ПОРОШКОВЫЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ
POWDERED FIRE EXTINGUISHER

Область техники
Изобретение относится к пожарной технике, а именно, к конструкции огнетушителей, и может найти широкое применение при разработке и производстве средств пожаротушения, в частности, порошковых и пенных огнетушителей.
Предшествующий уровень техники
Известен порошковый огнетушитель, содержащий корпус, головку с сифонной трубкой, запорно-пусковое устройство и газовый баллон. Нижняя часть сифонной трубки имеет расширение, выполненное в виде воронки, причем отношение площади входа в воронку к площади сечения корпуса на том же уровне находится в пределах 0,2-0,5 (SU 573162, опубликовано 25.09.1977 г). Недостатком такой конструкции является ее сложность и высокая стоимость, а также необходимость ожидания заполнения корпуса воздухом из газового баллона порядка 6 секунд перед применением.
Известен порошковый огнетушитель, содержащий корпус с огнетушащим порошковым веществом, оборудованный устройством для выброса огнетушащего вещества с выпускным клапаном, и газогенератор, включающий запорно-пусковое устройство и камеру разложения с узлом инициирования, газогенерирующим зарядом, ограничителем-фиксатором и отверстиями для выхода газа. В камере разложения размещен быстрогорящий газогенерирующий заряд со временем сгорания 0,7-1,5 с таким образом, что между узлом инициирования и газогенерирующим зарядом имеется свободная полость, составляющая 20-50% от объема газогенерирующего заряда, а в устройстве для выброса огнетушащего вещества за выпускным клапаном или перед ним установлена разрывная мембрана с усилием разрыва, гарантирующим достижение минимального рабочего давления в корпусе (патент RU 2160618 от 07.12.1998 г). Недостатком данного огнетушителя является высокая стоимость, взрывоопасность газогенерирующего вещества, высокая температура вытесняющих газов, отсутствие индикации работоспособности, а также относительно высокое время ожидания готовности к работе.
Известен ручной порошковый огнетушитель, содержащий корпус с запорным приспособлением. В корпусе смонтирована выполненная с калиброванным отверстием перегородка, а запорное приспособление имеет золотник (Авторское свидетельство 354868 от 23.12.1970 г). Недостатком этой конструкции является то, что весь корпус находится под давлением и в случае его повреждения произойдет выброс огнетушащего порошка. Также из-за расположения выхода воздуха в верхней части баллона будет большой процент остатка неиспользованного огнетушащего порошка.
Наиболее близким аналогом изобретения является порошковый огнетушитель, содержащий корпус, запорно-пусковую головку с сифонной трубкой и заряд огнетушащего порошка, сифонная трубка имеет внутренний диаметр, составляющий 0,03-0,13 внутреннего диаметра корпуса, толщину стенки трубки не менее 0,3 толщины стенки корпуса, а нижний срез трубки размещен от дна корпуса на расстоянии не более 3,0 внутреннего диаметра трубки, а объем аккумулирующей полости составляет не менее 10% объема корпуса (Патент RU 2191054 С1 от 17.10.2001). Недостатком данной конструкции является то, что весь корпус находится под давлением и в случае его повреждения произойдет выброс огнетушащего порошка.
Задачей изобретения является обеспечение безопасности использования и хранения огнетушителя, особенно в местах ведения боевых действий и большого скопления людей, а также уменьшение остатка огнетушащего заряда, особенно в передвижных огнетушителях из-за их большого диаметра.
Раскрытие изобретения
Указанная задача решается в порошковом огнетушителе, содержащем корпус, запорно-пусковое устройство с сифонной трубкой, сопло или рукав, огнетушащее вещество и вытесняющий газ.
