СПОСОБ И УСТРОЙСТВО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ ИСТОЧНИКА ОГНЕТУШАЩЕЙ СРЕДЫ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
METHOD AND DEVICE FOR SOURCE OF FIRE EXTINGUISHING MEDIUM OF FIRE EXTINGUISHING SYSTEM

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Объектом изобретения является способ, представленный в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Другим объектом изобретения является устройство, указанное в ограничительной части пункта 10 формулы изобретения.
Настоящее изобретение в общем относится к установке пожаротушения, в которой в качестве источника огнетушащей среды используется так называемый гидравлический аккумулятор, содержащий по меньшей мере один сосуд, работающий под давлением. Огнетушащая среда может находиться в гидравлическом аккумуляторе, который может быть соединен с источником повышения давления, в частности с сосудом, содержащим газ под давлением, то есть с газовым баллоном. После приведения установки в действие в результате воздействия давления газа жидкая огнетушащая среда или смесь жидкой огнетушащей среды и газа под давлением подается в трубопровод, проходящий к одной или большему количеству распылительных головок. Примеры систем пожаротушения, содержащих гидравлические аккумуляторы, представлены, например, в патенте США №5632337.
В некоторых случаях жидкость, содержащаяся в сосуде, уменьшается в результате, например, утечки или аналогичных причин. Для указания количества жидкости в сосудах для жидкостей предусматриваются различные индикаторы уровня жидкости. Например, в вертикальных сосудах для индикации уровня указанного количества жидкости можно использовать вертикальную трубку, проходящую внутри сосуда, и поплавок, перемещающийся в указанной трубке. Поплавок поднимается и опускается вместе с уровнем жидкости в сосуде. Указанный поплавок механически связан с устройством индикации уровня, указывающим высоту уровня на шкале индикатора. Данное решение может быть реализовано и практически используется в блоках аккумуляторов, предназначенных для вертикальной установки, таких как промышленные блоки аккумуляторов (MAU) типа HI-FOG производства компании Marioff Corporation Оу.
Однако в определенных ситуациях возникает необходимость установки сосуда в другом положении, например, вследствие ограниченной площади или по другим причинам. Описанное выше решение неприменимо, например, для индикации количества жидкости в установленных горизонтально сосудах, имеющих по существу цилиндрическую форму.
Целью настоящего изобретения является получение нового решения, которое позволяет устранить недостатки известных решений. Другая цель изобретения состоит в обеспечении способа измерения уровня жидкости в сосуде, работающем в условиях высокого давления. Следующей целью изобретения является получение способа измерения количества жидкости в горизонтальных сосудах, работающих под давлением, в которых сложно реализовать способы измерения, основанные на использовании поплавков. Еще одной целью изобретения является обеспечение способа измерения количества жидкости, содержащейся в горизонтальном гидравлическом аккумуляторе установки пожаротушения. Другой целью изобретения является создание гидравлического аккумулятора, в котором реализован способ измерения уровня жидкости, обеспечивающий высокую устойчивость к вибрации и малые размеры устройства. Следующая цель изобретения состоит в получении решения, предусматривающего функционирование блока аккумуляторов в условиях рабочих температур, которые могут изменяться в широком диапазоне, обычно от +5°C до +60°C. Кроме того, может возникнуть необходимость функционирования устройства при температурах выше и ниже указанных значений. Давление в сосуде с жидкостью гидравлического аккумулятора может достигать высокого уровня, например, более 200 бар. Таким образом, целью изобретения является получение способа измерения количества жидкости, пригодного для применения в условиях высокого давления. Другая цель изобретения состоит в обеспечении способа измерения количества жидкости, не оказывающего отрицательного воздействия на механическую прочность сосуда с жидкостью блока аккумуляторов, возможность получения разрешительной документации, ремонтопригодность и коррозионную стойкость.
Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением отличается признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения.
Кроме того, способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отличается признаками, представленными в пп.2-9 формулы изобретения.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением отличается признаками, указанными в п.10 формулы изобретения.
Кроме того, устройство в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отличается признаками, представленными в пп.11-18 формулы изобретения.
