МОДУЛЬ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТОНКОРАСПЫЛЁННОЙ ЖИДКОСТЬЮ

Полезная модель относится к противопожарной технике, а более конкретно к стационарному оборудованию с резервуарами для подачи огнегасительного вещества, преимущественно тонкораспыленной воды, и может быть использована для тушения очагов возгорания на объектах промышленного, складского и бытового назначения как в составе автоматических установок пожаротушения, так и автономно.
Из уровня техники известна установка пожаротушения, содержащая емкость с крышкой горловины, в которой выполнены отверстия с предохранительными мембранами и закреплены механизм запуска и трубопровод с распылительными насадками, под горловиной закреплен перфорированный корпус, в котором установлен твердотопливный заряд пожаротушащего аэрозольного состава (см., пат. RU, кл. А62С 3/00, №2050866, опубликован 27.12.1995). Недостатком известной установки является выход из нее горячих газообразных и твердых продуктов сгорания заряда, которые способны возобновить пламенное горение остаточного очага.
Известен модуль пожаротушения тонкораспыленной огнетушащей жидкостью, содержащий заполненный огнетушащей жидкостью с образованием свободного пространства над ней корпус, в верхней части которого установлена камера с газогенератором, а также стакан, в котором размещена камера с образованием между ними кольцевой полости, заполненной микрокапсулированным флегматизатором и сообщающейся с пространством над огнетушащей жидкостью, при этом в нижней части корпуса модуля установлен выпускной насадок с диафрагмой (см. пат. RU, кл. А62С 35/00, № 2494780, опубликован 10.10.2013). Модуль характеризуется эффективным снижением концентрации рабочих газов и твердых продуктов сгорания в свободном пространстве корпуса. Недостатком известного модуля пожаротушения является усложнение конструкции и условий эксплуатации за счет использования микрокапсул флегматизатора и ингибитора горения.
Известен модуль пожаротушения, содержащий средство орошения, 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, газогенерирующий заряд, установленный в герметичный корпус газогенерирующего устройства, помещен в промежуточный герметичный тонкостенный корпус, разрушаемая мембрана поджата к горловине с помощью шайбы, оснащенной цилиндрическим ловителем срезаемой части мембраны и имеющей отверстие с острой кромкой, направленной к мембране (см., пат. RU, кл. А62С 35/00, № 2588486, опубликован 27.06.2016). Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог. Модуль пожаротушения согласно прототипу характеризуется высокой эффективностью пожаротушения тонкораспыленной жидкостью в различных условиях.
Недостатком прототипа является повышенная вероятность частичной или даже полной закупорки фильтрующего элемента продуктами сгорания газогенерирующего заряда, окисной пленкой и обрывками разрушаемой мембраны. Этот недостаток обусловлен шаровидной формой корпуса и нижним расположением выпускной горловины в которой неизбежно оседают и скапливаются нерастворимые продукты хранения и функционирования модуля. Кроме того, газогенерирующий заряд установлен и зафиксирован в промежуточном тонкостенном корпусе из жести, который при горении заряда разрушается с образованием металлических частиц, также выбрасываемых через выпускную горловину и оседающих на фильтрующем элементе. Указанные недостатки прототипа существенно снижают его функциональную и параметрическую надежность, ограничивают область применения.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, который выражается в повышении надежности функционирования модуля пожаротушения тонкораспыленной жидкостью за счет снижения количества и размеров твердых частиц в тонкораспыленном потоке жидкого огнетушащего вещества и предотвращения закупоривания нерастворимыми образованиями подводящих магистралей. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить эффективность пожаротушения и расширить область использования модуля. В полезной модели максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важными из которых являются автономность, герметичность, быстродействие и эффективность.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль пожаротушения тонкораспыленной жидкостью, включающий герметичный корпус, заполненный огнетушащей жидкостью с образованием свободного пространства над ней, в верхней части корпуса установлен газогенератор с газогенерирующим зарядом, а в нижней части - выпускной патрубок с разрушаемой мембраной и фильтрующим элементом, отличается от прототипа тем, что в нем корпус выполнен в виде горизонтально ориентированного цилиндра с выпуклыми торцами, газогенератор выполнен в виде вертикально ориентированного стакана, смонтированного в средней части цилиндра, при этом отверстия для выхода продуктов сгорания газогенерирующего заряда выполнены в верхней части стакана и герметично перекрыты разрушаемой накладкой, выпускной патрубок вварен в корпус со стороны одного из выпуклых торцов, его заборный участок расположен в корпусе и имеет направленный вниз изгиб, а внешний участок расположен вертикально, при этом разрушаемая мембрана и фильтрующий элемент последовательно установлены во внешнем участке выпускного патрубка, фильтрующий элемент выполнен в виде перфорированного цилиндра с глухим дном, установленного во внешнем участке выпускного патрубка с образованием между стенкой последнего и перфорированным цилиндром кольцевого зазора для прохода огнетушащей жидкости, причем на внешней поверхности перфорированного цилиндра установлена сетчатая обечайка.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение разрушаемой накладки из алюминиевой фольги в виде пояса охватывающего стакан, а разрушаемой мембраны - из паронита толщиной 1-2 мм.
