МОДУЛЬ ПОРОШКОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к автоматическим порошковым огнетушителям, и предназначена для тушения пожаров горючих жидкостей, газов, твердых горючих веществ преимущественно на подвижных транспортных средствах, а также в помещениях различного назначения и на открытом пространстве.
Известен автоматический порошковый огнетушитель, содержащий корпус, заполненный огнетушащим порошком, крышку, герметично соединенную с корпусом, камеру с газогенерирующим зарядом и электроактиватор, при этом камера размещена в верхней части крышки при определенных геометрических соотношениях, дополнительно огнетушитель может быть снабжен инициирующим порошком, соединенным огнепроводным шнуром с газогенерирующим зарядом (пат. РФ №2147902, Кл. А 62 С 13/22, 35/00, публ.2000 г.).
Известный автоматический огнетушитель обеспечивает равномерное распределение огнетушащего порошка на площади защищаемого помещения в условиях электрического запуска, в режиме самосрабатывания и в автоматическом режиме действия.
К недостаткам известного устройства следует отнести то, что в автономном режиме устройство имеет низкую надежность срабатывания, так как термочувствительный узел размещен отдельно от узла газогенерации на крышке мембраны, что во время эксплуатации, особенно на транспорте при наличии вибрации и ударных нагрузок может привести к повреждению
мембраны, отсоединения узла от поверхности мембраны и выходу узла самосрабатывания из строя. Вторым недостатком является то, что для запуска данного устройства в режиме самосрабатывания необходимо прогреть мембрану, которая под воздействием тепла начинает терять прочностные свойства и не вскрывается при заданном давлении, что не обеспечивает надежность тушения.
Известен также модуль порошкового пожаротушения (пат. РФ №21146, Кл. А 62 С 13/22, 35/00, публ.2001). Данная полезная модель содержит герметичный корпус, на нижней части которого выполнены насечки, образующие разрушаемую мембрану, а корпус заполнен огнетушащим порошком, при этом в корпусе полностью или частично размещена камера в виде стакана с отверстиями для возможности сообщения между объемами корпуса и стакана, снабженного герметичной крышкой. В камере размещены газогенерирующий элемент, электроактиватор с токоведущими цепями и газоохладитель, а соотношение массы газогенерирующего заряда и массы газоохладителя составляет от 1:0,5 до 1:5,0.
Известная полезная модель в условиях электрического пуска обеспечивает высокую надежность срабатывания, однако у данного устройства отсутствует функция автономности запуска, которая часто требуется в условиях эксплуатации на обесточенных объектах, при этом конструкция узла газогенерации отличается сложностью.
Таким образом, актуальной задачей является создание модуля порошкового пожаротушения, обладающего функциями надежного автономного и внешнего принудительного запуска, которые сохраняются при вибрационном и даже ударном воздействии при транспортировке.
На решение этой задачи направлена предлагаемая полезная модель, объектом которой является модуль порошкового пожаротушения.
Наиболее близким устройством к заявленному техническому решению по совокупности существенных признаков является «Модуль порошкового
пожаротушения» (пат. РФ на полезную модель №21146), который и выбран в качестве прототипа.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что у предлагаемого модуля совмещены функции газогенерации и функции автономного запуска в одном узле, при этом узел запуска размещен вне корпуса модуля пожаротушения. При таком размещении узел запуска (термогазогенерации) имеет незначительные по сравнению с основным корпусом модуля размеры и рассматривается как отдельный термочувствительный элемент с более низкой инерционностью по сравнению с аналогами. Модуль в целом имеет более высокую надежность срабатывания, так как функции газогенерации и автономного термочувствительного элемента соединены в одном узле. При этом конструкция данного узла позволяет также запускать модуль принудительно от внешних электрических сигналов. Такое конструктивное решение обеспечивает надежность срабатывания даже после воздействия вибрационных и в отдельных случаях - ударных нагрузок.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль порошкового пожаротушения, включающий герметичный корпус с разрушаемой мембраной, заполненный огнетушащим порошком, и камеру, герметично соединенную с корпусом с возможностью сообщения объема корпуса и объема камеры, в которой размещен термогазообразующий порошок, отличающийся тем, что камера размещена вне корпуса, а соотношение объема камеры к объему корпуса составляет от 1:10 до 1:30.
