Модуль порошкового пожаротушения
Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к модулям порошкового пожаротушения, которые являются универсальными средствами и могут быть использованы как при объемном, так и при локальном подавлении несанкционированных загораний в производственных и общественных зданиях, хранилищах, складах ГСМ, в гаражах, офисах, коттеджах и т.п., как при ручном, так и дистанционном (полу- или автоматическом) автономном задействовании. Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность тушения без усложнения конструкции путем оптимизации процесса управления потоком газопорошковой смеси, повысить равномерность концентрации газопорошковой смеси в поперечном сечении факела ее распыла при одновременном увеличении эксплуатационных возможностей за счет обеспечения позиционирования модуля в защищаемом пространстве в соответствии с существующей потребностью, а также удобств при транспортировке и повышении пожаровзрывобезопасности при проведении штатных операций с модулем. Предлагается модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором с газодинамически связанным с ним аэратором, имеющим перфорированную боковую поверхность, мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, и узел крепления, в котором согласно изобретению газогенератор выполнен в виде сменного источника холодного газа, корпус которого представляет собой тонкостенную цилиндрическую обечайку, закрытую с одной стороны жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным штуцером с центральным сквозным отверстием, а с другой стороны снабженной жестко скрепленным с ней усеченным конусом, в выходном отверстии которого запрессован чашеобразный аэратор, расстояние от центров отверстий перфорации которого до выходного отверстия усеченного конуса меньше расстояния от них до глухого плоского дна аэратора, при этом элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, размещен во внутреннем пространстве горловины дна корпуса и выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, верхняя часть боковой поверхности которого оснащена тангенциальными входными отверстиями, а обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси торец снабжен буртиком, которому соответствует посадочное место в горловине дна корпуса модуля, причем накидная гайка поджимает мембрану к горловине дна корпуса модуля посредством фигурной шайбы. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к модулям порошкового пожаротушения, которые являются универсальными средствами и могут быть использованы как при объемном, так и при локальном подавлении несанкционированных загораний в производственных и общественных зданиях, хранилищах, складах ГСМ, в гаражах, офисах, коттеджах и т.п., как при ручном, так и дистанционном (полу- или автоматическом) автономном задействовании.
Из уровня техники известна конструкция модуля порошкового пожаротушения, принятого за прототип, по патенту №2231381 (дата публикации 2004.06.27, бюллетень №18, ч.III), содержащего корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором с газодинамически связанным с ним аэратором, имеющим перфорированную боковую поверхность, мембрану, поджатую гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, и узел крепления.
К недостаткам прототипа следует отнести выполнение элемента, определяющего течение газопорошковой смеси, в виде рассекателя, имеющего два последовательно расположенных участка различной конусности, который совместно с диафрагмой формирует распространяющийся в защищаемом пространстве поток газопорошковой смеси. Отметим, что управлять, по прототипу, приходится потоком, находящимся в движении и при этом имеющим скорость, которая определяется размером отверстия в диафрагме и продольная составляющая которой перед подходом к конусному рассекателю наибольшая. Управлять высокоскоростным потоком - задача достаточно непростая, поэтому применен очень сложный рассекатель, конструкция которого не обеспечивает равномерную концентрацию газопорошковой смеси в поперечном сечении факела распыла и не может обеспечить гарантированную стабильность, повторяемость результатов подавления очага возгорания, что ограничивает эксплуатационные возможности модуля и, следовательно, ведет к снижению эффективности пожаротушения. Кроме того, рассекатель вынесен за пределы горловины дна корпуса модуля, что снижает компактность всего устройства в целом, ухудшает габаритно-массовые характеристики, ведет к снижению эксплуатационных удобств и удобств при транспортировке и хранении. Внутреннее простанство рассекателя не защищено от внешних несанкционированных воздействий, а также не исключена возможность попадания в него частей мембраны после ее разрушения, что может создать помехи для эффективного управления потоком газопорошковой смеси, что приведет к снижению эффективности пожаротушекния.
