Способ тушения возгораний звуковыми колебаниями низкой частоты и устройство для его осуществления
METHOD FOR EXTINGUISHING FIRES WITH LOW FREQUENCY SOUND VIBRATIONS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к пожарной технике, а именно, к конструкции огнетушителей для тушения источников открытого пламени звуковыми колебаниями низкой частоты, а так же возгораний в электроустановках, находящихся под напряжением, и может найти широкое применение при разработке и производстве средств пожаротушения, в частности, огнетушителей ручного действия.
Из уровня пожарной техники известны широко применяемые переносные огнетушители, предназначенные для ликвидации загораний и тушения очага пожара в начальной стадии его развития оператором за счет выпуска запасенного огнетушащего вещества, с ручным способом доставки к очагу пожара, привода в действие и управления струей огнетушащего вещества (см. книгу «Пожарная безопасность предприятия». Курс пожарно-технического минимума: Учеб.-справ. пособие / С.В. Собурь. - 16-е изд., с изм. - М.: Пож-Книга, 2016. - 480 с., ил.»). При применении таких огнетушителей из их сопла (трубки) за счет энергии избыточного давления, предварительно созданного в корпусе огнетушителя газом (углекислота, азот или воздух), выходит вещество, способное потушить открытый огонь легковоспламеняющихся жидкостей. Таким веществом может быть пена, вода (в том числе, с добавлением поверхностно-активных веществ), водные растворы пенообразующих веществ, какое-либо химическое соединение в виде порошка, а также диоксид углерода, углекислый газ, водяной пар, фреоны (производные метана и этана), хладон, азот и др. химически инертные газы. Эти устройства (огнетушители) содержат цилиндрические баллоны с огнетушащим веществом (углекислота, химическая или воздушно-механическая пена, порошок, хладон и др.) и вытесняющим агентом, снабжены запорным клапаном и специальным устройством (насадкой) для образования струи огнетушащего вещества.
Несомненным достоинством этих технических средств пожаротушения является доступность приобретения, мобильность и оперативность их применения, сравнительная простота получения навыков их применения.
Однако, рассмотренные технические средства обладают рядом недостатков, прежде всего, имеют ограниченную область применения. Например, ряд из них не может быть использован при гашении возгораний, затронувших устройства, которые могут находиться под напряжением, или, например, при возгорании уязвимых для действия воды архивов. Кроме того, устройства, использующие в качестве огнетушащих веществ воду, пену, газ, порошок, приводят к возникновению большого объема работ при ликвидации последствий пожара, к большому объему работ по очищению объектов горения от порошка, например, при тушении пламени в архивах или под капотом автомобиля, к порче материальных ценностей (бумажных носителей информации и др. при тушении водой), порче продукции (продуктов питания и т.д. при тушении любым из вышеназванных веществ тушения).
Более приемлемыми огнетушителями для тушения источников открытого пламени при тушении возгорания устройств, находящихся под напряжением, или при возгорании архивов, при тушении которых исключается воздействие воды и других химических жидких и твердых веществ, а также заметно снижающих или практически полностью исключающих объемы работ по ликвидации последствий пожара, исключающих порчу материальных ценностей и продукции (продуктов питания и т.д.) являются звуковые огнетушители.
Близким аналогом по технической сути и достигаемому техническому результату является огнетушитель звуковой, содержащий блок питания, генератор сигналов низкой частоты (работающий в диапазоне 30-60 Гц), усилитель сигналов низкой частоты, электродинамический динамик, электрическая обмотка которого подключена к выходу вышеупомянутого усилителя, и резонатор, состоящий из внутреннего цилиндра, одной стороной прикрепленного к корпусу динамика, а на другой имеется крышка с отверстием, направляемым на источник пламени, на внутреннем цилиндре с раструбом размещены продольные ребра, к которым прикреплен наружный цилиндр, при этом основание наружного цилиндра со стороны электродинамической системы динамика выполнено в виде полусферы, диаметр которой равен диаметру наружного цилиндра. Для удобства эксплуатации к резонатору прикреплены две ручки, из которых первая крепится к наружному цилиндру, а вторая - к основанию наружного цилиндра (со стороны электродинамической системы динамика), выполненному в виде полусферы. Закрепление наружного цилиндра осуществляется на одном из продольных ребер после смещения его относительно внутреннего цилиндра в процессе налаживания стопорным винтом, при этом к образующим внутреннего и наружного цилиндров у их оснований, направляемых в сторону источника пламени, прикреплены раструбы (см. патент РФ №2722428 МПК А62С 37/00 (2006.01) (А62С 99/00) (2010.01) на изобретение «Огнетушитель звуковой» по заявке №2019125808 от 14.08.2019; опубл. 29.05.2020, Бюл. №16. - 10 с.; патентообладатель ФГБОУ ВО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева»).
