МОДУЛЬ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
FIRE EXTINGUISHING MODULE

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к автономным устройствам объемного тушения, и может быть использовано для объемного или локально-объемного тушения пожаров в замкнутых или полузамкнутых помещениях, в том числе технически сложных объектов с плотной компоновкой оборудования, преимущественно отсеков транспортных средств, электрощитов, технологических установок, объектов, насыщенных электроникой.
Из уровня техники известен огнетушитель, содержащий корпус со средством для выпуска огнетушащего вещества, установленный внутри него газогенератор с пиротехническим зарядом, внутри которого выполнена полость, и инициатор газогенератора, включающий слой воспламенителя, газогенератор установлен в верхней части огнетушителя, полость выполнена в верхней части газогенератора и в нее, не соприкасаясь с пиротехническим зарядом, входит инициатор газогенератора, содержащий металлический капсюль, эластичное уплотнение над ним, см. пат. RU, кл. A62C 13/22, №2118553, опубликован 10.09.1998. Изобретение обеспечивает повышение надежности запуска огнетушителя в работу при сохранении его безопасности в процессе работы. Недостатком известного устройства является невозможность его использования в качестве газового огнетушителя с аэрозольобразующим пиротехническим зарядом. Кроме того, применение в качестве огнегасящего вещества порошков недопустимо в технически сложных плотно скомпонованных объектах, поскольку они засоряют аппаратуру, размещенную в защищаемом объекте и наносят ей существенный ущерб. Применение таких устройств в обитаемых отсеках специальных транспортных средств (бронемашины, вездеходы, танки и др.) также недопустимо ввиду того, что при срабатывании системы пожаротушения затруднена эвакуация экипажа из-за плохой видимости в отсеке.
Известен ручной жидкостный огнетушитель, содержащий корпус для огнетушащей жидкости с выходным патрубком и запорно-пусковое устройство, взаимодействующее с газогенерирующим средством создания рабочего давления, включающим узел запуска на основе инициирующего элемента с вкладышем газогенерирующего состава и соосно соединенную с ним камеру разложения с газогенерирующим зарядом и отверстиями для выхода газогенераторного газа, при этом камера разложения оснащена предохранительным клапаном в виде цилиндрического колпачка, герметизирующим посредством закрепленного в пазе камеры эластичного кольца камеру в исходном состоянии огнетушителя, см. пат. RU, кл. А62С 13/22, №2079315, опубликован 20.05.1997. Изобретение обеспечивает создание безопасных условий обслуживания и расширение диапазона технической применяемости огнетушителя. Недостатком известного жидкостного огнетушителя является вытеснительная схема подачи огнетушащего вещества, которая исключает участие в процессе тушения газогенераторного газа, которые сами по себе могут обладать значительным пламягасящим эффектом. Кроме того, огнетушители с вытеснительной системой характеризуются неполнотой использования огнетушащего вещества.
Известен модуль пожаротушения, включающий закрытую по торцам цилиндрическую трубку, заполненную огнетушащим веществом, находящимся в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношению к окружающей среде давлением, и механизм вскрытия трубки, выполненный в виде полого корпуса, на свободном торце которого закреплена крышка с центральным отверстием, при этом на дне корпуса, обращенном к трубке, выполнен канал, сообщающийся с кольцевой канавкой, причем внутри корпуса помещена твердотопливная пиротехническая шашка, а в отверстии крышки корпуса смонтирован узел инициирования, см. пат. RU, кл. А62С 35/00, №2383373, опубликован 10.03.2010 г. Модуль пожаротушения характеризуется повышенной эффективностью и быстродействием за счет установки механизма вскрытия трубки в любом месте по ее длине, обеспечения принудительного ручного или автоматического запуска при проявлении первых признаков пожара. Огнетушащая смесь обладает низкой температурой, высокой эффективностью, содержит незначительное количество твердой фазы, устройство удобно в эксплуатации и легко вписывается в плотно скомпонованные объекты. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.
Недостатком прототипа является необходимость увеличения длины емкости и количества газогенераторов при попытке установки изделия на объекты с повышенным защищаемым объемом, что приводит к чрезмерному увеличению времени истечения огнетушащей смеси и невозможности одновременного запуска всех газогенераторов. В результате значительно снижается быстродействие и эффективность тушения пожара. Для ряда объектов, особенно военного назначения, и на объектах транспорта с повышенным количеством экипажа такое снижение быстродействия недопустимо. Кроме того, огнетушащая трубка требует тщательной трассировки при ее укладке с максимальным приближением к местам вероятного возникновения очага пожара. Указанные недостатки прототипа существенно снижают эффективность и ограничивают область его применения.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в обеспечении возможности получения огнетушащей смеси с низкой температурой, высокой оптической прозрачностью и минимальным содержанием твердых частиц. Кроме того, устраняется необходимость поддержания постоянного давления наддува хладона в емкости на борту транспортного средства. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить сферу применения модуля пожаротушения. В модуле пожаротушения максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых является использование хладона в качестве огнетушащего вещества.
