устройство для тушения пожаров, система для тушения пожаров

Формула изобретения

1. Устройство для тушения пожаров, содержащее по меньшей мере одну распылительную насадку с соплами, направленными наклонно в стороны наружу для распыления туманообразной огнетушащей жидкости, отличающееся тем, что расстояния между соплами, направление распыления сопел, первоначальный размер капель и давление распыляемой жидкости взаимосвязаны таким образом, что обеспечивают усиление и концентрирование общего потока распыления путем создания всасывания, втягивающего потоки распыления отдельных сопел к центру.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распылительная насадка снабжена соплом, расположенным центрально по отношению к наклонным соплам, соединительным каналом от впускного отверстия насадки до центрального сопла, включающим ответвления для соединения впускного отверстия с наклонными соплами, перемещаемый в соединительном канале стержень, установленный с возможностью размещения его на расстоянии от впускного отверстия для поддержания открытой связи впускного отверстия со всеми соплами под действием большего рабочего давления первой стадии и с возможностью контакта стержня со впускным отверстием для перекрытия связи его с наклонными соплами и поддержания открытой связи впускного отверстия с центральным соплом под действием меньшего рабочего давления второй стадии.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что стержень выполнен с осевым отверстием для соединения впускного отверстия с центральным соплом.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что имеет пружину для противодействия усилию, оказываемому на стержень рабочим давлением.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что усилие пружины выбрано с возможностью его соответствия рабочему давлению по впускном отверстии распылительной насадки, равному примерно 70 бар.

6. Устройство по любому из пп.2 - 5, отличающееся тем, что оно имеет приводное устройство для подачи жидкости в распылительную насадку, содержащее несколько параллельно соединенных гидравлических аккумуляторов.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что гидравлические аккумуляторы имеют рабочее давление зарядки около 200 бар, а давление после разгрузки в нерабочем состоянии около 50 бар.

8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что каждое сопло содержит закрепленное в имеющемся корпусе распылительной насадки гнездо с размещенными в нем горловиной и опирающимся на нее завихрителем, образующими вместе камеру завихрения, причем завихритель закреплен в корпусе с возможностью приведения его во вращение давлением жидкости.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что поверхность завихрителя, контактирующая с горловиной, имеет по меньшей мере один наклонный желоб для подачи жидкости в камеру завихрения.

10. Устройство по любому из пп.8 и 9, отличающееся тем, что оно имеет эластичное уплотнительное средство, расположенное между завихрителем и фильтром, а завихритель установлен в корпусе распылительной насадки через фильтр.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что эластичное уплотнительное средство выполнено в виде кольца, расположенного вокруг имеющегося на завихрителе выпускного отверстия.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде диска, расположенного вокруг имеющегося на завихрителе выпускного отверстия.

13. Устройство по п.10, отличающееся тем, что фильтр выполнен металлокерамическим.

14. Система для тушения пожаров, например в машинных отделениях кораблей и подобных им помещениях, содержащая жидкостной насос и главную линию, проходящую к месту тушения пожара, отличающаяся тем, что она имеет устройство для тушения пожара по пп.1 - 13, при этом жидкостной насос выполнен с возможностью зарядки гидравлических аккумуляторов в нерабочем состоянии системы, а главная линия выполнена с возможностью ее перекрытия после перезарядки гидравлических аккумуляторов и при необходимости для последующей подачи жидкости, причем гидравлические аккумуляторы выполнены с возможностью подачи жидкости для тушения к месту обнаружения пожара.

Приоритет по пунктам:

04.10.91 - по п.1;

28.10.91 - по пп.2 - 10;

20.05.91 - по пп.11 - 14.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для тушения пожаров, содержащему по меньшей мере одну распылительную насадку с несколькими соплами, направленными наклонно в стороны.

Известно устройство для тушения пожаров, содержащее по меньшей мере одну распылительную насадку с соплами, направленными наклонно в стороны наружу для распыления туманообразной огнетушащей жидкости [1].

Для получения при тушении пожара мелкодисперсных капелек воды, которые распространяются по всему находящемуся под контролем пространству, а также для избежания повреждений за счет воды находящегося внутри этого пространства оборудования, в этом устройстве имеются завихрители, размещенные под углом друг к другу.

Известна также система для тушения пожаров, например в машинных отделениях кораблей и подобных им помещениях, содержащая жидкостной насос и главную линию, проходящую к месту тушения пожара [2].

Однако в данных устройствах не достигается усиление и концентрирование общего потока распыления.

