Устройство для тушения возгораний паром

Устройство для тушения возгораний паром предназначено для быстрой ликвидации очагов возгорания внутри технологического аппарата, работающего при атмосферном давлении и при температуре рабочей среды выше 100°С. Эксплуатируемые в настоящее время системы пожаротушения позволяют быстро ликвидировать возгорания внутри технологических блоков и аппаратов, однако имеют следующие недостатки: огнетушащие вещества и составы (пена, инертный газ, порошок) требуют специального оборудования для приготовления, хранения, поддержания в рабочем состоянии и инициализации для прямого применения; модули пожаротушения на базе указанных веществ конструктивно сложны и зачастую оказываются одноразовыми; при тушении возгораний указанными веществами, как правило, всё содержимое технологического аппарата приходит в негодность. Существующие установки парового тушения получают пар от паровых котлов, постоянно находящихся в горячем резерве. Это технически сложно и нерентабельно. Предлагаемое изобретение обеспечивает быструю ликвидацию возгораний внутри замкнутого объёма технологического аппарата паром, образующимся из перегретой воды, находящейся внутри герметично закрытого сосуда этого устройства, при резком снижении давления внутри него до атмосферного. Для работы и поддержания предлагаемого устройства в готовности не требуется паровой котёл или отдельная паровая магистраль. Поддержание высокой температуры и давления воды внутри устройства осуществляется за счёт тепла рабочей среды. Устройство является многоразовым, а огнетушащее вещество дешёвым и безвредным. 5 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к методам борьбы с пожарами и к процессам ликвидации пожаров в закрытых объемах.

Уровень техники

В качестве прототипа принято «Устройство для тушения пожаров» по Патенту Российской Федерации RU 2245182 C1. От предложенного изобретения описанное в Патенте РФ RU 2245182 C1 устройство имеет следующие отличия:

- нагрев огнетушащего вещества (воды) в герметичной емкости происходит за счет тепловой энергии, выделяемой при горении защищаемых материалов и оборудования;

- выход пароводяной смеси в помещение осуществляется через отверстия неопределенной формы, неопределенных размеров и неустановленного расположения и направления.

В изобретении по Патенту РФ RU 2245182 C1 имеются следующие недостатки:

- для нагрева воды в герметично закрытой бочке до достижения необходимой температуры и давления, способного разорвать оболочку бочки, требуется длительное, неопределенное время, в течение которого может погибнуть значительная часть защищаемых от пожара материалов и оборудования. Это приведет к убыткам, связанным с потерей материальных ценностей и возможными повреждениями строительных конструкций самого здания;

- неопределенность формы, размеров, расположения и направления выходных отверстий, образующихся при разрыве корпуса бочки, снижает эффективность применения устройства по прямому назначению, делает невозможным определение расчетным путем необходимого количества устройств и воды для обеспечения тушения возгорания в заданном объеме;

- невозможно определить, до какой конкретной температуры будет перегрета вода в бочке. От температуры перегрева воды зависит давление в бочке и количество образующегося водяного пара для тушения пожара;

- момент начала подачи огнетушащего вещества не привязан по времени к моменту возгорания и неуправляем;

- устройство используется только один раз, и для очередного рабочего цикла требуется оснащение защищаемого помещения новым комплектом «Устройства для тушения пожаров».

Известен «Огнетушащий элемент» по Патенту РФ RU 2406552 C1. От предложенного изобретения «Огнетушащий элемент» имеет следующие отличия:

- огнетушащее вещество (вода) находится в мелких стеклянных капсулах (поперечный размер капсулы примерно 4 мм);

- нагрев воды в капсулах происходит за счет тепловой энергии, выделяемой при горении защищаемых материалов и оборудования;

- выход диспергированной воды и пара в защищаемое помещение происходит в результате разрушения стеклянных капсул при нагреве их выше температуры кипения воды и повышении давления пароводяной смеси в капсуле.

