УСТРОЙСТВО ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
GAS SUPRESSION INSTALLATION

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к автономным устройствам объемного тушения, и может быть использовано для объемного или локально-объемного тушения пожаров в замкнутых или полузамкнутых помещениях, в том числе технически сложных объектов с плотной компоновкой оборудования, преимущественно отсеков транспортных средств, электрощитов, технологических установок, объектов, насыщенных электроникой.
Из уровня техники известен линейный огнетушитель, содержащий удлиненный трубчатый корпус с огнетушащим веществом и энергопровод для запуска, в котором корпус выполнен в виде коллектора с распылительными соплами, в качестве огнетушащего вещества использован заряд аэрозольного топлива, а энергопровод осуществляет его воспламенение на всей или отдельных участках длины коллектора (см. пат. RU, кл. А62С 35/00, № 2101058, опубликован 10.01.1998). Изобретение обеспечивает повышение эффективности пожаротушения за счет равномерности концентрации огнетушащего вещества. Недостатком известного устройства является наличие в нем единственного средства для запуска, что повышает инерционность срабатывания и снижает надежность.
Известна автоматическая система пожаротушения бронированной машины, включающая термодатчики и распылители огнегасящего вещества, расположенные в пожароопасных зонах моторно-трансмиссионной установки, управляющее устройство, соединенный с распылителем трубопроводом баллон с огнегасящим веществом, мембраной, ее пробойником и пиропатроном, устройство сигнализации, вход которого соединен с полостью трубопровода огнегасящего вещества, воспламенители, размещенные в пожароопасных зонах моторно-трансмиссионной установки, баллон снабжен дополнительным пробойником мембраны и пороховым зарядом, соединенным посредством огнепроводного шнура с воспламенителями (см. пат. RU, кл. F41H 7/02, № 2098741, опубликован 10.12.1997 г.). Система пожаротушения характеризуется повышенной надежностью. Недостатком системы является наличие емкости с огнетушащим веществом в виде баллона, которую из-за ее больших размеров невозможно разместить непосредственно в зоне пожара, например, в моторном отсеке, отсеке отопителя или багажнике современного автомобиля и, тем более, отсеках военной техники.
Известен линейный огнетушитель для защиты подкапотного пространства автомобиля, включающий заполненную огнетушащим составом гибкую пластиковую трубку с множественными местными ослаблениями стенки и герметично закрытыми торцами (см. пат.US, кл. А62С 35/00, № 6161624, опубликован 2000.12.19). Огнетушитель характеризуется удобством и простотой компоновки на защищаемом объекте. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.
Недостатком прототипа является отсутствие средств контроля работоспособности огнетушителя в процессе его эксплуатации. В условиях повышенных температурных и динамических нагрузок возможна разгерметизация трубки и утечка огнетушащего вещества. В конструкции прототипа контроль исправности устройства затруднен и не всегда возможен, поскольку предполагает демонтаж огнетушителя с объекта, его взвешивание с достаточно высокой точностью, что невозможно, например, в полевых условиях. Кроме того, в огнетушителе отсутствует механизм принудительного запуска, что увеличивает время начала подачи огнетушащего вещества в зону пожара. Указанные недостатки прототипа существенно снижают его надежность при эксплуатации и применении.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в обеспечении возможности эффективного и оперативного контроля исправности устройства без его демонтажа в любых условиях эксплуатации. Кроме того, устройство характеризуется разнообразием способов его запуска. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить надежность устройства пожаротушения. В устройстве газового пожаротушения максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых является простота компоновки устройства на защищаемом объекте.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство газового пожаротушения, содержащее трубку с герметично закрытыми торцами, заполненную огнетушащим веществом, отличается от прототипа тем, что оно снабжено индикатором давления в трубке, содержащим чувствительный элемент, и пробкой с силовым бандажом. Индикатор давления смонтирован в торце трубки с возможностью взаимодействия его чувствительного элемента с огнетушащим веществом, а пробка - со стороны противоположного торца трубки таким образом, что силовой бандаж охватывает трубку, при этом ответная часть пробки заведена с натягом внутрь трубки и выполнена в виде кольцевой канавки на цилиндрической поверхности пробки, ширина которой превышает ширину силового бандажа.
Во всех исполнениях применим индикатор давления в виде манометра стрелочного типа.