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства для тушения пожаров, которое за счет усиления и концентрирования общего потока распыления обладало бы мощной проникающей способностью огнетушительной жидкости и требовало бы лишь малого ее расхода, а также задача создания системы для тушения пожаров, в состав которой входит данное устройство.

Данная задача согласно первому аспекту изобретения решается посредством устройства для тушения пожаров, содержащего по меньшей мере одну распылительную насадку с соплами, направленными наклонно в стороны наружу для распыления туманообразной огнетушащей жидкости, в котором согласно изобретению расстояния между соплами, направление распыления сопел, первоначальный размер капель и давление распыляемой жидкости взаимосвязаны таким образом, что обеспечивают усиление и концентрирование общего потока распыления путем создания всасывания, втягивающего потоки распыления отдельных сопел к центру.

При помощи направленного распыления тумана согласно изобретению возможно тушение пожаров, считающихся исключительно трудными для тушения, за короткое время и малым количеством воды.

Получение распыляемого тумана желаемой концентрации зависит от различных параметров, таких как отдельные углы распространения и относительное главное направление каждого сопла, а также от величины капли; широкий отдельный угол распространения способствует контакту с завесой тумана соседних сопел и, таким образом, общей концентрации посредством всасывания снаружи. Возникающий в результате характер потока тумана имеет сходство с губкой с относительно круглой головкой.

При увеличении рабочего давления концентрация увеличивается; струи тумана быстро вращаются навстречу друг другу и вследствие этого усиливаются. Эффект концентрации может быть усилен с помощью пятого сопла, направленного по центру прямо вниз.

Поэтому предпочтительно, чтобы распылительная насадка была снабжена соплом, расположенным центрально по отношению к наклонным соплам, соединительным каналом от впускного отверстия насадки до центрального сопла, включающим ответвления для соединения впускного отверстия с наклонными соплами, перемещаемый в соединительном канале стержень, установленный с возможностью размещения его на расстоянии от впускного отверстия для поддержания открытой связи впускного отверстия со всеми соплами под действием большего рабочего давления первой стадии, и с возможностью контакта стержня со впускным отверстием для перекрытия связи его с наклонными соплами и поддержания открытой связи впускного отверстия с центральным соплом под действием меньшего рабочего давления второй стадии.

Для того чтобы обеспечить необходимое всасывание снаружи и сверху, если распылительная насадка установлена на потолке, между потолком и отверстиями сопел предпочтительно должен быть промежуток, например в 2 см. Дымовые газы, образующиеся при пожаре, будут всасываться в гасящий туман и таким образом охлаждаться, и по крайней мере частично очищаться.

При концентрации различных струй тумана капли внутри него будут сталкиваться друг с другом и дробиться на более мелкие, что усилит эффект гашения.

Первоначальная величина капель тумана не должна быть слишком большой, поскольку в противном случае струи тумана разных сопел могут утратить взаимный контакт, необходимый для общей струи тумана.

В каждом случае величина капли так же, как и другие параметры при различных рабочих давлениях, может быть определена путем испытания.

Целесообразно, чтобы стержень был выполнен с осевым отверстием для соединения впускного отверстия с центральным соплом.

Желательно, чтобы устройство имело пружину для противодействия усилию, оказываемому на стержень рабочим давлением.

Возможно, чтобы усилие пружины было выбрано с возможностью его соответствия рабочему давлению во впускном отверстии распылительной насадки, равному примерно 70 бар.

Полезно, чтобы устройство имело приводное устройство для подачи жидкости в распылительную насадку, содержащее несколько параллельно соединенных гидравлических аккумуляторов.

Предпочтительно, чтобы гидравлические аккумуляторы имели рабочее давление зарядки около 200 бар, а давление после разгрузки в нерабочем состоянии около 50 бар.

Целесообразно, чтобы каждое сопло содержало закрепленное в имеющемся корпусе распылительной насадки гнездо, с размещенными в нем горловиной и опирающимся на нее завихрителем, образующими вместе камеру завихрения, причем завихритель был закреплен в корпусе с возможностью приведения его во вращение давлением жидкости.

Желательно, чтобы поверхность завихрителя, контактирующая с горловиной, имела по меньшей мере один наклонный желоб для подачи жидкости в камеру завихрения.

Распылительная насадка предпочтительно предназначена для работы при высоком давлении жидкости, например 100 бар и более, для обеспечения образования так называемого "тумана". Высокое рабочее давление приводит завихритель в высокоскоростное вращение, благодаря которому выходящие мельчайшие капли образуют сильный турбулентный поток, в результате чего создается возросший эффект гашения благодаря высокой скорости капель.