В изобретении по Патенту РФ RU 2406552 C1 имеются следующие недостатки:

- для нагрева капсулы до температуры, при которой происходит ее разрушение от давления пароводяной смеси внутри капсулы, требуется время. Это приводит к задержке по времени между моментом возникновения возгорания и началом его тушения;

- выход пароводяной смеси из капсул в защищаемое помещение происходит не одновременно, т.к. капсулы располагаются в разных местах помещения и нагреваются неравномерно и неодинаково. Следовательно, количество поступающей в помещение воды и пара не поддается контролю. Это снижает эффективность тушения возгораний;

- разрушение капсул происходит с образованием большого количества мелких частиц стекла, которые попадают в защищаемый материал, в оборудование, в покрытия строительных конструкций и стен помещения. После окончания тушения часть уцелевшего материала материала приходит в негодность, а само помещение и оборудование требуют тщательной уборки от стеклянной пыли и осколков.

Известен «Огнетушащий элемент» по Патенту РФ RU 2401674 С1. От предложенного изобретения «Огнетушащий элемент» имеет следующие отличия:

- огнетушащее вещество (вода) находится в мелких тонкостенных стеклянных капсулах (поперечный размер капсулы примерно 4 мм);

- нагрев воды в капсулах происходит за счет тепловой энергии, выделяемой при горении защищаемых материалов и оборудования;

- выход диспергированной воды и пара в защищаемое помещение происходит вследствие разрушения стеклянных капсул при нагреве их выше температуры кипения воды и повышении давления пароводяной смеси в капсуле.

В изобретении по Патенту РФ RU 2401674 C1 имеются следующие недостатки:

- для нагрева стеклянных капсул до температуры, при которой происходит их разрушение от давления пароводяной смеси внутри капсулы, требуется время. Это приводит к задержке по времени между моментом возникновения возгорания и началом его тушения;

- выход пароводяной смеси из капсул в защищаемое помещение происходит не одновременно, т.к. капсулы располагаются в разных местах помещения и нагреваются неравномерно и неодинаково. Следовательно, количество поступающей в помещение воды и пара не поддается контролю. Это снижает эффективность тушения возгораний;

- разрушение капсул происходит с образованием большого количества мелких частиц стекла, которые попадают в защищаемый материал, в оборудование, в покрытия строительных конструкций и стен помещения. После окончания тушения часть уцелевшего материала приходит в негодность, а само помещение и оборудование требуют тщательной уборки от стеклянной пыли и осколков.

Известен «Способ тушения пожара» по Патенту РФ RU 2295370 С2. От предложенного изобретения «Способ тушения пожара» имеет следующие отличия:

- огнетушащее вещество (вода) находится в мелких тонкостенных стеклянных капсулах (поперечный размер капсулы примерно 4 мм);

- нагрев воды в капсулах происходит за счет тепловой энергии, выделяемой при горении защищаемых материалов и оборудования;

- доставка капсул с огнетушащим веществом в зону горения производится при помощи струи воды, взрывчатого вещества, пневматической пушки, бомбы;

- выход диспергированной воды и пара в защищаемое помещение происходит в результате разрушения стеклянных капсул при нагреве их выше температуры кипения воды и повышении давления пароводяной смеси в капсуле.

В изобретении по Патенту РФ RU 2295370 C2 имеются следующие недостатки:

- для доставки капсул в зону горения требуется специальное оборудование;

- для нагрева стеклянных капсул до температуры, при которой происходит их разрушение от давления пароводяной смеси внутри капсулы, требуется время. Это приводит к задержке по времени между моментом возникновения возгорания и началом его тушения;

- выход пароводяной смеси из капсул в защищаемое помещение происходит не одновременно, т.к. капсулы попадают в разные места помещения не одновременно и располагаются неравномерно, следовательно, количество поступающей в помещение воды и пара не поддается контролю. Это снижает эффективность тушения возгораний;

- разрушение капсул происходит с образованием большого количества мелких частиц стекла, которые попадают в защищаемый материал, в оборудование, в покрытия строительных конструкций и стен помещения. После окончания тушения часть уцелевшего материала приходит в непригодность, а само помещение и оборудование требуют тщательной уборки от стеклянной пыли и осколков.

