МОДУЛЬ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
FIRE-EXTINGUISHING MODULE

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматизированным устройствам объемного тушения комбинированного действия, включающим огнетушащее вещество, находящееся постоянно под давлением, и аэрозольобразующий состав, 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 известно устройство для тушения пожара в полузамкнутом объеме, характеризующееся тем, что порошкообразный заряд помещен в гибкую сгораемую трубку, внутрь которой по всей длине введен огнепроводный шнур или электрически нагреваемая проволока, см., пат. RU, кл. А62С 13/22, №2111030, опубликован 1998.05.20. Изобретение обеспечивает время подачи огнетушащего аэрозоля, не превышающее 2-3 с. Недостатком известного устройства является необходимость включения зажигающего устройства для инициирования заряда ТТК, помещенного в трубку и в металлический перфорированный кожух.
Известен линейный огнетушитель для защиты подкапотного пространства автомобиля, включающий заполненную огнетушащим составом гибкую пластиковую трубку с множественными местными ослаблениями стенки см., пат. US, кл. А62С 35/00, №6161624, опубликован 2000.12.19. Недостатком известного огнетушителя является сложность его конструкции, связанная с многослойной структурой трубки, что ухудшает его экономические характеристики.
Известна огнетушащая трубка для защиты подкапотного пространства «Proteng», выпускаемая по ТУ ТР ATS 580053/314 фирмой «A.T.Servis, a.s», Словацкая Республика, Krajinska cesta 32,921 01 Piestany, т. (1042133) 7729984, представляющая собой запаянную по торцам цилиндрическую полиамидную трубку длиной 2,5 м, диаметр 12-18 мм, заполненную хладоном FE-36 или 227 под избыточным по отношению к окружающей среде давлением. Механизм самосрабатывания заложен в саму природу материала трубки, выполненной из полиамида, при локальном росте температуры на стенке свыше 220°С она размягчается и разрушается с образованием сопла диаметром до 20 мм, через которое и происходит истечение огнетушащего вещества в защищаемый отсек. Установка газового пожаротушения «PROTENG», используемая при защите моторного отсека автомобиля, сочетает в себе простоту, надежность и полную автономность. Данное известное конструкторское решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.
Недостатком прототипа является необходимость значительного локального нагрева огнетушащей трубки до высоких температур для образования сопла. Такой процесс прогрева занимает от нескольких секунд до нескольких десятков секунд и характеризует высокую инерционность установки. Может сложиться парадоксальная ситуация, когда человек, в данном случае водитель, видит возникновение пожара в моторном отсеке автомобиля, но сделать практически ничего не может, поскольку установка не предполагает принудительного запуска. Тем временем, за считанные секунды огонь способен уничтожить значительную часть оборудования и нанести непоправимый ущерб. 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 установки механизма вскрытия трубки в любом месте по ее длине, обеспечении принудительного ручного или автоматического запуска при проявлении первых признаков пожара. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить эффективность и быстродействие модуля пожаротушения. В модуле пожаротушения максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важными из которых являются постоянная готовность установки и возможность ее самозапуска при любом взаимном расположении трубки и вероятного очага возгорания.
Положительный результат достигается тем, что 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, отличается от прототипа тем, что в нем механизм вскрытия выполнен в виде полого корпуса и хомута, прикрепленного к одному из его торцов с зазором и с возможностью поджатия. При этом на смежных поверхностях корпуса и хомута выполнены обращенные одна к другой полуцилиндрические проточки, охватывающие трубку, а на поверхностях проточек в средней части корпуса и хомута выполнена кольцевая канавка. Корпус установлен перпендикулярно к продольной оси трубки. На свободном торце корпуса закреплена крышка с центральным отверстием. 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.
Во всех исполнениях описанного модуля твердотопливная пиротехническая шашка может быть выполнена из аэрозольобразующего состава, рецептура которой содержит мелкодисперсные твердые компоненты, например сажу, алюминий, окись железа.
