Устройство пожаротушения на основе термоактивируемого газовыделяющего огнетушащего вещества

Область техники
Полезная модель относится к устройствам газового объемного пожаротушения, а именно к техническим средствам пожаротушения, которые являются стационарными установками обнаружения и тушения пожаров без участия человека, и могут быть использованы для предотвращения и тушения пожаров, как автономно от теплового воздействия (теплового пуска), так и с принудительной активацией в составе автоматических систем пожаротушения на объектах различного назначения и степени герметичности.
Предшествующий уровень техники
Из патентно-информационных источников известны технические решения автономных устройств, использующих самоактивирующуюся систему пожаротушения, например, RU 2407572, А62С 35/00, опубл. 27.12.2010 «Устройство газового пожаротушения»; RU 2745547, А62С 35/00, опубл. 26.03.2021 «Модуль газового пожаротушения»; RU 2383373, А62С 35/00, опубл. 10.03.2010., «Модуль пожаротушения»; RU 122298, А62С 35/00, опубл. 27.11.2012, «Модуль комбинированного пожаротушения».
Известна автономная установка пожаротушения, использующая технологию FireTrace. (FIRETRACE Pozhproekt.rapozhproekt.ru›nsis/KatalogPTP…Parts…FIRETRACE.htm).
Она представляет собой самоактивирующуюся систему пожаротушения, способную тушить огонь в начале его возникновения. В установке использована специальная гибкая трубка, которая является одновременно и датчиком-сигнализатором возникающего пожара, и проводником разрядки огнетушащего вещества. В качестве материала для изготовления трубки применяют специальные полимеры. Такая автономная установка пожаротушения предназначена для ликвидации пожаров классов А2 и В. Это очаги возгорания в небольших помещениях промышленного типа, либо в шкафах, в которых размещается электрооборудование или горючие жидкости. В установке используется газовое огнетушащее вещество хладон.
Известна полезная модель RU 210431, А62С 3/00, 15.04.2022. Автономная установка пожаротушения содержит герметично закрытую с обоих торцов полимерную трубку, заполненную газовым огнетушащим веществом в жидкой фазе, при этом трубка дополнительно покрыта снаружи тонкой полимерной защитной пленкой, торцы полимерной трубки плоско запаяны.
Наиболее близким техническим решением является полезная модель патент RU 141401, А62С 2/00, опубл. 10.06.2014. Автономное устройство пожаротушения, представляет собой герметично закрытую с обоих торцов полимерную трубку, заполненную под давлением огнетушащим веществом, внутри полимерной трубки установлен ниппель с резиновым уплотнителем, зафиксированным на ее внутренней поверхности, при этом торцы полимерной трубки запаяны и выполнены в виде полусферы. В качестве материала трубки используют полиэфир, и/или полиуретан, и/или полиэтилен, и/или полиамид, и/или полипропилен, и/или полистирол, и/или полиэтилентерефталат. В качестве огнетушащего вещества используют галогенуглероды, их смеси или смесь перфторциклобутана и 1,1,1,2,2,3,3- гептафторпропана.
Такое устройство обеспечивает возможность автономной работы без каких-либо источников энергии и средств автоматической пожарной сигнализации по одному из вариантов исполнения, а также обеспечивает возможность принудительного пуска при обнаружении пожара оператором или автоматикой в другом варианте исполнения.
Недостатками указанного устройства является сложность изготовления, требующая специального оборудования для изготовления торцов полимерной трубки и охлаждения трубки при заполнении ее огнетушащим веществом, высокие требования к исходному сырью, а также не полный выход огнетушащего вещества, что снижает эффективность пожаротушения.
Целью полезной модели является создание эффективного устройства пожаротушения.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении эффективности системы пожаротушения за счет применения комбинированного способа пожаротушения газокапельной струей смесевого огнетушащего вещества.
Технический результат достигается тем, что устройство пожаротушения содержит герметично запаянную с обоих торцов полимерную трубку, заполненную под давлением огнетушащим веществом (далее смесевое ОТВ), отличается тем, что внутренний объем трубки сформирован из огнетушащего вещества и инертного газа, находящихся под давлением 5-20 Атм, при этом огнетушащее вещество занимает 30-40% внутреннего объема трубки и состоит из огнетушащего агента и транспортного газа при следующем соотношении компонентов, мас.%; огнетушащий агент - 30-50%, транспортный газ - 50-70%.
Кроме того, в качестве огнетушащего агента используют перфтор (2-метил-3-пентанон) и/или фторкетон ФК-5-1-12 с температурой кипения не более 50°С, а в качестве транспортного газа используют октафторциклобутан или дифторхлорметан, находящегося при нормальной температуре под давлением не менее 5 Атм в жидком состоянии.
Кроме того, в качестве инертного газа используют гелий или аргон.
Кроме того, в качестве материала полимерной трубки используют полиуретан или полиамид.
Заданное давление инертного газа обеспечивает при нагреве устройства до температуры 90-200°С переход смесевого ОТВ в газокапельное состояния, способствуя полному выходу из устройства и наиболее эффективному объемному пожаротушению. Свойства инертного газа исключает его взаимодействие со смесевым ОТВ и изменение его огнетушащих характеристик в условиях повышенного давления и высоких температур. Регулируя давление инертного газа, возможно устанавливать заданную точку перехода смесевого ОТВ в наиболее эффективное для пожаротушения газокапельное состояние (со средним диаметром капли не более 5-10 мкм), а так же температуру активации устройства пожаротушения.
Раскрытие полезной модели
Полезная модель относится к противопожарной технике для газового объемного тушения и локализации пожаров и поясняется рисунком, приведенным на фиг. 1.
