УНИВЕРСАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к пожарной технике, в частности, к установкам пожаротушения (УПТ), предназначенным для тушения пожаров на объектах предприятий химической, нефтеперерабатывающей, нефтегазовой промышленности, атомных электростанций, электрических подстанций, в аэропортах и на других пожароопасных объектах.
Уровень техники
В качестве аналогов приняты следующие объекты:
1. Автоцистерна пожарная (АЦ), где накопление запаса огнетушащих веществ (ОТВ) осуществлено в емкостях специальной формы (соответственно для воды и пенообразователя) и вытеснение их в очаг пожара происходит центробежным насосом (М.Д. Безбородько и др. Пожарная и аварийно-спасательная техника: учебник: в 2 ч - М.: Академия ГПС МЧС России, 2013. - 353 с).
Недостаток АЦ в том, что они предназначены для работы только на жидких ОТВ, не могут работать на порошковых огнетушащих составах (ОПС) из-за недостаточной прочности цистерн (рассчитаны на избыточное давление до 0,07 МПа) и конструктивной неприспособленности центробежного насоса для вытеснения аэрозолей.
2. Автомобиль порошкового тушения пожарный (АЛ), имеющий две, вертикально установленных по продольной оси шасси, цистерны с ОТВ и оснащен вакуумной установкой для механической загрузки ОТВ. Конструкция АЛ обеспечивает возможность работы на одном из видов ОТВ (вода, порошок, раствор пенообразователя) или их парного сочетания, вытеснение в очаг пожара происходит сжатым воздухом (патент RU №2158154, 2000 г. ).
Недостаток этого аналога заключен в индивидуальности форм и размеров сосудов, работающих под высоким давлением (до 0,5 МПа), что удорожает конструкцию АП. Для перехода с применения одного вида ОТВ на другой необходимо выполнение операций по зачистке сосудов с применением ручного труда внутри них.
Кроме того, соотношение между видами применяемых ОТВ предопределено существующей вместимостью сосудов и не подлежит изменению в иных пропорциях в условиях эксплуатации, поэтому такие средства не могут быть оперативно переналажены (без направления на переоборудование) под конкретные изменяемые нужды пожарной части.
3. Автомобиль комбинированного тушения (АКТ), представляющий собой гибрид оборудования АЦ (для воды и пены) и АП (для порошка), имеет, как правило, две-три, независимые (самостоятельные) системы, состоящие из сосудов специальных форм и размеров для содержания каждого вида ОТВ и соответствующих устройств их подачи в очаг пожара (М.Д. Безбородько и др. Пожарная и аварийно-спасательная техника: учебник: в 2 ч - М.: Академия ГПС МЧС России, 2013. - 353 с).
Этому аналогу присущи все недостатки АЦ и АП, отмеченные ранее. Кроме того, соотношение между запасами воды, пенообразователя и порошка в условиях эксплуатации также всегда неизменно (как правило, по массе составляет 5:3:1), поэтому такие средства не могут быть оперативно переналажены в условиях эксплуатации под нужды конкретной пожарной части.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка порошкового тушения (патент на полезную модель RU 150430 U1, 2015 г. ), в которой сосуды для хранения и выдачи ОТВ выполнены из стандартных нефтегазовых труб, имеют эластичные разделители сред (далее разделители), расположенные внутри них, регуляторы давления и обратные клапаны в системе аэрации, обеспечивающие вытеснение огнетушащего вещества и его дополнительную аэрацию за счет использования микроскопических каналов, образованных шероховатостями внутренней поверхности труб и наружной поверхности разделителей.
Прототипу, кроме некоторых недостатков аналогов, свойственны и собственные недостатки:
технологическая обвязка сосудов не позволяет применять порошковые составы после воды или пенообразователя ввиду остатка влаги в общей линии выдачи ОТВ, находящихся в разных фазовых состояниях, в условиях пожара, что приводит к увлажнению и комкованию ОПС в трубопроводах и возможному закупориванию устройств выдачи;
не исключено заклинивание разделителя в сосудах, приводящее к потере работоспособности установки;
необходимо осуществлять зачистку сосудов от налипших частиц порошка вручную.
