МОДУЛЬ ПОРОШКОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Полезная модель относится к противопожарной технике, а более конкретно к стационарным устройствам порошкового пожаротушения и может быть использована для тушения локальных очагов пожара и пожаров в помещениях различного назначения, объема и плотности компоновки в нем оборудования.
Из уровня техники известен модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с огнетушащим порошком, горловину для выпуска из него газопорошковой смеси, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, газогенератор, закрепленный во второй горловине корпуса модуля и соединенный со средством, обеспечивающим псевдоожижение огнетушащего порошка, проходные сечения отверстий которого перекрыты вскрывающимися элементами, см., пат. кл. A62C 35/00, №2407571, опубликован 27.12.2010. Недостатком известного устройства является отсутствие средств охлаждения высокотемпературных продуктов сгорания заряда газогенератора перед их взаимодействием с огнетушащим порошком в корпусе, а также несимметричное расположение средства псевдоожижения относительно стенок корпуса, что неизбежно ведет к спеканию, комкованию и неполному расходованию огнетушащего порошка из корпуса.
Известен модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с огнетушащим порошком, газогенератор с инициатором и зарядом твердого топлива в виде последовательно расположенных бесканальных шашек, средство, обеспечивающее аэрацию порошка, в виде цилиндрической обечайки с отверстиями, размещенными рядами на ее боковой поверхности и заглушенным дном, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, выполненный в дне корпуса в виде сопла с мембраной, при этом проходные сечения всех отверстий перфорации обечайки перекрыты вскрывающимися элементами из липкой пленки или резины цилиндрической формы, см., пат. кл. A62C 35/00, №2297261, опубликован 20.10.2007. Устройство характеризуется центральным расположением газогенератора и эффективной конструкцией средства аэрации огнетушащего порошка. Недостатком известного модуля является то, что аэрация порошка производится непосредственно через отверстия, выполненные в цилиндрической обечайке, высокотемпературными газообразными продуктами сгорания заряда газогенератора, которые вызывают спекание порошка. Огнетушащий порошок, подвергшийся такого рода высокотемпературному воздействию, остается в корпусе и не участвует в процессе тушения, снижая тем самым эффективность устройства в целом.
Известна система пожаротушения, включающая устройство подачи в объем защищаемого помещения огнетушащего состава, состоящее из по меньшей мере одного порошкового огнетушителя с твердотопливным аэрозольным вытеснительным газогенератором с охлаждающим инертным теплосъемным насадком в виде набора стальных дисков или труб, расположенных в корпусе газогенератора и отводящим трубопроводом с разгонным насадком в виде сопла Лаваля, см., пат. RU, кл. A62C 3/00, №2244579, опубликован 20.01.2005. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог. Система пожаротушения согласно прототипу характеризуется высокой эффективностью в различных условиях.
Недостатком прототипа является необходимость комплектования защищаемого помещения несколькими порошковыми огнетушителями, что обусловлено невозможностью варьирования производительностью (особенно в сторону уменьшения) отдельно взятого порошкового огнетушителя в зависимости от объема защищаемого помещения. Так для снижения производительности путем уменьшения количества огнегасящего порошка в корпусе необходимо соответствующее уменьшение массы теплосъемного насадка и твердотопливного заряда, однако конструкция порошкового огнетушителя согласно прототипу этого не предусматривает. Кроме того, схема аэрации огнегасящего порошка в корпусе с использованием струи газогенератора направленной «в пол» при слеживании порошка на дне корпуса может привести к закупориванию и разрыву корпуса газогенератора в момент его запуска. Указанные недостатки прототипа существенно снижают надежность системы и ограничивают область ее применения.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, который выражается в обеспечении возможности увеличения производительности отдельного модуля от самого малого значения до максимального, путем изменения степени заполнения емкости порошком. Кроме того, полезная модель обеспечивает высокую степень полноты выброса огнегасящего порошка из емкости модуля за счет равномерной аэрации. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить надежность функционирования модуля порошкового пожаротушения и степень его унификации. В полезной модели максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых являются выполнение теплосъемного насадка в виде набора стальных дисков.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль порошкового пожаротушения, включающий емкость с огнетушащим порошком, отводящий трубопровод, расположенный по оси емкости газогенератор с твердотопливным зарядом, дисковым блоком охлаждения и трубчатым аэратором, отличается от прототипа тем, что он снабжен герметизирующей мембраной, зафиксированной на выходном участке трубчатого аэратора с возможностью разгерметизации при запуске газогенератора. Твердотопливный заряд выполнен в виде, по меньшей мере, одной цилиндрической шашки всестороннего горения установленной неподвижно по торцам. Диски блока охлаждения выполнены перфорированными, расположены последовательно и перпендикулярно оси газогенератора с образованием посредством колец гарантированного зазора между соседними дисками. В цилиндрической и торцевой стенке выходного участка трубчатого аэратора выполнены отверстия, перекрываемые герметизирующей мембраной.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение твердотопливного заряда составным из канальных шашек установленных последовательно по оси газогенератора. Предпочтительно исполнение модуля, в котором кольца имеют различную высоту, каждое кольцо жестко соединено с диском и выполнено разрезным с возможностью протока газа через разрез. Возможно выполнение герметизирующей мембрана в форме колпачка из алюминиевой фольги, зафиксированной на выходном участке трубчатого аэратора посредством клея. Во всех случаях реализации описанного модуля целесообразно частичное заполнение емкости огнетушащим порошком, когда минимальной степени заполнения емкости соответствует минимальное количество шашек твердотопливного заряда и максимальная высота колец.