Для снижения инерционности срабатывания камера снабжена теплопроводным стержнем или пластиной со сквозным размещением в стенках камеры.
Для снижения инерционности и увеличения скорости газообразования модуля в режиме самозапуска, в камере модуля размещены газогенерирующий элемент и огнепроводный шнур, а для обеспечения электрозапуска -и электроактиватор.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение поставленной задачи с достижением указанного технического результата при использовании.
Предлагаемая конструкция заявленного устройства поясняется чертежами.
На фиг.1 схематично изображен модуль порошкового пожаротушения (MПП) в разрезе, где 1 - металлический корпус, заполненный огнетушащим порошком 2, оппозиционно к корпусу 1 размещена камера 3, герметично соединенная с корпусом 1 через крышку 4 с отверстием 6, в камере 3 размещен термогазообразующий порошок 5, а корпус 1 снабжен разрушаемой диафрагмой 7.
На фиг.2 схематично изображен МПП в разрезе, по конструкции повторяющий MПП на фиг.1, но камера 3 дополнительно снабжена медным стержнем 8 с его сквозным размещением.
На фиг.3 представлена конструкция МПП аналогичная фиг.1, но в камере 3 размещены газогенерирующий элемент 9 и огнепроводный шнур 10.
На фиг.4 представлена конструкция МПП, аналогичная фиг.1, но в камере 1 установлен электроактиватор - 11.
На фиг.5 изображена конструкция МПП, в которой отличия от конструкции фиг.1 состоят в том, что камера 3 снабжена газогенерирующим элементом 9, огнепроводным шнуром 10 и электроактиватором 11.
На фиг.6 представлена конструкция МПП, аналогичная фиг.1, но в камере 3 установлены огнепроводный шнур 10 и электроактиватор 11.
В качестве огнетушащего порошка используют, например порошок марки «Феникс АВС-40» или «Феникс АВС-70» (ТУ 2149-005-18215408-00).
В качестве термообразующего порошка используют известные органические газообразователи, например азодикарбонамид (ТУ 6-03-408-80) под торговой маркой ЧХЗ-21.
В качестве газогенерирующего элемента используют элементы СТК-24У (ТУ 4854-03-4973367-96).
В качестве огнепроводного шнура используют например шнур марки РМУ (ТУ 7275-001-51953776-00), а в качестве электроактиватора -электроактиватор марки ЭА-1 (ТУ 7275-082-07513406-97).
Предлагаемый МПП работает следующим образом.
Режим самозапуска.
В герметичный корпус 1 MПП, заполненный огнетушащим порошком 2, поступает под давлением газ, образовавшийся в камере 3 в результате воздействия повышенной температуры (например 100°С) на термогазообразующий порошок 5. Под воздействием теплового импульса термогазообразующий порошок 5 разлагается с выделением газов в камере 3. Через отверстия 6, выполненные в крышке 4, газ поступает в корпус 1, где при достижении определенного давления разрушается диафрагма 7 и огнетушащий порошок 2 выбрасывается на очаг пожара.
Для снижения инерционности при воздействии повышенной температуры на термогазообразующий порошок 5 через стенку камеры 3 последнюю снабжают теплопроводным стержнем из меди 8 со сквозным размещением в камере 3 (фиг.2).
Для повышения надежности срабатывания при воздействии различных факторов при транспортировке и эксплуатации в жестких условиях на транспортных средствах в камере 3 размещают, кроме термогазообразующего порошка 5, также газогенерирующий элемент 9 и огнепроводный шнур 10. Тепловой импульс, поступающий через стенку камеры 3 на порошок 5, передается огнепроводному шнуру 10 и на газогенерирующий заряд 9, что интенсифицирует газообразование, нарастание давления внутри камеры 3 и оперативное поступление газа в корпус 1 МПП и его срабатывание (фиг.3).
Конструктивные признаки и результаты испытаний представлены в таблице №1.
Режим электрозапуска.
Конструкция МПП на фиг.4 обеспечивает 2 режима срабатывания. Первое аналогично конструкции фиг.1 и срабатывание устройства от внешнего источника энергии. Электрический импульс подается на электроактиватор 11, который при сгорании вызывает разложение термогазообразующего порошка 5, размещенного в камере 3 и дальнейшие процессы, которые происходят в МПП, повторяются как уже описано выше.