Кроме того, возможно нарушение устойчивости автомобиля при его перемещении из-за неравномерности выработки огнетушащего состава из сосудов и связанным с этим смещением центра тяжести.
Перечисленные конструктивные недостатки аналогов и прототипа существенно сужают сферу их применения и препятствуют маневрированию силами и средствами пожарных частей, в целом снижая эффективность использования пожарной техники в конкретных условиях их эксплуатации, особенно в части неравномерности расходования их ресурса.
Раскрытие полезной модели
Предлагаемая конструкция универсальной установки пожаротушения (далее - установки), включающая в себя сосуды в форме труб в количестве не менее индивидуально применяемых ОТВ, обеспечивающие хранение и вытеснение последних; эластичные разделители сред внутри сосудов; источник вытесняющего газа и вакуумную установку, запорно-пусковую и предохранительную арматуру; лафетные и ручные стволы, напорные патрубки; системы аэрации, технического диагностирования оборудования и гранулометрического состава порошка, устраняет недостатки аналогов и прототипа за счет наличия:
сосудов в форме труб в количестве не менее индивидуально применяемых ОТВ;
параллельных трубопроводов (по числу применяемых ОТВ), соединенных входами с сосудами и предназначенных для загрузки и выдачи ОТВ, находящихся в разных фазовых состояниях, разделения потоков твердых и жидких ОТВ, смешивания потоков жидких ОТВ, что исключает потребность в промежуточной операции просушки трубопроводов на пожаре и позволяет последовательно подавать ОПС, воду и растворы на ее основе, при этом выходы трубопроводов подключены к входам устройств выдачи ОТВ;
дублирующего привода эластичных разделителей сред для перемещения в исходное положение, в случае заклинивания их в трубах, который может быть осуществлен любым известным способом (например, лебедкой или телескопическим цилиндром), что повышает надежность функционирования установки;
дополнительных чистящих элементов (например, щеточных дисков) на эластичных разделителях сред для удаления налипших частиц порошка с внутренней поверхности сосудов при замене ОТВ (Богданов Е.А. Основы технической диагностики нефтегазового оборудования - М.: Высшая школа, 2006 - 279 с).
Конструкция сосудов и механизм вытеснения позволяют применять широкую номенклатуру ОТВ. Кроме того, обеспечена возможность получения компрессионной пены, расширяющей возможности пожаротушения.
Обеспечение запасов ОТВ (требуемых видов и размеров), в соответствии с особенностями района выезда подразделения пожарной охраны, основано на применении блока сосудов, изготовленных из однотипных нефтегазовых труб широкого сортамента (по рабочим давлениям, сечениям и длинам). Их производство промышленно освоено, что исключает необходимость индивидуального проектирования и изготовления сосудов специальной формы для содержания установленного запаса ОТВ и открывает перспективы сокращения сроков создания и снижения стоимости пожарного автомобиля.
Количество сосудов с разделителями, их суммарную и индивидуальные вместимости под конкретный вид огнетушащего вещества, диаметр и длину, возможные варианты компоновки в кузове надстройки, рабочее давление и порядок заполнения и опорожнения сосудов от огнетушащего вещества первоначально определяют расчетом на стадии проектирования по известным аналитическим зависимостям и статистическим данным.
Сосуды выбирают из параметрического ряда труб стальных сварных для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов (например, ГОСТ Р 52079-2003) с антикоррозионным покрытием, пригодных для эксплуатации в различных природно-климатических условиях (включая арктические). Возможно применение полиэтиленовых газовых труб (ГОСТ Р 50838-2009) и труб из других материалов, отвечающих требованиям безопасности, которые по своим параметрам удовлетворяют расчетным значениям рабочего давления, качества обработки внутренней поверхности и климатического исполнения.
Параметры установки на этапах ее жизненного цикла определяют по требованиям нормативных документов в области пожарно-технической продукции, например, типажом пожарной техники, утверждаемым приказом МЧС России.
Сосуды имеют одинаковые элементы и полностью взаимозаменяемы, конструктивно объединены в блок и технологически взаимно соединены параллельными трубопроводами.