По условиям эксплуатации модуля порошкового пожаротушения на практике часто возникают необходимость варьирования массой засыпаемого в емкость огнетушащего порошка в зависимости от объема и компоновки защищаемого помещения. Однако уменьшить количество огнетушащего порошка в емкости при сохранении прочих параметров модуля не представляется возможным, поскольку продолжение работы газогенератора после расходования всего огнетушащего порошка из емкости отрицательно отразиться на эффективности тушения очага горения. Таким образом, уменьшение объема засыпаемого в емкость огнетушащего порошка неизбежно связано с необходимостью снижения массы твердотопливного заряда газогенератора. В свою очередь, уменьшение массы заряда влечет за собой необходимость уменьшения теплопоглощающей способности блока охлаждения, поскольку чрезмерное понижение температуры продуктов сгорания твердотопливного заряда снижает их аэрирующую способность.
В основу полезной модели положено техническое решение нашедшее воплощение в разработанной конструкции модуля порошкового пожаротушения с изменяемым количеством шашек твердотопливного заряда при сохранении габаритов корпуса газогенератора, на основе принципов проектирования твердотопливных двигательных установок. Наиболее простым с точки зрения конструкции, технологии производства, а также удобства компоновки является заряд, выполненный в виде монолитной цилиндрической канальной шашки всестороннего горения. Многошашечная конструкция заряда, составленного из нескольких однотипных шашек, позволяет простым добавлением (изъятием) дополнительных шашек кратно увеличивать (уменьшать) производительность газогенератора и тем самым варьировать его расходными характеристиками в самом широком диапазоне. Последовательное расположение шашек позволяет разместить в корпусе с неизменным диаметром твердотопливный заряд различной мощности. Увеличение (уменьшение) длины заряда при неизменной длине корпуса компенсируется длиной пакета перфорированных дисков блока охлаждения. Компенсационное изменение параметров блока охлаждения путем подбора количества перфорированных дисков и высоты колец позволяет одновременно решить задачи по обеспечению оптимальной температуры продуктов сгорания твердотопливного заряда и неподвижного монтажа по торцам самого заряда в корпусе. Гарантированное поджатие шашек заряда в корпусе и предотвращение их осевое и взаимного перемещения позволяет избежать их механического разрушения.
Корпус газогенератора надежно герметизирован легкоразрушаемой мембраной, которая при разрыве в момент запуска, обеспечивает одновременное вскрытие отверстий трубчатого аэратора. Взаимное месторасположение и ориентация отверстий трубчатого аэратора создают равномерно распределенные по объему огнетушащего порошка восходящие газовые потоки, обеспечивающие эффект псевдоожижения и полного вытеснения огнетушащего порошка из емкости.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки модуля порошкового пожаротушения является необходимыми и достаточными для достижения технического результата, а именно, повышения полноты выброса огнегасящего порошка из емкости модуля при различной степени заполнения емкости огнетушащим порошком.
Модуль порошкового пожаротушения, характеризующийся описанной совокупностью существенных признаков, является новым и промышленно применимым.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фигуре 1 изображен общий вид модуля порошкового пожаротушения; фиг. 2 - газогенератор; фиг. 3 - поперечный разрез газогенератора А-А на фиг. 2.
