ОГНЕТУШАЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
FIRE-EXTINGUISHING ELEMENT AND METHOD OF OBTAINNG IT

Изобретение относится к технике пожаротушения с применением диспергированной воды (ДВ) и может использоваться для тушения различных пожаров как на открытой местности, так и в помещениях.
В настоящее время известны различные методы тушения пожаров с помощью ДВ с размером капель ~ 100 мкм и менее (см., например: Повзик Я.С. Пожарная тактика. //М.: ЗАО «СПЕЦТЕХНИКА», 1999, с.39). Высокая эффективность использования ДВ обусловлена ее огромной удельной поверхностью и возможностью охватить значительно больший объем по сравнению со струей, что позволяет обеспечить быстрое охлаждение горячей зоны пожара. Вместе с тем, имеются принципиальные проблемы в реализации этих методов на практике для тушения реальных, особенно крупномасштабных пожаров. Дело в том, что мелкие капли (размером - 100 мкм) очень сильно тормозятся в газовой среде (с уменьшением размера частицы длина ее пути торможения в газе уменьшается). Дробление капель ДВ, возможное при их движении в газе, дополнительно препятствует их проникновению в пожар. В большинстве известных методов источник ДВ (в качестве которого обычно используются различные устройства с форсунками, соплами, пульсаторами давления и др.) располагается вне зоны пожара. В этом случае капли ДВ из-за их торможения в газе и дробления вообще могут не проникнуть в ядро большого пожара (т.е. в его наиболее горячую область) и будут увлечены периферийным течением газа вверх.
Известно огнетушащее импульсное устройство (Патент РФ №2111032, кл. А62С 3/02, В64D 1/16, опубл. 20.05.98), в котором контейнер с огнетушащим веществом и зарядом взрывчатого вещества (ВВ) доставляется к месту пожара при помощи вертолета, сбрасывается в зону пожара и заряд ВВ подрывается, образуя облако диспергированного огнетушащего вещества (ОВ).
Недостатком такого устройства является возможность появления осколков и воздушной ударной волны, опасных для здоровья и жизни людей.
В описании патента РФ (Патент РФ 2295370, кл. А62С 3/00, опубл. 20.03.07 [1]) (прототип) предлагается для тушения пожаров оригинальная методика с применением огнетушащих элементов (ОЭ) в виде герметичных капсул, заполненных водой или другой огнетушащей жидкостью. При этом форма и размеры оболочки капсулы выбраны из условия обеспечения парового взрыва огнетушащей жидкости в течение малого, в пределах нескольких секунд, времени после начала нагрева оболочки пламенем пожара. Для тушения пожара в [1] предлагается вбрасывать в пламя пожара одновременно большое количество подобных капсул с характерным размером 3-5 мм. При паровом взрыве каждой капсулы образуется облако ДВ. Характерные размеры такого облака относительно невелики (~0.2 м). При этом предполагается, что при взрыве каждой из капсул разлет ДВ будет происходить приблизительно равномерно по пространству, и при взрыве большого количества капсул эти облака будут смыкаться, образуя единое большое облако.
В [1] предлагается изготавливать капсулы в виде сфер или отрезков цилиндрических трубок с характерным размером 3-5 мм.
Предположительно технология получения [1] огнетушащих элементов, аналогичная технологии применяемой в фармакологической промышленности для изготовления герметичных капсул с жидкими лекарствами в полимерных оболочках, включала в себя заполнение капсул из полимерного материала огнетушащеи жидкостью и последующую герметизацию капсул.
Эксперименты показали непригодность полимерных материалов для изготовления капсул, поскольку при использовании огнетушащих элементов на их основе невозможно достичь парового взрыва.
Обеспечение возможности изготовления огнетушащих элементов данного типа актуально с точки зрения организации их масштабного и экономного производства, позволяющего более рациональным образом сформировать облако ДВ заданного размера.
Техническим результатом настоящего изобретения для способа и устройства является достижение возможности получения работоспособного образца огнетушащего элемента.
