МОДУЛЬ ПОРОШКОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
DRY-CHEMICAL EXTINGUISHING MODULE

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к модулям порошкового пожаротушения, которые являются универсальными средствами пожаротушения и могут быть использованы как для тушения локальных очагов пожара, так и для пожаротушения в помещении по площади или объему в автоматическом, автономном или ручном режимах.
Известны устройства порошкового пожаротушения по патентам РФ 2082472 (опубл. 27.98.1997 г.), 2128071 (опубл. публикации 27.03.1998 г.), 2142837 (опубл. 20.12.1999 г.), 2147902 (опубл. 27.04.2000 г.), 2189265 (опубл. 20.09.2002 г.), 2283149 (опубл. 10.09.2006 г.), которые дополнительно оснащены функциями автономного запуска (самосрабатывания), при этом термочувствительный элемент размещен внутри корпуса во всех устройствах, кроме известного из последнего из перечисленных патентов, где указанный элемент размещен снаружи корпуса.
Из уровня техники известно устройство для тушения пожара по патенту РФ 2189265 (опубл. 20.09.2002 г.), содержащее герметичный корпус, снаряженный огнетушащим порошком, снабженный рассекателем струи порошка, выпускным насадком, разрушаемой диафрагмой и размещенной в верхней его части герметичной камерой с газогенерирующим зарядом и узлом электропуска, снабженной средством, обеспечивающим псевдоожижение порошка. Для обеспечения автономного режима работы (самосрабатывания) устройство может быть оснащено термочувствительным элементом.
К недостаткам прототипа следует отнести: конструктивное выполнение рассекателя струи для обеспечения покрытия всей защищаемой площади, что существенно снижает скорость движения частиц порошка в зону горения и может создать условия их выноса восходящими потоками продуктов горения, особенно при объемном пожаротушении в зонах вне конического угла распыла огнетушащего порошка; размещение разрушаемой мембраны перед рассекателем, что может привести к перекрытию отверстия рассекателя частичками разрушенной мембраны, последующему искажению поперечного сечения порошковой струи и, соответственно, к ухудшению огнетушащей способности устройства, что снижает возможность достижения функционального результата, т.е. эффективность пожаротушения. Кроме того, средство аэрирования порошка, выполненное в виде отверстий на боковой поверхности корпуса камеры с газогенерирующим зарядом, размещенной в верхней трети корпуса устройства, псевдоожижает только верхнюю часть порошка и может быть недостаточно для качественного аэрирования, поэтому предусмотрено дополнительное оснащение устройства реактивным рыхлителем, псевдоожижающим нижнюю часть порошка, который занимает часть полезного объема устройства, увеличивает число сборочных единиц, причем подвижных, что снижает надежность функционирования устройства в целом. Таким образом, ставится под сомнение эффективность подготовки порошка к метанию и, соответственно, эффективность пожаротушения.
В качестве недостатка известного устройства следует отметить расположение термочувствительного элемента (например, газообразователя) на корпусе модуля с внутренней стороны, что повышает инертность запуска устройства, т.к. термочувствительный элемент среагирует на повышение температуры только после прогрева корпуса, заполненного огнетушащим порошком, являющимся дополнительным поглотителем тепла, до необходимой температуры. Термочувствительный элемент среагирует с оговоренной выше задержкой на повышение температуры от очага возгорания, расположенного непосредственно под устройством, если очаг будет расположен в стороне от него, то прогрев корпуса начнется только после распространения пламени в сторону устройства, т.е. пожарная нагрузка может быть таковой, что тушение пожара уже бессмысленно. При монтаже устройство должно быть установлено в вертикальном положении сопловым насадком именно вниз, т.к. при повороте его относительно горизонтальной плоскости термочувствительный элемент закрывается корпусом устройства, что усложняет его прогрев. Отсутствует контроль готовности устройства к автономному запуску после сборки и при эксплуатации на объекте. В случае отрыва термочувствительного элемента от разрушаемой мембраны или обрыва огнепроводящего шнура устройство как автономное средство пожаротушения не работоспособно. Отсутствует возможность передачи сигнала на пульт центрального наблюдения в случае срабатывания устройства, что является неотъемлемым требованием при проектировании автоматических и автономных установок пожаротушения.
Известен модуль двухпорогового режима работы по патенту РФ №2283149 (опубл. 10.09.2006 г.), содержащий заполненный огнетушащим порошком корпус с элементами крепления, газогенератор, расположенный внутри корпуса в верхней его части, термочувствительный элемент, снабженный собственным корпусом, установленный снаружи корпуса модуля на элементе его крепления, выпускной насадок с мембраной для выпуска огнетушащего порошка, определяющий течение газопорошковой струи.