Известен «Способ и устройство для тушения пожаров» по патенту РФ RU 2318562 С2. От предложенного изобретения «Способ и устройство для тушения пожаров» имеет следующие отличия:

- огнетушащее вещество располагается в тонкостенных замкнутых емкостях, располагаемых в очаге горения;

- емкости соединены между собой перемычками;

- нагрев огнетушащего вещества в емкостях происходит за счет тепловой энергии, выделяемой при горении защищаемых материалов и оборудования;

- выход пароводяной смеси в помещение осуществляется через отверстия неопределенной формы, неопределенных размеров и неустановленного расположения и направления.

В изобретении по Патенту РФ RU 2318562 C2 имеются следующие недостатки:

- для нагрева огнетушащего вещества в емкостях до достижения необходимой температуры и давления, способного разорвать оболочку емкости, потребуется длительное, неопределенное время, в течение которого может погибнуть значительная часть защищаемых от пожара материалов и оборудования. Это приведет к убыткам, связанным с потерей материальных ценностей и возможными повреждениями строительных конструкций самого здания;

- неопределенность формы, размеров, расположения и направления выходных отверстий, образующихся при разрыве оболочки емкости, снижает эффективность применения устройства по прямому назначению, делает невозможным определение расчетным путем необходимого количества емкостей и огнетушащего вещества для обеспечения тушения возгорания в заданном объеме;

- невозможно определить, до какой конкретной температуры будет перегрета вода в емкостях. От температуры перегрева воды зависит давление в емкостях и количество образующейся парожидкостной смеси для тушения пожара;

- поскольку емкости соединены друг с другом перемычками, то при разрыве только одной из емкостей падает давление во всей системе. Остальные емкости не разрываются, поступление огнетушащего вещества в помещение замедляется и происходит только в одной точке пространства помещения. Это снижает эффективность тушения возгораний;

- момент начала подачи огнетушащего вещества не привязан по времени к моменту возгорания и неуправляем;

- устройство является одноразовым и для очередного рабочего цикла требуется оснащение помещения новым комплектом устройства для тушения пожаров.

Известен «Способ ликвидации горения в галерейных помещениях» по Патенту РФ RU 2288013 C2. От предложенного изобретения «Способ ликвидации горения в галерейных помещениях» имеет следующие отличия:

- изоляция галереи от распространения пламени по ней, а также от доступа воздуха извне для поддержания горения на первом этапе достигается с помощью создания гидравлической (водяной) завесы;

- подача огнетушащего вещества непосредственно для тушения пламени производится на втором этапе при помощи разбрызгивающих форсунок.

В изобретении по Патенту РФ RU 2288013 C2 имеются следующие недостатки:

- подача огнетушащего вещества в зону гидравлической завесы и в зону тушения пламени осуществляется из-за пределов галереи. Такая система подачи имеет определенную инерционность, подача огнетушащего вещества осуществляется с задержкой по времени между моментом возникновения возгорания и началом его тушения;

- для обеспечения постоянной работоспособности «Способа ликвидации горения в галерейных помещениях» необходимо специальное оборудование: насосы, ресиверы, клапаны, сложные системы автоматики, емкостное оборудование и др.

Известен «Способ тушения пожара и устройство для его реализации» по Патенту РФ RU 2319529 С2. От предложенного изобретения «Способ тушения пожара и устройство для его реализации» имеет следующие отличия:

- огнетушащее средство располагается в эластичной сетчатой оболочке, подвешенной над защищаемой зоной;

- нагрев огнетушащего средства в оболочке происходит за счет тепловой энергии, выделяемой при горении защищаемых материалов и оборудования;

- огнетушащее средство выбрасывается в зону горения вследствие разрушения оболочки взрывным зарядом, помещенным в оболочку при ее снаряжении.

