УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
PLANT FOR AUTOMATIC FIRE EXTINGUISHING

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно, к стационарным средствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения взвешенных высокодисперсных твердых частиц в газовом носителе - аэрозоля, образующегося при горении пиротехнической шашки и направленно выделяющегося в защищаемый объем, где подавляет очаг пожара.
Уровень данной области техники характеризует генератор, описанный в патенте RU 2142836, А62С 35/00, 13/22, 1999 г., который содержит пиротехническую шашку функционального состава, воспламенитель, ресивер и жестко связанные коаксиально смонтированные перфорированные цилиндры блока охлаждения и корпуса, оснащенные термозащитными оболочками из отверждающегося материала (строительного гипса, пенобетона и др.).
Выходной реверсивный канал между корпусом и кожухом блока охлаждения закрыт крышкой с соплами, выполняющей функции диафрагмы.
На кожухе дополнительно закреплен аксиальный патрубок с эжекционными окнами для подсоса атмосферного воздуха, создающего турбулентное перемешивание со струями выходящего аэрозоля для разбавления и более эффективного его охлаждения.
Хорошая термоизоляция кожуха позволяет использовать этот генератор для ручного направленного тушения пожара.
Однако описанный генератор огнетушащего аэрозоля имеет неудовлетворительную функциональную надежность из-за присущих недостатков:
- пиротехническая шашка изолирована от внешней среды условно герметично, что не исключает несанкционированного срабатывания от ударного импульса детонации в охраняемом помещении, то есть конструкция не взрывобезопасна;
- конструктивное выполнение генератора упрощает сборку при раздельном хранении комплектующих, но определяет необходимость использования мощного воспламенителя для гарантированного инициирования устойчивого горения пиротехнического состава шашки, что усугубляется наружным расположением воспламенителя, который взаимодействует с шашкой через протяженных ресивер.
Более совершенным является генератор аэрозоля по патенту RU 100411 U1, А62С 13/22. 2010 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному устройству для аэрозольного тушения пожара.
Известный генератор содержит воспламенитель, связанный с внешним пусковым устройством, пиротехническую шашку, установленную в перекрытом диафрагмой цилиндрическом корпусе, совмещенном с ресивером и смонтированном в кожухе с кольцевым зазором, причем корпус и кожух оснащены термозащитными оболочками из отверждающегося материала.
Особенностью конструкции известного генератора является то, что кожух наполнен жидким маслом и закрыт крышкой с радиальными выходными отверстиями, на которой смонтирован центральный кронштейн, несущий распределенные по высоте поперечные диски (отбойники), помещенные между шпангоутами внутри кожуха, что образует лабиринтный выходной канал для генерируемого аэрозоля, над диафрагмой корпуса, покрытой сгорающей мембраной.
Средства коммуникации воспламенителя с внешним пусковым устройством расположены в слое жидкого масла, причем крышка кожуха размещена в охватывающей камере, которая в верхней части снабжена выпускными окнами.
Известный генератор характеризуется повышенной функциональной надежностью за счет выполнения конструкции взрывобезопасной при длительном сроке службы по охране помещений различного назначения, например, с повышенным содержанием горючих газов, взвешенных пыли и волокон, образующих взрывоопасные парогазовые и пылевоздушные смеси.
При этом полностью исключен выход за пределы генератора вместе с аэрозолем искр и твердых раскаленных частиц, способных вызвать воспламенение окружающих материалов или предметов.
Продолжением отмеченных достоинств являются присущие недостатки конструкции, которые связаны с применением жидкого масла, наполняющего кожух, а именно:
- возможный вынос в защищаемый объем в результате барботажа в кожухе генерируемого аэрозоля капель горючего масла, которое загрязняет поверхности при оседании;
- проблемы обслуживания заправленных генераторов по контролю уровня масла и непроницаемости мембраны на диафрагме генератора, безопасной их перевозке к месту хранения и функционирования, ликвидация неизбежных протечек и прочее.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности простой автономной конструкции для автоматического аэрозольного тушения пожара.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известной установке для автоматического тушения пожара в составе выходного охладителя тушащей смеси, включающего распределенные отбойники и газопроницаемые шпангоуты, и устройства генерирования аэрозоля, содержащего совмещенный с ресивером корпус, несущий пиротехническую шашку, воспламенитель которой связан с внешним пусковым устройством, и расположенного внутри кожуха с крышкой, где выполнены выходные отверстия, при этом корпус генератора и кожух оснащены термоизолирующими оболочками из отверждающегося материала и коаксиально смонтированы через кольцевой зазор, согласно изобретению, устройство генерирования аэрозоля, опирающееся на дно кожуха перфорированным ресивером корпуса, который посредством кольцевого зазора для реверсирования распределенного потока аэрозоля связан с выходными отверстиями крышки кожуха, расположено внутри дополнительного монтажного каркаса, совмещенного с охладителем, с которым жестко скреплен через термоизолирующую кольцевую обечайку, несущую объемный отбойник, оснащенный каскадом перфорированных шпангоутов, сообщающихся с центральной камерой, покрытые наружным слоем теплоизолятора, при этом центральная камера скоммутирована с радиальными выпускными каналами, закрытыми решетками, а в центральной камере охладителя над радиальными выпускными каналами выполнена демпфирующая емкость, снабженная коническим отбойником.