Согласно изобретению, полость с вытесняющим газом отделена жесткой и герметичной перегородкой от полости с огнетушащим веществом, причем в перегородке выполнен клапан, контактирующий через толкатель с запорно-пусковым устройством. Благодаря тому, что полость с зарядом огнетушащего вещества не имеет избыточного давления, при нарушении герметичности этой полости, например, при попадании пули, осколка, в результате усталостных напряжений или иным способом, не происходит выброса огнетушащего вещества. Это особенно важно при использовании огнетушителя в местах ведения боевых действий, а также в местах большого скопления людей. Также при пожаре происходит нагрев корпуса и его разрушение в зоне полости с вытесняющим газом, находящейся под давлением. При этом при применении в качестве огнетушащего вещества порошка, он не выбрасывается, а при дальнейшем нагреве огнетушителя огнетушащий порошок начинает выделять негорючий газ, который выходит через клапан в перегородке. Клапан, выполненный в перегородке, имеет площадь в 50-100 раз больше, чем площадь пробиваемого отверстия в баллонах высокого давления, применяемых в настоящее время для балонных огнетушителей, содержащих вытесняющий газ, поэтому аэрация порошка в предлагаемом огнетушителе составляет не более 0,2 с. Тогда как вытеснение порошка из сифонной трубки примерно 0,4…0,5 с.
Перегородка выполнена в виде усеченного конуса преимущественно из стали, толщина которой равна или больше толщины донной части корпуса. Это позволяет исключить или минимизировать выброс огнетушащего вещества при прохождении траектории полета пули через обе полости и перегородку.
Перегородка выполнена многослойной, причем один из слоев выполнен в виде аэратора, жестко связанного преимущественно с перегородкой или корпусом, что уменьшает вероятность сквозного пробития перегородки, а также позволяет правильно распределить потоки вытесняющего газа.
Аэратор выполнен в виде диска с соплом, смещенным относительно оси корпуса огнетушителя по крайней мере за пределы диаметра сифонной трубки. В случае применения огнетушащего порошка такое расположение сопла формирует струю вытесняющего газа, пробивающую канал в огнетушащем порошке до его верхней части, увеличивая давление в полости над порошком и в объеме самого порошка за время, меньшее, чем время вытеснения порошка из сифонной трубки через сопло запорно-пускового устройства. Таким образом, аэрация с одновременным разрыхлением порошка по всему объему огнетушителя происходит до начала его выброса из огнетушителя. Это позволяет обеспечить максимальный процент использования огнетушащего порошка.
Аэратор также может быть выполнен в виде диска с радиальными каналами с выходом на периферию корпуса огнетушителя, то есть выходы максимально отдалены в радиальном направлении от входа в сифонную трубку. При этом достигается эффект, аналогичный вышеописанному.
Перегородка к корпусу припаяна медью, что препятствует распространению трещины при разрыве полости с вытесняющим газом на полость с огнетушащим веществом.
Перегородка также может быть приварена к корпусу преимущественно контактной сваркой, что снижает себестоимость изготовления огнетушителя.
Толкатель выполнен в виде преимущественно стальной трубки, что позволяет соединить полость с вытесняющим газом с индикатором давления, чем обеспечивается контроль годности огнетушителя при хранении и остаток заряда в процессе его использования.
Толкатель выполнен сборным, преимущественно с резьбовым соединением, причем герметичность соединения обеспечена преимущественно герметиком, что обеспечивает возможность использования серийно выпускаемого запорно-пускового устройства без доработки и увеличивает допуски на изготовление корпуса за счет регулировки высоты толкателя с помощью резьбового соединения на герметике.
Клапан перегородки выполнен преимущественно в виде резинового кольца, осевое перемещение которого ограничено складкой, выполненной на толкателе, при необходимости через металлическую шайбу, а со стороны дна корпуса - чашечкой, преимущественно запрессованной на толкатель, причем толкатель на уровне упомянутой чашечки выполнен большим диаметром, обеспечивающим необходимое усилие при запрессовке чашечки, а проходное сечение клапана выполнено большим, чем проходное сечение клапана, выполненное в запорно-пусковом устройстве огнетушителя. Это надежная и дешевая конструкция клапана.