Возможно, чтобы устройство имело эластичное уплотнительное средство, расположенное между завихрителем и фильтром, а завихритель был установлен в корпусе распылительной насадки через фильтр.

Полезно, чтобы эластичное уплотнительное средство было выполнено в виде кольца, расположенного вокруг имеющегося на завихрителе выпускного отверстия.

Предпочтительно, чтобы фильтр был выполнен в виде диска, расположенного вокруг имеющегося на завихрителе выпускного отверстия.

Целесообразно, чтобы фильтр был выполнен металлокерамическим.

Сопло такой конструкции может быть изготовлено длиной от 10 до 12 мм, в то время как обычная длина сопла составляет от 35 до 40 мм. Распылительная насадка из металла, снабженная, например, четырьмя соплами согласно изобретению, имеет вес около 600 г, тогда как соответствующая распылительная насадка, оборудованная известными соплами, весит от 3 до 4 кг.

Этот вариант осуществления изобретения может быть предпочтительно использован при тушении пожаров в машинных отделениях кораблей и подобных им помещениях.

Согласно существующему мнению, эффективное тушение пожара внутри зоны огня в машинном отделении предполагает, что количество воды составляет от 500 до 600 л в минуту. Для достижения этого при подаче воды насосом прямо из емкости необходим насос мощностью от 130 до 140 кВт.

Данная задача согласно второму аспекту изобретения решается посредством системы для тушения пожаров, например в машинных отделениях кораблей и подобных им помещениях, содержащей жидкостной насос и главную линию, проходящую к месту тушения пожара, которая согласно изобретению имеет устройство для тушения пожара по первому аспекту изобретения, при этом жидкостной насос выполнен с возможностью зарядки гидравлических аккумуляторов в нерабочем состоянии системы, а главная линия выполнена с возможностью ее перекрытия после перезарядки гидравлических аккумуляторов и при необходимости, для последующей подачи жидкости, причем гидравлические аккумуляторы выполнены с возможностью подачи жидкости для тушения к месту обнаружения пожара.

Например, могут быть использованы пять гидравлических аккумуляторов, соединенных параллельно, объемом 50 л каждый, с давлением зарядки около 200 бар и давлением после разгрузки в нерабочем состоянии около 50 бар.

Такой комплект аккумуляторов дает возможность подачи достаточного количества воды для достаточно быстрого гашения вспыхнувшего пожара.

Жидкостный насос в данной установке может иметь мощность всего 15 кВт и объемный расход около 35 л в минуту.

В дальнейшем изобретение поясняется на примерах его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 представляет собой вид с торца распылительной насадки.

Фиг. 2 - продольное сечение распылительной насадки согласно фиг.1, распылительная насадка приведена в готовность для тушения пожара.

Фиг. 3 - продольное сечение распылительной насадки согласно фиг.1, распылительная насадка приведена в готовность для охлаждения.

Фиг. 4 показывает боковой разрез предпочтительного выполнения сопла.

Фиг. 5, подобно фиг. 4, показывает другой вариант выполнения сопла.

Фиг. 6 показывает пример устройства, в котором предпочтительно могут быть использованы распылительные насадки согласно изобретению по фиг.1-3.

На фиг. 1-3 позиция 1 относится в целом к распылительной насадке. Корпус распылительной насадки 1 обозначен цифрой 2, а четыре сопла, направленные наклонно книзу в сторону, обозначены цифрой 3.

Сопло, направленное наклонно книзу и расположенное по центру относительно сопел 3, обозначено цифрой 4. Впускное отверстие для жидкости на распылительной насадке обозначено цифрой 5. Впускное отверстие 5 переходит в осевую расточку 6, немного расширяющуюся относительно впускного отверстия; из этой расточки к боковым соплам 3 проходят расточки 7. В осевой расточке С размещен стержень 8 со сквозным осевым отверстием 9, ведущим к расположенному в центре соплу 4, обычно направленному книзу.

Пружина 10 выполнена с возможностью прижатия конца стержня 8 к выступу 11, образованному на впускном отверстии 5. Если давление, действующее на конец стержня 8 через впускное отверстие 5, преодолевает усилие дружины 10, стержень 8 занимает положение, показанное на фиг.2. В этом положении жидкость может вытекать из впускного отверстия 5 частично через отверстие 9 в стержне 8 в расположенное по центру сопло 4, и частично через кольцевой зазор 12 между стержнем 8 и стенкой расточки 6 в расточки 7, проходящие от расточки 6 к боковым соплам 3.

