МОДУЛЬ ПОРОШКОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ С ЭЛЕКТРОЗАПУСКОМ

Полезная модель относится к противопожарной технике, в частности, к модулям порошкового пожаротушения (МПП), и может быть использована для подавления пожаров на начальной стадии, в том числе и в труднодоступных местах, преимущественно на транспортных средствах.
Известен модуль порошкового пожаротушения (патент на полезную модель РФ №28622, кл. А62С 35/00, публ. 2003 г.), МПП включает герметичный корпус с огнетушащим порошком и выпускным насадком с мембраной, и размещенную в корпусе камеру для газогенерирующего заряда и электроактиватора, корпус выполнен в виде эллипсоида вращения с соотношением габаритных размеров а:в от 1:0,25 до 1:0,75, а камера размещена под углом от 30° до 120° относительно оси выпускаемого насадка, причем насадок снабжен распылителем огнетушащего порошка, выполненным в виде полусферы с отверстиями.
При этом отверстия на распылителе выполнены на одной половине поверхности полусферы, а суммарная площадь отверстий на распылителе составляет от 10 до 80% площади поперечного сечения выпускного насадка корпуса модуля.
К причинам, препятствующим использованию известного МПП, относятся недостаточная интенсивность и равномерность распыления порошка при использовании модуля для защиты сильно загроможденных объемов, в частности двигательных отсеков транспортных средств.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является полезная модель по патенту РФ №28622, которая и принята в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является обеспечение равномерного распределения порошка, необходимого для тушения пожаров на объектах с большой степенью загроможденности технологическим оборудованием, например в двигательных отсеках транспортных средств.
Предлагаемый МПП при использовании обеспечивает достижение следующего технического результата:
- за счет конструкции мембранного узла в сочетании с обтекаемой формой корпуса модуля обеспечивается полное использование запаса огнетушащего порошка в модуле;
- конструктивное размещение генератора позволяет эксплуатировать модуль в жестких условиях по механическим нагрузкам и в широком температурном диапазоне;
- размещение электровоспламенителя снаружи корпуса, а генератора непосредственно в огнетушащем порошке и наличие эластичного обратного клапана, исключающего возможность попадания порошка внутрь генератора, что существенно упрощает конструкцию модуля в целом и обеспечивает надежность срабатывания;
- равномерное распределение порошка за счет его подачи с необходимой интенсивностью и эпюрой распределения внутри защищаемого объема достигается выбранным соотношением между площадью сечения проходных отверстий распылителей и сечения трубной разводки при наличии мембранного узла указанной конструкции и распылителей в количестве от 1 до 4;
- наличие на распылителях технологических защитных колпачков позволяет эксплуатировать данные модули на объектах с высокой степенью запыленности, к которым можно отнести двигательные отсеки транспортных средств.
Наличие трубной разводки обеспечивает дополнительные возможности подачи порошка в труднодоступные отсеки, например на транспортных средствах. Равномерность подачи порошка обеспечивается совокупностью конструктивных признаков мембранного узла, параметрами и расположением распылителей.
Распылители, применяемые в сочетании с данным мембранным узлом и трубной разводкой, не ограничены по форме и конструкции, а их расположение определяется геометрией защищаемого объема.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что модуль порошкового пожаротушения с электрозапуском, включающий герметичный корпус обтекаемой формы, заполненный огнетушащим порошком, выпускной насадок, мембрану, распылитель и пиротехнический генератор газа, установленный внутри корпуса, отличающийся тем, что генератор газа непосредственно контактирует с огнетушащим порошком, мембрана установлена в мембранном узле, закрепленном соосно выпускному насадку, а распылитель установлен на мембранном узле или на трубной разводке, выполненной с возможностью соединения с мембранным узлом.
Корпус модуля может быть выполнен в форме сферы или цилиндра или чечевичной формы, что определяется конфигурацией защищаемого объема.
Выпускной насадок, выполненный по оси корпуса, обеспечивает максимально полный выброс порошка при вертикальном размещении МПП в защищаемом объеме.
Пиротехнический генератор газа может быть установлен под углом 30°-180° относительно оси выпускного насадка, что обеспечивает максимальное распушение порошка в объеме корпуса без применения дополнительных устройств аэрации. А в сочетании с корпусом обтекаемой формы создает мощное взрыхление порошка, начиная с периферийных зон корпуса относительно его центра.
Мембранный узел включает корпус с прижимной гайкой и установленную внутри корпуса между двух колец мембрану - такая конструкция исключает несанкционированное повреждение тонкой мембраны и обеспечивает заданный уровень давления ее срабатывания при минимальной величине разброса давления относительно номинального значения.
