Устройство распыления огнетушащей жидкости
DEVICE FOR SPRAYING FIRE EXTINGUISHING LIQUID

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, предназначенным для применения в автоматических системах пожарной защиты передвижной карьерной техники, преимущественно, в качестве исполнительных устройств охлаждения высоконагретого оборудования и предотвращения возгорания, а также в качестве устройств при тушении возгораний в составе комбинированной системы пожаротушения.
Условия эксплуатации передвижной карьерной автотехники подразумевают высокоамплитудные вибрационные воздействия, наличие в окружающей среде угольной пыли, а также воздействие температур от минус 50°С до плюс 95°С.
Известно большое количество патентов на устройства (модули), предназначенные для пожаротушения распыленной жидкостью (водой), в конструкции которых используется сифонная трубка (например, патенты №1837908, кл. А62С 5/00, опубл. 30.08.93, №2112572, кл. А62С 5/00., опубл. 10.05.2006, №2177815, кл. А62С 35/00, опубл. 02.02.2000).
Однако ни одно из известных устройств, снабженных сифонной трубкой, не обеспечивает надежность в вышеуказанных условиях эксплуатации. Недостатками этих устройств, является наличие отдельных средств подачи газа и жидкости, либо необходимость контроля давления газа - вытеснителя внутри баллона с огнетушащим веществом, что увеличивает комплектацию устройства, элементов управления, расход металла и других материалов, повышает возможность отказов, снижая этим надежность, и ухудшает экономические показатели по габаритным размерам, весу и условиям применения.
Известен модуль пожаротушения тонкораспыленной огнетушащей жидкостью согласно патенту РФ №2494780 (кл. А62С 35/00, опубл. 10.06.2012).Известный модуль пожаротушения тонкораспыленной огнетушащей жидкостью содержит заполненный огнетушащей жидкостью с образованием свободного пространства над ней корпус, в верхней части которого установлена камера с газогенератором, а также стакан, в котором размещена камера с образованием между ними кольцевой полости, сообщающейся с пространством над огнетушащей жидкостью, при этом в нижней части корпуса модуля установлен выпускной насадок с диафрагмой, а в кольцевой полости между стенками стакана и камерой размещены микрокапсулированный флегматизатор и/или ингибитор горения.
Недостатком, препятствующим использованию этого изобретения, является ненадежность герметизации топливных элементов газогенератора в условиях применения модуля в указанных условиях эксплуатации, например, при длительном воздействии высокоамплитудной вибрации. Также вызывает опасение разогрев вытесняющими газами поверхности корпуса модуля до температуры вспышки угольной пыли.
Известен патент РФ №2607967 (кл. А62С 35/00, опубл. 30.09.2015) «Модуль пожаротушения тонкораспыленной огнетушащей жидкостью» Модуль включает герметичный корпус, заполненный огнетушащей жидкостью с обеспечением свободного пространства над ее уровнем, в верхней части корпуса установлен газогенератор, соосно размещенный в стакане, между стенками газогенератора и стакана сформирована полость с обеспечением возможности сообщения между ней и пространством над уровнем жидкости в корпусе, в нижней части корпуса модуля смонтирован выпускной насадок цилиндрической формы, снабженный разрывной мембраной, а для тонкого распыления жидкости установлен распылитель, который выполнен в виде полого тела, установлен непосредственно на выпускном насадке, образуя его донную часть, где равномерно кольцевыми рядами выполнены парные каналы с обеспечением пересечения осей каждой пары каналов между собой вне распылителя на расстоянии 5-8 мм от наружной поверхности распылителя, ряды парных каналов выполнены на двух уровнях по высоте распылителя, биссектрисы углов между парными каналами нижнего уровня ориентированы относительно оси распылителя под углом 20-35 град, а верхнего уровня под углом 45-70 град, в направлении защищаемой поверхности, при этом соотношение длины канала распылителя и диаметра канала составляет 1:0,2-0,5.
Данный модуль обеспечивает выпуск жидкости в виде тонкораспыленной воды, однако его использование в указанных условиях не надежно, поскольку выпускной насадок, снабженный разрывной мембраной находится в нижней части модуля. В этом случае столб жидкости, находящейся в модуле, при воздействии высокоамплитудной вибрации и ударных нагрузок, может деформировать выпускную, мембрану, имеющую, как правило, низкую прочность. Мембрана от указанных воздействий может раскрыться, а жидкость вытечет.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству по конструктивным признакам и достигаемому техническому результату является модуль по патенту РФ №2607967, который и выбран в качестве прототипа.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение -создание устройства, обеспечивающего предотвращение возгорания высоконагретых теплоемких частей большегрузной карьерной техники и другого оборудования, за счет эффективного охлаждения с использованием воды или водных растворов, а также в качестве устройств при непосредственном тушении возгораний в составе комбинированной системы пожаротушения.
Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить достижение технического результата, полученного после воздействия на предлагаемые устройства высокоамплитудных вибрационных и ударных нагрузок, а именно:
- охлаждение поверхности высоконагретого теплоемкого объекта защиты до температуры, ниже температуры самовоспламенения горючих технических жидкостей;
- быстродействие устройства - не более 2 с,
- продолжительность подачи жидкости - не менее 40 секунд.
Указанные технические характеристики позволят (дополнительно к тушению) исключить факт повторного возгорания.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство распыления огнетушащей жидкости, включающее герметичный корпус, заполненный огнетушащей жидкостью с обеспечением свободного пространства над ее уровнем, в верхней части корпуса соосно установлен твердотовливный газогенератор, снабженный выпускными отверстиями, в корпусе выполнен выпускной насадок, снабженный разрывной мембраной, а также выполнен с обеспечением возможности подачи огнетушащей жидкости на распылитель, отличающееся тем, что в донной части корпуса выполнен узел фильтрования в виде полости, закрытой снаружи и сообщающейся с полостью корпуса через фильтровальную сетку, при этом выпускной насадок выполнен в верхней части корпуса и соединен с сифоном, другой конец которого совмещен с узлом фильтрования с обеспечением возможности поступления жидкости» в сифон через узел фильтрования, а выпускные отверстия газогенератора расположены ниже уровня жидкости в корпусе.
Для выпуска огнетушащей жидкости в труднодоступные зоны защищаемого объекта выпускной насадок предпочтительно дополнять трубной разводкой, снабженной распылителями.
Технологичность заполнения модуля огнетушащей жидкостью обеспечивается выполнением в верхней части корпуса заливочной горловины с крышкой.
Для защиты модуля от аварийного превышения давления, предпочтительно в верхней части корпуса установить горловину предохранительного устройства с мембраной.
Мембрана газогенератора поджата узлом выпуска газогенератора, на боковой поверхности которого равномерно распределены выпускные отверстия, что обеспечивает распределение потока газа в объем огнетушащей жидкости перпендикулярно боковым стенкам корпуса модуля.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид модуля в разрезе, на фиг. 2 представлен разрез модуля при виде слева.
Предлагаемое устройство состоит из герметичного корпуса 1, заполненного огнетушащей жидкостью 2, с обеспечением свободного объема 3 над ее уровнем. В верхней части корпуса 1 соосно установлен корпус газогенератора 4, в крышке 5 которого расположен электроактиватор 7. В корпусе газогенератора 4 расположено твердое топливо газогенератора 6, которое отделено газопроницаемой перегородкой 8 от выпуска 10 газогенератора. За газопроницаемой перегородкой 8 расположена выпускная мембрана газогенератора 9, калиброванная на заданное давление. Мембрана 9 поджата выпуском газогенератора 10, выпускные отверстия 11 которого расположены ниже уровня жидкости 2, распределены равномерно по окружности, и направлены в сторону боковой поверхности корпуса 1. В донной части корпуса устройства 1 сформирован корпус фильтра 13 в виде полости фильтра 15 с крышкой 14. Полость 15 отделена от основного объема корпуса 1 сетчатым фильтром 16. Донная часть корпуса фильтра13 герметизирована прокладкой 17, которая прижата крышкой 14. Из полости 15 выходит сифонная трубка 12, скрепленная с сеткой 16 посредством штуцера 27 и гайки 28 сифонной трубки 12. А другим концом сифонная трубка 12 сообщается с выпускной горловиной 18, которая расположена в верхней части корпуса устройства 1. Выпускная горловина 18 снабжена выпускной разрывной мембраной 19, калиброванной на заданное давление. Мембрана 19 поджата выпуском под трубную разводку 20, который служит для подсоединения направляющего трубопровода 25. Направляющий трубопровод 25, подсоединенный к выпуску устройства 20, обеспечивает подачу охлаждающей жидкости к распылителю (распылителям) 26. На верхней части корпуса 1, выше уровня огнетушащей жидкости 2, расположена горловина предохранительного устройства 23, которое включает в себя предохранительную мембрану 24, обеспечивающую защиту устройства от аварийного превышения давления.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При подаче импульса тока на электроактиватор 7, происходит интенсивное газовыделение из топлива газогенератора 6. Газопроницаемая перегородка 8 обеспечивает сгорание топлива 6 внутри корпуса газогенератора 4, не допуская попадания в огнетушащую жидкость топливных шлаков. По мере достижения заданного давления в корпусе газогенератора 4, разрывная мембрана 9 разрушается по насечкам, отгибаясь в виде лепестков, газ, через выпускные отверстия газогенератора 11, выполненные в узле выпуска 10, попадает во внутренний объем устройства. Проходя через жидкость огнетушащую 2, газ, охлаждаясь, переходит в свободный объем 3 над уровнем жидкости. Свободный объем 3 над уровнем жидкости 2 накапливает кинетическую энергию в виде сжатого газа. По мере достижения заданного давления в корпусе 1, мембрана 9, калиброванная на разрушение при заданном давлении, разрушается по насечкам, отгибаясь в виде лепестков. Под давлением огнетушащая жидкость 2 подается в полость фильтра 15 в виде корпуса 13 с крышкой 14, поджимающей прокладку 17 и через сетку фильтра 16 поступает в сифонную трубку 12. Через выпускную горловину 18 под трубную разводку 20 и через раскрывшуюся выпускную мембрану 19 по направляющему трубопроводу 25 к распылителю (распылителям) 26. Распылитель (распылители) 26 формирует капельный поток жидкости, и орошает защищаемое оборудование. Распылитель (распылители) 26 имеет определенное проходное сечение, согласованное с газопроизводительностью топливных элементов 6, и со свободным объемом 3 над поверхностью жидкости 2, обеспечивая продолжительное монотонное орошение защищаемого оборудования. В начале работы устройства величина давления в направляющем трубопроводе 25 перед распылителем (распылителями) 26 превышает 0,4 МПа, распылитель (распылители) 26 формирует тонкораспыленный поток жидкости (со среднеарифметическим диаметром капель менее 150 мкм). По мере расхода огнетушащей жидкости 2, давление в корпусе 1 устройства падает, и поток жидкости становится капельным. Благодаря тому, что газ из корпуса газогенератора 4 выходит через жидкость, не происходит перегрева верхней части корпуса 1, что гарантирует безопасность работы устройства. Также предупреждению перегрева способствует массивная крышка газогенератора 5, рассеивающая тепло сгорающего топлива 6.