В силу своих конструктивных особенностей известный модуль имеет строго ограниченную ориентацию выпуска огнетушащего порошка - только вертикально вниз. Наличие термочувствительного элемента является непременным условием функционирования модуля, так как является существенным признаком, который приведен в основном пункте формулы, следовательно, известный модуль имеет ограничения по эксплуатационным возможностям. В подготовке порошка к равномерному и стабильному выбросу, оказывающему влияние на эффективность пожаротушения, важно обеспечить аэрацию порошка. В известном модуле средство, обеспечивающее этот процесс, практически не описано и на чертеже не представлено. Анализируя размещение газогенератора в модуле, которое предполагает не только вертикальное расположение в корпусе, но и возможность установки его под углом, с большой долей вероятности можно предположить, что в качестве средства аэрации могут быть использованы отверстия, выполненные на боковой поверхности корпуса газогенератора для воздействия на порошок в средней (самой широкой) части корпуса модуля, но их роль в псевдоожижении порошка лишена достаточной эффективности, так как порошок, находящийся непосредственно под газогенератором и уплотненный в процессе хранения модуля, при его срабатывании, узкой струей, без создания факела распыла, выпадет под модуль, т.е. не будет достигнут требуемый функциональный результат - эффективное объемное тушение. Обычный выпускной насадок, перекрытый мембраной, не сможет исправить ситуацию, т.к. лишен каких-либо элементов, влияющих на течение газопорошкового потока.
Из уровня техники известен модуль порошкового пожаротушения (вариант 2) по патенту РФ №2283153 (опубл. 10.09.2006 г.), содержащий корпус, снаряженный огнетушащим порошком, газогенератор, закрепленный с возможностью его замены в верхней части корпуса, снабженный в нижней части газодинамически связанным с ним аэратором, а в верхней части электропусковым элементом, сопловой насадок, разрушаемую мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса.
2
3
Данный модуль предназначен только для использования в вертикальном расположении, при размещении в горизонтальном положении проходного сечения выходных тангенциальных отверстий соплового насадка будет недостаточно для импульсного метания газопорошковой смеси в процессе работы модуля и одновременного достижения непрерывного по сечению ее потока с отсутствием участков, ослабленных по концентрации. Наличие отверстий на боковой поверхности соплового насадка приводит к существенным потерям энергии поступающей в насадок газопорошковой смеси, а тангенциальное их расположение создает условия кругообразного турбулентного движения газопорошковой струи на выходе из модуля, что в совокупности существенно увеличивает потерю скорости при ее движении. Выполнение аэратора с центральным отверстием для выпуска генерируемых газов неэффективно при изменении ориентации модуля в пространстве, так как будет образована застойная зона под горизонтально располагаемым газогенератором, в результате чего уплотненный в процессе хранения порошок не будет аэрирован и, соответственно, эффективный функциональный результат не будет достигнут. Кроме того, в известном техническом решении конструктивно не представлена и даже не рассматривается возможность оснащения его функцией автономного запуска (самосрабатывания). Модуль позволяет защищать только 6 м площади с высоты 2-4 м и 8 м объема с высоты 2-3 м в связи с тем, что газопорошковая смесь внутри соплового насадка, в силу его указанных выше конструктивных особенностей, турбулизируется таким образом, что на выходе из модуля очень быстро теряет скорость, даже при заявленном расположении модуля в пространстве. Таким образом известный модуль имеет ограничения по своим эксплуатационным возможностям и удобствам при его использовании по назначению.
Задачей настоящего изобретения является создание модуля порошкового пожаротушения, позволяющего повысить эффективность пожаротушения, расширить эксплуатационные возможности и удобства, диапазон областей применения в соответствии с существующей потребностью путем создания условий по повышению быстродействия пожаротушения и надежной огнетушащей способности, даже в условиях неотапливаемых помещений в зимнее время, за счет обеспечения формирования равномерной концентрации газопорошковой смеси в поперечном сечении факела ее распыла и более длительного сохранения скорости ее движения за пределами корпуса модуля вне зависимости от его расположения в пространстве с одновременным, при необходимости, обеспечением возможности автономного запуска, обогащающего потребительские свойства модуля.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией модуля порошкового пожаротушения, содержащего корпус, снаряженный огнетушащим порошком, газогенератор, закрепленный с возможностью его замены в верхней части корпуса, снабженный в нижней части газодинамически связанным с ним аэратором, а в верхней части электропусковым элементом, сопловой насадок в виде пустотелого цилиндрического сопла, разрушаемую мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса. Особенность заключается в том, что боковая поверхность аэратора оснащена отверстиями, перекрытыми вскрывающимися элементами, сопловой насадок размещен в горловине дна корпуса с зазором, при этом его торец со стороны мембраны снабжен фланцем, а торец сопла, обращенный к газогенератору, снабжен фигурными отверстиями, причем каждый фрагмент торца, находившийся на месте образованного отверстия, отогнут внутрь соплового насадка с сохранением связи с торцом по части своего периметра, совпадающей с условной линией, проходящей через центр торца, плоскость каждого фрагмента размещена под углом 30-60° к оси соплового насадка, а все фрагменты отогнуты в одном направлении, при этом отношение длины боковой поверхности соплового насадка к его внутреннему диаметру составляет 0,8-3,0, отношение суммарной площади отверстий в торце соплового насадка к его площади проходного сечения составляет 0,4 и более, а давление вскрытия разрушаемой мембраны составляет 2,4-3,5 МПа.
