МОДУЛЬ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
FIRE-FIGHTING MODULE

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к модулям пожаротушения, которые могут быть использованы для тушения пожаров тонкораспыленной жидкостью, как в помещениях различного назначения, так и на открытых пространствах, где возможно применение жидких огнетушащих веществ без нанесения значительного ущерба.
Известны установки водяного пожаротушения (патенты RU 2512869, опубл. 10.04.2014, ЕР 0614391, 1997 г.), оснащенные трубной разводкой с форсунками для обеспечения равномерной подачи воды или водных огнетушащих растворов на очаг возгорания в мелкораспыленном виде. В этой системе трубопроводы подсоединены к источнику жидкости, которая подается к форсункам под давлением. Недостатком этой системы пожаротушения является необходимость обеспечения объекта пожаротушения достаточно сложной в изготовлении и монтаже системой трубопроводов, необходимых для подачи жидкости, что не всегда возможно сделать, например, в жилых помещениях. Кроме этого, из-за больших гидравлических потерь, возникающих при течении жидкости по относительно длинным трубам, необходимо поддержание постоянного давления подачи от источника жидкости, т.к. в случае снижения давления уменьшится расход огнетушащего вещества и, как следствие, ухудшится эффективность пожаротушения.
Из уровня техники известен модуль пожаротушения по патенту RU 2424839 (опубл. 27.07.2011 г.), содержащий многоканальное средство орошения, обеспечивающее создание тонкораспыленного потока жидкого огнетушащего вещества, которым снаряжен герметичный корпус, снабженный в верхней части газогенерирующим устройством с газогенерирующим зарядом и оснащенный в нижней части горловиной, на выходном конце которой посредством гайки смонтирован снабженный разрушаемой мембраной выпускной насадок.
К недостаткам известного модуля следует отнести наличие большой неравномерности распределения тонкораспыленного потока с образованием по направлению каналов для подачи жидкого огнетушащего вещества зон с максимальным орошением очага возгорания, а на некоторых участках защищаемой поверхности, расположенных между каналами, появляются зоны, где капель орошения вообще не будет, что в совокупности снижает эффективность пожаротушения. Следует отметить, что форма изогнутости трубопроводов в приведенном по патенту варианте исполнения не влияет на эффективность работы модуля, а только обеспечивает попадание огнетушащего вещества на очаг возгорания, на который нацелен конкретный насадок-распылитель.
Анализ известного конструктивного решения показывает, что обеспечить равномерность распределения капель огнетушащего вещества на защищаемой площади не представляется возможным.
Перед средством орошения, выполненном в виде множества каналов в выпускном насадке, на концах которых смонтированы насадки-распылители, отсутствуют фильтрующий элемент и устройство, предохраняющее от попадания фрагментов разрушаемой мембраны либо в каналы для подачи жидкого огнетушащего вещества из выпускного насадка, либо через каналы непосредственно в насадки-распылители, частично или полностью перекрывая их проходные сечения, что может привести к снижению интенсивности (скорости движения) струй огнетушащего вещества в процессе работы модуля, что уменьшит огнетушащую способность модуля и, соответственно, эффективность пожаротушения, увеличению неравномерности распределения огнетушащего вещества на защищаемой площади или полной остановке его выхода из модуля с последующим разрушением корпуса (при отсутствии предохранительного клапана) от чрезмерного повышения давления в результате продолжения поступления газов от работающего газогенератора.
Из описания изобретения явно не следует, каким образом конструктивно обеспечивается стабильность (воспроизводимость) давления, при котором происходит разрушение мембраны для выпуска жидкого огнетушащего вещества (отсутствуют конструктивный элемент, срезающий мембрану, или насечки на мембране), что при определенных условиях может снизить эффективность пожаротушения, в предельном случае вплоть до того, что какая-то часть сплошного очага пожара может быть не погашена из-за того, что разрушение мембраны произойдет ранее набора необходимого давления и жидкое огнетушащее вещество, не набрав необходимой скорости, свободно выйдет из внутреннего объема корпуса модуля, не выполнив свои функции.