Во всех случаях реализации описанного модуля высота сетчатой обечайки Н предпочтительно должна удовлетворять условию
пр
H>D/(4К),
где D - диаметр перфорированного цилиндра;
пр
К - коэффициент проницаемости фильтрующего элемента, равный отношению площади перфорации к общей площади стенки перфорированного цилиндра.
Важнейшей задачей, решаемой при разработке средств пожаротушения, оснащенных газогенерирующим устройством с газогенерирующим твердотопливным зарядом, является предотвращение попадания твердых частиц в средства распыления и непосредственно в тонкораспыленный поток жидкого огнетушащего вещества, что ухудшает качество распыла и снижает эффективность пожаротушения. Указанная задача решается путем как можно более полного гравитационного и динамического осаждения и улавливания крупных и мелких твердых частиц на стадии их образования и начального движения, т.е. в газогенерирующем устройстве, резервуаре и фильтре.
В разработанной конструкции модуля пожаротушения тонкораспыленной жидкостью основным источником образования твердых частиц является газогенерирующий заряд, при сгорании которого в газогенераторе кроме газообразных продуктов образуется многокомпонентная конденсированная фаза, частицы которой характеризуются способностью оседать на поверхности под действием гравитационных и инерционных сил. Первичная локализация твердых частиц осуществляется в корпусе газогенератора. При горении газогенерирующего заряда раскаленные частицы конденсированной фазы отбрасываются на охлаждаемые стенки стакана, коагулируются в процессе охлаждения и осыпаются на дно стакана под собственным весом. Благодаря форме и вертикальному расположению стакана, а также верхнему расположению отверстий для выхода продуктов сгорания газогенерирующего заряда твердые частицы не увлекаются потоком газа, выходящего через отверстия. Внутри корпуса газогенератора локализуется основная часть твердых частиц. Более мелкие и легколетучие твердые частицы распыляются в свободном пространстве над зеркалом огнетушащей жидкости равномерно благодаря расположению газогенератора в средней части цилиндра и горизонтальному расположению самого герметичного корпуса. По мере расходования огнетушащей жидкости взвешенные в ней твердые частицы равномерно оседают на стенках герметичного корпуса и не отводятся через выпускной патрубок, поскольку его заборный участок расположен со стороны выпуклого торца.
Оптимальная конструкция разрушаемых накладки и мембраны в сочетании с рациональной комбинацией материалов и толщин позволяет при их прорыве избежать образования свободно перемещающихся фрагментов.