Если усилие пружины 10 преодолевает давление, действующее в противоположном направлении через впускное отверстие 5, стержень 8 занимает положение, показанное на фиг.3. В этом положении конец стержня 8 находится в тесном контакте с выступом 11 выпускного отверстия 5; сообщение с боковыми соплами 3 перекрыто, в то время как сообщение с расположенным по центру соплом 4 остается.

Распылительная насадка согласно фиг.1-3 особенно пригодна для использования при тушении пожаров в машинных отделениях кораблей и подобных им помещениях, и поэтому предпочтительно применять несколько соединенных параллельно гидравлических аккумуляторов в качестве приводного устройства для огнетушительной жидкости.

Первоначально давление воды так высоко, что каждый стержень 8 распылительных насадок 1 занимает положение, показанное на фиг.2, так что жидкость выбрасывается наружу через все сопла и гасит огонь. Когда гидравлические аккумуляторы начинают подачу, давление воды во впускном отверстии 5 распылительных насадок падает, и распылительная насадка 8 принимает положение, показанное на фиг.3. Остаток воды разбрызгивается через каждое центральное сопло 4 и имеет в первую очередь функцию охлаждения.

На фиг.4 и 5 позиция 20 относится к горловине сопла, предназначенной для распыления жидкости в виде капельных туманообразных образований. Для этой цели жидкость в пространстве 21 перед выходным отверстием 33 горловины 20 должна быть подвергнута сильному завихрению, которое обеспечивается с помощью завихрителя 22, опирающегося на корпус горловины 20, причем поверхность завихрителя, контактирующая с внутренней конической поверхностью горловины 20 в варианте выполнения по фиг.4 снабжена по крайней мере одним желобом, предпочтительно, например, четырьмя предпочтительно наклонными желобами 23 для протекания жидкости из подающего канала 7 через дисковый фильтр 25, предпочтительно металлокерамический, в кольцевое пространство между гнездом 24 сопла и завихрителем 22, при этом желоб 23 проходит в камеру 21 завихрения.

Седло сопла корпуса 2 имеет кольцевой выступ 26, на который опирается металлокерамический фильтр 25, благодаря воздействию гнезда 24 сопла, которое крепится к корпусу 2 при помощи резьбы 32 и прижимает горловину 20 к завихрителю 22 и далее через эластичную уплотнительную прокладку, предпочтительно в форме кольца 25 толщиной, например, в 1мм, к металлокерамическому фильтру 25 и выступу 26 корпуса 2.

Для удовлетворительной работы сопла необходим тесный контакт между кольцевым выступом 26 корпуса 2 и фильтром 25, а также между кольцевым выступом 30 корпуса 2 разбрызгивателя и фланцем 31 гнезда 24, на который он опирается; резьба 32 не затянута плотно.

Необходимая герметизация достигается благодаря эластичному уплотнительному средству 28, которое автоматически компенсирует отклонения в допуске выступов 26 и 30 относительно фильтра 25 и фланца 31 и, кроме того, герметизирует все соединение и позволяет относительно свободную, то есть неплотную установку фильтра 25 на выпускном отверстии 34 завихрителя 22, показанную цифрой 29.

Под действием давления приводящей жидкости завихритель 22 может вращаться самостоятельно вместе с кольцом 23 и даже увлекать за собой фильтр 25, в зависимости от взаимных отношений сил трения.

В другом варианте выполнения по фиг.5 завихритель обозначен цифрой 40. Желоба 42, ведущие в камеру завихрения, не являются наклонными, но, с другой стороны, завихритель 40 включает опорный фланец, снабженный, например, четырьмя наклонными желобами 41, посредством которых давление приводящей жидкости приводит во вращение завихритель 40. Между опорным фланцем и дном сопла устанавливается эластичное уплотнительное кольцо 43. Желоба 41 являются более глубокими, чем толщина уплотнительного кольца 43.

Завихритель также может быть приведен во вращение другими способами в пределах прилагаемой формулы изобретения.

Распылительная насадка может иметь четыре сопла 3, направленных наклонно вниз под углом примерно 45^o. Можно достигнуть концентрации образования тумана отдельных сопел в струю направленного действия, особенно, если отдельные сопла выполнены в соответствии с прилагаемым чертежом, на котором сопла занимают относительно небольшое пространство и поэтому могут быть расположены близко друг к другу. Концентрация становится сильнее при увеличении рабочего давления; струи тумана быстро вращаются навстречу друг другу и вследствие этого поддерживаются. Эффект концентрации может быть усилен с помощью пятого сопла 4, направленного по центру прямо вниз. Достижение желаемой концентрации струи тумана зависит от нескольких параметров, в первую очередь от отдельных углов распространения и относительных главных направлений отдельных сопел. Широкий отдельный угол распространения способствует контакту с завесой тумана соседних сопел и, таким образом, общей концентрации посредством всасывания снаружи. Возникающий в результате характер потока тумана имеет сходство с губкой с относительно круглой головкой. Первоначально величина капель из сопел 3 может быть предпочтительно около 60 мкм, тогда как величина капель из центрального сопла 4 может быть около 80 мкм.