Следует отметить, что известное техническое решение не во всех своих воплощениях согласно формуле изобретения содержит одно газогенерирующее устройство. Предусмотрено увеличение числа газогенерирующих устройств. Есть все разумные основания полагать, что полный и стабильный выброс огнетушащего вещества из корпуса модуля при сохранении интенсивности его струи до конца работы модуля достижим далеко не всегда при одном газогенерирующем устройстве. Увеличение числа таких устройств значительно увеличит габаритно-массовые характеристики модуля и стоимостные показатели.
Вышеуказанные недостатки ставят под сомнение гарантированно надежное достижение функционального результата при использовании модуля по назначению.
Средство орошения, выполненное из множества разнесенных пространственно элементов, имеющих некоторую протяженность, ухудшает габаритно-массовые характеристики модуля, не позволяет достичь его компактности и создает гидравлические потери, снижающие скорость движения огнетушащего вещества.
Из уровня техники известен модуль пожаротушения по патенту RU 129402 на полезную модель (опубл. 27.06.2013 г.), принятый за прототип, содержащий многоканальное средство орошения, обеспечивающее создание тонкораспыленного потока жидкого огнетушащего вещества, которым снаряжен герметичный корпус, снабженный в верхней части газогенерирующим устройством с газогенерирующим зарядом и оснащенный в нижней части горловиной, на выходном конце которой посредством гайки смонтирован снабженный разрушаемой мембраной и фильтрующим элементом выпускной насадок.
К недостаткам известного устройства следует отнести ненадежность его работы, связанную с вероятностью в процессе эксплуатации засорения или коррозии элементов подвижного соединения выпускного насадка с ротором, что может привести к невозможности вращения ротора при срабатывании модуля, т.е. к невозможности равномерного орошения тонкораспыленным потоком защищаемой площади, и, соответственно, к снижению эффективности пожаротушения.
Создание методом вращения закрученного по винтовой линии тонкораспыленного потока приводит к резкому снижению скорости движения капель жидкости даже при небольшой высоте помещения (3-4 м), что из-за высоких конвекционных потоков от очага пожара ограничивает возможность проникновения капель огнетушащего вещества в зону горения и, как следствие, снижает огнетушащую способность модуля, эффективность пожаротушения.
Отсутствует устройство, предохраняющее от попадания на поверхность фильтрующего элемента фрагментов разрушаемой мембраны, что может привести к частичному перекрытию проходного сечения фильтрующего элемента, снижению расхода жидкости, проходящей через него, и, как следствие, к уменьшению величины крутящего момента, т.е. к уменьшению скорости вращения ротора или к полному отсутствию его вращения. Следствием этого будет неравномерность орошения потоком огнетушащего вещества защищаемой поверхности, низкая эффективность пожаротушения.
Вышеуказанные недостатки ставят под сомнение гарантированно надежное достижение функционального результата при использовании модуля по назначению.
Средство орошения, выполненное из множества разнесенных пространственно элементов, имеющих некоторую протяженность, ухудшает габаритно-массовые характеристики модуля, не позволяет достичь его компактности и создает гидравлические потери, снижающие скорость движения огнетушащего вещества.
Из описания изобретения по прототипу явно не следует, каким образом конструктивно обеспечивается стабильность (воспроизводимость) давления, при котором происходит разрушение мембраны для выпуска газожидкостной смеси (отсутствуют конструктивный элемент, срезающий мембрану, или насечки на мембране), что при определенных условиях может снизить эффективность пожаротушения, в предельном случае вплоть до того, что какая-то часть сплошного очага пожара может быть не погашена из-за того, что разрушение мембраны произойдет ранее набора необходимого давления и жидкое огнетушащее вещество, не набрав необходимой скорости, свободно выйдет из внутреннего объема корпуса устройства, не выполнив свои функции.