Решение, предлагаемое в соответствии с настоящим изобретением, предоставляет ряд важных преимуществ. Изобретение обеспечивает получение способа измерения уровня жидкости в сосуде, работающем в условиях высокого давления. Кроме того, настоящее изобретение предусматривает способ измерения количества жидкости в горизонтальных сосудах, работающих под давлением, в которых сложно осуществить методы измерения на основе поплавков. При использовании способа в соответствии с настоящим изобретением выполняется измерение количества жидкости в горизонтально расположенном гидравлическом аккумуляторе установки пожаротушения. Дополнительно, предлагаемый способ измерения количества жидкости дает возможность получения гидравлического аккумулятора, имеющего высокую устойчивость к вибрации и малые размеры. Настоящее изобретение обеспечивает функционирование блока аккумуляторов в широком диапазоне рабочих температур, обычно от +5°C до +60°C. Кроме того, предлагаемый способ дает возможность функционирования при высоком, а также низком давлении. Вместе с тем настоящее изобретение не оказывает отрицательного воздействия на механическую прочность сосуда с жидкостью блока аккумуляторов, возможность получения разрешительной документации, ремонтопригодность и коррозионную стойкость.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее представлено более подробное описание примера осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры.
На фиг.1 указан упрощенный вид поперечного сечения части устройства в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 изображен узел А, указанный на фиг.1.
На фиг.3 представлена расположенная горизонтально система сосудов в соответствии с примером осуществления изобретения, причем указанная система содержит два сосуда с огнетушащей жидкостью и один газовый баллон.
На фиг.4 указана упрощенная схема системы сосудов в соответствии с рассмотренным примером осуществления изобретения, причем указанная система связана с системой пожаротушения.
На фиг.5 представлен график функционирования устройства в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 и 2 представлен, в качестве примера реализации изобретения, сосуд 1, содержащий огнетушащую жидкость, в соответствии с настоящим изобретением. Указанный сосуд имеет по существу цилиндрическую форму и в основном круглое сечение. Сосуд для огнетушащей жидкости, указанный на фиг.1, установлен по существу в горизонтальном положении (в горизонтальной плоскости), то есть на боковой стороне. Определенный объем сосуда заполнен огнетушащей жидкостью 5, уровень которой обозначен позицией 4. Часть объема сосуда 1, указанная позицией 6, не содержит огнетушащей жидкости, а заполнена газом. Газ может представлять собой воздух или другой приемлемый газ, например азот. В предпочтительном примере реализации изобретения газ используется в процессе тушения пожара совместно с огнетушащей жидкостью.
Сосуд 1 для огнетушащей жидкости представляет собой, например, сосуд, работающий под давлением, на куполообразном торце 11 которого установлена пробка 10. Обычно на торце 11 предусмотрено отверстие с горловиной 12. В горловине 12 предусмотрена резьба, которой соответствует ответная резьба пробки 10. В пробке 10 выполнены каналы 9 для передачи рабочей среды, например, полученные посредством сверления, которые предназначены для заполнения сосуда и слива жидкости. В пробке могут быть предусмотрены каналы для установки различных измерительных или других датчиков, а также обеспечения связи с рабочей средой сосуда, параметры которой требуется измерить. На пробке 10 установлен заправочный штуцер 2 и реле 3 давления. Труба 8 для заправки жидкостью проходит от заправочного штуцера 2 внутрь сосуда. Реле 3 давления связано с внутренним объемом сосуда 1 для огнетушащей жидкости. Связь может быть осуществлена, например, через заправочный штуцер 2 или проходящую рядом с ним сбросную трубу 7.
Сосуд 1 не заполняется полностью огнетушащей жидкостью, а определенная часть объема 6 предназначена для заполнения газом. Например, сбросная труба 7 обеспечивает наличие небольшого объема 6 сосуда 1, который может быть заполнен газом. Объем 6, заполненный газом, в сосуде 1 для огнетушащей жидкости, обеспечивает создание гидравлической емкости. В результате этого, полученная система может использоваться для измерения указанного количества, то есть уровня огнетушащей жидкости в сосуде.
Внутри пробки 10 сосуда для огнетушащей жидкости может быть предусмотрено соединение со вторым сосудом. В таком случае, связанные между собой сосуды для огнетушащей жидкости образуют систему сосудов.