В процессе эксплуатации сосуды наполняют ОТВ в порядке увеличения плотности: сосуды с ОТВ меньшей плотности располагают в верхней части, большей плотности - в нижней части установки.
Выдачу ОТВ осуществляют, начиная с крайних верхних пар сосудов и заканчивая нижними, расположенными ближе к центру, с учетом смещения центра тяжести в поперечной плоскости автомобиля.
Очередность выдачи и порядок наполнения сосудов ОТВ задают алгоритмом, что обеспечивает устойчивость автомобиля при его перемещении, сохраняя центр тяжести в допустимых пределах.
Управление запорно-регулирующей арматурой осуществляют с помощью сервоприводов с интерфейсом, выведенным на панель управления, расположенную в кабине водителя или в доступном месте отсека надстройки.
Замена ОТВ в условиях пожарных частей обеспечена возможностью продувки сосудов горячим сухим воздухом, либо иным известным способом осушения замкнутых объемов, в целях удаления остатков влаги при переходе на огнетушащие порошковые составы.
В совокупности, предлагаемая полезная модель обеспечивает выполнение новых, не присущих аналогам и прототипу, функций по переводу установки в условиях пожарных частей на работу с огнетушащими веществами любого вида (вода, пенообразователь, ОПС) без выполнения предварительных конструктивных доработок. Это обеспечивает экономию бюджетных средств на приобретаемую и эксплуатируемую пожарную технику, оптимизацию использования пожарной техники и ее адаптивность к изменяющейся ситуации.
Возможность переналадки установки позволяет равномерно распределять объем работ по пожаротушению по пожарным автомобилям, находящимся в боевом расчете и в резерве пожарного подразделения.
Применение сосудов в форме труб, регуляторов давления, обратных клапанов и других элементов полезной модели в технических устройствах известно ранее. В рассматриваемом сочетании и благодаря наличию нескольких сосудов и параллельных трубопроводов (в количестве не менее индивидуально применяемых ОТВ), предназначенных для загрузки и выдачи ОТВ в разных фазовых состояниях и смешивания жидких ОТВ в условиях эксплуатации (причем выходы трубопроводов подключены к входам устройств выдачи ОТВ), дублирующего привода эластичных разделителей сред для перемещения в исходное положение в случае заклинивания в сосудах и оснащения их дополнительными чистящими элементами (например, щеточными дисками) для удаления налипших частиц порошка с внутренней поверхности сосудов при замене ОТВ, они образуют новые свойства, что позволяет осуществлять перевод установки в условиях эксплуатации с применения одного вида огнетушащего вещества на другие без выполнения предварительной конструктивной доработки технологического оборудования, сокращает номенклатуру устройств тушения пожаров и повышает эффективность их применения при эксплуатации.
Таким образом, предлагаемая установка соответствует условию патентоспособности "новизна".
Краткое описание чертежа
Заявляемая полезная модель реализована в устройстве, сущность которого пояснена на фигуре, где: 1 - вакуумная установка (вакуумный насос); 2 - краны трехходовые; 3 - фильтры воздушные дренажа; 4 - полости сосудов для подачи газа на перемещение разделителей; 5 - полости сосудов для хранения и вытеснения запаса ОТВ; 6 - эластичные разделители сред; 7 - сосуды в форме труб для хранения и вытеснения ОТВ (условно показаны только три сосуда); 8, 9, 12, 14, 22, 24, 26, 27, 31, 36, 38, 40, 41, 42, 43, 46 -краны шаровые; 10 - патрубки сосудов; 11 - трубопровод продувки; 13 - трубопровод дренажа; 15 - лебедка; 16 - гидравлический цилиндр; 17 - датчики наполнения сосудов ОТВ; 18 - фильтры воздушные системы наполнения сосудов ОТВ; 19 - обратные клапаны системы наполнения сосудов ОТВ; 20 - трубопровод загрузки твердых ОТВ; 21 - трубопровод соединения трубопроводов твердых ОТВ; 33 - фильтр-калибратор частиц порошка (со встроенным сборником отсеянных частиц); 34 - измеритель расхода аэрозоля; 35 - тройник соединения трубопроводов жидких ОТВ; 37 - напорные патрубки; 39 - установка получения компрессионной пены; 44 - регуляторы давления; 45 - обратные клапаны системы аэрации порошка.