Задачей настоящего изобретения является создание компактного модуля пожаротушения, расширяющего арсенал средств данного назначения, позволяющего повысить эффективность пожаротушения тонкораспыленной жидкостью, обеспечить гарантированную стабильность достижения функционального результата при его использовании по назначению путем создания условий, позволяющих каплям огнетушащего вещества надежно преодолеть конвекционные потоки в зоне горения путем достижения максимально возможной скорости движения капель за пределами модуля (снижены гидравлические потери в тракте движения огнетушащего вещества внутри модуля) при одновременном обеспечении равномерности распределения огнетушащего вещества на защищаемой площади и при сохранении высотного диапазона размещения модуля на уровне прототипа.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией модуля пожаротушения, содержащего многоканальное средство орошения, обеспечивающее создание тонкораспыленного потока жидкого огнетушащего вещества, которым снаряжен герметичный корпус, снабженный в верхней части газогенерирующим устройством с газогенерирующим зарядом и оснащенный в нижней части горловиной, на выходном конце которой посредством гайки смонтирован снабженный разрушаемой мембраной и фильтрующим элементом выпускной насадок. Особенность заключается в том, что между выпускным насадком и средством орошения размещено цилиндрическое средство осреднения потока, средство орошения выполнено с центральным каналом и ступенчато изменяемым внешним диаметром, в стенках средства орошения выполнены сквозные отверстия, перпендикулярные его центральному каналу и равномерно распределенные на одном уровне по его боковой поверхности, при этом над отверстиями закреплен полый конический отражатель расширяющейся частью вниз, а центральный канал средства орошения на его выходе конусообразно сужается.
В частности, в стенках средства орошения выполнено 10-20 отверстий.
В частности, отношение толщины стенки средства орошения в зоне отверстий к диаметру каждого отверстия составляет 1,2-3,0.
В частности, угол конуса отражателя составляет 45-75°.
В частности, для увеличения равномерности потока огнетушащего вещества в центральной части защищаемой площади, перед конусообразным сужением центрального канала средства орошения установлен шнек с центральным отверстием или без него, имеющий угол наклона пазов 30-60°.
В частности, разрушаемая мембрана поджата к горловине с помощью шайбы, оснащенной цилиндрическим ловителем срезаемой части мембраны и имеющей отверстие с острой кромкой, направленной к мембране.
В частности, газогенерирующий заряд, установленный в герметичный корпус газогенерирующего устройства, помещен в промежуточный герметичный тонкостенный корпус.
В частности, в качестве жидкого огнетушащего вещества содержит воду, или водные растворы, или жидкие огнетушащие вещества, или их смеси.
Проведенный сопоставительный анализ показывает, что заявляемый модуль пожаротушения отличается от ближайшего аналога иной конструкцией многоканального оросителя; наличием шайбы, поджимающей разрушаемую мембрану, с острой кромкой, предназначенной для среза центральной части мембраны в виде круглого диска, с установленной в шайбе ловушкой-цилиндром для улавливания срезаемой части мембраны с целью предотвращения перекрытия части проходного сечения фильтрующего элемента (у прототипа данное устройство не предусматривается); наличием промежуточного герметичного тонкостенного корпуса с целью дополнительной защиты заряда от влаги и фиксации элементов снаряжения (у прототипа такой корпус отсутствует); наличием средства осреднения потока огнетушащего вещества.
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 пожаротушения тонкораспыленной водой иллюстрируется графическими изображениями:
Фиг. 1 - общий вид модуля пожаротушения;
Фиг. 2 - продольный разрез узла А на фиг. 1.
Модуль пожаротушения содержит герметичный корпус 1, внутри которого находится огнетушащее вещество 2 в виде воды, водных растворов или огнетушащей жидкости или их смесей. Огнетушащее вещество 2 заполняет по объему корпус модуля до 80-92%. В верхней части корпуса 1 модуля установлено являющееся источником рабочего газа газогенерирующее устройство 3 с корпусом 4 с установленными и зафиксированными в промежуточном тонкостенном корпусе 5 (например, из жести) газогенерирующим зарядом 6 и элементом электропусковым 7. Модуль выполнен с возможностью подвесного его крепления с помощью кронштейна 8. Нижняя часть корпуса 1 модуля оснащена горловиной 9, на выходном конце которой посредством гайки 10 смонтирован выпускной насадок 11 с разрушаемой мембраной 12 и фильтрующим элементом 13. Разрушаемая мембрана 12 поджата к горловине 9 с помощью шайбы 14 с острой кромкой 15. В шайбе 14 установлен цилиндрический ловитель 16 срезаемой части мембраны 12, выполненный, например, в виде стержня или прутка. Донная часть выпускного насадка 11 оснащена средством 17 осреднения потока огнетушащего вещества после его прохождения через фильтрующий элемент 13. Средство 17 осреднения потока выполнено в виде цилиндра, к нижней части которого присоединено (например, с помощью резьбы) средство 18 орошения жидким огнетушащим веществом, представляющее собой цилиндр с центральным каналом 19 и ступенчато изменяемым внешним диаметром. В стенках средства 18 орошения выполнены сквозные отверстия 20, перпендикулярные его центральному каналу и равномерно распределенные на одном уровне по его боковой поверхности. Над отверстиями 20 закреплен полый конический отражатель 21 расширяющейся частью вниз. Центральный канал 19 средства 18 орошения на его выходе конусообразно сужается 22. Перед конусообразным сужением 22 центрального канала 19 средства 18 орошения установлен шнек 23.