В изобретении по Патенту РФ RU 3319529 С2 имеются следующие недостатки:

- при подрыве заряда не все ячейки сетчатой оболочки разрушаются, что приводит к неполному покрытию огнетушащим средством зоны горения;

- устройство является одноразовым и для очередного рабочего цикла требуется укомплектование помещения новым комплектом устройства для тушения пожара.

Известно «Устройство для тушения пожара перегретой водой» по Патенту РФ RU 2030194 С1. От предложенного изобретения «Устройство для тушения пожаров перегретой водой» имеет следующие отличия:

- перегретая вода подается в зону горения извне;

- перегретая вода приготавливается при помощи специального агрегата, состоящего из горелки, вентилятора, двигателя внутреннего сгорания и теплообменника.

В изобретении по Патенту РФ RU 2030194 С1 имеются следующие недостатки:

- для приготовления перегретой воды необходимо иметь сложный агрегат, состоящий из горелки, вентилятора, двигателя внутреннего сгорания и теплообменника, а также запас топлива для двигателя внутреннего сгорания;

- невозможность получить большой, быстро накрывающий всю зону горения объем пароводяной смеси в короткий промежуток времени.

Раскрытие изобретения

Устройство для тушения возгораний паром предназначено для тушения возгораний внутри технологических аппаратов, работающих при атмосферном давлении и температуре рабочей среды выше 100°С.

Устройство содержит:

- сосуд, который располагается внутри технологического аппарата;

- кронштейны для крепления сосуда внутри технологического аппарата;

- датчики обнаружения возгорания;

- контроллер;

- исполнительные механизмы для открывания клапанов.

Сосуд, который располагается внутри технологического аппарата, состоит из стальной оболочки, клапана (клапанов), сопла (сопел), а также трубопроводов заполнения сосуда водой, слива воды и контроля заполнения сосуда, оснащенных запорными устройствами.

Суть предложенного изобретения состоит в том, что для тушения возгорания внутри технологического аппарата, работающего при атмосферном давлении и температуре выше 100°С, используется водяной пар, образующийся из перегретой воды. Перегретая вода получается в герметично закрытом сосуде, расположенном внутри технологического аппарата. Для образования перегретой воды в герметично закрытом сосуде не требуется подвод тепловой энергии извне. Сосуд является частью рабочего пространства технологического аппарата, вода в нем перегревается за счет тепловой энергии рабочей среды технологического аппарата. Поскольку технологический аппарат защищен от потерь тепла слоем теплоизолирующего материала, то для поддержания температуры воды в сосуде не требуется дополнительная тепловая энергия, кроме тепловой энергии для компенсации тепловых потерь самого технологического аппарата через слой теплоизоляции. Нагрев воды до температуры рабочей среды технологического аппарата происходит одновременно с его разогревом и выходом на рабочий режим. В течение всего технологического цикла устройство для тушения возгораний паром находится в постоянной готовности для применения по прямому назначению.

Фигуры чертежей, описание чертежей и описание работы устройства выполнено на примере его применения в составе терможелировочной камеры для производства линолеума промазным способом. В технологии производства линолеума промазным способом выполняются следующие основные технологические операции:

- нанесение на нетканое полотно слоя полимерного материала;

- калибрование слоя материала на нетканой основе с помощью обогреваемых вальцов;

- выдержка полуфабриката линолеума в терможелировочной камере в течение определенного времени при температуре от 160°С до 190°С.

Процесс производства линолеума и процесс его выдержки в терможелировочной камере является непрерывным. Время выдержки зависит от скорости подачи полуфабриката линолеума в камеру и от длины камеры.