Фиг. 6 является схематическим изображением варианта выполнения установки, предназначенной специально для тушения пожаров в машинных отделениях кораблей и других подобных им помещениях.

Позиция 50 на этой фигуре обозначает жидкостный насос, приводной двигатель которого обозначен цифрой 51. Три регулятора давления, предпочтительно настроенные на 50, 180 и 200 бар соответственно обозначены 52, 53, 54.

Позиция 55 обозначает пять гидравлических аккумуляторов, соединенных параллельно, емкостью 50 л каждый, с давлением подачи около 200 бар и разгрузочным давлением в состоянии покоя около 50 бар. Позиции 56, 57, 58 и 61 означают клапаны, последний из которых имеет предпочтительно ручное управление. Два пневматических аккумулятора с давлением подачи, например, 7 бар обозначены 59 и 62, цифра 60 обозначает линию, проходящую от аккумулятора 59 к управляющим клапанам 57 и 58. Позиция 63 означает зону огня, куда помещены несколько распылительных насадок 1; подающий механизм от гидравлических аккумуляторов 55 в зону огня 63 обозначен 64, 65. Труба, подающая воду к насосу 50, обозначена 66.

В нерабочем состоянии гидравлические аккумуляторы 55 заряжены до 200 бар, а насос 50 и двигатель 51 бездействуют. Клапаны 56 закрыты, пневматические аккумуляторы 59 и 62 заряжены до 7 бар, а клапаны 57 и 58 отключены. Клапаны 61 бездействуют.

В случае пожарной тревоги в пожарный центр, который на корабле обычно располагается на капитанском мостике, подается электрический сигнал к клапану 58, благодаря чему перемещается золотник клапана 58, и он подает давление в предохранительную часть клапана 57, которая перемещает золотник в противоположное крайнее положение. Клапан 57 подает давление на противоположную область крутящегося цилиндра клапана 56, и цилиндр перемещается в другое крайнее положение. Клапан 56, например, шаровой клапан, теперь открыт и вода течет в распылительную насадку 1.

После того, как давление гидравлического аккумулятора 55 падает до 50 бар, регулятор давления 52 подает сигнал клапану 58, который отключается и приводит в основное положение, и также клапан 37 приводится в основное положение и клапаны 56 закрываются. Насос 50 и двигатель 51 получают сигнал запуска при 180 бар от регулятора давления 53 и заряжают гидравлические аккумуляторы 55 до 200 бар, после чего работа насоса прекращается посредством регулятора давления 54. В варианте выполнения согласно фиг.4 насос 50 может иметь расход около 35 л в минуту, а двигатель 51 может иметь мощность 15 кВт. Время зарядки гидравлического аккумулятора 55 составит около 5 минут, после чего устройство будет готово повторить ту же операцию.

Ручной клапан 61 действует таким же образом, как клапан 58, за исключением того, что вода поступает в систему в течение времени, пока клапан 61 сохраняется в рабочем состоянии. После того, как давление упадет, клапан закроется для перезарядки аккумуляторов 55.

Пневматические аккумуляторы 59 и 62 остаются заряженными благодаря системе сжатого воздуха.

В варианте выполнения, показанном на чертеже, в отдельных распылительных насадках сила пружины 10, действующая на стержень 8, регулируется предпочтительно таким образом, чтобы стержень 8 в пределах давления от 200 бар до 70 бар занимал положение, показанное на фиг.2, а в пределах давления от 70 до 50 бар занимал положение, показанное на фиг.3.

Между давлением 200 бар и 70 бар может быть получен расход в среднем обычно 6,5 л в минуту, а между 70 бар и 50 бар - около 2 л в минуту.

С помощью пяти гидравлических аккумуляторов с номинальным объемом 50 л каждый, первоначальным давлением зарядки 50 бар и максимальным рабочим давлением 200 бар может быть получен объем воды около 190 л.

Устройство, подобное этому, снабженное соответствующим количеством распылительных насадок 1, может без затруднений удовлетворить потребность в 120 л воды приблизительно за 10 секунд с давлением в пределах от 200 до 70 бар, а после этого - потребность в 70 л воды приблизительно за 25 с с давлением в пределах от 70 до 50 бар, то есть в целом 190 л за 35 с.