Положительный результат достигается тем, что модуль пожаротушения, включающий емкость, заполненную огнетушащим веществом, преимущественно, хладоном, и газогенератор, имеющий сопла, твердотопливную пиротехническую шашку и узел инициирования, отличается от прототипа тем, что в нем емкость выполнена в виде корпуса с днищами, в одном из которых выполнено отверстие, он снабжен легкоплавкой полой цилиндрической вставкой, имеющей торцевые герметизирующие фланцы, установленной в отверстии корпуса посредством верхнего фланца, газогенератор установлен в корпусе посредством нижнего фланца вставки таким образом, что его верхняя часть, содержащая сопла и узел инициирования, размещена в полости вставки, а нижняя часть, содержащая твердотопливную пиротехническую шашку, погружена в хладон, при этом сопла газогенератора выполнены в боковой поверхности газогенератора и направлены на цилиндрическую поверхность вставки.
Во всех исполнениях описанного модуля предпочтительно выполнение твердотопливной пиротехнической шашки из аэрозольобразующего огнегасящего состава, а легкоплавкой вставки - из полиамида. Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение на цилиндрической поверхности вставки напротив сопел кольцевого утонения, а для придания жесткости вставке, в ней может быть смонтирована обойма, форма которой повторяет форму вставки, при этом на цилиндрической поверхности обоймы напротив сопел выполнены окна. Предпочтительно оснащение модуля разрывной мембраной для перекрытия сопел, покрытием из теплоизолирующего материала, которое нанесено на нижнюю часть газогенератора, перфорированной крышкой, установленной на корпусе с возможностью перекрытия отверстия в днище, вкладышем, выполненным из газопроницаемого пористого материала или из гранулированного охлаждающего состава, смонтированным в перфорированной крышке. Альтернативно модуль может быть снабжен направляющим патрубком для подачи огнетушащей смеси в защищаемый объем, установленным на корпусе и соединенным с отверстием в днище. Все перечисленные отличительные от прототипа признаки модуля пожаротушения направлены на получение технического результата, а именно расширение сферы его применения.
Модуль пожаротушения, характеризующийся описанной совокупностью существенных признаков, является новым, промышленно применимым и обладает изобретательским уровнем.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображен в разрезе общий вид модуля пожаротушения; фиг.2 - фрагмент модуля пожаротушения в разрезе, оснащенного направляющим патрубком для подачи огнетушащей смеси в защищаемый объем.
Модуль пожаротушения состоит из емкости, выполненной в виде герметичного корпуса 1, заполненного огнетушащим веществом 2. В качестве огнетушащего вещества 2, преимущественно, может быть использован хладон в жидком состоянии. В заряженном состоянии огнетушащее вещество 2 (хладон) находится в корпусе 1 под давлением насыщенных паров, или под избыточным давлением азота, закачиваемого при сборке модуля пожаротушения. В верхнем днище корпуса 1 выполнено отверстие, в котором смонтирована легкоплавкая полая цилиндрическая вставка 3. Вставка 3 выполнена, например, из полиамида, имеет цилиндрическую часть, верхний 4 и нижний 5 торцевые герметизирующие фланцы. Вставка 3 смонтирована посредством верхнего фланца 4 в отверстие корпуса 1 с образованием герметичного фланцевого соединения. В корпусе 1, посредством нижнего фланца 5 вставки 3 с образованием герметичного фланцевого соединения, установлен газогенератор 6. Верхняя часть газогенератора 6, содержащая сопла 7 и узел инициирования 8 (например, активатор типа ЭТХ по ТУ 7275-253-07513406-2007), размещена в полости вставки 3, а нижняя часть, содержащая твердотопливную пиротехническую шашку 9, погружена в огнетушащее вещество 2 (хладон). Сопла 7 газогенератора выполнены в боковой поверхности газогенератора 6 и направлены на внутреннюю цилиндрическую поверхность вставки 3. На наружной цилиндрической поверхности вставки 3 напротив сопел 7 выполнено кольцевое местное утонение 10 стенки. Для придания жесткости вставке 3 и для надежного крепления газогенератора 6, во вставке 3 смонтирована обойма 11 из прочного материала. Форма обоймы 11 повторяет форму вставки 3. На цилиндрической поверхности обоймы 11 напротив сопел 7 выполнены окна. Сопла 7 перекрыты разрывной мембраной 12. Твердотопливная пиротехническая шашка 9 выполнена из аэрозольобразующего огнегасящего состава АПИС по ТУ4854-001-96497910-2006 и имеет цилиндрическую форму. Нижняя часть газогенератора 6 имеет покрытие 13 из теплоизолирующего материала (паронит, стеклоткань или другой материал с низкой теплопроводностью), которое нанесено на его наружную поверхность, погруженную в огнетушащее вещество 2 (хладон).