В существующих системах паротушения пар в зону возгорания подается от внешних источников: паровых линий предприятия, парогенераторов, паровых котлов с системами водоподготовки, постоянно находящихся в «горячем» резерве. Это требует больших материальных затрат, специального оборудования, обученного обслуживающего персонала.

Технический результат предложенного изобретения - это возможность тушения возгораний в закрытых объемах технологических аппаратов паром, образующимся при вскипании фиксированного объема перегретой воды в сосуде при сбросе ее давления до атмосферного. Для получения перегретой воды и пара не требуются паровые котлы, парогенераторы, специальные паровые линии. Перегретая вода получается непосредственно в технологическом аппарате (помещении) в герметично закрытом сосуде за счет тепла рабочей среды при выходе технологического аппарата на рабочий режим. Температура и давление воды в герметично закрытом сосуде обеспечиваются в течение всего технологического процесса без дополнительных затрат тепловой энергии, а все устройство для тушения возгораний паром находится в постоянной готовности к применению по назначению и срабатывает одновременно с моментом начала возгорания, что обеспечивает высокую эффективность тушения.

Устройство по предложенному изобретению является многоразовым. Для очередного использования по назначению после ликвидации возгорания требуется только закрыть клапаны и заполнить сосуд водой.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Поперечный разрез технологического аппарата с принципиальной схемой устройства.

Фиг. 2. Схема сосуда и обвязка его трубопроводами.

Фиг. 3. Поперечный разрез сосуда до возгорания.

Фиг. 4. Поперечный разрез сосуда после срабатывания исполнительного механизма в момент возгорания.

Фиг. 5. Диаграмма зависимости количества образующегося пара от давления перегретой воды (конденсата).

Поперечный разрез технологического аппарата 1 с принципиальной схемой устройства приведен на Фиг. 1.

1. Технологический аппарат.

2. Технологическая щель.

3. Защищаемый материал.

4. Сосуд.

5. Кронштейн.

6. Датчик обнаружения возгорания.

7. Контроллер.

8. Исполнительный механизм.

Схема сосуда 4 и обвязка его трубопроводами показана на Фиг 2.

9. Трубопровод заполнения сосуда с запорным устройством.

10. Трубопровод слива из сосуда с запорным устройством.

11. Трубопровод контроля заполнения сосуда с запорным устройством.

На Фиг. 3 показан поперечный разрез сосуда 4 и положение клапана 15 до возгорания.

12. Обечайка сосуда.

13. Сопло.

14. Седло клапана.

15. Клапан.

16. Пружина.

17. Сильфон.

18. Корпус.

19. Гильза.

20. Втулка.

21. Грунд-букса.

22. Уплотнение.

23. Уплотнение.

На Фиг. 4 показан поперечный разрез сосуда 4 и положение клапана 15 после срабатывания исполнительного механизма 8 в момент возгорания.

Терможелировочная камера может иметь в длину до 30 м, поэтому сосуды 4 для приготовления перегретой воды имеют вытянутую форму с размещенными через определенные промежутки соплами 13 для обеспечения возможности тушения возгорания материала 2 в любом месте технологического аппарата 1.

Технологические щели 2, находящиеся в начале и в конце технологического аппарата 1, предназначены для ввода в камеру рулонного полуфабриката линолеума и его выпуска из камеры по окончании процесса полимеризации, а также для минимизации утечек тепла из рабочего пространства технологического аппарата 1 наружу. При тушении возгорания технологические щели предназначены для выхода из технологического аппарата воздуха, вытесняемого паром.

Сосуд 4 предназначен для заполнения водой, получения и хранения запаса перегретой воды во время работы технологического аппарата 1.

Кронштейн 5 предназначен для крепления сосуда 4 в технологическом аппарате 1.

Датчик обнаружения возгорания 6 предназначен для регистрации возгорания и передачи сигнала о возгорании на контроллер 7.

Контроллер 7 предназначен для обработки сигнала от датчика 6 и передачи командного сигнала на исполнительный механизм 8.