Следует отметить, что в подготовке порошка к равномерному и стабильному выбросу, оказывающему влияние на эффективность пожаротушения, важна роль аэратора. В прототипе аэратор практически не описан, но анализируя его размещение в модуле, с большой долей вероятности можно предположить, что его роль в псевдоожижении порошка лишена достаточной эффективности. Высокое расположение аэратора приведет к тому, что часть порошка, находящегося непосредственно под аэратором, может оказаться без динамического воздействия истекающего газа, при этом порошок может быть дополнительно поджат. Это обстоятельство усугубляется в процессе долговременного хранения модуля в снаряженном состоянии.
В прототипе используется газогенератор, в котором отсутствует конструктивный элемент, охлаждающий получаемый газ, например фильтр-охладитель. Из чего следует, что температура генерируемых газов оказывает отрицательное влияние на состояние порошка, его текучесть за счет спекания его частиц, что несомненно снизит эффективность подачи газопорошковой смеси, ухудшит параметры ее потока, и соответственно эффективность пожаротушения окажется недостаточной.
Сборка газогенератора, в части установки заряда и воспламенительного узла, производится при каждом переснаряжении с использованием корпуса газогенератора, скрепленного с корпусом модуля, что снижает эксплуатационные удобства и повышает пожаровзрывоопасность проводимых работ.
Задачей настоящего изобретения является создание модуля порошкового пожаротушения, позволяющего повысить эффективность тушения без усложнения конструкции путем оптимизации процесса управления потоком газопорошковой смеси, повысить равномерность концентрации газопорошковой смеси в поперечном сечении факела ее распыла при одновременном увеличении эксплуатационных возможностей за счет обеспечения позиционирования модуля в защищаемом пространстве в соответствии с существующей потребностью, а также удобств при транспортировке и повышении пожаровзрывобезопасности при проведении штатных операций с модулем.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией модуля порошкового пожаротушения, содержащего корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором с газодинамически связанным с ним аэратором, имеющим перфорированную боковую поверхность, мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, и узел крепления. Особенность заключается в том, что газогенератор выполнен в виде сменного источника холодного газа, корпус которого представляет собой тонкостенную цилиндрическую обечайку, закрытую с одной стороны жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным штуцером с центральным сквозным отверстием, а с другой стороны снабженной жестко скрепленным с ней усеченным конусом, в выходном отверстии которого запрессован чашеобразный аэратор, расстояние от центров отверстий перфорации которого до выходного отверстия усеченного конуса меньше расстояния от них до глухого плоского дна аэратора, при этом элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, размещен во внутреннем пространстве горловины дна корпуса и выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, верхняя часть боковой поверхности которого оснащена тангенциальными входными отверстиями, а обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси торец снабжен буртиком, которому соответствует посадочное место в горловине дна корпуса модуля, причем накидная гайка поджимает мембрану к горловине дна корпуса модуля посредством фигурной шайбы.
В частности, в корпусе источника холодного газа между крышкой и аэратором последовательно размещены инициатор, упругая прокладка с центральным отверстием, заряд твердого конденсированного вещества, моноблочный химически инертный газопроницаемый фильтр-охладитель, технологическая сетка, при этом инициатор, состоящий из электровоспламенителя и воспламенительной навески, размещен в несквозном цилиндрическом канале заряда, выполненном со стороны крышки корпуса источника холодного газа, а проводки электровоспламенителя герметично выведены через отверстие штуцера и защищены от воздействия статического электричества.
В частности, отверстия перфорации аэратора расположены равномерно по окружности его боковой поверхности перпендикулярно друг другу и оси источника холодного газа, при этом отношение диаметра каждого из отверстий перфорации и диаметра дна аэратора составляет 0,16÷0,18, а отношение диаметра дна аэратора и диаметра выходного отверстия усеченного конуса источника холодного газа составляет 0,92÷0,94.
В частности, расстояние между дном аэратора и горловиной дна корпуса модуля составляет не менее 0,11÷0,13 от наибольшей высоты полости корпуса модуля.
В частности, торец меньшего диаметра сопла выполнен заглушенным, при этом узел крепления выполнен с возможностью настенной установки модуля.