Конструкция МПП, представленная на фиг.5, также обеспечивает два режима срабатывания:
- Самозапуск от внешнего нагрева газообразующего порошка 5 через стенку камеры 3;
- Электрозапуск через электроактиватор 11, огнепроводный шнур 10 и газогенерирующий элемент 9.
Конструкция МПП, представленная на фиг.6 аналогична конструкции на фиг.4, но дополнительно в камеру 3 введен огнепроводный шнур 10.
1
1
Все предлагаемые конструкции МПП были изготовлены и проведены их испытания, по результатам которых были определены оптимальные соотношения объема камеры (v) и объема корпуса (v): v:v=1:1÷1:30. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.
3
Соотношение объемов корпуса камеры к объему корпуса огнетушителя было определено опытным путем в соответствии со следующей методикой. В камере объемом 2 м(1×1×2) размещался модуль порошкового пожаротушения. Под ним на полу устанавливался очаг горения круглой формы класса 13В согласно НПБ 67-98 «Установки порошкового пожаротушения автоматические. Модули. Общие технические требования. Методы испытаний». Испытания
проводились в режиме автономного срабатывания. Фиксировалось время срабатывания и результат тушения.
В результате опытов было установлено, что при соотношении меньше 1:1 наблюдается минимальная инерционность, но количества огнетушащего вещества недостаточно для обеспечения тушения. При соотношении более 1:30 значительно возрастает инерционность срабатывания, так как размер корпуса модуля значительно превышает размер камеры и соответственно забирает на себя большую часть тепловой энергии от очага, что и повышает инерционность.
Известно, что опасные для жизни человека факторы могут наступить через 100-150 секунд после возникновения пожара. В книге Е.Н.Иванова «Противопожарная защита открытых технологических установок» - М. :Химия, 1986. на с.37 указывается, что опасная для жизни человека температура (60-70°С) может создаться через 1-2 минуты после возникновения пожара. Исходя из этого образцы, инерционность которых превышает 120 секунд, нами принимаются как не удовлетворяющие необходимым требованиям.
В заявленном интервале соотношения объема камеры к объему корпуса наблюдаются стабильные и близкие показатели по инерционности при обеспечении достаточной огнетушащей эффективности.
После отработки показателя отношения объемов и выбора оптимальных его значений были проведены испытания по воздействию вибронагрузок на модули, изготовленные согласно чертежам (фиг.1-6). Примеры 6,7 и 8 таблиц 1 и 2) и прототипа (примеры 9 и 10 таблица 2). Испытания проводились на вагонах метрополитена. Общий пробег составлял 1000 км. После снятия с пробега одна часть модулей (не менее 3-х) каждой конструкции была испытана на огневое воздействие по описанной выше методике. Другая часть была разобрана для определения возможных последствий воздействия вибронагрузок на различные виды представленных конструкций.
В таблицах представлены средние значения инерционности по 3 опытам для каждой конструкции.
В результате огневых опытов было установлено, что все предлагаемые конструкции полезной модели по инерционности близки по своим характеристикам и обеспечивают огнетушащую эффективность.
При разборке модулей было установлено, что в процессе эксплуатации на транспортных средствах (особенно при наличии ударных нагрузок) существует вероятность взаимного проникновения порошкообразного термогазообразующего вещества в камеру с огнетушащим порошком и наоборот даже при наличии плотной прокладки на крышке 4. В результате может произойти их взаимное перемешивание и, как следствие этого, неполное разложение термогазообразующего порошка и несрабатывание модуля. Следовательно, наличие термогазообразующего порошка с его распределением по внутренней поверхности камеры является обязательным, что обеспечивает быстрый прогрев и начало разложения в любой точке поверхности, где повысилась температура до значений начала реакции разложения данного порошка.
С другой стороны, наличие одного порошкообразного термогазообразующего порошка может быть недостаточно по изложенным выше причинам. Поэтому для повышения надежности работы модуля в автономном режиме предлагается дополнительно к порошкообразному использовать твердые термогазообразующие элементы в виде цилиндра и/или шнура и/или их сочетание (фиг.3, 5, 6). Возможность их использования как в отдельности, так и в сочетании повышает надежность работы модуля, особенно в условиях эксплуатации на транспорте. Такой же подход используется и в случае применения принудительного электрического запуска при сохранении функции автономности (фиг.4, 5, 6), но с размещением электроактиватора в камере.
