, что необходимо для беспрепятственного истечения газопорошковой струи,

- снабжения модуля одной или несколькими мембранами - регулировать рабочее давление в корпусе,

- выполнения распылителя сменным - обеспечить возможность многократного использования модуля после его перезарядки,

- снабжения модуля аэратором - улучшить истечение порошка за счет его приведения в псевдосжиженное состояние,

- размещения модуля в транспортной таре - обеспечить защиту от воздействия окружающей среды, вибраций и динамических нагрузок при транспортировке.

Новая совокупность приемов и операций, характеризующих способ сборки, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет поджатия мембраны накидной гайкой с крутящим моментом 0,5...5,0 кг·м обеспечить герметичность соединения мембраны с корпусом при эксплуатации и хранении. При моменте поджатия мембраны менее 0,5 кг·м не обеспечивается требуемая степень деформации мембраны для получения герметичного соединения. Увеличение крутящего момента свыше 5,0 кг·м приводит к резкому росту деформации мембраны, что приведет к потере пластичных свойств материала, сопровождающейся образованием трещин и расслоений, и, как следствие, нарушению герметичности соединения.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в том, что модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус, заряд огнетушащего порошка, газогенерирующее устройство, насадок, мембрану и рассекатель, согласно изобретению снабжен диафрагмой, при этом диаметр отверстия диафрагмы выполнен с соотношением, равным 0,11-0,35 внутреннего диаметра корпуса, и составляет 2,5-12,5 диаметров входного отверстия рассекателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен разрез модуля порошкового пожаротушения.

Предлагаемый модуль содержит корпус 1 (выполненный из стали), заряд огнетушащего порошка 2, газогенерирующее устройство 3, узел крепления 4, рассекатель 5, накидную гайку 6, диафрагму 7, аэратор 8, мембрану 9, внутренний диаметр корпуса модуля D_к, диаметр отверстия диафрагмы D_д, входной диаметр отверстия рассекателя d, диаметр основания конуса рассекателя D, высоту рассекателя Н.

В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, в модуле порошкового пожаротушения на рассекателе 5 выполнены два последовательно расположенных участка различной конусности, верхний участок 10 и нижний участок 11 с большей конусностью, высота нижнего участка рассекателя - h, на нижнем участке 11 выполнены пазы 12.

Вышеописанное устройство работает следующим образом.

Модуль порошкового пожаротушения, используя узел крепления 4, устанавливают на защищаемом объекте. После срабатывания газогенератора 3 от пожарного извещателя происходит наддув корпуса 1 вытесняющим газом и приведение вытесняющим газом порошка 2 через отверстия в аэраторе 8 в псевдосжиженное состояние. При достижении расчетного давления разрушается мембрана 9 и газопорошковая струя через диафрагму 7, интенсивно омывая конусные участки 10 и 11, и частично через пазы 12 поступает на периферийные участки возгорания. Через входное отверстие рассекателя часть объема газопорошковой смеси поступает на центральные участки очага. Диафрагма 7 обеспечивает постоянную интенсивность газопорошковой струи на центральных участках возгорания. При этом обеспечивается высокая эффективность пожаротушения за счет постоянства интенсивности газопорошковой струи, оптимального времени выброса и распределения порошка по площади очага возгорания, минимальной массы остатка заряда огнетушащего порошка после полного разряда модуля.

Осуществление способа сборки модуля производится следующим образом.

В корпусе модуля устанавливают газогенерирующее устройство, вводят огнетушащий порошок, поджимают мембрану накидной гайкой с крутящим моментом 0,5...5,0 кг·м (4,9...49,0 Н·м), а затем, используя элементы крепления, устанавливают на защищаемом объекте.

Выполнение модуля порошкового пожаротушения в соответствии с изобретением позволяет обеспечить повышенную огнетушащую способность за счет оптимального времени выброса и уменьшенного остатка заряда огнетушащего порошка, повысить технико-экономические показатели на 10-15% за счет снижения габаритно-массовых характеристик.

Изобретение может быть использовано при разработке различных средств пожаротушения, в том числе модульных средств пожаротушения.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов огнетушителей, выполненных в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство.

Формула изобретения

1. Модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус, заряд огнетушащего порошка, газогенерирующее устройство, накидную гайку, мембрану и рассекатель, отличающийся тем, что модуль снабжен диафрагмой, при этом диаметр отверстия диафрагмы выполнен с соотношением, равным 0,11-0,35 внутреннего диаметра корпуса и 2,5-12,5 диаметров входного отверстия рассекателя.

2. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что высота рассекателя составляет 0,3-0,9 диаметра основания рассекателя.

3. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что соотношение между диаметром входного отверстия рассекателя и диаметром основания рассекателя составляет от 0,1 до 0,7.

4. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности рассекателя выполнены два последовательно расположенных участка различной конусности, причем нижний участок выполнен с большей конусностью, высотой, равной 0,2-0,8 высоты рассекателя.

5. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что заряд огнетушащего порошка занимает объем не менее 0,9 общего объема полости корпуса.

6. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что рассекатель выполнен в виде тела вращения.

7. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что рассекатель выполнен полым.

8. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что на нижнем участке конуса рассекателя по его образующей выполнены пазы.

9. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что заряд огнетушащего порошка выполнен на основе сульфата аммония.

10. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что заряд огнетушащего порошка выполнен на основе фосфата моноаммония.

11. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что заряд огнетушащего порошка выполнен на основе сульфата аммония и фосфата моноаммония.

12. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что заряд огнетушащего порошка выполнен на основе хлорида калия.

13. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что на корпус огнетушителя нанесено покрытие на эпоксидной, пентафталевой, глифталевой, поливенилбутеральной основах или на основе порошковых композиций.

14. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из стали.

15. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что на боковой поверхности корпуса размещена инструкция по применению и эксплуатации.

16. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что мембрана выполнена из алюминиевого сплава.

17. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что мембрана снабжена локализаторами напряжений.

18. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен одной или несколькими мембранами.

19. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что распылитель выполнен сменным.

20. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что снабжен аэратором.

21. Модуль порошкового пожаротушения по п.1, отличающийся тем, что размещен в транспортной таре.

22. Способ сборки модуля порошкового пожаротушения, включающий установку во внутренней полости корпуса газогенерирующего устройства, введение огнетушащего порошка, установку разрушающей мембраны, рассекателя, отличающийся тем, что поджатие мембраны осуществляется крутящим моментом 0,5-5,0 кг·м.

РИСУНКИ

Рисунок 1