Модуль порошкового пожаротушения содержит емкость 1, заполненную огнетушащим порошком 2. На фигуре 1 изображен модуль емкость 1 которого максимально заполнена огнетушащим порошком 2. Возможно частичное заполнение емкости 1 огнетушащим порошком 2, вплоть до минимального. В боковой стенке емкости 1 смонтирован отводящий трубопровод 3, таким образом, что его заборный участок расположен внутри емкости 1, в нижней ее части, а выпускной - направлен на очаг возможного возгорания. Отводящий трубопровод 3 на выпускном участке может быть оснащен распылительным устройством (на фигуре не показано), конструкция которого определяется особенностями эксплуатации модуля. Снаружи в нижней части емкости 1 имеются опорные элементы, например в виде ножек, необходимые для установки модуля на защищаемом объекте.
Со стороны верхнего торца в емкости 1 имеется горловина, в которой вдоль ее продольной оси закреплен посредством накидной гайки 4 газогенератор 5 с трубчатым аэратором 6. В цилиндрической и торцевой стенке выходного участка трубчатого аэратора 6 выполнены сквозные отверстия 7. Выходной участок трубчатого аэратора 6 снабжен герметизирующей мембраной 8, которая перекрывает отверстия 7. Герметизирующая мембрана 8 может быть выполнена в форме колпачка из алюминиевой фольги и зафиксирована на выходном участке трубчатого аэратора 6 посредством посадки с натягом, завальцовки, кернения, сварки или пайки. Наиболее технологичным способом фиксации герметизирующей мембраны 8 является клеевое соединение, которое обеспечивает возможность надежной разгерметизации при запуске газогенератора 5.
Газогенератор 5 содержит цилиндрический корпус 9, в котором неподвижно установлен твердотопливный заряд 10 с опорой по торцам. На фигуре 2 твердотопливный заряд 10 изображен состоящим из двух цилиндрических канальных шашек всестороннего горения, установленных последовательно по оси газогенератора 5. Принципиально твердотопливный заряд 10 может состоять из одной цилиндрической шашки всестороннего горения. В корпусе 9 газогенератора 5 со стороны переднего днища установлен посредством резьбового соединения электроинициатор 11, представляющий собой пиропатрон. Непосредственно за твердотопливным зарядом 10 и соосно с ним, в корпусе 9 газогенератора 5 установлен дисковый блок охлаждения состоящий из пакета дисков 12 и колец 13. Диски 12 блока охлаждения выполнены перфорированными, т.е. в них выполнена система сквозных отверстий 14. Диски 12 расположены последовательно один за другим, перпендикулярно оси газогенератор 5 с образованием гарантированного зазора между соседними дисками 12. Указанный зазор обеспечивается посредством колец 13, каждое из которых, преимущественно, жестко соединено с соответствующим ему диском 12 и опирается на последующий диск 12. При этом величина зазора может быть различной в зависимости от фактической высоты кольца 13. На фигуре 2 изображен блок охлаждения с двумя различными по высоте типами колец 13, где кольцам 13 с большей высотой соответствует и больший зазор между дисками 12. Кольца 13 преимущественно выполнены с радиальными разрезами 15, которых может быть несколько, как это показано на фигуре 3. Разрезы 15, так же как и отверстия 14, предназначены для протока через них газа, образующегося при горении твердотопливного заряда 10.
Модуль порошкового пожаротушения монтируется и функционирует следующим образом.
По специальным таблицам определяют массу засыпаемого в емкость 1 огнетушащего порошка 2 и соответствующую ей массу твердотопливного заряда 10 в зависимости от условий эксплуатации модуля порошкового пожаротушения, объема и компоновки защищаемого помещения. В емкость 1 засыпают огнетушащий порошок 2, а в корпус 9 газогенератора 5 устанавливают одну за другой необходимое количество цилиндрических канальных шашек твердотопливного заряда 10. Многошашечная конструкции твердотопливного заряда 10 обеспечивает возможность реализации газогенератора 5 с расширенными расходными характеристиками. Далее, сообразуясь с вышеуказанными таблицами, определяют количество перфорированных дисков 12 блока охлаждения, необходимых для монтажа в корпусе 9 газогенератора 5 и для обеспечения требуемой температуры газов на выходе из трубчатого аэратора 6. Внутренний габарит корпуса 9 является величиной неизменной, а длина составного твердотопливного заряда 10, может быть различной. Таким образом, для обеспечения гарантированного поджатия шашек твердотопливного заряда 10 при установке блока охлаждения, требуется пакет дисков 12 различной длины. Необходимая длина пакета дисков 12 при фиксированном их количестве обеспечивается высотой колец 13. При этом минимальной степени заполнения емкости 1 огнетушащим порошком 2 соответствует минимальное количество шашек твердотопливного заряда 10, а также минимальное количество дисков 12 с максимальной высотой колец 13 блока охлаждения. И наоборот, максимальной степени заполнения емкости 1 огнетушащим порошком 2 соответствует максимальное количество шашек твердотопливного заряда 10, а также максимальное количество дисков 12 с минимальной высотой колец 13 блока охлаждения.