Недостатком рассматриваемого огнетушителя является низкий коэффициент полезного действия (использования воздушного потока создаваемого диффузором динамика) в связи с тем, что окончания раструбов, прикрепленных к образующим внутреннего и наружного цилиндров у их оснований и направляемых в сторону источника пламени, находятся в одной плоскости. В силу этого конструктивного решения давление воздушной среды при движении потока воздуха, выходящего из внутреннего цилиндра резонатора через отверстие в крышке, снижается за счет того, что в это время обратная (тыльная) часть диффузора громкоговорителя, движущегося в направлении отверстия, создает разрежение в объеме основания выполненного в виде полусферы наружного цилиндра со стороны электродинамической системы динамика и, соответственно, создает воздушный поток, движущийся между внутренним и внешним цилиндрами резонатора в сторону противоположную направлению воздушного потока, направляемого во внутреннем цилиндре резонатора на пламя. В силу этого на выдавливаемый из отверстия и направляемый на очаг возгорания поток воздуха воздействует на «засасывающее» пространство между внутренним и внешним цилиндрами резонатора, в результате чего напор струи воздушного потока, создаваемого диффузором динамика при его движении в сторону возгорания, на выходе из отверстия снижается. Наряду с этим, происходит снижение плотности струи воздушного потока, вышедшего из отверстия в крышке, он как бы растягивается в стороны зазора между внутренним и внешним цилиндрами резонатора.
Данный недостаток частично устранен в звуковом огнетушителе, имеющем резонатор конфузорно-диффузорного вида (см. статью: Корпус генератора ГПС-600 как эффективный резонатор звукового огнетушителя (Рисунки 1, 2, 3), опубликованную в сборнике «Актуальные вопросы совершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасности объектов» (сборник материалов VIII Всероссийской научно-практической конференции, Иваново, 20 апреля 2021 г. - Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2021. - С. 55-59). В данном огнетушителе, имеющем резонатор конфузорно-диффузорного вида, низкочастотный электродинамический громкоговоритель (динамик) крепится к внутреннему корпусу (кожуху) резонатора круговой стяжкой и винтами, а наружный корпус (кожух) резонатора соединяется с основанием (со стороны электродинамической системы сабвуфера), выполненным в виде полусферы, защелкой. При этом, между внутренним и наружным корпусами (кожухами) конфузорно-диффузорного резонатора имеется демпфирующая прокладка, выполненная в виде не менее трех полос, выполняющих роль «мягких» ребер-фиксаторов между внутренним и наружным кожухами. Это позволяет создать дополнительные воздушные потоки, движущиеся в сторону пламени и снижающие приток свежего воздуха из окружающего пространства к источнику пламени воздушных масс из окружающего пространства, содержащих большее количество кислорода по сравнению с объемом горения пламени, что способствует повышению эффективности его тушения. Кроме этого, применение демпфирующей прокладки снижает массогабаритные размеры огнетушителя по сравнению с жесткими ребрами-фиксаторами, а также исключает возможные трения между внутренним и внешним кожухами резонатора.
Однако огнетушитель по данному научно-техническому решению, также не обеспечивает высокой эффективности тушения (прежде всего, сокращение времени тушения очага пламени) в силу следующих причин. Возле краев конструктивного соединения крышки с отверстием с выходным сечением корпуса диффузора происходит отрыв воздушного потока (поступившего из конфузора) от стенок и вблизи этого конструктивного соединения образуются вихри, что приводит к очень сильному возрастанию коэффициента сопротивления диффузора резонатора. В частности, закручивание части воздушного потока, движущегося навстречу основному потоку, направляемому диффузором через отверстие в крышке на очаг возгорания, приводит к достаточно большим потерям энергии, развиваемой диффузором громкоговорителя и, соответственно, снижению давления воздушного потока на выходе отверстия в крышке, что приводит к снижению эффективности тушения, в частности, к возрастанию времени тушения очага пламени.