Объем полости с вытесняющим газом составляет 0,15-0,25 объема полости с огнетушащим веществом, поскольку в случае применения огнетушащего порошка на каждый килограмм огнетушащего порошка необходимо иметь не менее 6 грамм вытесняющего газа. Это позволяет исключить аттестацию баллонов огнетушителя вплоть до ОП-5(З) согласно требованию ГОСТ Р51057-2001.
Огнетушащее вещество представляет собой огнетушащий порошок, например, на основе сульфата аммония, который наиболее часто применяется в порошковых огнетушителях.
В качестве огнетушащего вещества также может использоваться пенообразующая жидкость, что расширяет область применения данной конструкции огнетушителя.
Полость с огнетушащим веществом выполнена герметичной или позволяющей выходить вытесняющему газу при избыточном давлении в полости с огнетушащим веществом, превышающим 50 кПа. Это необходимо для защиты огнетушащего вещества от конденсата, а также позволяет избежать значительного повышения давления в полости с огнетушащим веществом, поддерживая безопасность его хранения.
Конец толкателя, обращенный в сторону запорно-пускового устройства, выполнен коническим. Это необходимо для облегчения сборки огнетушителя.
Запорно-пусковое устройство установлено с возможностью перемещения клапана через складку, выполненную на толкателе, причем в верхней части толкателя установлено уплотнительное кольцо. Такое решение позволяет передать давление в полости с вытесняющим газом к индикатору давления, разделить полость с вытесняющим газом и полость с огнетушащим веществом, а также передать усилие от рычага управления запорно-пускового устройства к клапану в перегородке.
Особенности и преимущества изобретения будут более понятны из описания преимущественных вариантов его осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен порошковый огнетушитель в разрезе;
На фиг. 2 представлен вариант исполнения перегородки с радиальными каналами для выхода вытесняющего газа.
Варианты осуществления изобретения
Как показано на фиг. 1, порошковый огнетушитель состоит из корпуса, образованного обечайкой 1 и приваренными к ней донышком 2 и крышкой 3. На крышке 3 выполнена резьба, с помощью которой к корпусу крепится запорно-пусковое устройство 4, включающее в себя индикатор давления 5, сифонную трубку 6 с косым срезом и клапан 7, поджатый пружиной 8, сопло 9 и рычаг управления 10. Для уплотнения стыка горловины крышки 3 и запорно-пускового устройства 4 используется резиновое кольцо 11.
Внутри корпуса расположена перегородка 12, разделяющая корпус на две полости: полость с огнетушащим веществом 13 и полость с вытесняющим газом 14. Перегородка 12 закрепляется в корпусе с помощью пайки и имеет форму конуса, угол которого по существу равен углу естественного откоса (угол сыпучести), что позволяет использовать практически весь заряд огнетушащего порошка в случае его применения, особенно это важно для передвижных огнетушителей. На перегородке 12 выполнено седло 15 клапана 16, поджатого к седлу 15 пружиной 17 и возможностью соединения полости с огнетушащим веществом 13 и полость с вытесняющим газом 14. К перегородке 12 приварен аэратор 18 (фиг. 1, 2), образующий распределительную полость 19, а также сопло 20 (фиг. 1), смещенное от оси корпуса.
Над клапаном 16 со стороны запорно-пускового устройства 4 находится складка 21 полого толкателя 22, соединенного посредством резьбового соединения с полым толкателем 23, на котором выполнена складка 24 и установлено уплотненительное кольцо 25, разделяющее полость с огнетушащим веществом 13 и полость с вытесняющим газом 14. При этом давление полости с вытесняющим газом 14 через полые толкатели 22 и 23 передается к индикатору давления 5. Для закачки полости с вытесняющим газом 14 сжатым вытесняющим газом, например, воздухом, на корпусе расположен золотник 26. Также на корпусе может быть выполнено отверстие с заглушкой (на фиг. не показано) для засыпки и замены огнетушащего порошка (в случае его применения) без перезакачки полости с вытесняющим газом 14.