На наружной боковой поверхности трубки модуля по основному пункту может быть закреплен по крайней мере один огнепроводный термочувствительный шнур, концевой участок которого пропущен через зазор между корпусом механизма вскрытия и хомутом, через кольцевую канавку на проточке корпуса и через канал в дне корпуса, заведен внутрь корпуса с возможностью соприкосновения с твердотопливной пиротехнической шашкой.
В модуле с шашкой из аэрозольобразующего состава на поверхности хомута напротив канала в дне корпуса соосно с ним выполнено сквозное отверстие, внутри корпуса, между его дном и шашкой установлена полая проставка с опорной площадкой для шашки, причем высота проставки составляет 0,5-1 высоты шашки. Альтернативно на внутренней поверхности корпуса может быть выполнена кольцевая опора для шашки, причем расстояние от опоры до торца корпуса составляет 0,5-1 высоты шашки.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение шашки цилиндрической формы с центральным осевым каналом, внутрь которого с одной стороны входит узел инициирования, а с другой - концевой участок огнепроводного термочувствительного шнура. Канал в дне корпуса может быть перекрыт герметизирующей мембраной, а огнепроводный термочувствительный шнур закреплен по образующей трубки по всей ее длине и закрыт тонкостенной защитной оболочкой.
Предпочтительно оснащение модуля сигнально-пусковым устройством, а узела инициирования - электрозапалом, выводы которого соединены с выходными клеммами этого устройства. При этом выводы электрозапала дополнительно могут быть соединены с тумблером ручного пуска, подсоединенного к источнику питания.
Основным пожаротушащим элементом модуля является цилиндрическую трубка, заполненная жидким или газообразным веществом, например хладоном FE-36 или 227 под избыточным по отношению к окружающей среде давлением. Стенки трубки изготовлены из полиамида, который является стойким к химическим воздействиям диэлектриком и обладает повышенной прочностью. Такая конструкция трубки исключает ложное срабатывание модуля при тряске во время монтажа. Механизм вскрытия трубки является также дополнительным пожаротушащим элементом. Полый корпус посредством хомута может быть надежно закреплен на трубке в любом месте по всей ее длине. Полуцилиндрические проточки, охватывающие трубку на смежных поверхностях корпуса и хомута, в совокупности с кольцевыми канавками и сообщающимся с ними каналом и сквозным отверстием обеспечивают направленное течение газов вдоль стенки трубки при горении твердотопливной пиротехнической шашки. Твердотопливная пиротехническая шашка является в данном случае наиболее эффектным средством, поскольку она автономна, для ее горения не требуется кислород, а пороховые газы обладают большой энергией и высокой температурой, что гарантирует создание оптимальных условий для образования сопла в стенке трубки независимо от начальной температуры. Электрозапал узла инициирования, смонтированный в отверстии крышки корпуса, обладает мгновенным действием и идеальной совместимостью с твердотельной шашкой. Конструктивное объединение указанных элементов в одном корпусе позволяет существенно упростить конструкцию, повысить ее надежность и долговечность. Наличие механизма вскрытия трубки решает одновременно несколько задач. Отпадает необходимость в тщательной трассировке трубки, исключается возможность запоздалого срабатывания или несрабатывания модуля. Наличие огнепроводного термочувствительного шнура существенно увеличивает надежность и быстродействие модуля, поскольку он является более чувствительным к повышению температуры и менее инерционен. Такая конструктивная схема модуля пожаротушения максимально повышает его автономность и надежность в условиях многолетнего необслуживаемого использования.
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.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки модуля пожаротушения направлены на получение технического результата, а именно обеспечение возможности установки механизма вскрытия трубки в любом месте по ее длине, принудительного ручного или автоматического запуска при проявлении первых признаков пожара и самозапуска при любом взаимном расположении трубки и вероятного очага возгорания и повышение тем самым эффективности и быстродействия.