На фиг.3 представлен пример осуществления изобретения, содержащий два сосуда 1, 100 для огнетушащей жидкости - первый сосуд 1 и второй сосуд 100, а также источник 20 газа, такой как сосуд, содержащий сжатый газ, то есть так называемый газовый баллон. Данная фигура рассматривается со ссылкой на фиг.4, на которой представлена упрощенная схема установки пожаротушения, содержащей устройство в соответствии с настоящим изобретением. Нумерация позиций компонентов, указанных на фиг.4, соответствует нумерации, использованной на фиг.3. Сосуды 1, 100 для огнетушащей жидкости связаны друг с другом каналами 22, 23 для передачи рабочей среды, например, трубопроводами или шлангами. От сосуда 1 для огнетушащей жидкости через пробку 10 проходит первый канал 23 для передачи рабочей среды, который проведен к пробке 10 второго сосуда 100 и далее внутрь данного сосуда. Аналогичным образом от источника 20 газа к пробке 10 первого сосуда 1 предусмотрен канал 24 для передачи соответствующей среды. От пробки 10 первого сосуда 1 к пробке 10 второго сосуда 100 проходит второй канал 22 для подачи газа. В канале 24 для передачи рабочей среды между источником 20 газа и сосудом 1 предусмотрена первая разрывная мембрана 21. При достижении давлением в канале 24 уровня уставки указанная мембрана разрывается и открывает канал, проходящий от источника 20 к сосуду для огнетушащей жидкости. В канале, проходящем от источника 20 газа, также предусмотрены клапаны 27, 25 и реле 26 давления, которые открываются при включении системы пожаротушения, например, посредством подачи сигнала пожарного извещателя, в результате включения вручную или каким-либо другим способом.
От системы сосудов для огнетушащей жидкости, содержащей сосуд 1 или несколько сосудов 1, 100, по меньшей мере, к одной распылительной форсунке 29, предназначенной для распыления огнетушащего средства при включении установки, проходит канал 28 для подачи рабочей среды. Система сосудов для огнетушащей жидкости, содержащая сосуд 1 или несколько сосудов 1, 100, в дежурном режиме отделена второй разрывной мембраной 31 от (по меньшей мере) одного канала 28 для рабочей среды, проходящего к распылительной форсунке 29.
В данном случае в горизонтально расположенном блоке аккумуляторов (HAU) сосуды 1 для огнетушащей среды отделены от остальной части системы разрывными мембранами 21, 31. Следовательно, в дежурном режиме изменения давления в остальной части системы не воздействуют на сосуды 1, 100 для огнетушащей жидкости, то есть баллоны с водой. Реле 3 давления, точка срабатывания которого обычно устанавливается на уровне низкого давления, связано с внутренним объемом сосуда для огнетушащей среды системы, содержащей сосуд 1 или несколько сосудов 1, 100.
В примере осуществления способ в соответствии с настоящим изобретением содержит следующие этапы:
1) заполнение жидкостью системы сосудов, содержащей один или большее число сосудов 1, 100 для огнетушащей жидкости, таким образом, что предварительно определенный объем V2 системы сосудов остается незаполненным. Объем V2, не заполненный жидкостью, может быть определен, например, по длине сбросной трубы, проходящей в сосуде, которая занимает определенный объем. Например, в горизонтальном блоке аккумуляторов длина сбросной трубы 7 может соответствовать объему воздуха, составляющему 2% от общего объема сосуда;
2) повышение давления в системе сосудов до уровня P2, превышающего уставку реле 3 давления, посредством подачи газа через заправочный штуцер 2;
3) переход системы в штатный дежурный режим;
4) при уменьшении количества жидкости, например, вследствие утечки, давление P2 в системе сосудов по мере расширения газа снижается относительно давления дежурного режима. При достаточном уменьшении жидкости достигается уровень уставки Psw реле давления и выполняется подача сигнала.
На фиг.5 представлена схема функционирования примера осуществления системы в соответствии с настоящим изобретением. На указанной фигуре давление в системе сосудов (установка пожаротушения находится в дежурном режиме) представлено на оси ординат. Доля (V2) объема газа в виде процента от объема сосуда или системы сосудов указана на оси абсцисс. На фиг.1 эта доля объема отмечена позицией 6. Кривая P2 (V2) указывает снижение давления P2 системы сосудов и соответствующее изменение доли объема (V2) газа в результате уменьшения количества жидкости. В дежурном режиме примера осуществления изобретения, продемонстрированного на фигуре, давление в сосуде (системе сосудов) первоначально было установлено на уровне Р2,составляющем 6 бар. В этом случае доля объема V2 газа в сосуде (системе сосудов) равна 2,5% объема сосуда или системы сосудов. При снижении объема жидкости в сосуде или системе сосудов давление P2 снижается, а доля объема V2 газа в объеме сосуда увеличивается, как показано кривой P2 (V2), представленной на фигуре. Таким образом, для реле 3 давления может быть определен соответствующий аварийный предел Psw (указанный на фиг.5 пунктирной линией). При снижении давления P2 до уровня установленного предела Psw реле давления осуществляет подачу сигнала. В этом случае доля объема газа в сосуде (системе сосудов) установки, содержащей сосуд или несколько сосудов, является известной. На фиг.5 уставка реле давления составляет 3 бар, соответственно, объем V2 газа в сосуде с жидкостью примерно равен 5%. Следовательно, количество жидкости уменьшилось с 97,5% от объема до 95% от объема. Для данных, указанных на фигуре, предполагается, что температура по существу остается постоянной. При эксплуатации сосуда или системы сосудов в условиях изменяющейся температуры указанные изменения могут быть учтены с использованием уравнения PV=nRT. В примере осуществления изобретения предполагается, что жидкость является по существу несжимаемой, например представляет собой воду или огнетушащее средство на водной основе.