На донышке 2 выполнены выступы 27 для придания устойчивости огнетушителю.
Также возможен вариант огнетушителя, в котором радиальные каналы 28 (фиг. 2), выполненные на аэраторе 18 (фиг. 1, 2), выходят на периферию корпуса, а также одновременное выполнение на аэраторе 18 и нескольких сопел 20 (фиг. 1) и радиальных каналов 28 (фиг. 2) для лучшего разрыхления огнетушащего порошка (в случае его применения).
При сборке огнетушителя сначала припаивается перегородка 12 к обечайке 1 корпуса, для чего перегородка 12 запрессовывается в обечайку 1, а на стык размещается кольцо из медной проволоки, после чего эту зону нагревают до 1100 грдусов в печи или твч. Затем производят сборку полого толкателя 22, пружины 17, донышка 2 и верхней крышки 3 и сжимают в осевом направлении в сварочном вращателе. Причем к торцу полого толкателя 22 с помощью приспособления подводят холодный воздух и сжимают пружину 17, обеспечивая тем самым охлаждение полого толкателя 22, клапана 16, пружины 17 и еще не закаченную полость с вытесняющим газом 14 во время сварки, которая длится примерно 26 секунд, что не приводит к перегреву клапана 16 и корпуса золотника 26, а также исключает брак от прожогов корпуса при сварке.
Порошковый огнетушитель работает следующим образом.
При нажатии на рычаг управления 10 (фиг. 1), индикатор давления перемещается вниз, открывая клапан 7 и одновременно через складку 24 полого толкателя 23, полый толкатель 22 и складку 21 открывает клапан 16. При этом усилие, прилагаемое к рычагу управления 10, необходимое для запуска огнетушителя, не превышает усилия запуска обычных закачных огнетушителей, поскольку в момент запуска в полости с огнетушащим веществом 13 нет избыточного давления. Вытесняющий газ из полости с вытесняющим газом 14 поступает в распределительную полость 19 (фиг. 1, 2) и через сопло 20 (фиг. 1) или радиальные каналы 28 (фиг. 2) выходит в полость с огнетушащим веществом 13, пробивает в порошке канал (в случае использования огнетушащего порошка), через который распространяется в радиальных направлениях по всему объему порошка. Давление в полости с огнетушащим веществом 13 (фиг. 1) повышается и практически сравнивается с давлением в полости с вытесняющим газом 14 примерно за время 0,2 с, определяемым проходным сечением клапана 16. Созданное давление в полости с огнетушащим веществом 13 вытесняет порошок через сифонную трубку 6 и далее через сопло 9 на очаг возгорания с задержкой по времени. Таким образом, процесс распыления порошка начинается практически через 0,2…0,4 с. При этом вытесняющий газ продолжает поступать из полости с вытесняющим газом 14, поддерживая стабильное распыление огнетушащего порошка. А благодаря конусной форме аэраторе 18 (фиг. 1, 2) будет использован практически весь заряд огнетушащего порошка.
Такая конструкция позволяет хранить снаряженный огнетушитель в местах ведения боевых действий, большого скопления людей и малых замкнутых объемах, например, в салоне транспортных средств, где находятся люди. При пожаре нагрев корпуса огнетушителя приведет к разрыву полости с вытесняющим газом 14, поскольку она находится под избыточным давлением, а температура еще больше повышает это давление. При этом вытесняющий газ выходит из полости с вытесняющим газом 14, а выделяющиеся газообразные продукты реакции огнетушащего порошка выходят из полости с огнетушащим веществом 13 через клапан 16, и взрыва огнетушителя с выбросом огнетушащего вещества не происходит, что обеспечивает безопасность для пожарных.