Предпочтительно, чтобы мембрана и кольца, непосредственно контактирующие с ней, были выполнены из алюминия или его сплавов, что исключает появление коррозии, поскольку все остальные элементы МПП изготавливают всегда из стали.
Мембрану предпочтительно выполнять в виде предварительно напряженной металлической полусферы, что обеспечивает минимальный разброс давления относительно номинального значения, а следовательно надежность тушения всех очагов.
Предохранительный клапан может быть установлен в корпусе, для исключения заброса давления относительно номинального значения.
Трубная разводка может быть выполнена как односторонней, так и двухсторонней, что определяется конфигурацией защищаемого объема и необходимым количеством распылителей от 1 до 4.
Интенсивность и равномерность подачи порошка будет оптимальной, если суммарная площадь проходных сечений распылителей составляет 65%-85% от площади проходного сечения трубной разводки.
Упрощение конструкции модуля и обеспечение надежности срабатывания может быть достигнуто также и за счет применения съемного электровоспламенителя.
Выпускные отверстия генератора газа могут быть защищены резиновым обратным клапаном, чтобы исключить попадание порошка внутрь генератора.
Распылители могут быть выполнены в виде двух соосно расположенных полых конусов, а также могут быть выполнены конической или цилиндрической формы, или в виде полусферы, а отверстия могут быть круглыми или щелевыми.
Для исключения повреждения распылители могут быть закрыты защитными колпачками, выполненными с возможностью самосбрасывания при достижении давления в МПП более 1 атм.
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет использования всей совокупности существенных признаков, приведенных в формуле полученной модели.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 представлен общий вид МПП, на фиг.2 - вид сбоку, на фиг.3 - мембранный узел (разрез), а на фиг.4 - пример трубной разводки (схематично).
раб
На чертежах представлено конкретное исполнение МПП с электрическим запуском. Где корпус 1 чечевичной формы (округлая. плоская) состоит из двух сваренных между собой штампованных полусфер, в которых установлены штуцера (не указаны на чертеже) в местах, необходимых для подсоединения других узлов (генератор, предохранительный клапан). Корпус (1) выполнен герметичным и заполнен огнетушащим порошком (2). Выпускной насадок (3) выполнен в нижней части корпуса (1) по оси, соответствующей максимальному диаметру. Под углом 60° относительно выпускного насадка (3) посредством штуцера (на чертеже не указан) в корпус (1) вмонтирован пиротехнический генератор газа (4), установленный непосредственно в огнетушащий порошок (2) без дополнительных устройств для вспучивания порошка (2). Электровоспламенитель (5) разъемом подсоединяется к генератору (4). Также в корпус (1) вмонтирован предохранительный клапан (6). мембранный узел (7) закреплен соосно выпускному насадку (3) и состоит из корпуса (8), поджимной гайки (9), двух колец (10), между которыми установлена мембрана (11). Мембрана (11) выполнена из алюминиевой фольги (А5-М-0,1х5 ГОСТ 618-73) в виде предварительно напряженной получферы (давлением ~0,7 Р). Кольца (10) выполнены из алюминиевого сплава (АМц ГОСТ 18475-73). Остальные детали узла - из Ст3. Распылитель (12) может быть установлен непосредственно на мембранном узле (7) - фиг.2 или на трубной разводке (13) - фиг.4. Модуль выполнен с возможностью крепления, например, с помощью крепежного фланца (14). На фиг.2 - узел крепления (14) расположен под углом 90° относительно выпускного насадка (3). Распылители (12) могут применяться различной конфигурации (на чертеже это не отражено) и закрываться защитными колпачками (14), которые сбрасываются при достижении давления более 1 атм.
Работа предлагаемого модуля с электрическим запуском иллюстрируется примером.
МПП указанной на чертеже конструкции, в частности, был использован для защиты дизель-генератора пассажирского железнодорожного вагона. Дизель-генератор размещается в подвагонном пространстве в специальном негерметичном шкафу с открытыми с двух сторон стенками, через которые поступает воздух, необходимый для работы дизеля. Корпус модуля (1). при помощи узла крепления (14) крепился к одной из стенок шкафа. В верхней части шкафа, вдоль его боковых стенок, были проложены два трубопровода (13), выполненные из армированных резиновых рукавов с внутренним диаметром 20 мм. При длине каждого трубопровода (13) установлены по два конических распылителя (12), закрытых защитными колпачками. Система пожаротушения приводится в действие автоматически в случае повышения температуры выше заданной. При обнаружении пожара подается электрический импульс на электровоспламенитель (5) и происходит запуск генератора газа (4). Образующиеся в процессе работы генератора газа (4) продукты сгорания интенсивно разрыхляют огнетушащий порошок (2) и создают в корпусе модуля (1) повышенный уровень давления, при котором мгновенно происходит прорыв мембраны (11). Огнетушащий порошок попадает в трубопроводы (13) и через распылители (12) - в защищаемый объем.
