МОДУЛЬ ПОЖАРОТУШЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО ГАЗОПОРОШКОВОГО ОГНЕТУШАЩЕГО СОСТАВА
FIRE-FIGHTING MODULE BASED ON COMBINED GAS-POWDER FIRE-EXTINGUISHING COMPOSITION

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для объемного пожаротушения закрытых объемов (производственных, складских помещений, специальных отсеков и т.п.), блокирования распространения огня, предупреждения газовых взрывов, для защиты бытовой и промышленной электроники, энергетического оборудования, транспорта и объектов нефтехимической отрасли.
Известен модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус, снаряженный огнетушащим порошком, газогенератор, закрепленный с возможностью его замены в верхней части корпуса, снабженный в нижней части газодинамически связанным с ним аэратором, а в верхней части - электропусковым элементом, сопловой насадок в виде пустотелого цилиндрического сопла, разрушаемую мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, боковая поверхность аэратора оснащена отверстиями, перекрытыми вскрывающимися элементами, сопловой насадок размещен в горловине дна корпуса с зазором, при этом его торец со стороны мембраны снабжен фланцем, а торец, обращенный к газогенератору, снабжен фигурными отверстиями, каждый фрагмент торца, находившийся на месте выполненного отверстия, отогнут внутрь соплового насадка с сохранением связи с торцом по части своего периметра, совпадающей с условной линией, проходящей через центр торца, плоскость каждого фрагмента размещена под углом 30-60° к оси соплового насадка, а все фрагменты отогнуты в одном направлении, при этом отношение длины боковой поверхности соплового насадка к его внутреннему диаметру составляет 0,8-3,0, отношение суммарной площади отверстий в торце соплового насадка к его площади проходного сечения составляет 0,4 и более, а давление вскрытия разрушаемой мембраны составляет 2,4-3,5 МПа (RU 2470688, A62C35/00,  27.12.12).
Известный модуль весьма эффективен на открытых очагах, в том числе, находящихся на больших расстояниях, но имеет недостаточную эффективность при тушения «экранированных» очагов, т.е. находящихся вне зоны прямого действия модуля, что особенно важно для защиты помещений с высокой пожарной нагрузкой, в которых степень затенения может достигать 50% по площади и более.
Кроме того, модуль не обеспечивает равномерную по скорости подачу порошка в течение относительно длительного времени и имеет ограниченные возможности для регулирования скорости и дальности выброса порошка, что также важно для защиты геометрически сложных объектов с большой степенью затенения.
В качестве прототипа принят модуль порошкового пожаротушения «BiZone», состоящий из емкости с порошком и емкости из 2-х 25-литровых баллонов с двуокисью углерода, которые установлены и закреплены на раме. На каждом баллоне с двуокисью углерода установлено пускозапорное устройство, которое приводится в действие устройством электропуска через взрывозащищенное устройство коммутации, соединенное с электрической цепью запуска от прибора управления автоматической системы пожаротушения. При срабатывании устройства электропуска пороховые газы приводят в действие пробойники внутри пускозапорных устройств, которые прорывают мембраны на баллонах с двуокисью углерода. Двуокись углерода по трубопроводу через крышку поступает в емкость с порошком, создавая в ней давление, при достижении которого 1.9 МПа происходит разрыв мембраны в мембранном узле, после чего смесь огнетушащего порошка с двуокисью углерода поступает через насадок-распылитель в защищаемый объем (паспорт ПС 4854-009-13393076-2005).
Модуль порошкового пожаротушения «BiZone» эффективен для тушения экранированных очагов, но имеет ограничения по скорости и дальности подачи газопорошковой смеси и вследствие этого недостаточно эффективен для защиты больших объемов с увеличенными расстояниями до очага возгорания, поскольку в таких условиях он не обеспечивает скорости подачи тушащего вещества непосредственно в очаг возгорания.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности пожаротушения при увеличенном расстоянии до очага возгорания при сохранении эффективности тушения экранированных очагов, за счет регулирования параметров потока газопорошковой смеси, в условиях увеличения времени непрерывной работы модуля.