Другой особенностью установки является то, что слой теплоизолятора на центральной камере охладителя и примыкающей периферии объемного отбойника выполнен из минеральной ваты, а воспламенитель устройства генерирования аэрозоля альтернативно установлен в осевой ячейке на открытой поверхности пиротехнической шашки или дна кожуха генератора.
Отличительные признаки предложенного технического решения упростили конструкцию установки автоматического тушения пожара, исключив наполнение кожуха жидким маслом и связанные с этим проблемы ее транспортирования, контроля уровня масла и очистки от него тушащего аэрозоля, при повышении эффективности охлаждения тушащей смеси.
Размещение устройства генерирования аэрозоля внутри охватывающего монтажного каркаса, который совмещен с охладителем, позволило сформировать компактную установку полного цикла генерирования тушащего аэрозоля, его конвективного охлаждения в лабиринтных каналах автономной конструкции и распределенного выноса в защищаемый объем для ингибирования очага возгорания.
Выполнение совмещенного с корпусом генератора ресивера перфорированным обеспечило, при его опоре в дно коаксиального кожуха, свободный выход генерируемого аэрозоля распределенным потоком в кольцевой зазор для охлаждения по схеме «труба в трубе» и реверсивной подачи к выходным отверстиям в крышке кожуха.
Совмещение дополнительного каркаса с несущей оболочкой соосного охладителя упростило конструкцию транзитной установки прямоточного действия конвективного отбора тепла от протекающего аэрозоля.
Механическая связь охладителя с кожухом генератора аэрозоля через несущую кольцевую обечайку из термоизоляционного материала предотвращает прямую теплопередачу на структурные и функциональные элементы выходного охладителя и, следовательно, к обрабатываемому в нем аэрозолю, температура которого на выходе установки не превышает 100°С.
Объемный отбойник охладителя является эффективным теплообменником лабиринтного типа, введение в структуру которого выходного каскада перфорированных шпангоутов обеспечило отбор существенной доли тепловой энергии фильтруемого при этом аэрозоля.
Наружное покрытие центральной камеры охладителя и периферии объемного отбойника слоем теплоизолятора предотвращает тепловое воздействие на оболочку охладителя, которая выполнена тонкостенной и многоразовой.
Теплоизолятор из минеральной ваты является недорогим и простейшим конструктивным решением.
Оснащение центральной камеры радиальными выпускными каналами направлено на распределение сформированной в установке тушащей смеси в форме ламинарных потоков, заполняющих объем охраняемого помещения с минимальным временем создания в нем требуемой концентрации ингибиторов горения при возникновении пожара.
Защитные решетки на выходе выпускных каналов служат в качестве газораспределительных средств для огнетушащей смеси и дополнительно выполняют защитные функции от несанкционированного проникновения вовнутрь охладителя.
Демпфирующая емкость центральной камеры по определению предназначена для заполнения избытка тушащей смеси, которая ее коническим отбойником возвращается к выпускным каналам с более низкой температурой.
Альтернативная установка воспламенителя пиротехнической шашки в ее осевой ячейке на открытой поверхности горения или в дне кожуха генератора расширяет технологические возможности сборки в различных вариантах поставки, при этом функционирование воспламенителя принципиально не изменяется.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.
На чертеже изображен общий вид в продольном разрезе установки для автоматического тушения пожара.
Предложенная установка представляет собой автономную систему с автоматическим запуском генератора 1 огнетушащего аэрозоля сигналом с датчика уровня задымленности охраняемого помещения или превышения в нем заданной температуры, оснащенную соосным устройством 2 охлаждения генерируемой тушащей смеси.
Генератор 1 огнетушащего аэрозоля содержит пиротехническую шашку 3, закрепленную посредством термоизолирующей прослойки 4 из отверждающегося материала (пенобетона) в корпусе 5, совмещенном с перфорированным ресивером 6, который опирается на дно 7 кожуха 8, выполненного с двойной оболочкой, заполненной термоизолирующей прослойкой 9.