Устройство по прототипу обладает оптимальными техническими показателями и надежностью срабатывания только без воздействия на него транспортных нагрузок. Анализ результатов испытаний подтверждает, что предлагаемое устройство обеспечивает надежность срабатывания MПП и после воздействия транспортных перегрузок при пробеге 1000 км, что не обеспечивает устройство по прототипу. По мнению заявителя достижение такого технического результата обеспечивается совокупностью конструктивных признаков предлагаемого устройства и в том числе - оппозиционным размещением камеры 3 по отношению к корпусу 1 (вынос камеры вне корпуса).
Предлагаемая полезная модель отвечает всем критериям охраноспособности по действующему законодательству.
Таблица№1
Результаты сравнительных испытаний до и после пробега на вагонах метрополитена заявляемого устройства согласно фиг1, фиг.2 и фиг.3.
Параметры и режимы испытаний
Конструкция заявляемого устройства соответствующая фигуре:
Заявляемая полезная модель конкретного исполнения по примерам №№
Контрольные примеры №№
Заявляемая полезная модель после пробега на вагоне метрополитена по примерам №№
1
2
3
4
5
6
7
8
Отношение V<sub>1</sub>:V (1:10-1:30)
Фиг.1
1:10
1:20
1:30
1:5
1:35
1:10
1:20
1:30
Фиг.2
1:10
1:30
1:20
1:16
1:40
1:15
1:30
1:20
Фиг.3
1:20
1:30
1:10
1:8
1:32
1:20
1:15
1:10
Испытания в автономном режименепосредственно от очага горения
Фиг.1
+++
+++
+++
-+
-++
+++
+++
+++
Фиг.2
+++
+++
+++
--+
-++
+++
+++
+++
Фиг.3
+++
+++
+++
+--
-++
+++
+++
+++
*
**
Инерционность срабатывания в автономном режиме, с
Фиг.1
50
55
60
30
150
50
50
60
Фиг.2
45
50
70
25
160
60
60
70
Фиг.3
55
48
80
35
170
70
57
80
(-)* -нет тушения из-за малого количества огнетушащего порошка в корпусе.(-)** -нет тушения из-за высокой инерционности модуля, за это время происходит разогрев бортов модельных очагов горения и после срабатывания модуля происходит повторное воспламенение горючего;
Таблица №2Результаты сравнительных испытаний до и после пробега на вагонах метро заявляемых моделей согласно фиг.4, фиг5 и фиг.6, а также прототипа.
Параметры и режимы испытаний
Конструкция заявляемого устройства соответствующая фигуре:
Заявляемая полезная модель конкретного исполнения по примерам №№
Контрольные примеры №№
Заявляемая полезная модель после пробега на вагоне метрополите по примерам №№
Прототип
До пробега на вагоне
После пробега на вагоне
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Отношение V<sub>1</sub>:V (1:10-1:30)
Фиг.4Фиг.5Фиг.6
1:101:101:20
1:201:301:30
1:301:201:10
1:51:71:8
1:351:401:32
1:101:151:20
1:201:251:15
1:301:201:10
Испытания в автономном режиме непосредственно от очага горения
Фиг.4Фиг.5Фиг.6
+++++++++
+++++++++
+++++++++
--++-++--*
-+++---++**
+++++++++
+++++++++
+++++++++
Испытания в режиме электропуска
Фиг.4Фиг.5Фиг.6
+++++++++
+++++++++
+++++++++
+---++++-*
+++++++++
+++++++++
+++++++++
+++++++++
+++
-+***
Инерционность срабатывания в режиме электрозапуска,с
Фиг.4Фиг.5Фиг.6
1,51,92,0
2,03,03,0
1,53,04,0
2,52,02,8
2,04,03,5
1,02,02,5
2,81,94,0
1,53,04,0
2,0
2,8
Инерционность срабатывания в автономном режиме, с
Фиг.4Фиг.5Фиг.6
534950
565345
697782
332930
155162174
576570
526659
697782
(-)* - нет тушения из-за малого количества огнетушащего порошка в корпусе.(-)** - нет тушения из-за высокой инерционности модуля, за это время происходит разогрев бортов модельных очагов горения и после срабатывания модуля происходит повторное воспламенение горючего;(-)*** - нет тушения у прототипа из-за разгерметизации модуля в режиме электропуска.