Технический результат достигается тем, что в модуле газопорошкового объёмного пожаротушения, содержащем средства для хранения порошка и для хранения газа-вытеснителя, соединительные трубопроводы и средство формирования газопорошкового потока, согласно предложению введен коммутатор газового потока с подключенным к нему модулем управления, один из информационных входов которого предназначен для подключения к пожарным извещателям, при этом средство для хранения порошка представляет собой один или несколько баллонов, каждый из которых соединен с соответствующим выходом  коммутатора газового потока посредством питающего трубопровода, на одном из участков которого установлен датчик давления, соединенный с соответствующим информационным входом модуля управления, а средство для хранения газа-вытеснителя представляет собой один или несколько баллонов, запорно-пусковое устройство каждого из которых входом управления подключено к соответствующему управляющему выходу модуля управления, а посредством трубопровода соединено с соответствующим входом  коммутатора газового потока, дополнительный выход которого через дополнительный трубопровод соединен с форсункой средства формирования газопорошкового потока, другая форсунка которого посредством отводящего трубопровода соединена с баллонами средства для хранения порошка, средство формирования газопорошкового потока состоит из сопла, которое посредством выравнивающей трубки сообщается с камерой смешения, снабженной форсунками, внутри сопла размещены разделитель потоков и распылитель.
В модуле газопорошкового объёмного пожаротушения в качестве коммутатора газового потока используется блок электромагнитных клапанов высокого давления.
В качестве газа-вытеснителя может быть использован осушенный воздух, или азот, или углекислый газ, или смеси инертных газов с азотом.
В качестве запорно-пусковых устройств используются запорно-пусковые устройства пиротехнического типа, которые могут быть выполнены во взрывозащищенном исполнении.
В качестве порошка может быть использован термоактивируемый газовыделяющий порошок.
В средство формирования газопорошкового потока дополнительно может подаваться от 5 до 50 % (масс.) всего газа-вытеснителя. Количество газа-вытеснителя, дополнительно подаваемого в средство формирования газопорошкового потока, зависит от конкретного исполнения модуля, привязанного к объему и площади защищаемого объекта, и определяется соотношением эффективных сечений форсунок, газовых и газопорошковых трубопроводов.
На чертеже (фиг.1) приведена схема предлагаемого модуля газопорошкового объёмного пожаротушения. На фиг. 2 показана конструкция средства формирования газопорошкового потока.
Позициями на чертежах обозначены:
1. средство для хранения порошка
2. средство для хранения газа-вытеснителя
3. средство формирования газопорошкового потока
4. коммутатор
5. модуль управления
6. извещатель
7. баллон
8. питающий трубопровод
9. датчик давления
10. баллон для газа-вытеснителя
11. запорно-пусковое устройство
12. трубопровод
13. дополнительный трубопровод
14. форсунка
15. форсунка
16. отводящий трубопровод
17. сопло
18. выравнивающая трубка
19. камера смешения
20. разделитель потоков
21. распылитель.
Модуль газопорошкового объёмного пожаротушения содержит средство 1 для хранения порошка и средство 2 для хранения газа-вытеснителя, средство 3 формирования газопорошкового потока, коммутатор 4 газового потока с подключенным к нему модулем 5 управления, один из информационных входов которого предназначен для подключения к пожарным извещателям 6. Средство 1 для хранения порошка представляет собой один или несколько баллонов 7, каждый из которых соединен с соответствующим выходом  коммутатора 4 газового потока посредством питающего трубопровода 8, на одном из участков которого установлен датчик 9 давления, соединенный с соответствующим информационным входом модуля 5 управления. Средство 2 для хранения газа-вытеснителя представляет собой один или несколько баллонов 10, запорно-пусковое устройство 11 каждого из которых входом управления подключено к соответствующему управляющему выходу модуля 5 управления, а посредством трубопровода 12 соединено с соответствующим входом  коммутатора 4 газового потока, дополнительный выход которого через дополнительный трубопровод 13 соединен с форсункой 14 средства формирования газопорошкового потока, другая форсунка 15 которого посредством отводящего трубопровода 16 соединена с баллонами 7 средства 1 для хранения порошка. Средство 3 формирования газопорошкового потока состоит из сопла 17, которое посредством выравнивающей трубки 18 сообщается с камерой 19 смешения, снабженной форсунками 14 и 15, внутри сопла 17 размещены разделитель 20 потоков и распылитель 21.