пр
перф
перф
2
Твердые частицы, которые, тем не менее, попадают в выпускной патрубок вместе с потоком огнетушащей жидкости, удерживаются фильтрующим элементом. Вертикальное расположение внешнего участка выпускного патрубка вместе с установленным в нем фильтрующим элементом создает эффект самоочищения и равномерного заполнения последнего. Цилиндрическая форма фильтрующего элемента имеет преимущество в сравнении с плоской, ограниченной диаметром выпускного патрубка, поскольку может обладать более развитой эффективной поверхностью. Площадь сетчатой обечайки является важнейшим параметром, обеспечивающим надежность фильтрации огнетушащей жидкости. Чем больше площадь фильтрующей поверхности, тем меньше ее гидравлическое сопротивление и вероятность закупоривания. Диаметр сетчатой обечайки ограничен диаметром перфорированного цилиндра D. Определяющим параметром величины площади сетчатой обечайки, которая равняется площади перфорированного цилиндра, являться ее высота Н. Коэффициент проницаемости фильтрующего элемента К (пропускная способность стенки перфорированного цилиндра) определяется отношением суммарной площади его перфораций S к общей площади стенки перфорированного цилиндра, которая физически равна Н⋅π D. С другой стороны, суммарная площадь перфораций S должна превышать площадь поперечного сечения фильтрующего элемента, которая физически равна πD/4. Из сказанного следует неравенство
пр
2
К⋅Н⋅π D>πD/4,
откуда условие определения высоты сетчатой обечайки Н
пр
Н>D/(4⋅К).
Высота сетчатой обечайки, отвечающая указанному условию, является достаточной величиной для надежного предотвращения попадания твердых частиц в средства распыления и непосредственно в тонкораспыленный поток жидкого огнетушащего вещества.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки модуля пожаротушения тонкораспыленной жидкостью является необходимыми и достаточными для достижения технического результата, а именно повышения надежности функционирования, а также эффективности пожаротушения и расширение тем самым области использования модуля. Модуль пожаротушения тонкораспыленной жидкостью, характеризующийся описанной совокупностью существенных признаков, является новым и промышленно применимым.
Техническое решение иллюстрировано чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид модуля пожаротушения тонкораспыленной жидкостью; фиг. 2 - газогенератор; фиг. 3 - разрез внешнего участка выпускного патрубка с разрушаемой мембраной и фильтрующим элементом.
Модуль пожаротушения тонкораспыленной жидкостью содержит герметичный корпус 1, который выполнен в виде горизонтально ориентированного цилиндра с выпуклыми торцами. Корпус 1 модуля пожаротушения заполнен огнетушащей жидкостью 2 с образованием свободного пространства над ней. В качестве огнетушащей жидкости 2 используют раствор пенообразователя в питьевой воде по ГОСТ Р 51232-98. В верхней части корпуса 1 посредине его цилиндра посредством горловины с фланцем (на фигурах не обозначены) установлен газогенератор 3. Камера сгорания газогенератора 3 представляет собой вертикально ориентированный стакан 4 с крышкой 5, при этом стакан 4 практически полностью расположен внутри герметичного корпуса 1 и погружен в огнетушащую жидкость 2. Внутри стакана 4 газогенератора 3 размещен многошашечный газогенерирующий заряд 6, количество шашек которого определяется объемом огнетушащей жидкости 2. Многошашечная конструкция заряда 6, составленного из нескольких однотипных простых шашек, обеспечивает возможность варьирования расходными характеристиками в самом широком диапазоне. В верхней части стенки стакана 4, выше уровня огнетушащей жидкости 2, выполнены отверстия 7 для выхода продуктов сгорания газогенерирующего заряда 6. Отверстия 7 расположены на одном уровне на равном расстоянии друг от друга. Для обеспечения герметичности газогенератора 3 отверстия 7 перекрыты разрушаемой накладкой 8, которая выполнена из алюминиевой фольги в виде пояса, охватывающего стакан 4. Разрушаемая накладка 8 представляет собой отрезок алюминиевого скотча толщиной 0,08 мм, наклеенного снаружи на стакан 4. В резьбовом отверстии крышки 5 монтируется электроинициатор 9.