Прослойка 9 выполнена из отверждающегося материала, предпочтительно строительного гипса.
Кожух 8 закрыт крышкой 10, снабженной по периферии выходными отверстиями 11, сообщающимися с реверсивным кольцевым каналом 12, сформированным радиальным зазором между кожухом 8 и корпусом 5-ресивером 6, последний из которых коммутируется посредством рядов перфораций 13 с реверсивным каналом 12.
По центру дна 7 кожуха 8 установлен воспламенитель 14, электрически связанный с внешним пусковым устройством 15, подключенным к датчикам штатной пожарной сигнализации (условно не показано).
Воспламенитель 14 может быть установлен непосредственно в осевом гнезде 16 на открытом торце пиротехнической шашки 3.
Кожух 8 закреплен по периметру в охватывающем его каркасе 17, а с крышкой 10 кожуха 8 жестко скреплена термоизолирующая обечайка 18, экранирующая тепловую энергию газообразных форсов тушащей смеси, выбрасываемых из выходных отверстий 11 крышки 10.
Размещение внешнего (относительно генератора 1) пускового устройства 15 внутри монтажного каркаса 17 обеспечивает его изолированное положение, исключающее несанкционированный доступ, в том числе и вандальный.
На обечайке 18 внутри каркаса 17 смонтировано соосное устройство 2 охлаждения в составе (последовательно): расширительной емкости 19 с центральным конфузором 20, которая перекрыта объемным отбойником 21, оснащенным по периферии каскадом перфорированных шпангоутов 22, примыкающих к центральной камере 23.
Внешняя монолитная образующая отбойника 21 и стенка камеры 23 снаружи покрыты слоем 24 теплоизолятора из минеральной ваты.
Центральная камера 23 имеет радиальные выпускные каналы 25, перекрытые на выходе защитными решетками 26.
Камера 23 оснащена демпфирующей емкостью 27 с коническим отбойником 28.
Функционирует описанная установка следующим образом.
Импульсом с датчиков противопожарной системы сигнализации превышения заданной температуры или задымленности в охраняемом помещении автоматически инициируется воспламенитель 14, огневым форсом с которого поджигается пиротехническая шашка 3 по всей открытой поверхности ее линейного послойного горения.
Генерируемые при этом газообразные продукты в форме ингибирующего аэрозоля, включающего конденсированные частицы, заполняют объем ресивера 6 и через перфорации 13 выбрасываются в кольцевой реверсивный канал 12, охлаждаясь при развороте.
Тепловой энергией аэрозоля разогревается прослойка 9 строительного гипса, в результате чего выпаривается структурная влага, которая перемешивается в свободном объеме на ее открытом торце под крышкой 10 с аэрозолем из канала 12, разбавляя его и снижая температуру тушащей смеси, под давлением выбрасываемой в расширительную емкость 19, заполняя ее.
Тушащая смесь из емкости 19 центральным конфузором 20 реактивно направляется в каскад газопроницаемых (перфорированных) шпангоутов 22, эффективно отбирающих тепло от тушащей смеси, которая поступает в центральную камеру 23 охладителя 2, где перемешивается, выравнивая давление и температуру.
Далее равномерными потоками тушащая смесь по радиальным выпускным каналам 25 истекает через газораспределительные решетки 26 в охраняемый объем, заполняя его.
При достижении необходимой концентрации ингибиторов горения, содержащихся в тушащей смеси, очаг возгорания подавляется за счет разрыва цепной реакции окисления и пожар прекращается.
Избыточный объем тушащей смеси из камеры 23 поступает в демпфирующую емкость 27, где дополнительно охлаждается и посредством конического отбойника 28 реверсируется навстречу основному потоку тушащей смеси в камере 23. с которым перемешивается и по каналам 25 выводится из устройства 2 охлаждения и в целом из установки для эффективного тушения очага возгорания в охраняемом объеме за счет разгона основного потока.
Испытания опытного образца предложенной установки для автоматического тушения пожара показали ее надежную функциональность при генерировании достаточного объема тушащего аэрозоля с температурой на выходе распределенных выпускных каналов до 100°С, что позволяет рекомендовать техническое решение по предложенному изобретению для практического применения.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Существенные отличия установки с автоматическим генератором огнетушащего аэрозоля, совмещенным с устройством охлаждения, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по противопожарной технике.
Изготовление предложенной установки для автоматического тушения пожара возможно осуществлять на действующем производстве.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.