На фиг. 1 представлена конструкция устройства пожаротушения, состоящая из герметичной полимерной трубки 1, огнетушащего вещества (смесевое ОТВ) 2, инертного газа 3.
Устройство пожаротушения активируется принудительно или от теплового воздействия в диапазоне температур 90-200°С.
Устройство содержит герметично запаянную с обоих сторон полимерную трубку 1 диаметром 8-30 мм с толщиной стенки 1-2 мм, заполненную по объему на 30-40% смесевым ОТВ в среде инертного газа под давлением 5-20 Атм.
В качестве материала полимерной трубки в зависимости от сферы применения и требуемой температуры активации используют полиуретановые (PU) или полиамидные (РА).
В качестве смесевого ОТВ используют смесь огнетушащего агента 30-50%), перфтор (2-метил-3-пентанон) и/или фторкетон ФК-5-1-12, имеющих температуру кипения не более 50°С, и транспортного газа 50-70%: октафторциклобутан или дифторхлорметан, находящегося при комнатной температуре под давлением не менее 5 Атм в жидком состоянии.
Для усиления эффекта объемного отбора тепла и предотвращения повторного возгорания можно использовать смесевые ОТВ стехиометрически насыщенные мелкодисперсными наполнителями.
Преимуществами устройства пожаротушения являются
регулируемая за счет установленного внутреннего давления инертного газа от 5-20 Атм чувствительность смесевого ОТВ к тепловому воздействию для перехода в газокапельное состояние (со средним диаметром капли огнетушащего агента не более 5-10 мкм) и активации независимо от площади и длительности внешнего теплового воздействия на устройство,
устойчивость к многократному перепаду температур эксплуатации и утечкам смесевого ОТВ.
Газокапельное состояние смесевого ОТВ обеспечивает импульсно-факельный выпуск струи смесевого ОТВ в сторону температурного воздействия, срыв пламени, объемный отбор тепла внутри защищаемого объема, резкое снижение температуры в зоне горения и эффективное пожаротушение без «мертвых зон».
Сборка устройства пожаротушения производят по следующей схеме:
нарезка кусков полимерной трубки нужной длинны (заготовки),
герметизация заготовки при помощи запайщика с одной стороны,
подготовка смесевого ОТВ,
заполнение заготовки требуемым количеством смесевого ОТВ,
дозаполнение заготовки инертным газом до необходимого давления,
герметизация изделия с другой стороны,
маркировка и упаковка готового изделия.
Пример конкретного выполнения полезной модели
Катушку с полимерной трубкой диаметром 16 мм и толщиной стенки 2 мм из термопластичного полиуретана (TPU) длинной 100 метров устанавливают на податчик ЧПУ резчика. Трубку фиксируют в протяжной механизм и режут на заготовки нужной длинны 0,1-10,0 м.
Заготовки зажимают в термозапайщике и автоматическом режиме герметизируют с одной стороны. Качество герметизации трубки проверяют при помощи кратковременной подачи избыточного давления 10-25 Атм.
Перфтор (2-метил-3-пентанон) в гомогенизирующем реакторе под давлением 5-10 Атм смешивают с октафторциклобутаном. Для более качественной гомогенизации веществ в реакторе поддерживают цикл замкнутого перемешивания и постоянную температуру не более +5°С. По окончании цикла изготовления смесевой ОТВ заправляют в бак дозирующей установки.
Заготовки трубок устанавливают в податчик дозирующей установки. По команде оператора заготовки в автоматическом режиме вакуумируют, наполняют заданным количеством смесевого ОТВ (не более 30-40% от объема трубки), затем дозаполняют аргоном до давления 5-20 Атм и герметизируют путем запаивания.
Готовые изделия маркируют, проходят проверку ОТК и упаковывают в транспортную тару.
Лабораторные и огневые испытания
Для контроля качества и проведения испытаний из партии готовых изделий методом случайной выборки отбирают образцы с разбросом массы не более 3-5 гр. Образцы взвешивают, визуально оценивают по качеству и однородности внешнего вида, проводят термогравиметрический анализ на дериваторграфе, а также фиксируют изменение массы после проведения испытаний.
Проведение лабораторных и огневых испытаний
Для проведения огневых испытаний изделий подготавливают огневую камеру объемом 30 литров, а также модельные очаги пожара (далее МОП) в виде металлического цилиндров диаметром 3-5 см и высотой не более 3 см. С целью обеспечения притока свежего воздуха и исключения самозатухания МОП в дне огневой камеры проделывают несколько отверстия диаметром 3-4 см. Для обеспечения оттока продуктов горения в верхней части огневой камеры проделывают отверстие диаметром не менее 4-5 см.
В помещении с принудительной вентиляцией устанавливают огневую камеру и верхней части при помощи креплений, входящих в комплект поставки, размещают образец изделия. На дно огневой камеры устанавливают МОП и наполовину заполняют бензином марки АИ-92. При помощи электрозажигалки дистанционно инициируют возгорание. Время активации и тушения пламенного горения фиксируют при помощи секундомера. Масса выделившегося смесевого ОТВ фиксируют при помощи электронных весов с точностью до 0,01 г.
Вывод. Партия изделий считается успешно прошедшей лабораторные и огневые испытания, если результаты испытаний совпадают с результатами, указанными в таблице.
Промышленная применимость Полезная модель может быть использована для автономного или автоматического предотвращения и тушения пожаров без участия человека в различных объемах, таких как электрические шкафы, распределительные щиты, кабельные каналы, серверные стойки, продуктопроводы, топливопроводы, нефтепроводы, газопроводы, бензобаки, топливные резервуары, подкапотные пространства и прочие объекты с различной степенью герметичности.