В частности, торец меньшего диаметра сопла выполнен с центральным отверстием, при этом узел крепления выполнен с возможностью потолочной установки модуля, а отношение диаметра центрального отверстия и внутреннего диаметра сопла составляет 0,3÷0,5.
В частности, высота буртика сопла составляет 0,31÷0,33 общей высоты сопла и 0,74÷0,76 высоты посадочного места в горловине дна корпуса модуля, а отношение общей высоты сопла и общей высоты горловины дна корпуса модуля составляет 0,77÷0,79, отношение высоты посадочного места и общей высоты горловины составляет 0,32÷0,34, отношение диаметров торцев сопла составляет 0,81÷0,83, а отношение диаметра буртика и диаметра посадочного места составляет 0,98÷0,99.
В частности, тангенциальные входные отверстия сопла выполнены таким образом, что их осевые линии параллельны диаметру сопла и перпендикулярны друг другу, при этом центры отверстий удалены от торца сопла меньшего диаметра на расстояние, составляющее 0,42÷0,44 общей высоты сопла, отношение диаметра каждого из тангенциальных отверстий сопла и внутреннего диаметра сопла составляет 0,47÷0,49.
В частности, фигурная шайба выполнена в форме кольца с центральным отверстием, отношение диаметра которого и диаметра соответствующего ему посадочного места сопла составляет 0,82÷0,84, отношение диаметра центрального отверстия шайбы и диаметра выходного отверстия накидной гайки составляет 0,89÷0,91, отношение общей высоты шайбы и ее наружного диаметра составляет 0,14÷0,16, отношение наружного диаметра шайбы и диаметра недореза резьбы накидной гайки составляет 0,94÷0,96, при этом верхний торец фигурной шайбы имеет профилированную поверхность, образованную со стороны центрального отверстия шайбы заостренным выступом, высота которого составляет 0,09÷0,11 высоты шайбы, а со стороны, контактирующей с горловиной дна корпуса модуля, канавку.
В частности, свободный торец горловины дна корпуса модуля выполнен с профилированной поверхностью, ответной профилю канавки фигурной шайбы.
Проведенный анализ уровня техники показывает, что заявляемый модуль порошкового пожаротушения отличается от ближайшего аналога иным типом используемого газогенератора, выполнением его сменным, иной компоновкой тракта для движения газопорошковой смеси - размещение элемента, определяющего ее течение, во внутреннем объеме горловины дна корпуса модуля (в прототипе указанный элемент вынесен за пределы горловины), иным конструктивным его выполнением, иным расположением мембраны с приданием ей дополнительной функции по защите внутреннего пространства сопла от внешних несанкционированных воздействий, иным выполнением аэратора и более низким его размещением по отношению к горловине дна корпуса, наличием фигурной шайбы.
Кроме того, в предлагаемом техническом решении иначе организован процесс управления потоком газопорошковой смеси, приводящий к оптимизации ее параметров. В прототипе диафрагма своим центральным отверстием определяет центральную часть потока, которая, в основном, направляется в отверстие верхнего торца усеченного конуса рассекателя. Оставшаяся часть потока в виде кольца растекается по боковой поверхности этого конуса, меняя направление на дополнительной конусной части и отделяя часть потока, который начинает втекать в пазы и, расширяясь, стремится объединиться с центральной частью потока. За счет изменения размера отверстия диафрагмы регулируется разделение потока по количеству порошка в ядре и на периферии струй. Далее центральный поток, до встречи с частью потока, поступающей через пазы, течет как свободная струя в пространстве, не претерпевая существенных изменений, кроме потери скорости за счет некоторого трения и растекания в пространстве. Часть потока газопорошковой смеси, движущаяся по боковой поверхности усеченного конуса, приобретает направление движения, близкое к последней. При изменении направления движения появляются слабые вихри, которые несколько расширяют эту часть потока после того, как она пройдет конусную часть рассекателя. Поэтому в конечном итоге получается поток газопорошковой смеси с крайне неравномерной концентрацией порошка по его поперечному сечению, что снижает эффективность пожаротушения, в предельном случае вплоть до того, что какая-то часть сплошного очага пожара может быть не погашена.