Осуществление полезной модели
Все функции прототипа «Установка порошкового тушения» (патент на полезную модель RU 150430 U1, 2015 г. ) сохранены за счет наличия источника вытесняющего газа и вакуумной установки, запорно-пусковой и предохранительной арматуры и систем аэрации, технического диагностирования оборудования и гранулометрического состава порошка.
Выполнение новых функций обеспечивают:
сосуды в количестве не менее индивидуально применяемых ОТВ и соединенные с ними параллельные трубопроводы (для исключения контакта потоков ОТВ, находящихся в разных фазовых состояниях и смешивания жидких ОТВ), выходы которых подключены к входам устройств выдачи ОТВ;
дублирующий привод эластичных разделителей сред для перемещения в исходное положение, в случае заклинивания их в трубах, который может быть осуществлен любым известным способом (например, лебедкой или телескопическим цилиндром), что повышает надежность функционирования установки;
дополнительные чистящие элементы (например, щеточные диски) на эластичных разделителях сред для удаления налипших частиц порошка с внутренних поверхностей сосудов при замене ОТВ.
Заявляемые функции осуществляют в описываемом далее порядке (при нормально закрытом положении запорной арматуры).
1 Выполнение функций наладки и переналадки установки под потребности пожарной части
1.1 Наладка новой установки
При поступлении новой установки выполняют ее наладку, включающую в себя процедуру заполнения сосудов ОТВ, в соответствии с потребностями в их количестве и видах. По известным требуемым величинам запасов каждого ОТВ, определяют количество сосудов, необходимых для этого, и осуществляют операцию заполнения их, предварительно переместив разделители (6) в исходное (крайнее левое) положение. Перемещение разделителя (6) может быть осуществлено двумя способами: давлением газа и с помощью привода (на примере верхнего сосуда).
Перемещение разделителя (6) давлением газа. Газ подают из баллонов (23) через кран (24), трубопровод продувки (11), краны (12) и (8) в полость (5) сосуда (7), Одновременно газ из полости (4) сосуда (7) выйдет через фильтр (3), кран трехходовой (2) в трубопровод дренажа (13) и через кран (14) в атмосферу. Разделитель (6) займет исходное положение. После полного выхода воздуха краны (8), (12) и (14) закрывают, трехходовой кран (2) переводят в положение, при котором вакуумный насос (1) соединен с патрубками (10).
Перемещение разделителей (6) с помощью приводов. В случае заклинивания эластичного разделителя в сосуде его перемещение осуществляют лебедкой (15) или гидравлическим цилиндром (16). При этом, в целях выравнивания давления газа в полостях (4) и (5) сосудов (7), открывают краны (8), (9) и (14), а трехходовой кран (2) устанавливают в положение, при котором полость (4) сосуда (7) соединена с трубопроводом дренажа (13). При перемещении разделителя (6) газ из полости (4) сосуда (7) выходит через кран (14) в атмосферу. По окончании выполнения операции перемещения, краны (8), (9) и (14) закрывают, трехходовой кран (2) переводят в положение, при котором вакуумный насос (1) соединен с патрубками (10).
Переместив разделитель (6) в исходное положение, в полости (5) сосуда (7) создают разрежение с помощью вакуумного насоса (1), под действием которого ОТВ поступают в сосуды.
Заполнение сосудов ОПС осуществляют через патрубки (10), фильтры системы наполнения сосудов (18), обратные клапаны (19) и трехходовой кран (2) и через трубопровод (20), краны (9) и (8). Заполнение сосудов водой и пенообразователем - через трубопровод (21), краны (22) и (36). По заполнении сосудов срабатывают датчики наполнения (17) и автоматически отключают вакуумный насос (1).
1.2 Переналадка установки, ранее работавшей с жидкими огнетушащими веществами
Выполняют процедуру полной выдачи остатка ОТВ из сосуда(ов) в стороннюю емкость соответствующего объема.
Возвращают разделитель в исходное положение давлением сжатого газа или с помощью дублирующего привода, промывают систему от остатка пенообразователя.