Исполнительный механизм 8 предназначен для открывания клапана 15.

Трубопровод заполнения сосуда с запорным устройством 9 предназначен для заполнения сосуда 4 водой и герметичной отсечки сосуда 4 от внешней сети водоснабжения.

Трубопровод слива из сосуда с запорным устройством 10 предназначен для слива воды из сосуда 4.

Трубопровод контроля заполнения сосуда с запорным устройством 11 предназначен для контроля заполнения сосуда 4 и герметичной отсечки его от внешней среды после полного заполнения.

Сопло 13 предназначено для выпуска пароводяной смеси в рабочее пространство технологического аппарата 1.

Седло клапана 14 предназначено для обеспечения герметичности сосуда после закрытия клапана 15.

Клапан 15 предназначен для герметичного закрывания сопла 13 в процессе его заполнения, нагревания воды, работы технологического аппарата до момента возгорания.

Пружина 16 предназначена для закрытия клапана 15 и обеспечения плотности его прилегания к седлу клапана 14.

Сильфон 17 предназначен для обеспечения герметичной изоляции внутреннего пространства сосуда 4 от пространства технологического аппарата 1 и производственного помещения.

Корпус 18 предназначен для размещения деталей устройства.

Гильза 19 предназначена для затяжки одного из уплотнений 22 и торца сильфона 17.

Втулка 20 предназначена для регулировки и обеспечения необходимой силы сжатия пружины 16.

Грунд-букса 21 предназначена для затяжки уплотнения 22, уплотнения 23, сильфона 17, пружины 16.

Уплотнения 22 и 23 предназначены для дополнительной страховки герметичности сильфона 17.

Принцип работы устройства для тушения возгораний паром

Перед запуском технологического процесса терможелирования полуфабриката линолеума сосуд 4 через трубопровод заполнения сосуда с запорным устройством 9 заполняется водой (умягченной водой, конденсатом). При этом должно быть закрыто запорное устройство на трубопроводе слива 10, а положение клапана 15 должно соответствовать Фиг. 3. После того, как вода начнет изливаться через трубопровод контроля заполнения сосуда с запорным устройством 11, закрывается запорное устройство на трубопроводе заполнения 9, и после этого закрывается запорное устройство на трубопроводе контроля заполнения 11.

Устройство готово к работе.

При разогреве рабочего пространства технологического аппарата 1 до температуры 180°С и выходе его в рабочий режим одновременно до такой же температуры нагревается вода в сосуде 4. Температура рабочей среды в технологическом аппарате 1, а значит и воды в сосуде 4, контролируется и корректируется автоматизированной системой управления технологическим процессом.

При возгорании защищаемого материала 3 внутри технологического аппарата 1 срабатывает датчик обнаружения возгорания 6, который передает сигнал на контроллер 7. Контроллер 7 обрабатывает сигнал от датчика 6 и направляет командный сигнал на исполнительный механизм 8. Исполнительный механизм 8 срабатывает и приводит клапан 15 в положение в соответствии с Фиг. 4. Кроме этого контроллер 7 посылает сигнал на отключение системы подачи тепла в технологический аппарат 1 и на обесточивание внутренних электроприемников технологического аппарата 1.

При закрытом клапане 15 и температуре воды 180°С давление внутри сосуда 4 будет равняться 10 бар (10,2 атмосферы).

