БЫТОВОЙ ГАЗОВЫЙ БАЛЛОН

Полезная модель относится к газовой технике, преимущественно к бытовым газовым баллонам со сжиженным газом, а именно к взрывобезопасным газовым баллонам.
Из уровня техники известен газовый баллон с предохранительным клапаном (RU 2220363, F17C 13/12 27.12.2003), содержащий корпус с горловиной, на одном из выходных штуцеров которой размещен предохранительный клапан. Выходной штуцер с предохранительным клапаном может быть расположен в донной части корпуса газового баллона, и газовый баллон может быть снабжен емкостью, заполненной огнетушительным порошком и установленной над выходным отверстием предохранительного клапана.
Недостатком известного устройства является отсутствие защиты сжиженного газа от нагрева, передающегося от корпуса баллона при локальном воздействии высокой температуры. Давление в газовом баллоне быстро нарастает до уровня критического (срабатывания предохранительного клапана), и люди, находящиеся в помещении, имеют небольшой отрезок времени для выхода наружу. Кроме того, при срабатывании предохранительного клапана полиэтиленовая емкость с огнетушительным порошком разрывается и становится не пригодной для повторного использования.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является восстановленный пропановый баллон (US 2004188435 А1, А62С 3/06, F17C 13/123, 30.09.2004), содержащий алюминиевый корпус, размещенный в нем защитный пористый наполнитель, состоящий из элементов, выполненных в виде цилиндров из алюминиевой сетки, запорную арматуру и предохранительный клапан. Корпус дополнительно снабжен теплозащитным кожухом.
Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточный уровень защиты баллона от взрыва. Алюминиевый корпус имеет более низкую, чем стальной, температуру плавления от огня пожара даже при наличии дополнительной защиты из композитного материала. Высокая теплопроводность алюминия при повышении наружной температуры дает быстрый рост давления внутри баллона до уровня критического, а пористый элемент, выполненный из алюминиевой сетки в виде цилиндров, скрепленных клипами, не позволяет в достаточной степени компенсировать нарастание внешней температуры из-за отсутствия свободного расширения наполнителя (элементы «заневолены»). Все это приводит к значительному уменьшению «жизненного цикла» такого баллона. Дополнительным недостатком указанной конструкции является заполнение пористым наполнителем всего внутреннего объема корпуса газового баллона, что уменьшает полезный рабочий объем сжиженного газа на 3%.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение уровня защиты бытового газового баллона от взрыва при одновременном увеличении полезного рабочего объема жидкого газа.
Преимуществом заявленной полезной модели является также снабжение полезной модели средствами, сигнализирующими о местоположении баллона при пожаре и срабатывании предохранительного клапана.
3
Заявленный технический результат достигается тем, что бытовой газовый баллон, содержит корпус с запорной арматурой, предохранительный клапан и размещенный в корпусе защитный наполнитель алюминиевой пористой структуры, причем наполнитель выполнен из перфорированной фольги трехмерной структуры типа «соты» с размерами ячеек, равными 3-7 мм, и объемом, составляющим 60-75% от внутреннего объема корпуса, при этом плотность заполнения пористым наполнителем составляет 35-45 кг/м, а также тем, что бытовой газовый баллон дополнительно снабжен звукосигнальным устройством, размещенным на выходе предохранительного клапана. Выход предохранительного клапана может быть выполнен в виде диффузора.
На фиг.1 представлен продольный разрез газового баллона.
На фиг.2 - выходная часть канала предохранительного клапана, выполненного в виде диффузора.
На фиг.3 - пример наполнителя типа «соты».
3
Бытовой газовый баллон содержит корпус 1 с запорной арматурой, предохранительный клапан 2, размещенный в корпусе 1 защитный наполнитель 3 алюминиевой пористой структуры, выполненный из перфорированной фольги трехмерной структуры типа «соты» с размерами ячеек, равными 3-7 мм, и объемом, составляющим 60-75% от внутреннего объема корпуса, плотность заполнения пористым элементом составляет 35-45 кг/м, Предохранительный клапан 2 содержит подпружиненный возвратно-поступательный чувствительный элемент 4, звукосигнальное устройство 5, размещенное на выходе (в выходном канале) предохранительного клапана. Выход (выходная часть канала) предохранительного клапана 2 может быть выполнен в виде диффузора 6.