Сосуды 1, 100 для огнетушащей жидкости, установленные горизонтально, такие как сосуды системы HAU, представляют собой только один пример применения данного способа измерения уровня. Аналогичный способ может также использоваться в других сосудах, работающих под давлением, которые отделены от остальной части системы.
Таким образом, настоящее изобретение относится к способу контроля количества жидкости в сосуде 1 для огнетушащей жидкости установки пожаротушения. Сосуд 1 заполнен огнетушащей жидкостью, причем определенный объем 6 сосуда остается незаполненным. Посредством подачи газа, например, через заправочный штуцер 2, давление в сосуде для огнетушащей жидкости повышается до уровня давления Р2 дежурного режима, превышающего уставку Psw датчика или реле 3 давления. При уменьшении указанного количества огнетушащей жидкости 5 в сосуде 1 давление Р2 снижается относительно уровня давления дежурного режима по мере увеличения доли объема газа. В результате уменьшения количества огнетушащей жидкости и снижения давления от давления дежурного режима до второго, меньшего значения, установленного в качестве значения уставки Psw датчика или реле 3 давления, указанный датчик или реле 3 давления подает сигнал, на основе которого получают уведомление об указанном малом количестве жидкости в сосуде, содержащем огнетушащую жидкость.
В соответствии с одним примером осуществления изобретения сосуд для огнетушащей жидкости представляет собой систему сосудов, содержащую несколько сосудов 1, 100, причем различные сосуды 1, 100 соединены или могут быть соединены друг с другом каналами 22, 23 для передачи рабочей среды, такими как трубопроводы или шланги.
В другом примере осуществления изобретения сосуд 1, 100 представляет собой по существу цилиндрический сосуд, работающий под давлением.
В еще одном примере осуществления изобретения к сосуду 1, 100 подключен источник 20 сжатого газа.
В следующем примере осуществления изобретения при нахождении системы пожаротушения по меньшей мере в неактивном состоянии система сосудов, содержащая сосуд 1 или несколько сосудов 1, 100 для огнетушащей жидкости, отделена от остальной части системы пожаротушения клапаном или разрывными мембранами 21, 31, которые разрываются при определенном давлении.
В другом примере осуществления изобретения сосуд 1, 100 для огнетушащей жидкости установлен в положении, отличающемся от вертикального положения, в частности - горизонтальном положении.
В еще одном примере осуществления изобретения сосуд 1, 100 установлен в вертикальном положении.
В следующем примере осуществления изобретения данный способ применяют в системе пожаротушения, которая при активировании распыляет жидкость в виде тумана по меньшей мере из одной распылительной форсунки 29.
В другом примере осуществления изобретения в качестве огнетушащего средства используется жидкость или смесь жидкости и газа.
Настоящее изобретение также относится к устройству для контроля количества жидкости в сосуде 1 для огнетушащей жидкости установки пожаротушения. Сосуд 1 содержит заправочный штуцер 2 и датчик или реле 3 давления, связанные с внутренним объемом сосуда. Для датчика или реле давления предусмотрена определенная уставка Psw давления. Сосуд 1 выполнен с возможностью заполнения огнетушащей жидкостью таким образом, что остается незаполненным предварительно заданный объем 6. Посредством подачи газа давление в сосуде для огнетушащей жидкости повышено до уровня давления дежурного режима, превышающего уставку Psw датчика или реле 3 давления. При уменьшении указанного количества огнетушащей жидкости 5 в сосуде 1 давление снижается относительно уровня давления дежурного режима по мере увеличения доли объема газа. Таким образом, в результате уменьшения количества огнетушащей жидкости и снижения давления от давления дежурного режима до второго, меньшего значения, установленного в качестве значения уставки Psw датчика или реле 3 давления, указанный датчик или реле 3 давления подает сигнал, на основе которого получают уведомление об указанном малом количестве жидкости в сосуде, содержащем огнетушащую жидкость.
