СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕТУШАЩЕЙ ГАЗОПОРОШКОВОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
PROCEDURE FOR OBTAINING OF GAS-POWDER MIXTURE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к способам и средствам для тушения пожаров порошковыми составами.
Из достигнутого уровня техники известен способ получения огнетушащей газопорошковой смеси, согласно которому инициируют воспламенение твердотопливного заряда источника рабочего газа, осуществляют аэрацию огнетушащего порошка путем подачи рабочего газа, полученного в результате горения твердотопливного заряда, в полость герметичной емкости с находящимся в ней огнетушащим порошком, а при достижении в полости емкости рабочего давления осуществляют вывод сформированной газопорошковой смеси из емкости с последующим формированием с помощью соответствующих средств, например выпускного насадка, многоструйного потока огнетушащего порошка, направляемого на очаг пожара (Казаков А.А. и Гавинский Ю.В RU №2195985, C2, 2003).
Там же описано устройство для получения огнетушащей газопорошковой смеси, содержащее герметичную емкость для огнетушащего порошка, источник рабочего газа, размещенный в полости емкости и закрепленный на ее верхней части, при этом источник рабочего газа включает цилиндрический корпус, в котором последовательно расположены инициирующее устройство и твердотопливный заряд, а на внешней поверхности боковой стенки корпуса источника рабочего газа и равномерно по ее окружности размещены газоводы, направленные радиально и сообщающиеся с не занятой твердотопливным зарядом частью полости корпуса источника рабочего газа. Кроме того, нижняя часть корпуса снабжена цилиндрическим патрубком, на котором установлен выпускной насадок, обеспечивающий формирование направляемого на очаг пожара многоструйного потока огнетушащего порошка, а в полости цилиндрического патрубка размещено запорно-пусковое устройство.
Основной и общий недостаток описанных выше способа получения огнетушащей газопорошковой смеси и устройства для его осуществления является ограниченная область их использования вследствие достаточно высокой температуры рабочего газа, полученного в результате сжигания твердотопливного заряда, а также ввиду необходимости использования инициирующего (воспламеняющего) устройства.
Известен также способ получения огнетушащей газопорошковой смеси, взятый в качестве прототипа и включающий аэрацию огнетушащего порошка путем подачи сжатого газа в нижнюю и верхнюю части герметичной емкости с находящимся в ней огнетушащим порошком, а при достижении в полости емкости рабочего давления посредством сифонной трубки осуществляют вывод сформированной газопорошковой смеси из емкости с последующим формированием с помощью соответствующих средств, например насадки, одноструйного или многоструйного потока огнетушащего порошка, направляемого на очаг пожара (Сизиков А.А. и др. SU №1558409, A1, 1990).
Там же описано устройство для получения огнетушащей газопорошковой смеси (иными словами, порошковый огнетушитель), взятое также в качестве прототипа и содержащее цилиндрическую герметичную емкость для огнетушащего порошка, снабженную сифонной трубой для вывода из полости емкости газопорошковой смеси, средства для аэрации (вспучивания) находящегося в емкости огнетушащего порошка, расположенные в днище емкости и соединенные с источником сжатого газа (предпочтительно выполненным в виде баллона с сжатым газом), при этом выступающий за пределы емкости участок сифонной трубы через запорно-пусковое устройство соединен со средствами (насадком) для формирования потока огнетушащего порошка, направляемого на очаг пожара. Средства для аэрации (вспучивания) находящегося в емкости огнетушащего порошка (аэратор) содержат цилиндрический корпус, герметично закрепленный в днище емкости и снабженный внутренней перегородкой, делящей полость корпуса на верхнюю и нижнюю части, при этом на боковой стенке корпуса равномерно по его окружности размещены газоводы, направленные в верхнюю часть полости емкости и сообщающиеся с упомянутой нижней частью полости корпуса, а на верхней торцевой стенке корпуса размещены насадки, которые направлены в нижнюю часть полости емкости и сообщаются с упомянутой верхней частью полости корпуса, которая через обратный клапан сообщается с соединенной с источником сжатого воздуха нижней частью полости корпуса.