Бытовой газовый баллон используют следующим образом.
3
При использовании бытового газового баллона в случае локального возгорания (пожара) в непосредственной близости от баллона происходит нагрев стального корпуса 1 баллона. Затем температура окружающей среды передается внутрь корпуса 1, где в среде сжиженного газа размещен защитный наполнитель 3 алюминиевый пористой структуры. Происходит повышение температуры с одновременным ростом давления внутри баллона. Наполнитель 3 накапливает тепло, защищая от быстрого роста давления внутри баллона. Благодаря тому, что наполнитель 3 изготовлен из перфорированной фольги трехмерной структуры типа «соты» с размерами ячеек, равными 3-7 мм, и объемом, составляющим 60-75% от внутреннего объема корпуса 1, площадь теплообмена увеличена настолько, что температура равномерно распределяется в среде, и быстрого роста давления внутри баллона не происходит. Кроме того, применение такого наполнителя позволяет дополнительно снизить скорость нарастания температуры внутри баллона вследствие преобразования тепловой энергии в кинетическую энергию объемного расширения фольги. Использование трехмерной сотовой формы перфорирования наполнителя обеспечивает наиболее равномерное его объемное расширение. При использовании фольги трехмерной структуры с размерами ячеек, равными 3-7 мм, и объемом, составляющим 60-75% от общего объема корпуса, а также плотностью заполнения пористым элементом 35-45 кг/м достигается оптимальное снижение роста давления в баллоне. В случае уменьшения объема заполнения пористым наполнителем менее 60%, давление внутри корпуса баллона быстро нарастает до уровня критического, предохранительный клапан открывается быстрее. «Жизненный цикл» такого баллона будет короче. В случае увеличения объема пористого наполнителя выше 75%, взрывобезопасность газового баллона не улучшится, но произойдет значительная потеря полезного объема сжиженного газа.
При дальнейшем повышении давления внутри баллона до уровня критического, открывается предохранительный клапан 2, жесткость пружины возвратно-поступательного чувствительного элемента 4 которого подбирается таким образом, что при достижении критического давления газа в баллоне чувствительный элемент 4 поджимается, и происходит выброс газа в атмосферу. При этом давление в баллоне уменьшается, что исключает взрыв. Одновременно, звукосигнальное устройство 5, размещенное на выходе (в выходном канале) предохранительного клапана 2, под воздействием прохождения газовой струи, подает звуковой сигнал, предупреждающий об опасности и позволяющий определить местоположение баллона в зоне пожара, а также оповестить о нормальном срабатывании предохранительного клапана 2. Взрыва газового баллона не происходит. Для упрощения конструкции (при применении без звукосигнального устройства 5) выход (выходная часть канала) предохранительного клапана 2 выполнен в виде диффузора 6. Оповещение и предупреждение происходит аналогичным образом. Такое конструктивное исполнение не приводит к снижению взрывобезопасности баллона.
3
Применение перфорированной трехмерной алюминиевой фольги увеличивает поверхность контакта сжиженного газа с наполнителем. Результаты проведенных экспериментов показали, что алюминиевая пористая структура, имеющая высокую теплопроводность и размещаемая внутри газового баллона, способна за счет поглощения этим материалом избыточного тепла от внешнего источника существенно снизить повышение температуры газа до критической точки расширения газа, соответствующей избыточному давлению. Опыты показали, что для взрывозащиты герметичных емкостей целесообразно использовать плотность пористой среды в диапазоне 35-45 кг/м. При более низких плотностях нарастание давления внутри баллона до величины избыточного происходит быстрее. Необходимая плотность «упаковки» (заполнения) баллона защитным пористым наполнителем создается «свободным» заполнением перфорированной фольгой трехмерной структуры. При этом теряется менее 2% полезного объема газового баллона. При изготовлении нового газового баллона конфигурация наполнителя может быть в виде цилиндрического рулона, который неплотно скручивается и вставляется внутрь корпуса до операции заваривания дна. При восстановлении старого (ранее использованного) газового баллона с целью взрывобезопасности конфигурация наполнителя может быть различной формы. В этом случае определяющим является лишь размер элемента наполнителя, позволяющий свободно проникнуть через отверстие клапана внутрь корпуса.
Предлагаемая конструкция полезной модели позволяет исключить возможность взрыва при нахождении бытового газового баллона в непосредственном очаге пожара.