модуль порошкового пожаротушения

Формула изобретения

1. Модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с огнетушащим порошком, газогенератор с зарядом твердого топлива в виде шашек, средство, обеспечивающее аэрацию порошка, в виде цилиндрической обечайки с отверстиями, размещенными рядами на ее боковой поверхности и заглушенным дном, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, снабженный мембраной, отличающийся тем, что заряд твердого топлива выполнен в виде последовательно расположенных бесканальных шашек из конденсированного вещества, отделенных друг от друга упругими прокладками с центральным отверстием каждая, цилиндрическая обечайка средства, обеспечивающего аэрацию порошка, являющаяся одновременно корпусом газогенератора, закрыта жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным инициатором, заглушенное дно обечайки по периферии выполнено перфорированным, ряды отверстий на боковой поверхности размещены равномерно по ее высоте в пределах корпуса модуля, проходные сечения всех отверстий перфорации обечайки перекрыты вскрывающимися элементами, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, соосно скрепленного с дном корпуса модуля, мембрана перекрывает торец сопла, обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси, и поджата к нему накидной гайкой посредством шайбы, при этом корпус модуля оснащен горловиной, в которой закреплен газогенератор с возможностью его замены.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в обечайке последовательно, начиная от крышки, оснащенной инициатором, расположены технологическая прокладка, упругая прокладка, каждая с центральным отверстием, заряд твердого топлива, вторая упругая прокладка, при этом инициатор, состоящий из электровоспламенителя и воспламеняющей навески, размещен в полости крышки обечайки, а проводки электровоспламенителя герметично выведены через отверстие крышки и защищены от воздействия статического электричества.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отношение длины каждой шашки заряда твердого топлива и ее диаметра составляет 2,45÷2,55.

4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отверстия, размещенные рядами на боковой поверхности обечайки, расположены равномерно по окружности перпендикулярно друг другу и оси обечайки, при этом отношение диаметра каждого из отверстий и диаметра обечайки составляет 0,08÷0,1, отношение расстояния от перфорированного дна обечайки до центра каждого отверстия первого ряда и ее высоты составляет 0,01÷0,02, а отношение расстояния между центрами каждого из отверстий последующих рядов и высоты обечайки составляет не менее 0,14÷0,15.

5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отношение диаметра сопла и его длины составляет 0,6÷0,7, а отношение диаметра корпуса модуля и диаметра сопла составляет 3,5÷3,6.

6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отношение длины цилиндрической части корпуса модуля и ее диаметра составляет 1,8÷1,9, а отношение диаметра цилиндрической части корпуса модуля и диаметра обечайки составляет 4,7÷4,9.

7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что шайба выполнена в форме кольца с центральным отверстием, отношение диаметра которого и диаметра соответствующего ему посадочного места сопла составляет 0,94÷0,95, отношение общей высоты шайбы и ее диаметра составляет 0,055÷0,06, при этом верхний торец шайбы имеет со стороны центрального отверстия плоскую поверхность, перпендикулярную оси сопла, а со стороны, контактирующей с соплом, канавку, при этом отношение глубины канавки и высоты шайбы составляет 0,12÷0,13.

8. Модуль по п.1, отличающийся тем, что свободный торец сопла выполнен с профилированной поверхностью, ответной профилю канавки шайбы.

9. Модуль по п.1, отличающийся тем, что вскрывающиеся элементы выполнены из липкой пленки или резины цилиндрической формы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к модулям порошкового пожаротушения, которые являются универсальными средствами пожаротушения и могут быть использованы как при объемном, так и локальном подавлении несанкционированных загораний в объектах относительно большой протяженности (кабельные каналы, тоннели), производственных и общественных зданиях, хранилищах, складах ГСМ, гаражах, офисах и т.п., как при ручном, так и дистанционном (полу- или автоматическом) автономном задействовании.

Из уровня техники известна конструкция устройства для подавления загораний, принятого за прототип, по патенту РФ №1473158 (дата публикации 1994.06.30, бюллетень №12), содержащего корпус с огнетушащим порошком, газогенератор с зарядом твердого топлива в виде шашек, средство, обеспечивающее аэрацию порошка, в виде цилиндрической обечайки с отверстиями, размещенными рядами на ее боковой поверхности, и заглушенным дном, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, снабженный мембраной.

К недостаткам прототипа следует отнести выполнение элемента, определяющего течение газопорошковой смеси, в виде распылительного насадка, имеющего расширяющуюся конусную часть. Из анализа конструкции насадка, сопоставления диаметров мембраны и корпуса устройства, исполнения конусного участка определенно вытекает, что обеспечить равномерную концентрацию газопорошковой смеси в поперечном сечении факела ее распыла в прототипе не представляется возможным, что ограничивает эксплуатационные возможности известного устройства и, следовательно, ведет к снижению эффективности пожаротушения. Внутреннее пространство распылительного насадка не защищено от внешних несанкционированных воздействий, также не исключена возможность попадания в него частей мембраны после ее разрушения в процессе работы устройства, что создаст помехи для эффективного управления потоком газопорошковой смеси и приведет к снижению эффективности пожаротушения.