В заявляемом модуле распределение потока газопорошковой смеси определяется соотношением боковых и центрального отверстий сопла. Часть потока, которая вводится через тангенциальные отверстия, будет находиться в вихревом (турбулизированном) движении. Центральная часть потока увлекает этот вихревой поток вниз. В защищаемое простанство течет непрерывный по сечению, гармонично организованный поток, в котором отсутствуют ослабленные по концентрации участки.
Именно совокупность отличительных от прототипа признаков заявляемого решения с остальными существенными признаками позволила достичь вышеуказанный технический результат, который невозможно получить при реализации изобретения по прототипу в силу особенностей конструкции известного модуля, и решить поставленную задачу.
Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения иллюстрируется графическими изображениями:
Фиг.1 - продольный разрез модуля при потолочной установке;
Фиг.2 - узел А на фиг.1;
Фиг.3 - продольный разрез источника холодного газа с запрессованным аэратором.
Модуль порошкового пожаротушения содержит корпус 1, в котором размещены источник холодного газа 2, полость с огнетушащим порошком 3, аэратор 4, горловину дна корпуса 5 с размещенным внутри ее соплом 6, к которой накидной гайкой 7 с недорезом резьбы 8 посредством фигурной шайбы 9 поджата самосрезающаяся мембрана 10. Фигурная шайба 9 оснащена заостренным выступом 11, на котором свободно лежит мембрана 10. При этом при потолочной установке модуля узел крепления оснащен опорой 12, а торец меньшего диаметра сопла 6 снабжен центральным отверстием 13. Источник холодного газа 2 оснащен крышкой 14, прочно скрепленной с его корпусом 15 и оснащенной штуцером 16, в центральном отверстии которого установлен инициатор 17. В корпусе 15 последовательно размещены упругая прокладка 18, заряд 19, фильтр-охладитель 20, технологическая сетка 21. В нижней части обечайки источника холодного газа 2 расположен усеченный конус 22, в который запрессован чашеобразный аэратор 4.
Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения работает следующим образом. При подаче электрического импульса инициатор 17 срабатывает и воспламеняет конденсированное вещество заряда 19, которое генерирует газ, протекающий через боковой зазор, с которым размещен в корпусе 15 источника холодного газа 2 заряд 19, и через пористый фильтр-охладитель 20 во внутренний объем аэратора 4, где газ сжимается до давления, соответствующего площади проходного сечения боковых отверстий, и по достижении соответствующего уровня начинает поступать в полость 3 корпуса модуля 1 с огнетушащим порошком. Проходя через порошок, газ аэрирует его, подготавливая для метания в очаг загорания. При достижении газом давления соответствующего уровня на заостренном выступе 11 фигурной шайбы 9 срезается мембрана 10 и газопорошковая смесь начинает поступать в защищаемое пространство через боковые тангенциальные и центральное отверстия (в частном случае, при потолочной установке модуля), приобретая вихревое турбулизированное движение и тенденцию к достижению равномерности концентрации порошка в поперечном сечении потока. При настенной установке модуль располагается на небольшой высоте, истекающий поток газопорошковой смеси не успевает расшириться до пределов, исключающих эффективность воздействия потока на очаг возгорания с потерей равномерности концентрации порошка в его поперечном сечении, и необходимость организации центрального течения газопорошковой смеси исчезает.
Проведенные испытания по тушению очагов загорания класса В показали, что заявляемый модуль порошкового пожаротушения защищает 12,5 м2 площади при размещении на высоте 8 м, и при размещении на той же высоте защищает 70 м3 объема при тушении пожара класса А. Предлагаемый модуль прост в изготовлении, обеспечен широкой отечественной сырьевой базой, ведется подготовка к его использованию в серийном производстве.
1. Модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором с газодинамически связанным с ним аэратором, имеющим перфорированную боковую поверхность, мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, и узел крепления, отличающийся тем, что газогенератор выполнен в виде сменного источника холодного газа, корпус которого представляет собой тонкостенную цилиндрическую обечайку, закрытую с одной стороны жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным штуцером с центральным сквозным отверстием, а с другой стороны снабженной жестко скрепленным с ней усеченным конусом, в выходном отверстии которого запрессован чашеобразный аэратор, расстояние от центров отверстий перфорации которого до выходного отверстия усеченного конуса меньше расстояния от них до глухого плоского дна аэратора, при этом элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, размещен во внутреннем пространстве горловины дна корпуса и выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, верхняя часть боковой поверхности которого оснащена тангенциальными входными отверстиями, а обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси торец снабжен буртиком, которому соответствует посадочное место в горловине дна корпуса модуля, причем накидная гайка поджимает мембрану к горловине дна корпуса модуля посредством фигурной шайбы.
2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в корпусе источника холодного газа между крышкой и аэратором последовательно размещены инициатор, упругая прокладка с центральным отверстием, заряд твердого конденсированного вещества, моноблочный химически инертный газопроницаемый фильтр-охладитель, технологическая сетка, при этом инициатор, состоящий из электровоспламенителя и воспламенительной навески, размещен в несквозном цилиндрическом канале заряда, выполненном со стороны крышки корпуса источника холодного газа, а проводки электровоспламенителя герметично выведены через отверстие штуцера и защищены от воздействия статического электричества.
3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отверстия перфорации аэратора расположены равномерно по окружности его боковой поверхности перпендикулярно друг другу и оси источника холодного газа, при этом отношение диаметра каждого из отверстий перфорации и диаметра дна аэратора составляет 0,16-0,18, а отношение диаметра дна аэратора и диаметра выходного отверстия усеченного конуса источника холодного газа составляет 0,92-0,94.
4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что расстояние между дном аэратора и горловиной дна корпуса модуля составляет не менее 0,11-0,13 от наибольшей высоты полости корпуса модуля.
5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что торец меньшего диаметра сопла выполнен заглушенным, при этом узел крепления выполнен с возможностью настенной установки модуля.
6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что торец меньшего диаметра сопла выполнен с центральным отверстием, при этом узел крепления выполнен с возможностью потолочной установки модуля, а отношение диаметра центрального отверстия и внутреннего диаметра сопла составляет 0,3-0,5.
7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что высота буртика сопла составляет 0,31-0,33 общей высоты сопла и 0,74-0,76 высоты посадочного места в горловине дна корпуса модуля, а отношение общей высоты сопла и общей высоты горловины дна корпуса модуля составляет 0,77-0,79, отношение высоты посадочного места и общей высоты горловины составляет 0,32-0,34, отношение диаметров торцов сопла составляет 0,81-0,83, а отношение диаметра буртика и диаметра посадочного места составляет 0,98-0,99.
8. Модуль по п.1, отличающийся тем, что тангенциальные входные отверстия сопла выполнены таким образом, что их осевые линии параллельны диаметру сопла и перпендикулярны друг другу, при этом центры отверстий удалены от торца сопла меньшего диаметра на расстояние, составляющее 0,42-0,44 общей высоты сопла, отношение диаметра каждого из тангенциальных отверстий сопла и внутреннего диаметра сопла составляет 0,47-0,49.
9. Модуль по п.1, отличающийся тем, что фигурная шайба выполнена в форме кольца с центральным отверстием, отношение диаметра которого и диаметра соответствующего ему посадочного места сопла составляет 0,82-0,84, отношение диаметра центрального отверстия шайбы и диаметра выходного отверстия накидной гайки составляет 0,89-0,91, отношение общей высоты шайбы и ее наружного диаметра составляет 0,14-0,16, отношение наружного диаметра шайбы и диаметра недореза резьбы накидной гайки составляет 0,94-0,96; при этом верхний торец фигурной шайбы имеет профилированную поверхность, образованную со стороны центрального отверстия шайбы заостренным выступом, высота которого составляет 0,09-0,11 высоты шайбы, а со стороны, контактирующей с горловиной дна корпуса модуля, канавку.
10. Модуль по п.1 или 9, отличающийся тем, что свободный торец горловины дна корпуса модуля выполнен с профилированной поверхностью, ответной профилю канавки фигурной шайбы.