Общий недостаток описанных выше и взятых в качестве прототипов способа получения огнетушащей газопорошковой смеси и устройства для его осуществления является недостаточно высокая эффективность тушения пожаров вследствие того, что не обеспечивается быстрый выброс огнетушащего порошка из емкости. Дело в том, что при импульсной подаче огнетушащей газопорошковой смеси в защищаемый объем влияние гравитационного поля на распределение концентрации огнетушащего порошка в пределах защищаемого объема на момент окончания подачи в него огнетушащей газопорошковой смеси будет тем больше, чем больше будет интервал времени, затрачиваемый на вывод огнетушащего порошка из емкости. Иными словами, при импульсной подаче огнетушащей газопорошковой смеси распределение концентрации огнетушащего порошка в пределах защищаемого объема на момент окончания подачи в него огнетушащей газопорошковой смеси будет тем меньше отличаться от расчетного, чем меньше время выброса огнетушащего порошка из емкости.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению при импульсной подаче огнетушащей газопорошковой смеси в защищаемый объем уменьшения не менее чем в 1,5 раза времени, необходимого для выброса огнетушащего порошка из емкости, за счет более эффективного преобразования энергии сжатого газа в кинетическую энергию частиц огнетушащего порошка в процессе вывода их из емкости через сифонную трубу.
Согласно способу, как объекту изобретения, поставленная задача решена тем, что в способе получения огнетушащей газопорошковой смеси, включающем аэрацию огнетушащего порошка путем подачи сжатого газа в полость герметичной емкости с находящимся в ней огнетушащим порошком, причем при достижении в полости упомянутой емкости рабочего давления через сифонную трубу осуществляют вывод из этой емкости образовавшейся газопорошковой смеси с последующим формированием с помощью соответствующих средств одноструйного или многоструйного потока газопорошковой смеси, направляемого на очаг пожара, согласно изобретению выводимый из упомянутой емкости огнетушащий порошок разгоняют в упомянутой сифонной трубе путем подачи в сифонную трубу через ее входное отверстие и соосно ей струи сжатого газа с обеспечением при этом возможности эжекции в сифонную трубу образовавшейся в полости емкости газопорошковой смеси.
Согласно устройству, как объекту изобретения, поставленная задача решена тем, что устройство для получения огнетушащей газопорошковой смеси, содержащее герметичную емкость для огнетушащего порошка, снабженную сифонной трубой для вывода из полости емкости газопорошковой смеси, средства для аэрации находящегося в емкости огнетушащего порошка, расположенные в нижней части полости емкости и соединенные с источником сжатого газа, при этом выступающий за пределы емкости участок сифонной трубы через запорно-пусковое устройство соединен со средствами для формирования потока газопорошковой смеси, направляемого на очаг пожара, согласно изобретению дополнительно содержит средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу через ее входное отверстие и соосно ей с обеспечением при этом возможности эжекции в сифонную трубу образовавшейся в полости емкости газопорошковой смеси, причем дополнительно введенные средства соединены или с упомянутым источником сжатого газа, или с соответствующим этим средствам источником сжатого газа.
Кроме того, поставленная задача решена тем, что средства для аэрации огнетушащего порошка и средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу через ее входное отверстие и соосно ей выполнены в виде единого конструктивного узла, который содержит общий полый корпус, герметично закрепленный в днище или на днище емкости и соединенный посредством трубопровода с источником сжатого газа, выполненным в виде баллона высокого давления с запорно-пусковым устройством, при этом средства для аэрации огнетушащего порошка выполнены в виде сопел, равномерно размещенных по периметру боковой стенки упомянутого корпуса и сообщающихся с его полостью, а средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу через ее входное отверстие и соосно ей выполнены в виде размещенного на верхней торцевой стенке корпуса патрубка с соосно расположенным относительно оси сифонной трубы и сообщающимся с его полостью каналом постоянного или переменного сечения для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу через ее входное отверстие с обеспечением при этом возможности эжекции в сифонную трубу образовавшейся в полости емкости газопорошковой смеси.
Преимущество патентуемых способа получения огнетушащей газопорошковой смеси и устройства для его осуществления, по сравнению со способом и устройством, взятыми в качестве прототипа, заключается в том, что, благодаря разгону частиц огнетушащего порошка, находящегося в псевдоожиженном состоянии, обеспечивается достижение следующих технических результатов, а именно: при импульсной подаче огнетушащей газопорошковой смеси в защищаемый объем обеспечивается уменьшение не менее чем в 1,5 раза интервала времени, необходимого для выброса огнетушащего порошка из емкости, что также позволяет повысить и эффективность тушения пожара, за счет уменьшения негативного влияния гравитационного поля на распределение концентрации огнетушащего порошка в пределах защищаемого объема на момент окончания подачи в него огнетушащей газопорошковой смеси.