Заправка устройства огнетушащей жидкостью производится через заливочную горловину 21 с крышкой 22. Также предлагаемый модуль снабжен предохранительным устройством в виде горловины 23 и предохранительной мембраны 24, которая вскрывается в случае аварийного превышения давлении
Предлагаемое устройство распыления огнетушащей жидкости предназначено, как для самостоятельной работы по охлаждению (а следовательно, по предотвращению возгорания), так и для работы в составе комбинированной системы пожаротушения, в качестве вспомогательного средства тушения и охлаждения высоконагретого оборудования.
Предлагаемые устройства, содержащее по 26 литров огнетушащей жидкости АК43 ТУ 20.59.52-001-73591144-2017, были испытаны в отношении обеспечения охлаждения разогретых до температуры порядка 600°С поверхностей, а также при комбинированном тушении огнетушащим порошком с последующим охлаждением поверхности предлагаемым устройством для предотвращения повторного возгорания.
Тушение макета выпускного коллектора карьерного большегрузного самосвала, состоящего из комбинации стальных толстостенных трубчатых элементов, общей массой 160 кг, разогретых до средней температуры 600°С. Для имитации разрыва маслопровода, на макет через центробежную форсунку распылялось гидравлическое масло «Лукойл Гейзер СТ 32» со скоростью подачи 6,7 л/мин. В начальной стадии горения гидравлического масла была произведена подача огнетушащего порошка из модуля порошкового пожаротушения типа «Буран». Через 25 с после его запуска был произведен запуск предлагаемого устройства с целью охлаждения распыленной водой. После отработки системы пожаротушения, гидравлическое масло подавалось на макет коллектора еще на протяжении 12 с. Повторного воспламенения во время испытаний предлагаемого устройства не зафиксировано.
Температура поверхности макета коллектора в конце испытания в обоих случаях составила менее 300°С.
Испытания на соответствие требованиям группы механического исполнения М31 по ГОСТЗ0631-99 проводились транспортированием предлагаемых устройств по дорогам категории II и III с булыжным и грунтовым покрытием на расстояние 500 км со скоростью до 60 км/час. Устройства были установлены в рабочее положение. В ходе испытания контролировалось отсутствие деформации и разрушения элементов устройства, отсутствие протекания огнетушащего вещества. После завершения испытаний произведена проверка предлагаемого устройства (в количестве 5 штук) на работоспособность.
Результаты испытаний:
Внешним осмотром повреждений, протечек и разрушения элементов модулей не обнаружено.
Прошедшие пробеговые испытания изделия были проверены на срабатывание. Результат испытаний подтверждает, что параметры срабатывания соответствуют заявленным техническим показателям предлагаемого устройства: быстродействие составило не более 2 с, время работы - не менее 40 с, при охлаждении высоконагретых поверхностей предлагаемым устройством не наблюдалось повторных возгораний. Такие показатели обеспечили все устройства, участвовавшие в пробеговых испытаний.
Модуль по прототипу при использовании в качестве охлаждающего устройства был испытан в тех же условиях, что описаны выше до пробеговых испытаний. Однако тонкораспыленная вода испарялась еще до контакта с нагретой поверхностью и не оказывала необходимого охлаждающего эффекта. Поэтому продолжение испытаний на воздействие высокоамплитудных вибрационных и ударных нагрузок не проводилось.
Таким образом, предлагаемое устройство в сравнении с прототипом по результатам испытаний обеспечивает достижение указанного технического результата и подтверждает работоспособность после воздействия на устройства высокоамплитудных вибрационных и ударных нагрузок. Достижение указанного технического результата обеспечивается всей совокупностью существенных признаков, изложенных в формуле изобретения.