При проведении испытаний MПП осуществлялись измерения интенсивности подачи огнетушащего порошка, равномерности его распределения, а также определялись потери давления по длине трубопровода. Конечный результат испытаний определялся количеством потушенных очагов при их начальном количестве =12. В таллицах представлено в виде дроби: числитель - количество непотушенных очагов, а в знаменателе - количество потушенных очагов.
Интенсивность (среднеинтегральное значение) рассчитывалась по следующей формуле:
I=M/τ·V,
где I - интенсивность (среднеинтегральное значение);
М - масса огнетушащего порошка, заправленного в модуль, кг;
τ - время выброса огнетушащего порошка, с;
3
V - защищаемый объем, м.
Равномерность распределения порошка в защищаемом объеме характеризует правильность подбора распылителей и их установку.
Были проведены испытания по тушению модельных очагов, равномерно расположенных в защищаемом объеме - негерметичных металлических шкафах с геометрическими размерами 2,7×1,2×1,2 и 1,5×1,2×1,2 метров. В табл.1 представлены результаты испытаний в защищаемом объеме вытянутой формы, а в табл.2 - в объеме, приближенном к форме куба. В качестве модельных очагов использовались металлические плошки диаметром 80 мм и высотой 30 мм, в которые заливался бензин АИ-92 в количестве 120 мл. Контрольные очаги (12 плошек) расставлялись равномерно в негерметичных шкафах (с разными геометрическими параметрами). В таблицах приведены количественные результаты тушения контрольных очагов: в числителе - количество непотушенных, а в знаменателе - количество потушенных очагов.
В результате проведенных испытаний были получены предельные значения интенсивности и равномерности распределения порошка, при которых достигается наилучший результат тушения, а также был осуществлен подбор распылителей, обеспечивающих максимальную равномерность распределения огнетушащего порошка.
Для измерения потерь давления по длине трубопроводов, использовались четыре датчика давления фирмы «BDSENSOR» (Чехия) с регистрацией через АЦП на компьютер с частотой опроса 0,1 сек.
Результаты испытаний представлены в таблицах при разных геометрических размерах защищаемого объема.
Предлагаемое устройство и устройство по прототипу (№№13 и 14) испытывались в одинаковых условиях, пример №13 - прототип без трубной разводки, форма корпуса - эллипсоид вращения, угол между выпускным насадком и генератором газа - 30°. пример №14 - устройство, как в примере №13, но оснащено трубной разводкой, количество распылителей - 4.
Пояснение к таблицам 1 и 2:
- форма корпуса:
- в примерах №№1, 4, 7 и 9 - корпус МПП чечевичной формы;
- в примерах №№2, 5, 8 и 11 - корпус в виде эллипсоида вращения;
- в примерах №№3, 6, 9 и 12 - корпус сферической формы.
- угол между выпускным насадком и генератором газа:
- 30° - в примерах №№1, 6, 8, 12;
- 60° - в примерах №№9 и 10;
- 90° - в примере №2;
- 120° - в примерах №№4 и 11;
- 180° - в примерах №№3, 5 и 7.
Также проведены испытания МПП по прототипу: при конструктивном исполнении устройства с углом между выпускным насадком и генератором более 120° (180°) при горизонтальном размещении в защищаемой зоне (как указано на чертеже к описанию патента №28622) не обеспечивает полный выброс порошка из корпуса. Порошок остается в периферийных зонах (в таблицах не представлено).
Результаты испытаний подтверждают достижение указанного технического результата при использовании всей совокупности существенных признаков предлагаемого устройства и его преимущества перед прототипом.
3
Предлагаемое устройство направлено на решение поставленной задачи и при использовании обеспечивает достижение указанного технического результата: необходимую интенсивность подачи порошка (0,73-0,95 кг/с·м) и равномерность. Эти показатели обуславливают эффективное тушение: из общего числа 12-ти контрольных очагов тушат от 9 до 12 очагов.