Пробка может быть снабжена заглушкой и имеет резьбовой участок, при этом заглушка смонтирована на резьбовом участке, а в пробке выполнен сквозной осевой канал. Причем резьбовой участок пробки выполнен с наружной резьбой и выступающим за торец трубки, а в сквозном осевом канале пробки со стороны огнетушащего вещества установлен обратный клапан. Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является оснащение пробки разрывной мембраной, выполнение сквозного осевого канала в пробке с уступом для установки на нем разрывной мембраны.
Предпочтительно оснащение устройства пиротехническим средством для подрыва мембраны, выполнение резьбового участка пробки с наружной резьбой и выступающим за торец трубки с установкой пиротехнического средства в сквозном осевом канале пробки со стороны заглушки. Однако альтернативно возможно оснащение пробки шашкой из легковоспламеняющегося аэрозольобразующего огнетушащего состава, установленной в сквозном осевом канале с возможностью взаимодействия с разрывной мембраной. При этом шашка может быть снабжена соединенным с ней легковоспламеняющимся огнепроводным шнуром.
Основным пожаротушащим элементом системы является тонкостенная гибкая трубка, заполненная газообразным огнетушащим веществом, например хладоном FE-36 или 227, под избыточным по отношении к окружающей среде давлением. Стенки трубки изготовлены из полиамида или меди, которые является стойкими к химическим воздействиям, статическому электричеству и обладают повышенной прочностью. Такая конструкция трубки исключает взрывное и ложное срабатывание.
Расположение всех сервисных и функциональных элементов конструкции устройства по торцам трубки упрощает не только саму конструкцию, но и существенно повышает удобство компоновки на защищаемом объекте с охватом всех его пожароопасных зон.
Оснащение устройства индикатором давления в трубке, содержащим чувствительный элемент, взаимодействующим непосредственно с огнетушащим веществом, позволяет осуществлять постоянный визуальный контроль работоспособности, а также объективно оценить срок пригодности изделия. Поскольку давление огнетушащего вещества в трубке является определяющим параметром устройства, оптимально его контролировать с помощью манометра стрелочного типа. Оснащение устройства со стороны одного из торцов трубки многофункциональной пробкой с силовым бандажом позволяет исключить запаивание торца трубки, что технологически проблематично и конструктивно ненадежно.
Установка пробки с натягом внутрь трубки в совокупности с бандажом, охватывающим ответную часть пробки в виде кольцевой канавки на цилиндрической поверхности, обеспечивает надежную герметизацию. Превышение ширины кольцевой канавки, ширины силового бандажа предотвращает образование просечек в стенке трубки при ее обжатии бандажом. Пробка выполнена преимущественно металлической, поэтому в ней удобно и технологично выполнять сквозной осевой канал, в том числе и ступенчатый, монтировать различные элементы, например заглушку, посредством резьбового соединения.
Наличие обратного клапана и заглушки позволяет существенно упростить операцию заполнения трубки огнетушащим веществом с обеспечением заданного уровня давления. Возможность «дозаправки» трубки без демонтажа устройства с защищаемого объекта делает устройство незаменимым в полевых условиях и практически вечным.
Наличие дополнительных специальных средств запуска устройства, таких как разрывная мембрана, в совокупности с пиротехническим средством или шашкой из легковоспламеняющегося аэрозольобразующего огнетушащего состава с легковоспламеняющимся огнепроводным шнуром, позволяет существенно улучшить и разнообразить условия самозапуска и осуществить принудительный запуск устройства.
Пиротехническое средство обладает мгновенным действием и длительным гарантийным сроком эксплуатации. Твердотопливная шашка автономна, для ее горения не требуется кислород, а пороховые газы обладают большой энергией и высокой температурой, что гарантирует создание оптимальных условий для надежного вскрытия разрывной мембраны, независимо от начальной температуры. Наличие в устройстве указанных средств многократно повышает дублирование основных функциональных элементов и живучесть.
Конструктивная схема устройства пожаротушения максимально повышает ее надежность, гарантирует автономность и быстродействие в том числе и в условиях многолетнего использования. Комплектующие устройства могут транспортироваться любыми видами транспорта без ограничения дальности и высоты, храниться в любых складских условиях. Устройство рекомендовано к применению в любых климатических зонах. Надежность и долговечность подтверждены испытаниями, имитирующими эксплуатационные нагрузки, и ускоренными климатическими испытаниями.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки устройства газового пожаротушения направлены на получение технического результата, а именно повышение его надежности.