При эксплуатации непосредственно на объекте подлежащем защите, модуль порошкового пожаротушения устанавливается с максимальным приближением и направленностью на место наиболее вероятного возникновения очага возгорания. Запуск модуля осуществляется принудительно или автоматически при появлении первичных признаков пожара. Принудительный запуск может осуществляться вручную оператором, а в автоматическом режиме по команде от пускового устройства. При пуске модуля на контакты электроинициатора 11 подается электрический импульс, происходит воспламенение пиросостава с выбросом форса пламени в сторону твердотопливного заряда 10. При срабатывании электроинициатора 11 происходит воспламенение и начинается всестороннее горение цилиндрических канальных шашек твердотопливного заряда 10. Канальные шашки, кроме того что являются высокотехнологичными в производстве, обладают способностью надежного воспламенения и обеспечивают постоянство расходных характеристик.
Образующиеся при горении твердотопливного заряда 10 газообразные продукты (аэрозоль) обладают повышенной температурой, которая эффективно снижается за счет теплообмена при прохождении аэрозоля через пакет расположенных последовательно и перпендикулярно оси газогенератор 5 перфорированных дисков 12 блока охлаждения. Течение газообразных продуктов сгорания заряда 10 через блок охлаждения происходит как в осевом направлении через отверстия 14, так и в радиальном - по зазорам между соседними дисками 12, через разрезы 15 в кольцах 13 с выравниванием фронта давления по сечению потока. Для обеспечения надежного воспламенения и устойчивого горения твердотопливного заряда 10 путем создания начального давления в корпусе 9 газогенератора 5 и предотвращения попадания огнетушащего порошка 2 в трубку аэратора 6 через отверстия 7 в процессе предпусковой эксплуатации модуля, предназначена разрывная герметизирующая мембрана 8. Клеевое соединение мембраны 8 со стенкой выходного участка трубчатого аэратора 6 обеспечивает надежную герметизацию корпуса 9. При достижении определенного уровня давления в корпусе 9 газогенератора 5 при его запуске, герметизирующая мембрана 8 разрушается и открывает практически одновременно все проходные отверстия 7. Прошедшие через блок охлаждения, низкотемпературные продукты сгорания заряда 10, поступают через отверстия 7 в стенке выходного участка трубчатого аэратора 6 в нижнюю часть емкости 1 с огнетушащим порошком 2. При истечении газообразных продуктов сгорания заряда 10, одновременно из всех отверстий 7 происходит их перемешивание с огнетушащим порошком 2 и аэрация (псевдоожижение) последнего, а в емкости 1 создается избыточное давление. Поскольку трубчатый аэратор 6 расположен по оси емкости 1, его выходной участок - у самого дна емкости 1, а отверстия 7 ориентируют поток выходящих из них газов вниз и вбок, в емкости 1 достигается эффективная аэрация огнетушащего порошка 2 по всему объему. Под действием избыточного давления аэрозоля, огнетушащий порошок 2 вытесняется из емкости 1 через заборный участок отводящего трубопровода 3. Повышению полноты (без остатка) вытеснения огнетушащего порошка 2 из емкости 1 способствует то обстоятельство, что заборный участок отводящего трубопровода 3 расположен в центре емкости 1 и самой нижней ее точке. Через выпускной участок отводящего трубопровода 3 и его распылительное устройство огнетушащий порошок 2 направляется на очаг возгорания в защищаемом объеме. При поступлении смеси аэрозоля и огнетушащего порошка 2 в очаг пожара, возникает эффект локального и объемного пожаротушения за счет ингибирующего воздействия на окислительно-восстановительные реакции в газопламенной зоне горения.
Достоинством модуля порошкового пожаротушения, согласно полезной модели, является его универсальность и взаимозаменяемость, подтвержденная опытом эксплуатации и испытаниями. Эксплуатация такого модуля экономически и технически не сопряжена с существенными затратами. Модуль рекомендован к применению в любых климатических зонах.
Описанные выше примеры реализации модуля порошкового пожаротушения не являются исчерпывающими, 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.