Таблица 1
Результаты испытаний для защищаемого объема с геометрическими размерами в метрах 2,7×1,2×1,2
№ опыта
МПП без трубной разводки. 1 распылитель
МПП с односторонней трубной разводкой
МПП с двухсторонней трубной раводкой. 4 распылителя
Прототип
2 распылителя
3 распылителя
Без тр. разв
2-хстор 4 расп.
Показатель
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Выброс порошка из корпуса, %
98,1
97,5
98
97,8
97,4
97,1
97,4
97,7
97,7
98
97,7
97,6
96,4
80,2
Интенсивность подачи порошка, кг/с·м<sup>3</sup>, при различных отношениях площади сечения распыл. От площади сечения трубн разв, %
60
-
-
-
0,63
0,64
0,64
0,63
0,63
0,64
0,64
0,64
0,63
-
0,49
65
-
-
-
0,73
0,75
0,75
0,75
0,76
0,76
0,75
0,74
0,75
-
0,53
75
-
-
-
0,85
0,85
0,87
0,84
0,85
0,85
0,85
0,83
0,85
-
0,6
85
-
-
-
0,91
0,93
0,93
0,92
0,93
0,93
0,92
0,91
0,93
-
0,66
90
-
-
-
0,93
0,94
0,95
0,94
0,95
0,95
0,95
0,94
0,95
-
0,69
без трубной разводки
0,98
1,03
0,98
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,92
-
Кол-во контр очагов нетушение/тушение, при отношен. площади проход. сечения распылит. от площади сечения трубн разводки, %
60
-
-
-
3/8
4/8
7/5
7/5
5/7
6/6
6/6
5/7
5/7
-
5/7
65
-
-
-
2/10
2/10
3/9
1/11
2/10
1/11
1/11
1/11
2/10
-
6/6
75
-
-
-
3/9
1/11
2/12
0/10
0/12
0/12
1/11
0/10
0/10
-
6/6
85
-
-
-
2/10
3/9
3/9
3/9
3/9
2/10
0/12
2/10
2/10
-
5/7
90
-
-
-
6/6
6/6
6/6
6/6
5/7
5/7
5/7
4/8
4/8
-
4/8
без трубной разводки
2/10
3/9
3/9
-
-
-
-
-
-
-
-
-
4/8
-
Таблица 2
Результаты испытаний для защищаемого объема с геометрическими размерами в метрах 1,5×1,2×1,2
№ опыта
МПП без трубной разводки. 1 распылитель
МПП с односторонней трубной разводкой
МПП с двухсторонней трубной раводкой. 4 распылителя
Прототип
2 распылителя
3 распылителя
Без тр. разв.
2-хстор. 4 расп
Показатель
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Выброс порошка из корпуса, %
98,2
98,0
98,1
97,5
97,6
97,4
97,4
97,5
97,6
98,1
97,8
98,2
96,2
80,4
Интенсивность подачи порошка, кг/с·м<sup>3</sup>, при различных отношениях площади сечения распыл. к площади проходн. сечения трубопр., %
60
-
-
-
0,64
0,64
0,63
0,63
0,63
0,64
0,64
0,64
0,63
-
0,59
65
-
-
-
0,75
0,75
0,74
0,76
0,76
0,75
0,76
0,75
0,75
-
0,61
75
-
-
-
0,86
0,85
0,87
0,84
0,86
0,85
0,85
0,84
0,86
-
0,64
85
-
-
-
0,92
0,93
0,93
0,92
0,94
0,93
0,93
0,92
0,93
-
0,68
90
-
-
-
0,94
0,95
0,95
0,94
0,95
0,95
0,94
0,94
0,95
-
0,70
без трубной разводки
0,98
0,97
1,04
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,95
-
Кол-во контр. очагов нетушение/тушение, при отношен. площади проход. сечения распылит. от площади сечения трубн. разводки, %
60
-
-
-
3/9
3/9
3/9
3/9
3/9
3/9
4/8
4/8
5/7
-
3/9
65
-
-
-
2/10
3/9
2/10
3/9
2/10
3/9
1/11
3/9
1/11
-
4/8
75
-
-
-
0/12
1/11
2/10
2/10
1/11
3/9
0/12
0/12
0/12
-
4/8
85
-
-
-
2/10
2/10
1/11
2/10
2/10
1/11
1/11
2/10
2/10
-
5/7
90
-
-
-
6/6
5/7
6/6
4/8
5/7
4/8
4/8
5/7
4/8
-
5/7
без трубной разводки
2/10
3/9
2/10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3/9
-