В частности, отношение длины корпуса к его диаметру составляет 1,0-2,5.
В частности, каждое из фигурных отверстий имеет две стороны, расположенные под прямым углом, и третью сторону в виде соединяющей их дуги окружности.
В частности, корпус модуля со стороны газогенератора снабжен фланцем, выполненным с возможностью крепления к кронштейну.
В частности, модуль снабжен выносным пусковым температурным устройством, содержащим корпус с размещенной в нем электронной системой запуска и контроля необходимых параметров, оснащенный полой трубкой с отверстиями на боковой поверхности с размещенными внутри нее термореле, и элементом, обеспечивающим герметичный ввод в корпус электрокабеля, соединяющего пусковое температурное устройство с газогенератором, и выполненным с возможностью соединения со шлейфом пожарной сигнализации.
В частности, корпус выносного пускового температурного устройства выполнен термостойким, пылезащищенным и защищенным от сплошного обрызгивания и закреплен посредством собственного кронштейна на фланце корпуса модуля.
Проведенный сопоставительный анализ показывает, что заявляемый модуль порошкового пожаротушения отличается от ближайшего аналога конструкцией соплового насадка (с иным размещением отверстий, иной их формой, оснащением внутреннего объема соплового насадка конструктивными элементами), формирующей высокоскоростную турбулентную порошковую струю под высоким давлением, которая сохраняет свою скорость на большем расстоянии от модуля и, соответственно, придает модулю повышенную огнетушащую способность; иной организацией газоприхода во внутренний объем корпуса - через отверстия в боковой поверхности аэратора (в прототипе - через центральное отверстие аэратора); размещением соплового насадка в горловине дна корпуса с зазором (в прототипе - без зазора); наличием возможности оснащения конструктивно проработанным выносным пусковым температурным устройством, обладающим высоким быстродействием обнаружения пожара с функциями подачи сигнала на шлейф пожарной сигнализации, проверки элемента питания, обрыва цепи пуска и короткого замыкания (в прототипе - возможность обеспечения указанных функций отсутствует), возможностью любой ориентации модуля в пространстве без потери достижения эффективного функционального результата (в прототипе - ориентация модуля сопловым насадком только вертикально вниз).
Именно совокупность отличительных от прототипа признаков с остальными существенными признаками заявляемого решения позволила достичь вышеуказанный технический результат, который невозможно достичь известным модулем, и решить поставленную задачу.
Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения иллюстрируется чертежами:
Фиг.1 - продольный разрез модуля порошкового пожаротушения;
Фиг.2 - продольный разрез соплового насадка;
Фиг.3 - вид сверху соплового насадка;
Фиг.4 - внешний вид модуля в автономном исполнении.
Модуль порошкового пожаротушения (Фиг.1) содержит корпус 1, в котором размещены огнетушащий порошок 2, газогенератор 3, газодинамически связанный с аэратором 4, оснащенным отверстиями 5 с вскрывающимися элементами (условно не показаны и могут быть выполнены, например, из липкой пленки, или резины, или бумаги). Для запуска газогенератор 3 снабжен электропусковым элементом (не показан) с проводниковыми выводами 6. В горловине 7 дна корпуса 1 установлен сопловой насадок 8, горловина 7 перекрыта разрушаемой мембраной 9, которая посредством шайбы 10 поджата гайкой 11. Корпус 1 модуля со стороны газогенератора 3 снабжен фланцем 12, выполненным с возможностью соединения с кронштейном 13 для крепления модуля к несущей поверхности.