Кроме этого, у данного огнетушителя окончания образующих внутренней и наружной частей диффузора у их оснований, направляемых в сторону источника пламени, также находятся в одной плоскости, в результате чего напор струи воздушного потока, создаваемого диффузором динамика сабвуфера при его движении в сторону возгорания, на выходе из отверстия снижается. В силу этого на выдавливаемый из отверстия и направляемый на очаг возгорания поток воздуха воздействует «засасывающее» пространство между внутренним и внешним цилиндрами резонатора, в результате чего напор струи воздушного потока, создаваемого диффузором динамика при его движении в сторону возгорания, на выходе из отверстия снижается.
Известен также огнетушитель звуковой для тушения открытого пламени огня звуковыми колебаниями низкой частоты, выбранный в качестве прототипа и содержащий блок питания и электрически последовательно соединенные генератор сигналов низкой частоты, усилитель сигналов низкой частоты и звуковую катушку электромагнитной системы динамика, конструктивно соединенного с резонатором, выполненным конструктивно из соединенных в единую конструкцию конфузора и диффузора, каждый из которых содержит внутренний и наружный корпуса, между которыми проложена демпфирующая прокладка, выполненная из нескольких полос, при этом выходное сечение диффузора внутреннего корпуса закрыто крышкой с отверстием, направляемым в сторону пламени при его тушении, при этом на крышке с отверстием в местах ее конструктивного соединения с выходным сечением диффузора внутреннего корпуса выполнены концентрические прорези, с обеих сторон которых закреплены наружный и внутренний отсекатели воздушных потоков, выполненные в виде пустотелых цилиндров, которые одним основанием прикреплены к крышке, а другим - направлены в сторону источника пламени. При этом, диаметр наружной образующей наружного отсекающего цилиндра не превышает диаметра наружного выходного сечения внутреннего корпуса диффузора конфузорно-диффузорного резонатора (см. заявку на предполагаемое изобретение «Огнетушитель звуковой»; регистрационный №2021135790 (входящий ФИПС №075489 от 03.12.2021.); заявитель Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева).
Такому огнетушителю присущ такой недостаток как сложность изготовления, в частности, при сборке огнетушителя требуется выполнение конфузора наружного корпуса резонатора из двух частей, после чего производится сварка, когда на наружную поверхность уже наклеены демпфирующие полосы. Кроме того, такой огнетушитель имеет рабочий диапазон низкочастотных колебаний равный 30-60 Гц и, соответственно, создающий воздушный поток, направляемый в сторону возгорания и изменяющийся с такой же частотой (частота создания зон сжатия и разряжения воздуха), выбранный в качестве прототипа, также не обеспечивает высокой эффективности тушения (прежде всего, сокращение времени тушения очага пламени) в силу следующих причин. Звуковые сигналы низкой частоты, имеющие форму синусоидального сигнала, не обеспечивают эффективное воздействие воздушного потока, осуществляющего в резонаторе возвратно-поступательные движения, плотность которого изменяется во времени и пространстве с частотой звуковой волны, из-за сравнительно низкой скорости отделения кислорода от очага возгорания. Предлагаемое научно-техническое решение позволяет за счет увеличения скорости движения воздуха в акустическом поле (благодаря закручиванию выходящего из резонатора воздуха в мини-смерчи) повысить эффективность тушения воспламенений. В частности, для повышения скорости гибели активных частиц значительно превышающей скорость регенерации активных частиц, что приводит к снижению скорости химической реакции и уменьшению тепловыделения на воздушно-газовую смесь в области пламени, предлагается создавать зоны сжатия, содержащие внутри себя сигналы частотой 500-600 Гц, поступающие (и направляемые на пламя) с частотой 25-65 Гц. Это приводит к увеличению скорости крайних слоев пламени, в результате чего они становятся тоньше и скорость гибели активных частиц становится значительно больше скорости регенерации активных частиц, что приводит к снижению скорости химической реакции и уменьшению тепловыделения на воздушно-газовую смесь в области пламени, в результате чего происходит разрежение воздуха вокруг него, мешая поступлению новой порции воздуха, содержащего кислород, то есть происходит отделение кислорода от очага возгорания за счет изменения (увеличения) скорости движения воздуха в акустическом поле, в частности, в зонах сжатия. С увеличением скорости крайние слои пламени становятся тоньше и скорость гибели активных частиц становится больше скорости регенерации активных частиц, что приводит к снижению скорости химической реакции и уменьшению тепловыделения. В результате подавления очагов цепных реакций горения в пламени и блокирования притока кислорода к горящему объекту происходит понижение концентрации кислорода в воздухе до 15% и ниже, что приводит к снижению скорости тепловыделения и увеличению скорости теплоотвода из зоны горения, к исключению возникновения новых возгораний и замедлению процесса горения (окисления вещества) с последующим затуханием и полным прекращением горения пламени.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