Предпочтительно выполнять 10-20 отверстий 20. При количестве отверстий меньше 10 наблюдается значительная неравномерность распределения тонкораспыленного потока жидкого огнетушащего вещества 2. При количестве отверстий более 20 повышения равномерности распределения потока жидкого огнетушащего вещества 2 не наблюдается.
На случай несанкционированного повышения давления внутри корпуса 1 модуля заявляемая конструкция предусматривает наличие предохранительного клапана (условно не показан), зафиксированного, например гайкой 24.
Предлагаемый модуль пожаротушения работает следующим образом. С помощью кронштейна 8 модуль монтируется над защищаемой площадью. При подаче электрического импульса на проводниковые выводы элемента электропускового 7 происходит срабатывание газогенерирующего устройства 3 с последующей генерацией газа. При достижении в корпусе 1 модуля давления газа, соответствующего уровню вскрытия мембраны 12, центральная ее часть срезается в виде круга, который задерживается цилиндрическим ловителем 17, исключая тем самым перекрытие части проходного сечения у фильтрующего элемента 13. Жидкое огнетушащее вещество 2 под давлением поступает в выпускной насадок 11, подвергается очистке, проходя через фильтрующий элемент 13 (продукты сгорания газогенерирующего заряда 6, окисная пленка, образующаяся на жидком огнетушащем веществе 2 в процессе хранения модуля). Затем жидкое огнетушащее вещество 2 поступает во внутреннее пространство средства 17 осреднения его потока и далее в многоканальное средство 18 орошения. Жидкое огнетушащее вещество, проходя через отверстия 20 на боковой поверхности средства 18 орошения, формируется в тонкораспыленный поток с заданным углом распыла при помощи полого конического отражателя 21. При контакте с отражателем 21 струи жидкого огнетушащего вещества 2 разбиваются на капли размером до 150 мкм, а достаточно плотное расположение отверстий 20 создает после контакта с отражателем 21 тонкораспыленный поток, обеспечивающий равномерное распределение огнетушащего вещества 2 на защищаемой площади. С учетом того, что жидкость движется по каналам отверстий 20 и вдоль поверхности отражателя 21 практически без гидравлических потерь, скорость полета капель в тонкораспыленном потоке вне модуля максимальная, что является достаточным условием преодоления каплями огнетушащего вещества 2 конвекционных потоков при их проникновении в зону горения. Для обеспечения равномерного орошения всей защищаемой площади часть жидкого огнетушащего вещества 2 через конусообразное сужение 22 центрального канала 19 средства 18 орошения поступает в центральную зону защищаемой площади. Для закручивания жидкого огнетушащего вещества 2 перед конусообразным сужением 22 центрального канала 19 средства 18 орошения может быть установлен шнек 23, что обеспечивает создание расширяющегося в пространстве над центральной частью защищаемой площади тонкораспыленного потока огнетушащего вещества 2, а не узкой струи.
3
2
Проведенные испытания показали, что заявляемый модуль, снаряженный 13,5 дм жидкого огнетушащего вещества, позволяет надежно тушить горящие модельные очаги пожара на площади до 30,2 м.
3
2
Прототип, снаряженный 13 дм огнетушащего вещества, согласно паспорту на серийно выпускаемое изделие, позволяет тушить очаги возгорания на площади до 19,6 м.
Заявляемый модуль имеет более высокую огнетушащую способность по сравнению с прототипом и, соответственно, более высокую эффективность пожаротушения, конструктивно обеспечивая исключение нарушения целостности и быстрой потери скорости потока жидкого огнетушащего вещества за пределами модуля. При использовании модуля заявляемой конструкции отсутствует необходимость дотушивания очага возгорания с использованием других пожаротушащих устройств.
Таким образом, предлагаемый модуль пожаротушения практически реализуем, позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.