Сверху на отверстие в днище корпуса 1 установлена перфорированная крышка 14 в форме полусферы, в которой может быть размещен вкладыш 15, выполненный из газопроницаемого пористого материала (например, из термостойкой керамики типа α-корунда), или из гранулированного охлаждающего состава (например, охладителя по ТУ 4854-003-96497910-2007). Альтернативно сверху на отверстие в днище корпуса 1 может быть установлен направляющий патрубок 16, предназначенный для подачи огнетушащей смеси в защищаемый объем 17 и одновременно для крепления модуля пожаротушения на стенке указанного защищаемого объема 17 (как это показано на фиг.2). Посредством перфорированной крышки 14, или направляющего патрубка 16 модуль пожаротушения сообщается с защищаемым объемом 17.
Модуль пожаротушения функционирует следующим образом.
Запуск модуля осуществляется автоматически или принудительно при появлении первичных признаков пожара. При запуске на электрические выводы узла инициирования 8 подается электрический импульс силой тока от 0,1 до 1А. Узел инициирования 12, срабатывающий при подаче на него импульса электрического импульса, вырабатывает форс пламени, который поджигает твердотопливную пиротехническую шашку 9 аэрозольобразующего огнегасящего состава. Продукты горения шашки 9 под выходящим из сопел 7 высоким давлением разрушают разрывную мембрану 12 и поступают в полость легкоплавкой вставки 3. Электрические выводы узла инициирования 8 при этом разрушаются, разрывая пусковую электрическую цепь, что может служить сигналом в систему управления о срабатывании модуля. Своим тепловым и эрозионным воздействием продукты горения шашки 9 через окна в обойме 11 прорывают стенку цилиндрической стенки вставки 3. Для ускорения прорыва и повышения быстродействия изделия, стенка вставки 3 в месте ее прорыва ослаблена кольцевым местным утонением 10. В стенке вставки 3 образуются проходные отверстия, через которые огнетушащее вещество 2 (хладон) поступает в полость вставки 3. В объеме, образованном полостью вставки 3 и перфорированной крышкой 14 хладон смешивается с огнетушащим аэрозолем продуктов сгорания шашки 9. Через отверстия в перфорированной крышке 14, или по направляющему патрубку 16 комбинированная огнегасящая смесь поступает в защищаемый объем 17. Присутствие аэрозоля, образующегося при горении шашки 9, в комбинированной огнегасящей смеси существенно повышает эффективность тушения. При использовании в качестве рецептуры шашки 9 аэрозольобразующего огнетушащего состава создается дополнительный огнетушащий эффект за счет ингибирующего воздействия аэрозоля на окислительно-восстановительные реакции в газопламенной зоне горения. При эксплуатации модуля во взрывоопасных средах недопустим прорыв начального форса пламени и конденсированных продуктов сгорания в виде искр в защищаемый объем 17. Шлаки, смолы и другие конденсированные продукты сгорания шашки 9 отфильтровываются вкладышем 15, выполненным из газопроницаемого пористого материала, величина пористости которого выбирается с учетом требований по чистоте огнегасящей смеси. Для повышения надежности искрогашения вместо вкладыша 15 из пористого материала внутрь перфорированной крышки 14 может монтироваться вкладыш 15 из гранулированного охлаждающего состава.
При горении шашки 9 стенки газогенератора 6 нагревается, скорость испарения и истечения огнетушащего вещества 2 (хладона) увеличивается, что способствует повышению пожаротушащей эффективности. Для регулирования процесса истечения огнетушащего вещества 2 (хладона) нижняя часть газогенератора 6, погруженная в хладон может быть частично защищена покрытием 13 из теплоизолирующего материала. Через незащищенный покрытием 13 участок газогенератора 6 осуществляется наиболее интенсивный теплообмен с хладоном, который в этой зоне испаряется интенсивнее и его пары создают давление, вытесняющее хладон из корпуса 1. Огнетушащее вещество 2 (хладон) безопасно и неэлектропроводно. Хладон не оказывает вредного коррозийного и химического воздействия на металлы, пластмассы и электрическое оборудование, а также не представляет опасности для людей. После того, как пожар потушен, хладон испаряется.
На практике возможны ситуации, когда модуль пожаротушения не может быть установлен непосредственно внутри защищаемого объема 17 ввиду наличия в последнем агрессивных сред или повышенной температуры, превышающей допустимую температуру эксплуатации отдельных конструктивных элементов модуля. В таком случае модуль пожаротушения устанавливается за стенкой защищаемого объема 17 посредством направляющего патрубка 16.
Достоинством модуля пожаротушения является его простота, надежность и эффективность. Эксплуатация такого модуля экономически и технически не сопряжена с существенными затратами. Комплектующие модуля могут транспортироваться любыми видами транспорта без ограничения дальности и высоты, храниться в любых складских условиях. Система рекомендована к применению в любых климатических зонах. Надежность и долговечность системы пожаротушения подтверждена испытаниями, имитирующими эксплуатационные нагрузки, и ускоренными климатическими испытаниями.
Описанные выше примеры осуществления модуля пожаротушения не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения его промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить его и (или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и чертежах.