При открытии клапана 15 давление внутри сосуда резко падает до давления внутри технологического аппарата - атмосферного давления. Перегретая до температуры 180°С вода мгновенно вскипает, и образовавшаяся пароводяная смесь через сопло 13 поступает в рабочее пространство технологического аппарата 1. Пар заполняет внутреннее пространство технологического аппарата 1, а перегретая диспергированная вода интенсивно испаряется внутри технологического аппарата 1, увеличивая концентрацию пара и снижая концентрацию кислорода. Концентрация кислорода в воздухе внутри технологического аппарата 1 падает до уровня, при котором горение становится невозможным (при тушении паром это 15% и менее). Оставшаяся в сосуде 4 ниже уровня сопла 13 (Фиг. 4) вода продолжает вскипать за счет внутреннего тепла и остаточного тепла рабочего пространства и конструкций технологического аппарата 1. Водяной пар через сопло 13 поступает в рабочее пространство и обеспечивает подпор пара из технологического аппарата 1 через технологические щели 2, не допуская притока воздуха внутрь камеры. Таким образом обеспечивается концентрация кислорода внутри технологического аппарата 1 на уровне менее 15%. Наряду со снижением концентрации кислорода внутри технологического аппарата 1 происходит некоторое снижение температуры в зоне горения, а также срыв пламени с поверхности защищаемого материала 3 струями пароводяной смеси.

Обоснование принципа работы устройства для тушения возгораний паром

Пружина 16 необходима для закрытия клапана 15 во время заполнения сосуда 4 водой. После заполнения сосуда 4 водой и отсечки его от внешней сети водоснабжения и от внешней среды дополнительное уплотнение клапана осуществляется за счет роста внутреннего давления P в сосуде 4 при нагревании воды в процессе выхода технологического аппарата 1 на рабочий режим. Дополнительная сила F прижатия клапана 15 к седлу клапана 14 возникает за счет внутреннего давления P внутри сосуда 4 и будет равна произведению давления P на площадь кольцевой поверхности между наружным диаметром d₂ клапана 15 и диаметром d₁:

F=Pπ(d₂²–d₁²)/4,

при этом наружный диаметр прилегания клапана 15 к седлу клапана 14 должен быть больше, чем d₁.

Диаметр d сопла 13 должен быть оптимально подобран, чтобы обеспечить необходимый расход пара и диспергированной воды во внутреннее пространство технологического аппарата 1 в соответствии с нормативами пожаротушения и одновременно не привести к увеличению габаритов сосуда и деталей устройства. При этом должна быть обеспечена достаточная длина струи пароводяной смеси. На практике при внутренних габаритах терможелировочной камеры 30 м × 3,5 м × 2(h) м и температуре перегретой воды 180°С диаметр сопла будет находиться в интервале d=12 … 22 мм. Диаметр сопла также зависит от их количества.

Размер кольцевого зазора с между поверхностью клапана 15 и седлом клапана 14 должен обеспечивать площадь кольцевого зазора не менее площади отверстия d сопла 13.

При сбросе давления в герметичном сосуде с рабочего до атмосферного давления не вся перегретая вода превращается в пар, а только ее часть. Резкое вскипание перегретой воды происходит с бурным парообразованием и постепенным охлаждением воды до температуры 100°С. Если температура перегретой воды равна 180°С, то при сбросе ее давления до атмосферного из 1 м³ перегретой воды выделяется порядка 7 м³ пара. Оставшаяся в сосуде после выхода пароводяной смеси вода охлаждается до температуры 100°С и дальнейшее ее вскипание осуществляется за счет тепла, поступающего от нагретых конструкций технологического аппарата.

Таким образом, исходя из рабочей температуры внутри технологического аппарата и объема его рабочего пространства, при конструировании устройства для тушения возгораний паром рассчитывается объем сосуда (сосудов), а также размер А (Фиг. 3).

Примерное количество пара, образующегося при вскипании перегретой воды, можно определить по диаграмме, приведенной на Фиг. 5.

Осуществление изобретения

Изобретение может быть применено на предприятиях химической, строительной, деревообрабатывающей промышленности для тушения возгораний в закрытых технологических аппаратах, сушильных и темперационных камерах, галереях, тоннелях, работающих при атмосферном давлении и температуре рабочей среды выше 100°С.

Изобретение может быть использовано как самостоятельное средство тушения возгораний, так и одновременно с другими средствами тушения пожаров. Устройство может быть применено для быстрой отсечки определенного объема технологического аппарата, камеры, галереи, тоннеля и др. в момент возгорания от распространения пламени в другие их части, перед подачей в рабочую среду основных объемов огнетушащего вещества в штатном режиме пожаротушения.