Сопловой насадок 8 (Фиг.2, Фиг.3) представляет собой пустотелый тонкостенный цилиндр с фланцем 14 для установки в горловине 7. В торце соплового насадка 8 со стороны аэратора 4 выполнены фигурные отверстия 15 (Фиг.3). Каждый фрагмент 16 торца, находившийся на месте образованного отверстия, отогнут внутрь соплового насадка 8 с сохранением связи с его торцом по части своего периметра, совпадающей с условной линией, проходящей через центр торца. Плоскость каждого фрагмента 16 (Фиг.2, Фиг.3) размещена под углом 30-60° к оси соплового насадка 8. Отверстия 15 совместно с отогнутыми фрагментами 16 торца соплового насадка 8 формируют высокоскоростную турбулентную струю.
Для реализации модулем режима автономного пуска (самосрабатывания) на фланце 12 корпуса 1 модуля закреплен кронштейн 17 выносного пускового температурного устройства.
Устройство выносное пусковое температурное содержит собственный корпус 18 с размещенной в нем электронной системой запуска и контроля необходимых параметров. Корпус 18 оснащен полой защитной трубкой 19 с отверстиями 20 на боковой поверхности с размещенными внутри нее термореле (не показаны) и элементом 21, обеспечивающим герметичный ввод в корпус 18 электрокабеля 22, соединяющего пусковое температурное устройство с газогенератором 3, и выполненным с возможностью соединения со шлейфом пожарной сигнализации (не показан).
Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения может работать в трех режимах: в режиме автоматического срабатывания от автоматической системы пожарной сигнализации, принудительного срабатывания от кнопки ручного пуска и в режиме автономного пуска (самосрабатывания).
При подаче электрического импульса (автоматический режим) на проводниковые выводы 6 элемента электропускового происходит срабатывание газогенератора 3 с последующей генерацией газа. Вскрывающиеся элементы отверстий 5 аэратора 4 разрушаются и газ поступает во внутренний объем корпуса 1 модуля. Проходя через порошок 2, газ его псевдоожижает, подготавливая к выбросу в защищаемое пространство. При достижении давления газа, соответствующего уровню вскрытия, мембрана 9 разрушается, огнетушащий порошок 2, поступая через фигурные отверстия 15 в сопловой насадок 8 под высоким давлением формируется с помощью фрагментов 16 торца соплового насадка 8 в высокоскоростную турбулентную струю, которая поступает в зону горения, где с большой скоростью распространяется в защищаемых площади и объеме.
В режиме автономного запуска (Фиг.4) модуль работает следующим образом. При возникновении пожара и достижении заданного (порогового) уровня температуры термореле, размещенные в полой защитной трубке 19, срабатывают, их контакты замыкаются и по заданной схеме устройство выносное пусковое температурное передает электрический импульс через кабель 22 на элемент электропусковой газогенератора 3, параллельно замыкается шлейф пожарной сигнализации для выдачи сигнала о срабатывании модуля на пульт центрального наблюдения. Дальнейшая работа модуля автономного запуска производится по схеме модуля порошкового пожаротушения.
Проведенные испытания показали, что заявляемый модуль, снаряженный 2,6 кг огнетушащего порошка ИСТО-1, позволяет надежно тушить очаги возгорания:
3
2
- для пожаров класса А в объеме 65 м и на площади 25 м;
3
2
- для пожаров класса В в объеме 17 м и на площади 14 м.
3
2
Параллельно проведены испытания конструкции по прототипу, снаряженной 1,9 кг огнетушащего порошка ИСТО-1, которые показали, что с высоты 2-4 м очаг возгорания будет потушен в объеме 12 м и на площади 10 м.
3
2
Прототип позволяет тушить очаги возгорания для пожаров класса В в объеме 8 м и на площади 6 м.
Заявляемый модуль имеет более высокую огнетушащую способность по сравнению с прототипом. Достоверность испытаний устройства по прототипу несомненна, так как разработчиком и изготовителем известного и заявляемого модулей является ЗАО "Источник плюс".
2
3
Дополнительно проведены огневые испытания модуля в автономном исполнении. Испытания проводились в зимнее время в неотапливаемых помещениях при тушении модельных очагов пожара класса В. Температура воздуха в помещениях при испытаниях равнялась минус 26°С. Термореле были настроены на температуру срабатывания 72°С. При тушении модельных очагов пожара на защищаемой площади 14 м запуск модуля с последующим тушением модельных очагов был произведен через 1 мин 26 с после их зажжения, в защищаемом объеме 17 м через 54 с. Результаты испытаний подтвердили высокую надежность и быстродействие пожаротушения даже в условиях низких температур окружающей среды.
Таким образом, предлагаемый модуль порошкового пожаротушения практически реализуем в разных режимах срабатывания, позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.