Устройство газового пожаротушения, характеризующееся описанной совокупностью существенных признаков, является новым, промышленно применимым и обладает изобретательским уровнем.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид устройства газового пожаротушения с бесканальной пробкой; фиг.2 - торец трубки с пробкой с наружной резьбой, заглушкой и обратным клапаном, в разрезе; на фиг.3 - торец трубки с пробкой со смонтированным в ней пиротехническим средством, в разрезе; фиг.4 - торец трубки с пробкой со смонтированной в ней шашкой, в разрезе.
Устройство газового пожаротушения состоит из тонкостенной гибкой трубки 1, устанавливаемой внутри защищаемого объекта. Трубка 1 выполнена из полимерного материала, такого как полиамид, поддающегося разрушению при термомеханическом воздействии. В отдельных случаях тонкостенная гибкая трубка 1 может быть выполнена из легкоплавкого металла, например меди или алюминия. Трубка 1 заполнена огнетушащим веществом 2 под избыточным по отношении к окружающей среде давлением (хладон под давлением насыщенных паров). Хладон безопасен и неэлектропроводен, не оказывает вредного коррозийного и химического воздействия на металлы, пластмассы и электрическое оборудование, а также не представляет опасности для людей. Трубка 1 имеет достаточную длину для ее укладки в наиболее пожароопасных местах. Торцы трубки 1 герметичны, один из них герметично перекрыт индикатором давления 3, например манометром стрелочного типа из номенклатуры серийно выпускаемых промышленностью, необходимым для контроля наличия огнетушащего вещества в процессе эксплуатации устройства. Индикатор давления 3 имеет чувствительный элемент 4, представленный штоком и обтюрированным по контуру поршнем. Чувствительный элемент 4 смонтирован в торце трубки 1 с возможностью взаимодействия непосредственно с огнетушащим веществом 2. Противоположный торец трубки 1 перекрыт пробкой 5, установленной с натягом, например за счет предварительного нагрева трубки 1. Пробка 5 снабжена силовым бандажом 6, охватывающим концевой участок трубки 1. Ответная часть пробки 5, заведенная с натягом внутрь трубки 1, выполнена в виде кольцевой канавки 7 на цилиндрической поверхности. Для повышения герметичности ширина кольцевой канавки 7 превышает ширину силового бандажа 6, стягивающего трубку 1.
Для удобства заправки трубки 1 огнетушащим веществом 2, обеспечения возможности ее подпитки и/или наддува рабочим давлением в процессе эксплуатации, пробка 5 может быть выполнена в виде подсоединительного штуцера, как это изображено на фиг.2. Пробка снабжена резьбовой заглушкой 8 и имеет резьбовой участок 9, при этом заглушка 8 смонтирована на резьбовом участке 9, а в пробке 5 выполнен сквозной осевой канал 10. В исполнении штуцер резьбового участка 9 пробки 5 выполнен с наружной резьбой и выступает за торец трубки 1, а в сквозном осевом канале 10 пробки 5 со стороны огнетушащего вещества 2 установлен обратный клапан 11, например, в виде подпружиненного шарика. Обратный клапан 11 позволяет предотвратить утечку огнетушащего вещества 2 при дозаправке устройства.
Для реализации устройства с функцией принудительного запуска пробку 5 оснащают разрывной мембраной 12, сквозной осевой канал 10 выполняют с уступом, на котором и устанавливают разрывную мембрану 12. Разрывную мембрану 12 выполняют влаго-газонепроницаемой, преимущественно из легкоплавкого материала.
На фиг.3 представлена конструкция с функцией принудительного запуска посредством пиротехнического средства 13 для подрыва мембраны 12. Пиротехническое средство 13 представляет собой пиропатрон, установленный в сквозном осевом канале 10 пробки 5 со стороны заглушки 8, смонтированной на резьбовом участке 9, который также выполнен с наружной резьбой и выступает за торец трубки 1. При этом разрывная мембрана 12 зафиксирована на уступе в сквозном осевом канале 10, например, гайкой 14. В таком исполнении разрыв мембраны 12 может происходить самопроизвольно в случае пожара под действием избыточного давления, развиваемого при нагревании огнетушащего вещества 2, или с помощью стандартного пиротехнического средства 13, срабатывающего при подаче на него импульса электрического тока. Электрические контакты 15 пиротехнического средства 13 подключены к источнику питания системы пожаротушения (на фиг.3 условно не показан). В пробке 5 выполнены отверстия 16 для прохода огнетушащего вещества 2 в зону защищаемого объекта.