Тушение возгораний ЛВЖ и возгораний в электроустановках, в том числе при наличии напряжения на токоведущих частях, осуществляют низкочастотными колебаниями 500-600 Гц, следующих с частотой 25-65 Гц. В частности, на выходе отверстия крышки в местах ее конструктивного соединения с выходным сечением диффузора и на выходах выполненных на этой же крышке концентрических прорезей, исключающих закручивание части воздушного потока, движущегося навстречу основному потоку, направляемому конфузором через отверстие в крышке на очаг возгорания, создается воздушный поток низкочастотных колебаний частотой 500-600 Гц промодулированных импульсной частотой 25-65 Гц. С этой целью в устройстве для осуществления предлагаемого способа тушения генератор сигналов низкой частоты выполнен в виде последовательно соединенных задающего (первичного) генератора сигналов низкой частоты, мультивибратора и электронного ключа. Это обеспечивает создание более мощного (по сравнению с прототипом) воздушного потока, снижающего приток свежего воздуха из окружающего пространства к источнику пламени, при этом с обеих сторон прорезей закреплены наружный и внутренний отсекатели воздушных потоков, выполненные в виде пустотелых цилиндров, одним основанием прикрепленных к крышке, а другим - направленных в сторону источника пламени, что обеспечивает формирование целенаправленного дополнительного воздушного потока, снижающего приток свежего воздуха из окружающего пространства к источнику пламени.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правой охраны, во всех случаях достаточны.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности использования энергии звуковых колебаний низкой частоты, создаваемых сабвуфером, потребляемым электроэнергию низкочастотных колебаний, поступающих на него от усилителя сигналов низкой частоты и, соответственно, сокращение времени тушения источника пламени.
Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии низкочастотных колебаний воздуха, создаваемых в резонаторе конфузором сабвуфера и направляемых через диффузор с крышкой, имеющей выходное отверстие и закрывающей его основание, и прорези, как непосредственно на тушение источника огня, так и для создания дополнительного воздушного потока, выполняющего роль воздушной завесы, снижающей интенсивность притока воздуха из окружающего пространства в зону горения. При этом, в создании дополнительного воздушного потока, выполняющего роль воздушной завесы, снижающей интенсивность притока воздуха из окружающего пространства в зону горения, используется воздушный поток, образующийся, между внутренним и наружным кожухами (корпусами) резонатора, при перемещении диффузора сабвуфера в сторону основания резонатора, выполненного в виде полусферы, т.е. при отсутствии импульса напряжения на катушке динамика.
Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: огнетушитель, содержащий блок питания и электрически последовательно соединенные генератор сигналов низкой частоты, усилитель сигналов низкой частоты, обмотку электромагнитной системы электродинамического громкоговорителя, конструктивно соединенного с резонатором, выполненным конструктивно из соединенных в единую конструкцию конфузора и диффузора, имеющего на противоположной стороне крышку с отверстием, направляемым в сторону пламени при его тушении, при этом на крышке с отверстием в местах ее конструктивного соединения с выходным сечением диффузора выполнены концентрические прорези, исключающие закручивание части воздушного потока, движущегося навстречу основному потоку, направляемому конфузором через отверстие в крышке на очаг возгорания, и обеспечивающие создание дополнительного воздушного потока, снижающего приток свежего воздуха из окружающего пространства к источнику пламени воздушных масс из окружающего пространства, содержащих большее количество кислорода по сравнению с объемом горения пламени, что способствует повышению эффективности его тушения, при этом с обеих сторон прорезей закреплены наружный и внутренний отсекатели воздушных потоков, выполненные в виде пустотелых цилиндров, одним основанием прикрепленных к крышке, а другим - направленных в сторону источника пламени, что обеспечивает формирование целенаправленного дополнительного воздушного потока, снижающего приток свежего воздуха из окружающего пространства к источнику пламени. При этом генератор сигналов низкой частоты выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора сигналов низкой частоты, мультивибратора и электронного ключа. Задающий генератор сигналов низкой частоты вырабатывает импульсы частотой, например, 25 Гц, которые поступают на вход ведомого им (т.е. задающим генератором сигналов низкой частоты) мультивибратора, вырабатывающего импульсы частотой, например, 500 Гц. На базу ключа, состоящего из составного транзистора, и, соответственно, на вход усилителя сигналов низкой частоты, поступают пачки импульсов частотой 500 Гц, следующие с частотой 25 Гц.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.