В одном технологическом аппарате может быть несколько сосудов 4. Места установки сосудов 4 могут быть разными. На Фиг. 1 показано два сосуда 4. Возможные места установки основных или дополнительных сосудов 4 показаны штриховыми окружностями. Сосуд 4 может быть разделен на отдельные герметичные отсеки или отдельные сосуды меньших объемов с собственными трубопроводами заполнения, слива и контроля заполнения, клапанами, датчиками и исполнительными механизмами. В этом случае можно осуществлять тушение возгорания непосредственно в отдельной, конкретной зоне технологического аппарата.

Недостатком изобретения является то, что на практике устройство будет эффективным при температуре 130°С и выше. При температурах ниже 130°С объем пара, образующегося после вскипания перегретой воды, невелик и для получения его в достаточном для тушения возгорания количестве необходимо резко увеличивать объем сосудов или их количество.

Достоинством изобретения является то, что для получения пара и перегретой воды не требуется внешний источник тепла. Перегретая вода получается в замкнутом объеме за счет тепла рабочей среды, при этом не требуется дополнительная подача тепла для поддержания температуры и давления перегретой воды в сосуде. Изобретение может быть применено на предприятиях, не имеющих собственных теплосиловых цехов, паровых котельных, паровых линий.

На сосуд 4 устройства для тушения возгораний паром не распространяется действие существующих правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, трубопроводов пара и горячей воды потому, что он не может быть отнесен ни к одному из ниже перечисленных устройств:

- к паровым или водогрейным котлам, т.к. не имеет топки для сжигания топлива, а полученные перегретая вода и пар не используются вне самого устройства;

- к бойлерам, т.к. не является теплообменником и не используется для подогрева сетевой воды или получения воды других параметров;

- к котлам-утилизаторам, т.к. технологический процесс внутри технологического аппарата не является экзотермическим, тепло химической реакции не выделяется и не используется;

- к трубопроводам пара или горячей воды, т.к. с помощью устройства не осуществляется транспортировка пара или горячей воды.

Тем не менее, для обеспечения безопасной работы устройства сосуды, трубопроводы и запорную арматуру необходимо изготавливать и подбирать в полном соответствии с требованиями действующих правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, трубопроводов пара и горячей воды.

Конструкции и форма сосудов, клапанов, исполнительных механизмов могут быть самыми разнообразными. Для конструирования и укомплектования клапанных устройств могут быть применены узлы и детали серийно выпускаемых для котлов и трубопроводов пара и горячей воды запорных, предохранительных и регулирующих клапанов непрямого действия. Исполнительные механизмы по принципу действия могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими, паровыми, в том числе использующими энергию пароводяной смеси, содержащейся в герметично закрытом сосуде самого устройства.

Устройство может быть изготовлено силами ремонтно-механического цеха предприятия.

Устройство для тушения возгораний паром внутри технологического аппарата, работающего при атмосферном давлении и температуре рабочей среды выше 100°С, состоящее из герметично закрытого сосуда с соплами распыления пароводяной смеси и клапанами, находящегося внутри технологического аппарата и полностью заполненного водой, трубопровода заполнения сосуда, трубопровода слива воды из сосуда, трубопровода контроля заполнения сосуда, датчиков обнаружения возгорания, контроллера, исполнительных механизмов, отличающееся тем, что для тушения возгораний внутри технологического аппарата используется водяной пар, который образуется внутри герметично закрытого сосуда в результате быстрого испарения необходимого объёма перегретой воды, находящейся внутри сосуда, из-за резкого снижения величины её давления при температуре рабочей среды до атмосферного давления, которое достигается путём открывания клапанов, при этом вода в герметично закрытом сосуде нагревается за счёт тепла рабочей среды.