В соответствии с одним примером осуществления изобретения сосуд для огнетушащей жидкости представляет собой систему сосудов, содержащую несколько сосудов 1, 100, причем различные сосуды 1, 100 соединены или могут быть соединены друг с другом каналами 22, 23 для рабочей среды, такими как трубопроводы или шланги.
В другом примере осуществления изобретения сосуд 1, 100 для огнетушащей жидкости представляет собой по существу сосуд цилиндрической формы, работающий под давлением.
В еще одном примере осуществления изобретения к сосуду 1, 100 для огнетушащей жидкости подключен источник 20 сжатого газа, который предназначен для подачи огнетушащей жидкости из сосуда для огнетушащей жидкости в трубопровод, проходящий к распылительной головке, причем сосуд 1, 100 и источник 20 сжатого газа совместно образуют источник рабочей среды системы пожаротушения.
В следующем примере осуществления изобретения при нахождении системы пожаротушения по меньшей мере в неактивном состоянии система сосудов, содержащая сосуд 1 или несколько сосудов 1, 100 для огнетушащей жидкости, отделена от остальной части системы пожаротушения клапаном или разрывными мембранами 21, 31, которые разрываются при определенном давлении.
В другом примере осуществления изобретения сосуд 1, 100 для огнетушащей жидкости установлен в положении, отличающемся от вертикального положения, в частности - горизонтальном положении.
В еще одном примере осуществления изобретения сосуд 1, 100 установлен в вертикальном положении.
В следующем примере осуществления изобретения данное устройство применяют в системе пожаротушения, которая при активировании распыляет жидкость в виде тумана по меньшей мере из одной распылительной форсунки 29.
В другом примере осуществления изобретения в качестве огнетушащего средства системы пожаротушения используется жидкость или смесь жидкости и газа.
Способ и устройство в соответствии с настоящим изобретением могут эффективно использоваться в системах пожаротушения, в которых в качестве огнетушащего средства применяется вода. Предложенный способ, в частности, может применяться для обеспечения источника рабочей среды в системах пожаротушения с использованием тумана в качестве огнетушащего средства. Способ и устройство в соответствии с настоящим изобретением, в частности, могут эффективно использоваться в сосудах для огнетушащей среды, которые в дежурном режиме отделены от остальной системы, например, при помощи разрывных мембран, установленных в каналах для передачи рабочей среды. Настоящее изобретение касается изменения количества жидкости в удлиненных сосудах цилиндрической формы, работающих под давлением.
Настоящее изобретение также может использоваться в системе пожаротушения, предназначенной для подвижных средств, таких как локомотивы, железнодорожные вагоны, вагоны метрополитена и другие транспортные средства. В этом случае для распыления огнетушащей среды можно использовать, например, распылительные головки, которые обеспечивают получение тумана огнетушащей среды на значительной площади при низком, и (или) среднем, и (или) высоком давлении подачи огнетушащей среды. Такая распылительная головка, функционирующая при среднем и низком давлении подачи огнетушащей среды, представлена в публикации WO 2006064082 и соответствующем патенте Финляндии № F116661 B. При высоком давлении подачи можно использовать распылительные головки компании Marioff Corporation Оу, например, головки, описанные в публикации WO 0145799, которые обеспечивают создание тумана на значительной площади. Кроме того, в соответствии с требованиями конкретного применения могут быть использованы другие распылительные головки.
В качестве огнетушащей среды используется жидкость, такая как среда на водной основе, чистая вода и (или) вода, в которую введены добавки, повышающие эффективность огнетушения, и (или) смесь жидкости и газа. Обычно в качестве огнетушащей среды для получения тумана используется жидкость или смесь жидкости и газа.
В соответствии с типовым примером осуществления изобретения для подачи огнетушащей среды применяется давление в пределах 2-300 бар.
Настоящее изобретение может использоваться в системах пожаротушения различных типов. Особенно эффективным является его применение в системах пожаротушения с использованием распыления огнетушащей среды в виде тумана. Туман, созданный распылителями, может быть тонкодисперсным. Размер капель (90% объема жидкости) обычно составляет менее 400 мкм. В зависимости от применения могут использоваться также капли большего размера.
Для специалистов в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается представленными выше примерами осуществления и в него могут быть внесены изменения в пределах объема указанной ниже формулы изобретения. Отличительные признаки, указанные в описании и представленные совместно, также могут рассматриваться как отдельные отличительные признаки.