Модуль пожаротушения, характеризующийся описанной совокупностью существенных признаков, является новым, промышленно применимым и обладает изобретательским уровнем.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид модуля пожаротушения; фиг.2 - поперечный разрез модуля пожаротушения А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел Б на фиг.2 крепления шашки аэрозольобразующего состава на полой проставке с увеличением; фиг.4 - принципиальная электрическая схема принудительного запуска модуля пожаротушения.
Модуль пожаротушения состоит из полой цилиндрической трубки 1, торцы которой закрыты, например, пробками или запаяны, а внутри помещено огнетушащее вещество 2 в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношении к окружающей среде давлением. В качестве огнетушащего вещества 2 может быть использован хладон под давлением насыщенных паров. На наружной поверхности трубки 1 перпендикулярно к ее оси установлен полый корпус 3, к которому винтами 4 присоединен хомут 5. Хомут 5 и корпус 3 поджаты к трубке 1 таким образом, что между хомутом 5 и торцом корпуса 3, обращенным к трубке 1, образован зазор 6. На контактирующих с трубкой 1 поверхностях корпуса 3 и хомута 5 выполнены обращенные одна к другой цилиндрические проточки 7 и 8, на которых в свою очередь выполнена кольцевая канавка 9 и 10. Канавки 9 и 10 выполнены по полукольцу на каждой проточке 7 и 8. На верхнем торце корпуса 3 закреплена крышка 11 с центральным отверстием, в котором смонтирован узел инициирования 12 механизма вскрытия, например стандартный электрозапал, срабатывающий при подаче на него импульса электрического тока.
В полости корпуса 3 размещена шашка 13 из твердотопливного пиротехнического состава, например из аэрозольобразующего состава, при сгорании которого происходит образование огнетушащего аэрозоля. В рецептуру пиротехнического состава вводят мелкодисперсные твердые компоненты, наиболее часто применяют компоненты, используемые в пороховой промышленности, такие как сажа, алюминиевый порошок типа АСД, окись железа и другие с размерами частиц от 1 до 20 мкм. Между дном корпуса 3, обращенным к трубке 1, и торцом шашки 13 образована демпфирующая полость 14, высота которой составляет от 0,5 до 1,0 высоты шашки 13 в зависимости от требуемого режима работы устройства. Для образования полости служит либо полая проставка 15 с опорной площадкой для шашки 13, либо кольцевая опора 16, выполненная на внутренней поверхности корпуса 3. Применение полой проставки 15 обеспечивает возможность варьирования размерами шашки 13 в зависимости от требуемой пожаротушащей эффективности модуля. В дне корпуса 3, прилегающем к трубке 1, выполнен канал 17, сообщающийся с кольцевыми канавками 9 и 10 на цилиндрических проточках 7 и 8. В хомуте 5, напротив канала 17 корпуса, соосно с этим каналом 17 выполнено сквозное отверстие 18. На наружной боковой поверхности трубки 1 для повышения чувствительности модуля к внешнему тепловому импульсу, возникающему при пожаре, может быть протрассирован термочувствительный огнепроводный шнур 19, изготовленный из пластичного порохового состава. Один конец шнура 19 прокладывается через зазор 6 между корпусом 3 и хомутом 5, далее через кольцевую канавку 9 на проточке 7 корпуса 3 и через канал 17 шнур 19 пропущен внутрь корпуса 1 до соприкосновения с поверхностью шашки 13. Для такого исполнения модуля предпочтительно изготовление шашки 13 цилиндрической формы с осевым каналом 20. При этом с одного конца канала 20 в него входит огнепроводный термочувствительный шнур 19, а с другого - узел инициирования 12. Шнур 19 может быть закреплен на поверхности трубки 1 как по ее образующей, так и с навивкой по спирали на всю длину трубки 1. С наружной стороны шнур 19 защищается от воздействия внешних агрессивных сред тонкостенной оболочкой, например полиэтиленовой пленкой толщиной 10…20 мкм. Канал 17 корпуса 3 для защиты шашки 13 и узла инициирования 12 от воздействия внешних агрессивных факторов перекрывается герметизирующей мембраной 21. Электрическая схема принудительного запуска модуля пожаротушения содержит также тумблер 22 ручного пуска, соединенный с источником питания 23, и автоматическое сигнально-пусковое устройство 24, выводы которого электрически соединены с выводами узла инициирования 12.