В дальнейшем настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения упомянутых выше технических результатов патентуемой совокупностью существенных признаков.
На фиг.1 схематично изображено устройство для получения огнетушащей газопорошковой смеси, вид сбоку, частичный разрез; на фиг.2 - другой пример выполнения устройства для получения огнетушащей газопорошковой смеси, вид сбоку, частичный разрез.
Представленное на фиг.1 патентуемое устройство для получения огнетушащей газопорошковой смеси (иными словами, порошковый огнетушитель) содержит герметичную емкость 1 (например, цилиндрическую) для огнетушащего порошка 2, снабженную сифонной трубой 3 для вывода из полости емкости 1 газопорошковой смеси, средства для аэрации (рыхления, вспушивания) огнетушащего порошка 2, находящегося в емкости 1, которые расположены в нижней части полости емкости 1, а также средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей, при этом средства для аэрации огнетушащего порошка 2 и средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей соединены или с общим источником сжатого газа (предпочтительно выполненным в виде баллона 4 высокого давления с запорно-пусковым устройством 5 или в виде батареи баллонов высокого давления с сжатым газом, снабженных соответствующим каждому из них запорно-пусковым устройством) или с соответствующим каждому упомянутому средству источником сжатого газа, а выступающий за пределы емкости 1 участок 31 сифонной трубы 3 через запорно-пусковое устройство 6 соединен со средствами (например, насадком) для формирования потока газопорошковой смеси, направляемого на очаг пожара (не показаны).
В простейшем примере (который, однако, является и предпочтительным) воплощения устройства для осуществления патентуемого способа получения огнетушащей газопорошковой смеси (фиг.1) средства для аэрации огнетушащего порошка 2 и средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей выполнены в виде единого конструктивного узла, который содержит общий полый корпус 7, например цилиндрический, герметично закрепленный в или на днище емкости 1 и соединенный посредством трубопровода 8 с источником сжатого газа, выполненным в виде баллона 4 высокого давления с запорно-пусковым устройством 5, при этом средства для аэрации огнетушащего порошка выполнены, например, в виде сопел 9 (вместо сопел 9 могут быть использованы форсунки или, как в прототипе, газоводы) для подачи в полость емкости 1 под давлением (сжатого) газа, обеспечивающего аэрацию находящегося в ней огнетушащего порошка 2. Сопла 9 равномерно размещены по окружности (периметру) боковой стенки корпуса 7 и сообщаются с его полостью, а средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу через ее входное отверстие и соосно ей выполнены в виде размещенного на верхней торцевой стенке корпуса 7 патрубка 10 с соосно расположенным относительно оси 32 сифонной трубы и сообщающимся с полостью корпуса 7 каналом 11 постоянного или переменного сечения для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу через ее входное отверстие и соосно ей с одновременным обеспечением возможности эжекции в сифонную трубу 3 образовавшейся в полости емкости 1 газопорошковой смеси. В предпочтительном воплощении изобретения выходной торец патрубка 10 расположен (лежит) в плоскости А-А среза заборного конца сифонной трубы 3 с обеспечением образования кольцевого отверстия 12 между ним и внутренней стенкой заборного конца сифонной трубы 3 (иными словами, с обеспечением эжекции в сифонную трубу 3 образовавшейся в полости емкости 1 газопорошковой смеси). В принципе (например, в других воплощениях патентуемого изобретения), выходной торец патрубка 10 может быть размещен с обеспечением эжекции в сифонную трубу 3 образовавшейся в полости емкости 1 газопорошковой смеси как за плоскостью А-А среза заборного конца сифонной трубы 3, так и перед упомянутой плоскостью, при этом в упомянутом выше последнем случае выходной торец патрубка 10 расположен на расстоянии от плоскости А-А среза заборного конца сифонной трубы 3, обеспечивающем ввод струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие с учетом раскрыва струи сжатого газа. Во всех описанных выше примерах воплощения патентуемого изобретения заборный конец сифонной трубы 3 (в случае необходимости, с точки зрения обеспечения упомянутой эжекции в сифонную трубу 3 образовавшейся в полости емкости 1 газопорошковой смеси) оснащен соосно закрепленным насадком, выполненным в форме конфузора.