Сжатый воздух из баллонов (23) продувают через кран (24), трубопровод (11), краны (12) и (8), полость (5) сосуда (7), трубопровод (25), краны (26), (27) в лафетный (28) и ручные (29) стволы.
Затем горячим сухим воздухом продувают полость (5) сосуда (7) до его полного осушения. Для этого к трубопроводу (20) подключают сторонний источник горячего сухого воздуха, от которого воздух подают через краны (8) и (9) в сосуд (7) и выпускают через кран трехходовой (2) в трубопровод дренажа.
После этого наполняют сосуд(ы) огнетушащим порошковым составом, для чего с помощью вакуумного насоса (1) через патрубки (10), фильтры системы наполнения сосудов (18), обратные клапаны (19) и трехходовой кран (2) в полости (5) сосуда (7) создают разрежение и через трубопровод (20), краны (9) и (8) осуществляют заполнение сосудов ОПС. По заполнении сосудов срабатывают датчики наполнения сосудов (17) и автоматически отключают вакуумный насос (1).
1.3 Переналадка установки, ранее работавшей с огнетушащими порошковыми составами
При необходимости замены ОПС на воду или пенообразователь выполняют процедуру полной выдачи остатка порошка из сосуда(ов) в стороннюю емкость соответствующего объема.
Технологически допустимо непосредственно после выпуска порошкового состава заполнить сосуды водой или пенообразователем. В этом случае вакуумным насосом (1), через патрубки (10), фильтры системы наполнения сосудов (18), обратные клапаны (19) и трехходовой кран (2), создают разрежение в полости (5) сосуда (7) и через трубопровод (21), краны (22) и (36) осуществляют заполнение сосудов водой или пенообразователем.
По заполнении сосудов срабатывают датчики наполнения сосудов (17) и автоматически отключают вакуумный насос (1).
2 Работа установки в режиме выдачи огнетушащих веществ
2.1 Выдача огнетушащих порошковых составов
Открывают кран (24) и газ из баллонов (23) через кран (46) поступает в полость (4) сосуда (7) и через регулятор давления (44) и обратные клапаны (45) в полость (5) сосуда (7) и аэрирует порошок.
Разделитель (6) под давлением газа вытесняет аэрированный порошок через трубопровод выдачи (30), кран (31), крестовину (32), фильтр-калибратор (33), измеритель расхода (34), в лафетный (28) или ручные стволы (29).
2.2 Выдача воды
Открывают кран (24), и газ из баллонов (23) через кран (46) поступает в полость (4) сосуда (7), перемещая разделитель (6). Вода, проходит через трубопровод выдачи (25), кран (36), тройник (35), кран (27), к лафетному (28) и ручным стволам (29), и напорным патрубкам (37).
2.3 Выдача пенных составов
Воздушно-механическую пену получают за счет одновременного вытеснения воды и пенообразователя из содержащих их сосудов. Для этого открывают кран (24), и газ из баллонов (23) через краны (46) поступает в полости (4) сосудов (7), перемещая разделители (6).
Вода и пенообразователь проходят из содержащих их сосудов через трубопроводы выдачи (25), краны (26), тройник (35), кран (27), в лафетный (28) или ручные стволы (29), или к напорным патрубкам (37).
Образование раствора пенообразователя происходит в тройнике (35), регулирование концентрации раствора пенообразователя осуществляют за счет изменения величины открытия крана (26) сосуда с пенообразователем.
Компрессионную пену получают путем одновременного вытеснения воды и пенообразователя из содержащих их сосудов. Для этого открывают кран (24), и газ из баллонов (23) через краны (46) поступает в полости (4) сосудов (7), перемещая разделители (6). Вода и пенообразователь проходят из содержащих их сосудов через трубопроводы выдачи (25), краны (26), тройник (35). Далее раствор пенообразователя требуемой концентрации, при закрытом кране (27) проходит через кран (38) в установку получения компрессионной пены (39), где происходит обогащение газом, подаваемым через кран (43), и через кран (40) полученную пену подают к лафетному (28) или ручным стволам (29) и напорным патрубкам (37).