Модуль пожаротушения функционирует следующим образом.
Запуск модуля осуществляется принудительно или самопроизвольно при появлении первичных признаков пожара. Принудительный запуск может осуществляться вручную оператором посредством тумблера 22 ручного пуска, соединенного с источником питания 23, или в автоматическом режиме по команде от стандартного автоматического сигнально-пускового устройства 24. При принудительном запуске на выводы узла инициирования 12 подается электрический импульс силой тока от 0,1 до 1А. Узел инициирования 12 вырабатывает форс пламени, который поджигает шашку 13. Продукты горения шашки 13 через демпфирующую полость 14, смягчающую первичный удар форса, через канал 16, прорывая герметизирующую мембрану 20, через кольцевую канавку 9 поступают на поверхность трубки 1. Своим тепловым и эрозионным воздействием продукты горения шашки 13 прорывают стенку трубки 1 и совместно с истекающим из нее огнетушащим веществом 2 через зазор 6 между торцом корпуса 3 и хомутом 5 поступают в зону пожара и ликвидируют его. Эрозионное воздействие продуктов горения шашки 13 на материал трубки 1 усиливается за счет наличия в рецептуре шашки 13 мелкодисперсных твердых частиц. При использовании в качестве рецептуры аэрозольобразующего огнетушащего состава создается дополнительный огнетушащий эффект за счет ингибирующего воздействия аэрозоля на окислительно-восстановительные реакции в газопламенной зоне горения. При этом аэрозоль дополнительно охлаждается истекающим из трубки огнетушащим веществом 2, а это вещество вытекает интенсивнее за счет подогревающего воздействия аэрозоля, что в свою очередь также усиливает совместное огнетушащее действие двухфазной газо-аэрозольной смеси. Часть газо-аэрозольной смеси через кольцевую канавку 10 в цилиндрической проточке 8 хомута 5 поступает к сквозному отверстию 18, а через него - в зону очага пожара.
Самосрабатывание, или самозапуск, происходит в случае бездействия оператора, который по каким-либо причинам не может произвести пуск системы пожаротушения (отсутствие на месте в момент появления пожара, повреждение системы автоматики, авария или повреждение кабельной сети). В этом случае при воздействии пламени пожара воспламеняется огнепроводный шнур 19. Воспламенение шнура 19 происходит при температуре +170°С в любом месте по его длине. Пламя по шнуру 19 поступает через зазор 6, кольцевую канавку 9, сквозь канал 17 внутрь корпуса 3 и воспламеняет шашку 13. Далее работа модуля происходит аналогично описанному выше. В случае чрезвычайных повреждений любых элементов модуля кроме трубки 1, при аварийных ситуациях или отсутствии в составе модуля огнепроводного шнура 19, при возникновении пожара в зоне расположения трубки и достижении стенкой трубки 1 температуры свыше 220°С от воздействия на нее открытого пламени от очага возгорания материал трубки 1 размягчается и под воздействием избыточного давления в ней вскрывается отверстие в виде сопла, через которое огнетушащее вещество 2 подается непосредственно в очаг пожара, ликвидируя его. Возникает эффект локального и объемного пожаротушения. В процессе тушения происходит также охлаждение оборудования. 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. При срабатывании трубка 1 не оказывает никакого механического воздействия на оборудование и электропроводку.
Достоинством модуля пожаротушения является его простота, надежность и эффективность. Эксплуатация такого модуля экономически и технически не сопряжена с существенными затратами.
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.