В других воплощениях патентуемого изобретения средства для аэрации огнетушащего порошка 2, находящегося в емкости 1, и средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей могут быть выполнены и в виде отдельных конструктивных узлов, или соединенных с общим источником сжатого газа (выполненным, например, аналогично тому, как описано выше, в виде баллона 4 с запорно-пусковым устройством 5 фиг.2), или соединенных с соответствующим каждому из упомянутых средств источником сжатого газа. Так, средства для аэрации огнетушащего порошка 2, находящегося в полости емкости 1, могут быть выполнены в виде любого известного из уровня техники функционального узла (аэратора) того же назначения, например, в виде полого корпуса 13 полусферической формы, соединенного посредством трубопровода 8 с источником сжатого газа, выполненным, например, так же, как и в описанном выше примере, в виде баллона 4 с запорно-пусковым устройством 5, и с расположенными на его криволинейной поверхности форсунками 14 (Тарадайко В.П. и др. RU №2176925, C1, 2001). Средства для аэрации огнетушащего порошка 2 могут быть выполнены также или как в описанном выше прототипе, или в виде аэроднища емкости для огнетушащего порошка (Исавнин Н.В. и др. SU №1516127, A1, 1989). Что касается средств для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей, то они могут быть выполнены так же, как и в описанном выше примере, в виде патрубка 10 с соосно расположенным относительно оси 32 сифонной трубы 3 каналом 11 постоянного или переменного сечения для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие, но соединенного с общим для обоих упомянутых средств источником сжатого газа (например, как показано на фиг.2, с трубопроводом 8) посредством дополнительного трубопровода 15, герметично закрепленного, например, боковой стенке емкости 1.
Способ получения огнетушащей газопорошковой смеси осуществляется следующим образом. Осуществляют аэрацию находящегося в емкости 1 огнетушащего порошка 2 (фиг.1) путем подачи (в результате срабатывания запорно-пускового устройства 5) по трубопроводу 8 под давлением газа (инертного, например диоксида углерода или воздуха) от источника сжатого газа (из баллона 4) сначала в полость корпуса 7, а затем в нижнюю часть полости емкости 1 как через сопла 9 (или через форсунки или, как в прототипе, через газоводы, если они используются вместо сопел 9), так и через патрубок 10. Сжатый газ, истекая с большой скоростью из сопел 9 и патрубка 10, осуществляет рыхление (разрушение комков, вспушивание) всего огнетушащего порошка 2, находящегося в емкости 1, при этом одновременно с аэрацией огнетушащего порошка 2 в полости емкости 1 создается повышенное (избыточное) давление. В результате аэрации огнетушащего порошка происходит его псевдоожижение. Иными словами, в результате аэрации огнетушащий порошок приобретает свойства, близкие к свойствам капельной жидкости, то есть становится текучим, что обеспечивает беспрепятственный выпуск его из емкости 1 через сифонную трубу 3 в виде огнетушащей газопорошковой смеси. Из вышесказанного следует также, что при проведении операции по аэрации находящегося в емкости 1 огнетушащего порошка 2 патрубок 10 выполняет ту же функцию, что и сопла 9.