Модуль газопорошкового объёмного пожаротушения функционирует следующим образом.
При возникновении пожара возгорание фиксируется стандартными первичными извещателями пожара (дымовые, тепловые, ручные и т.д.). Пожарный извещатель 6 передает сигнал тревоги на модуль 5 управления. Модуль 5 управления обрабатывает сигнал в соответствии с заложенным в него алгоритмом функционирования и формирует на своем управляющем выходе команду на запуск модуля пожаротушения в виде электрического импульса, который поступает на вход управления запорно-пускового устройства 11. При срабатывании запорно-пускового устройства 11 открывается баллон 10 с газом-вытеснителем. Газ-вытеснитель, выходя из баллона 10, движется по газовому трубопроводу 12 и с помощью коммутатора 4 газового потока направляется, в зависимости от количества сработавших пожарных извещателей 6, в один или несколько  баллонов 7 с порошком, создавая в них рабочее давление 10-15 бар.
При достижении рабочего давления в баллонах 7 с порошком происходит разрыв мембраны 22 и выход газопорошковой смеси из баллонов 7 в отводящий трубопровод 16. Газопорошковая смесь движется по отводящему трубопроводу 16 и подается в средство 3 формирования газопорошкового потока через форсунку 15. Одновременно с этим в средство 3 формирования газопорошкового потока через форсунку 14 подается чистый газ-вытеснитель из баллона 10 через коммутатор 4 газового потока. Дополнительная подача рабочего газа-вытеснителя может осуществляться в количестве от 5 до 50 % всего газа в модуле газопорошкового объёмного пожаротушения, что позволяет менять интенсивность и дальность выброса газопорошковой струи как в сторону увеличения, так и уменьшения. В камере 19 смешения средства 3 формирования газопорошкового потока происходит их смешение (обогащение порошка газом-носителем), дополнительное ускорение газопорошковой смеси и ее перенос под давлением в выравнивающую трубку.
Далее, пройдя через выравнивающую трубку 18, где происходит ламинаризация газопорошкового потока и устранение локальных завихрений, часть смеси посредством разделителя 20 потоков направляется через распылитель 21, что приводит к созданию плотного равномерного газопорошкового облака на небольшом расстоянии 2 ÷ 5 м. Реализация распылителя может иметь различные варианты исполнения, в частности (на чертеже не показано) в виде лопаток прямоугольной или трапециевидной формы в количестве от 3 до 20 штук, радиально расположенных на равном расстоянии друг от друга внутри сопла и повернутых относительно плоскости перпендикулярной оси симметрии сопла на угол от 5° до 85°. Размер, число и угол поворота лопаток определяют геометрию первичного газопорошкового облака непосредственно вблизи распылителя.
Такая конструкция распылителя позволяет добиться при  запуске установки подачи мощной газопорошковой струи в зону тушения, а по мере падения давления газа в системе создавать защитный купол из порошка в зоне пожара, что препятствует повторному возгоранию. Оставшаяся часть газопорошкового потока выходит из сопла 17 с высокой скоростью и создает газопорошковое облако на большем расстоянии 5 ÷ 10 м.
Датчик 9 давления  установлен в газовой магистрали (на одном из участков питающего трубопровода 8) и подключен к модулю 5 управления, электронная схема которого позволяет сформировать сигналы управления, обеспечивающие последовательное открытие баллонов 10 с газом при падении давления в системе и/или увеличении количества выбрасываемого огнетушащего порошка, а так же при необходимости обеспечить повторный выброс газопорошковой смеси. По результатам обработки данных, получаемых с датчика 9 давления, в модуле 5 управления формируется информация о штатном срабатывании всего модуля пожаротушения, что служит обратной связью с внешней системой пожарной сигнализации и пожаротушения.