В нижней части герметичного корпуса 1 размещен выпускной патрубок 10, который пропущен через сквозное отверстие в одном из выпуклых торцов и укреплен в нем методом сварки (вварен). Заборный участок 11 выпускного патрубка 10 находиться внутри корпуса 1 и имеет направленный вниз изгиб. Внешний участок 12 выпускного патрубка 10 расположен вертикально, а в нем последовательно установлены разрушаемая мембрана 13 и фильтрующий элемент 14. Разрушаемая мембрана 13 представляет собой паронитовую шайбу толщиной 1-2 мм, герметично перекрывающую проходное сечение внешнего участка 12 выпускного патрубка 10. Фильтрующий элемент 14 имеет форму стакана с перфорированной цилиндрической частью и глухим дном. На внешней поверхности перфорированного цилиндра 15 жестко установлена сетчатая обечайка 16. Высота сетчатой обечайки 16 на фигуре обозначена буквой Н. Фильтрующий элемент 14 обращен дном навстречу потоку огнетушащей жидкости, а между стенкой внешнего участка 12 выпускного патрубка 10 и перфорированным цилиндром 15 образован кольцевой зазор для прохода огнетушащей жидкости. Диаметр перфорированного цилиндра 15 на фигуре обозначен буквой D. Для придания жесткости выпускному патрубку 10 он закреплен на корпусе 1 скобой 17. Модуль оснащен технологическими штуцерами 18 для присоединения предохранительного клапана, датчика давления, устройства контроля уровня огнетушащей жидкости и т.п.
Модуль пожаротушения тонкораспыленной жидкостью функционирует следующим образом.
Снаряженный модуль пожаротушения монтируется на объекте посредством специальных крепежных элементов (на фигурах не показаны). К выпускному патрубку 10 подсоединяют распределительный трубопровод, ведущий непосредственно к форсункам (на фигурах не показаны). В резьбовом отверстии крышки 5 устанавливают электроинициатор 9 и подключают его к запальной цепи.
Запуск модуля пожаротушения осуществляется принудительно или автоматически при появлении первичных признаков пожара. Принудительный запуск может осуществляться вручную оператором, а в автоматическом режиме по команде от пускового устройства. По команде на электрические выводы электроинициатора 9 подается электрический импульс и форса пламени выбрасывается в сторону газогенерирующего заряда 6. В газогенераторе 3 происходит воспламенение и всестороннее горение шашек с образованием газообразных продуктов сгорания, которые под давлением прорывают разрушаемую накладку 8 и через отверстия 7 заполняют свободное пространство над огнетушащей жидкостью 2. Значительная часть конденсированных продуктов сгорания газогенерирующего заряда 6 оседает на дне газогенератора 3. При достижении определенного уровня давления в корпусе 1 разрушаемая мембрана 13, которая до этого момента обеспечивала надежную герметизацию корпуса 1, прорывается и поток огнетушащей жидкости направляется по выпускному патрубку 10 в распределительный трубопровод к форсункам. Окончательное отделение твердых частиц осуществляется сетчатой обечайкой 16 фильтрующего элемента 14, что предотвращает попадание твердых частиц в средства распыления и непосредственно в тонкораспыленный поток жидкого огнетушащего вещества. В процессе вытеснения огнетушащей жидкости 2 из корпуса 1 значительная часть твердых частиц успевает осесть на его стенках. Полноту расходования огнетушащей жидкости 2 из корпуса 1 обеспечивает изогнутая форма заборного участка 11 выпускного патрубка 10.
Модуль пожаротушения тонкораспыленной жидкостью предназначен для тушения очагов возгорания на объектах промышленного, складского и бытового назначения как в составе автоматических установок пожаротушения, так и автономно обеспечивают тушение и локализацию пожаров классов А и В по ГОСТ 27331. Достоинством модуля, согласно полезной модели, является его повышенная надежность и эффективность, которые подтверждены испытаниями. В процессе эксплуатации модуль не требует проведения регламентных работ и проверок. Модуль имеет всеклиматическое исполнение, т.е. пригоден для эксплуатации во всех макроклиматических районах, на суше и на море, в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий в диапазоне температур окружающего воздуха от минус 30°С до плюс 5°С.
Описанные выше примеры реализации модуля пожаротушения тонкораспыленной жидкостью не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения полезной модели и подтверждения ее промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и(или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данной полезной модели, отраженной в описании и чертежах.