Выполнение генератора сигналов низкой частоты в виде последовательно соединенных задающего генератора сигналов низкой частоты, мультивибратора, ведомого вышеуказанным генератором, и электронного ключа обеспечивает создание большого количества микровихрей в акустическом поле резонатора, составляющих основу зон сжатия, которые, проходя через концентрические прорези и отверстие в крышке, направляются в сторону источника пламени в виде тысяч закрученных частей воздушного потока, снижающего приток свежего воздуха из окружающего пространства к источнику пламени, что, в конечном итоге, повышает эффективность тушения источника пламени, выражающуюся в сокращении времени тушения источника пламени.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
По результатам исследования уровня техники в ходе проведения патентного поиска по сведениям, доступным в странах бывшего СССР и зарубежных странах, установлено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 изображена блок-схема огнетушителя, обеспечивающая осуществление предлагаемого способа тушения; на фиг. 2 - вид А огнетушителя, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 - электрическая схема огнетушителя, в частности, последовательно соединенные задающий генератор сигналов низкой частоты, мультивибратор и электронный ключ.
Описание конструкции огнетушителя.
Огнетушитель содержит блок 1 питания, подключенный к генератору 2 сигналов низкой частоты (работающего в диапазоне 25-60 Гц) и усилителю 3 сигналов низкой частоты, выход которого через разъем 4 и кабель 5 соединен с коннектором 6, соединенным с электрической обмоткой электромагнитной системы динамика 7, резонатор, состоящий из внутреннего корпуса, конструктивно выполненного соединением с помощью сварного шва 8 диффузора 9 и конфузора 10, прикрепленного винтовой парой 11 к корпусу динамика 7, и наружного корпуса 12, конструктивно выполненного в виде усеченного конуса 13 (конусность близка к 1:1,1), соединенного большим сечением 14 с основанием резонатора, выполненным в виде полусферы 15, соединяемой с остальной частью наружного корпуса защелкой 16, а меньшим сечением - с выходным сечением диффузорной части 9 внутреннего корпуса резонатора, закрытым крышкой 17 с отверстием 18, направляемым оператором на источник пламени. На крышке 17 выполнены концентрические прорези 19, обрамленные с обеих сторон наружным 20 и внутренним 21 отсекателями воздушных потоков, выполненными в виде пустотелых цилиндров, которые одним основанием прикреплены к крышке 17, а другим - направлены в сторону источника пламени.
Для удобства эксплуатации к резонатору прикреплены две ручки, из которых первая 22 крепится к конусной части 13 наружного корпуса, а вторая 23 - к основанию наружного корпуса (со стороны электродинамической системы динамика), выполненному в виде полусферы 15, на верхней части которой рядом с ручкой 23 установлен включатель 24 для замыкания цепи коннектора 6 и электрической обмотки динамика 7. Соединение крышки 17 с диффузором 9 внутреннего корпуса резонатора осуществляется винтами 25. При этом генератор 2 сигналов низкой частоты содержит задающий генератор 26 (который вырабатывает сигналы низкой частоты в диапазоне от нескольких единиц Гц до нескольких сотен Гц, что устанавливается переменным резистором 27), выполненный на полевом транзисторе 28 и трех последовательно соединенных логических элементах «2И-НЕ» 29, 30 и 31. Выход генератора 26 подключен к входу ведомого им (т.е. генератором 26) мультивибратора 32, вырабатывающего импульсы частотой 500…600 Гц (что устанавливается переменным резистором 33) и содержащего два логических элемента «2И-НЕ» 34 и 35. Выход логического элемента «2И-НЕ» 35 через электронный ключ на двух транзисторах 36 и 37 подключен к входу усилителя 3 сигналов низкой частоты. Огнетушитель работает следующим образом.