Этот результат достигается следующим образом.
В известном огнетушащем элементе, представляющем собой герметичную капсулу, заполненную огнетушащей жидкостью, материал, форма и размеры капсулы выбираются из условия обеспечения парового взрыва огнетушащей жидкости в течение малого заданного времени после начала нагрева капсулы пламенем пожара.
В заявляемом огнетушащем элементе новым является то, что капсула дополнена полым хвостовиком, причем полость хвостовика образует единый рабочий объем с объемом капсулы, а длина хвостовика выбрана из условия возможности его герметизации.
Подобный огнетушащий элемент может выполняться из материалов с достаточно высокой теплопроводностью и иметь различную форму (сфера, цилиндр и т.д.), но по многим причинам наиболее оптимальным вариантом является огнетушащий элемент в виде цилиндрической стеклянной капсулы, заполненной огнетушащей жидкостью (в частности, водой) и дополненной полым хвостовиком. Предложенная форма капсулы позволяет осуществлять ее герметизацию путем быстрого нагрева кончика хвостовика капсулы вплоть до его расплавления и запирания отверстия в хвостовике, при этом огнетушащая жидкость в капсуле не успевает нагреваться до кипения, что исключает возможность прорыва капсулы давлением пара в зоне нагрева. Возможность получения такого работоспособного ОЭ обеспечена следующей технологией.
Процесс изготовления огнетушащего элемента цилиндрической формы из стекла включает следующие операции:
- выбирают заготовку в виде стеклянной трубки с заданными диаметром и толщиной стенки,
- производят нагрев участка трубки до размягчения стекла в зоне, определяющей размер капсулы огнетушащего элемента,
- осуществляют вытягивание трубки в области размягчения стекла с образованием хвостовика,
- отрезают заготовку в области окончания хвостовика,
- производят нагрев заготовки с противоположной хвостовику стороны с формированием дна капсулы,
- после остывания заготовки заполняют капсулу через открытый хвостовик огнетушащей жидкостью,
- герметизируют капсулу путем запаивания окончания хвостовика с получением огнетушащего элемента.
Выбор заявляемой формы капсулы и технологического цикла получения огнетушащего элемента на ее основе связан с необходимостью создания условий, обеспечивающих, наряду с работоспособностью с точки зрения выполнения условия достижения парового взрыва капсулы и формирования облака ДВ, технологичность изготовления огнетушащего элемента.
Способ был реализован для получения работоспособных сферических и цилиндрических стеклянных капсул.
В ходе работ было найдено, что во многих отношениях более выгодной является цилиндрическая форма капсулы.
Приведем стадии изготовления таких капсул стеклодувным методом:
- на расстоянии ~35-40 мм от конца стеклянной трубки (марка стекла С37-2) с наружным диаметром 5 мм, толщиной стенки 0,5 мм и длиной ~80 мм в пламени горелки вытягивается коническое сужение, формирующее хвостовик, с наружным диаметром на выходе ~2,0±0,5 мм и внутренним диаметром на выходе 0,5-0,6 мм;
- после остывания трубка отрезается на длине ~45-50 мм в зоне сужения с образованием хвостовика, при этом с противоположной стороны трубки образуется открытое отверстие малого диаметра, что обеспечивает возможность заполнения капсулы водой;
- стеклянная трубка с широкого конца запаивается с образованием сферического дна с толщиной стенки ~0,5 мм, затем через отверстие в сужении со стороны хвостовика капсула заполняется водой с помощью медицинского шприца;
- открытый конец сужения хвостовика запаивается в пламени горелки с образованием небольшой капли стекла.
Полученный по приведенной технологии огнетушащий элемент представляет собой цилиндрическую капсулу, дополненную хвостовиком с образованием единого рабочего объема, заполненного водой, что позволяет надежно реализовать облако ДВ с диаметром порядка 30 см.
Таким образом, благодаря выбору геометрии огнетушащего элемента и технологии получения ОЭ обеспечена его работоспособность при технологичности производства.