На фиг.4 представлена конструкция с функцией принудительного запуска посредством шашки 17 из легковоспламеняющегося аэрозольобразующего огнетушащего состава, установленной в сквозном осевом канале 10 с возможностью взаимодействия с разрывной мембраной 12. Твердотопливная монолитная шашка 17 плотно поджата к мембране 12 заглушкой 8, смонтированной на резьбовом участке 9, который в данном исполнении выполнен с внутренней резьбой, а сама заглушка 8 выполнена в виде гайки. Для воспламенения шашки 17 с ней соединен легковоспламеняющийся огнепроводный шнур 18, свободный конец которого может быть протрассирован по защищаемому объекту с охватом всех его пожароопасных зон (на фиг.4 трассировка условно не показана).
Устройство газового пожаротушения функционирует следующим образом.
Трубка 1, заполненная огнетушащим веществом 2, дополнительно наддувается небольшим (1-3 атмосферы) давлением азота и закрывается герметически пробкой 5 и обжимается силовым бандажом 6 поверх кольцевой канавки 7. Для исполнения, представленного на фиг.2, заправку и наддув производят через сквозной осевой канал 10, при этом шарик обратного клапана 11 поджимается его пружиной и не дает огнетушащему веществу 2 и азоту истекать после заправки и до герметизации торца заглушкой 8. Устройство помещают на защищаемом объекте, при этом индикатор давления 3 показывает суммарное давление насыщенных паров хладона и давления наддува азота. В процессе эксплуатации устройства периодически контролируют показания индикатора давления 3 и при его падении ниже допустимой величины, вычисляемой с учетом реальной температуры эксплуатации, производят либо замену устройства, либо его дозаправку.
При возникновении пожара в зоне расположения трубки 1 и достижении ее стенкой температуры свыше 220°С от воздействия на нее открытого пламени от очага возгорания, материал трубки 1 размягчается и под воздействием избыточного давления в ней вскрывается отверстие в виде сопла, через которое огнетушащее вещество 2 подается непосредственно в очаг пожара, ликвидируя его. Таким образом осуществляется самозапуск устройства в самом общем случае применительно ко всем описанным конструктивным схемам. Самосрабатывание или самозапуск происходит в случае бездействия оператора, который по каким-либо причинам не предусмотрен либо не может произвести пуск устройства пожаротушения.
Для реализации устройства, представленного на фиг.3 и 4, возможен его принудительный запуск. При обнаружении признаков пожара (огонь, дым) оператор осуществляет принудительный запуск, подает импульс силой тока от 0,1 до 1 А от источника электропитания системы пожаротушения (условно не показан) на электрические контакты 15 пиротехнического средства 13. Форс пламени от пиротехнического средства 13 разрушает разрывную мембрану 12 и стимулирует начало истечения газообразного огнетушащего вещества 2, которое по сквозному осевому каналу 10 поступает в зону защищаемого объекта, распыляется, подавляя очаг пожара, ликвидирует его. После того как пожар потушен, хладон испаряется. При срабатывании трубка 1 не оказывает никакого вредного механического воздействия на оборудование защищаемого объекта. В случае реализации устройства, представленного на фиг.4, оператор поджигает, например, посредством спирали накаливания (условно не показана) легковоспламеняющийся огнепроводный шнур 18, который в свою очередь воспламеняет шашку 17. Форс пламени от шашки 17 разрушает разрывную мембрану 12, и по сквозному осевому каналу 10 газообразное огнетушащее вещество 2 поступает в зону защищаемого объекта. Продукты сгорания шашки 17 также участвуют в тушении пожара. Предусмотрено самовоспламенение огнепроводного шнура 18, протрассированного в местах наиболее вероятного возникновения очагов пожара. С достижением в месте трассировки огнепроводного шнура 18 критического значения температуры он воспламеняется. Возможно также разрушение разрывной мембраны 12 под действием повышенного давления при нагревании в случае пожара огнетушащего вещества 2.
Достоинством устройства газового пожаротушения является его безопасность, надежность и эффективность. Эксплуатация такого устройства экономически и технически не сопряжена с существенными затратами.
Описанные выше примеры осуществления устройства газового пожаротушения не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения его промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить его и(или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и чертежах.