Перед применением огнетушителя для тушения пламени включателем (не показан) подключают генератор 2 низкочастотных колебаний и усилитель 3 к источнику питания 1 после чего включателем 24 производят подключение разъема 4 через коннектор 6 к электрической обмотке электромагнитной системы динамика 7. Генератор 2 вырабатывает электрические сигналы низкой частоты, находящиеся в диапазоне 25…60 Гц (нужная частота устанавливается переменным резистором 27), которые поступают на вход ведомого мультивибратора 32, вырабатывающего импульсы частотой 500…600 Гц (нужная частота устанавливается переменным резистором 33). На выходе мультивибратора 32 создаются пачки импульсов частотой, например, 500 Гц, следующие с частотой, устанавливаемой на выходе генератора 2, например, 25 Гц. Эти импульсы поступают на базу ключа, выполненного на транзисторах 36 и 37, которые усиливают сигналы до необходимой амплитуды, обеспечивающей надежную работу усилителя 3 низкой частоты, в котором усиливаются до необходимой мощности (например, от 100 до 1000 Вт). С выхода усилителя 3 электрические сигналы низкой частоты равной 500 Гц пачками, следующими с частотой 25 Гц, установленной оператором мощности, поступают на электрическую обмотку электродинамика 7. Диффузор последнего под воздействием электромагнитной системы осуществляет низкочастотные колебания воздушных масс, находящихся во внутреннем корпусе резонатора и в пространстве между внутренним и наружным корпусами резонатора. При тушении пламени резонатор диффузором 9, конструктивно заканчивающимся крышкой 17 с отверстием 18, прорезями 19, обрамленными с обеих сторон наружным 20 и внутренним 21 отсекателями воздушных потоков, выполненными в виде пустотелых цилиндров, направляют на источник открытого пламени горения материала.
В результате воздействия воздушного потока (направляемого на пламя), плотность которого изменяется во времени и пространстве с установленной частотой звуковой волны, равной 25 Гц и несущей пачки импульсов с частотой 500 Гц, на воздушно-газовую смесь в области пламени, происходит разрежение воздуха вокруг него, мешая поступлению новой порции воздуха, содержащего кислород, то есть происходит отделение кислорода от очага возгорания за счет изменения (увеличения) скорости движения воздуха в акустическом поле. С увеличением скорости крайние слои пламени становятся тоньше и скорость гибели активных частиц становится больше скорости регенерации активных частиц, что приводит к снижению скорости химической реакции и уменьшению тепловыделения. В результате подавления очагов цепных реакций горения в пламени и блокирования притока кислорода к горящему объекту происходит понижение концентрации кислорода в воздухе до 15% и ниже, что приводит к снижению скорости тепловыделения и увеличению скорости теплоотвода из зоны горения, к исключению возникновения новых возгораний и замедлению процесса горения (окисления вещества) с последующим затуханием и полным прекращением горения пламени.
При этом эффект тушения пламени усиливается подачей прерывистого воздушного потока в виде отдельных воздушных пачек, имеющих собственную частоту колебаний равную 500 Гц и поступающих с частотой 25 Гц из прорезей 19 и отверстия 18 на источник горения. Повышению эффективности тушения способствует обрамление концентрических прорезей 19 в крышке 17 резонатора с обеих сторон наружным 20 и внутренним 21 отсекателями воздушных потоков, выполненными в виде пустотелых цилиндров, которые одним основанием прикреплены к крышке 17, а другим - направлены в сторону источника пламени, а также подачей колебающихся воздушных масс из зазора между внутренним и наружным корпусами резонатора, снижающих концентрацию кислорода, поступающего в составе воздуха из окружающего (воздушного) пространства в зону горения. Дополнительные воздушные потоки, которые движутся через просветы между наружным и внутренним корпусами резонатора в сторону пламени, создаются диффузором электродинамика при его, то есть диффузора, движении в обратную сторону. Это происходит каждый раз при исчезновении сигнала напряжения на обмотке электродинамика из-за характера переменного напряжения, поступающего на данную обмотку с частотой, на которой работает генератор частоты 2, например, с частотой равной 25 Гц. Данные дополнительные воздушные потоки, создаваемые диффузором при его движении в обратную сторону, движущиеся в сторону пламени, способствуют снижению притока свежего воздуха из окружающего пространства к источнику пламени воздушных масс из окружающего пространства, содержащих большее количество кислорода по сравнению с объемом горения пламени, что способствует повышению эффективности его тушения.
Таким образом, предлагаемое устройство для тушения пламени звуковыми колебаниями низкой частоты, в отличие от прототипа, повышает эффективность использования энергии и сокращает время тушения пламени при идентичных расходах электроэнергии. Данные доводы были подкреплены сравнительными испытаниями, проведенными на полигоне кафедры «Пожарная и производственная безопасность» Курганской государственной сельскохозяйственной академии им. Т.С. Мальцева. В частности, испытаниями огнетушителя звукового, описанного в прототипе, и огнетушителя звукового, описанного в настоящей заявке, при тушении модельного очага согласно действующему ГОСТ.
Эффективность предлагаемого устройства обусловливается его улучшенными энергетическими качествами и возможностью применения менее энергоемких приборов при тушении идентичного пламени, а также улучшением условий (удобств) эксплуатации.