При использовании для осуществления патентуемого способа получения огнетушащей газопорошковой смеси устройства, в котором средства для аэрации огнетушащего порошка 2, находящегося в емкости 1, и средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей выполнены и в виде отдельных конструктивных узлов (фиг.2, соответственно: в виде аэратора, например содержащего полый корпус 13 полусферической формы, соединенный посредством трубопровода 8 с источником сжатого газа, а также снабженный форсунками 14, расположенными на его криволинейной поверхности; и патрубка 10 с соосно расположенным относительно оси 32 сифонной трубы 3 каналом 11 постоянного или переменного сечения для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие, соединенного с общим источником сжатого газа посредством дополнительного трубопровода 15, герметично закрепленного, например, в боковой стенке емкости 1) операция по аэрации огнетушащего порошка, находящегося в емкости 1, осуществляется аналогично тому, как описано выше, поскольку в результате срабатывания запорно-пускового устройства 5, газ под высоким давлением из баллона 4 подается одновременно как в полость корпуса 13 аэратора, так и в патрубок 10 соответственно по трубопроводу 8 и дополнительному трубопроводу 15. Следовательно, аналогично тому, как описано выше, обеспечивается как псевдоожижение находящегося в емкости 1 огнетушащего порошка 2, так и создание в полости емкости 1 избыточного давления, необходимого, с одной стороны, для втекания огнетушащего порошка 2 в заборный конец сифонной трубы 3, а с другой стороны, для дальнейшего перемещения огнетушащего порошка 2 по сифонной трубе 3. Однако необходимо отметить, что подача сжатого газа в патрубок 10 (иными словами, в средства для подачи струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей) через дополнительный патрубок 15 обеспечивает, в случае необходимости, за счет установки на дополнительном трубопроводе 15 запорного элемента (на чертеже не показан), осуществить подачу сжатого газа (путем перевода упомянутого запорного элемента из закрытого в открытое положение) в патрубок 10 после достижения в полости емкости 1 необходимой величины избыточного давления. Иными словами, обсуждаемый выше пример воплощения устройства для осуществления патентуемого способа получения огнетушащей газопорошковой смеси обеспечивает расширение его эксплуатационных возможностей.
При достижении в полости емкости 1 рабочего давления (иными словами, величины избыточного давления, которое необходимо, с одной стороны, для обеспечения втекания огнетушащего порошка 2, находящегося в псевдоожиженном состоянии, в заборный конец сифонной трубы 3, а, с другой стороны, для обеспечения дальнейшего перемещения огнетушащего порошка 2 по сифонной трубе 3) осуществляют (в результате срабатывания запорно-пускового устройства 6) вывод из емкости 1 через сифонную трубу 3 образовавшейся газопорошковой смеси с последующим формированием с помощью, например, соответствующего насадка (на чертежах не показан) одноструйного или многоструйного потока огнетушащего порошка, направляемого на очаг пожара, при этом выводимый из емкости 1 огнетушащий порошок 2 разгоняют в сифонной трубе 3 путем подачи посредством патрубка 10 струи сжатого газа в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ее оси 32 с одновременным обеспечением при этом возможности эжекции в сифонную трубу 3 образовавшейся в полости емкости 1 газопорошковой смеси. Действительно истекающая из патрубка 10 струя сжатого газа, расширяясь за счет ее раскрыва, создает обладающий высокой кинетической энергией поток газа, охватывающий все поперечное сечение сифонной трубы 3 и обеспечивающий, тем самым, эффективное взаимодействие его со всеми частицами огнетушащего порошка 2, поступающими в сифонную трубу 3 из емкости 1. В результате взаимодействия частиц огнетушащего порошка 2 с упомянутым потоком газа, распространяющимся по сифонной трубе 3, обеспечивается увлечение частиц огнетушащего порошка 2 с упомянутым потоком газа, а следовательно, их разгон. Иными словами, обеспечивается эффективное преобразование энергии сжатого газа в кинетическую энергию частиц огнетушащего порошка 2 в процессе вывода их из емкости 1 через сифонную трубу 3. Увеличение же кинетической энергии частиц огнетушащего порошка 2 при одновременной эжекции в сифонную трубу 3 образовавшейся в полости емкости 1 газопорошковой смеси приводит к увеличению расхода огнетушащего порошка 2 через сифонную трубу 3, а следовательно, к уменьшению времени, необходимого для выброса огнетушащего порошка 2 из емкости 1.
Проведенные испытания устройств для осуществления патентуемого способа получения огнетушащей газопорошковой смеси показали, что за счет псевдоожижения находящегося в емкости 1 огнетушащего порошка 2 и последующего разгона частиц огнетушащего порошка 2 с помощью струи сжатого газа, подаваемого в сифонную трубу 3 через ее входное отверстие и соосно ей, с обеспечением при этом возможности эжекции в сифонную трубу 3 образовавшейся в полости емкости 1 газопорошковой смеси, обеспечивается, в зависимости от массы (от 40 до 120 кг) находящегося в емкости 1 огнетушащего порошка 2, существенное, по сравнению с прототипом, уменьшение (от 1,66 до 1,85 раз) времени выброса огнетушащего порошка 2 из емкости 1.
Промышленная применимость патентуемого изобретения подтверждается также известностью из уровня техники компонент, используемых для его осуществления.