Для подавления загораний на объектах относительно большой протяженности, расположенных горизонтально (например, кабельные каналы), необходимо придать газопорошковой смеси максимальную скорость на выходе из устройства пожаротушения, ориентируя ее движение вдоль защищаемого пространства. В известном же устройстве поток газопорошковой смеси приобретает максимально возможную скорость при прохождении цилиндрического участка распылительного насадка, на выходе из конусной части насадка скорость падает, а при горизонтальной установке устройства дальность выброса минимизируется за счет расширяющейся конусной части насадка и соответственно эффективность пожаротушения окажется недостаточной, т.е. прототип имеет ограничения по области применения.

Для подготовки порошка к равномерному и стабильному выбросу, оказывающему влияние на эффективность пожаротушения, важно обеспечить качественную аэрацию порошка в начальной стадии работы газогенератора (до вскрытия мембраны). В прототипе средство, обеспечивающее этот процесс, выполнено как самостоятельная сборочная единица, в виде перфорированного по боковой поверхности цилиндра, свободный конец которого снабжен отражателем, направляющим поток газа, истекающий из нижней группы рядов отверстий перфорации к верхней части устройства. При таком распределении газовых потоков внутри корпуса устройства и не регламентированном размещении аэратора по высоте часть порошка, находящаяся непосредственно под дном аэратора, может оказаться без динамического воздействия истекающего газа и порошок может быть уплотнен. Это обстоятельство усугубляется при использовании устройства после долговременного хранения в снаряженном состоянии. Внутреннее пространство аэратора известного устройства не защищено от попадания в него порошка в процессе изготовления, хранения и эксплуатации. Попавший внутрь аэратора порошок уплотняется за счет естественной вибрации. При работе устройства, из-за практически мгновенного срабатывания (Фиг.2 прототипа) источника сжатого газа, порошок может быть дополнительно уплотнен. В результате нижняя группа отверстий аэратора становится бесполезной для процесса аэрации.

Кроме того, само по себе наличие большого числа сборочных единиц как внутри объема корпуса устройства, так и вне его снижает надежность функционирования конструкции.

Задачей настоящего изобретения является создание модуля порошкового пожаротушения, позволяющего расширить эксплуатационные возможности, диапазон областей применения в соответствии с существующей поребностью за счет реализации условий по обеспечению рациональной организации движения потока газопорошковой смеси, достижения оптимизации параметров факела ее распыла независимо от вертикального или горизонтального размещения модуля в защищаемом пространстве при одновременном повышении надежности конструкции в целом.

Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией модуля порошкового пожаротушения, содержащего корпус с огнетушащим порошком, газогенератор с зарядом твердого топлива в виде шашек, средство, обеспечивающее аэрацию порошка, в виде цилиндрической обечайки с отверстиями, размещенными рядами на ее боковой поверхности, и заглушенным дном, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, снабженный мембраной. Особенность заключается в том, что заряд твердого топлива выполнен в виде последовательно расположенных бесканальных шашек из конденсированного вещества, отделенных друг от друга упругими прокладками с центральным отверстием каждая, цилиндрическая обечайка средства, обеспечивающего аэрацию порошка, являющаяся одновременно корпусом газогенератора, закрыта жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным инициатором, заглушенное дно обечайки по периферии выполнено перфорированным, ряды отверстий боковой поверхности размещены равномерно по ее высоте в пределах корпуса модуля, проходные сечения всех отверстий перфорации обечайки перекрыты вскрывающимися элементами, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, соосно скрепленного с дном корпуса модуля, мембрана перекрывает торец сопла, обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси, и поджата к нему накидной гайкой посредством шайбы, при этом корпус модуля оснащен горловиной, в которой закреплен газогенератор с возможностью его замены.

В частности, в обечайке последовательно, начиная от крышки, оснащенной инициатором, расположены технологическая прокладка, упругая прокладка, каждая с центральным отверстием, заряд твердого топлива, вторая упругая прокладка, при этом инициатор, состоящий из электровоспламенителя и воспламеняющей навески, размещен в полости крышки обечайки, а проводки электровоспламенителя герметично выведены через отверстие крышки и защищены от воздействия статического электричества.

В частности, отношение длины каждой шашки заряда твердого топлива и ее диаметра составляет 2,45÷2,55.

В частности, отверстия, размещенные рядами по боковой поверхности обечайки, расположены равномерно по окружности перпендикулярно друг другу и оси обечайки, при этом отношение диаметра каждого из отверстий и диаметра обечайки составляет 0,08÷0,1, отношение расстояния от перфорированного дна обечайки до центра каждого отверстия первого ряда и ее высоты составляет 0,01÷0,02, а отношение расстояния между центрами каждого из отверстий последующих рядов и высоты обечайки составляет не менее 0,14÷0,15.

В частности, отношение диаметра сопла и его длины составляет 0,6÷0,7, а отношение диаметра корпуса модуля и диаметра сопла составляет 3,5÷3,6.

В частности, отношение длины цилиндрической части корпуса модуля и ее диаметра составляет 1,8÷1,9, а отношение диаметра цилиндрической части корпуса модуля и диаметра обечайки составляет 4,7÷4,9.

В частности, шайба выполнена в форме кольца с центральным отверстием, отношение диаметра которого и диаметра соответствующего ему посадочного места сопла составляет 0,94÷0,95, отношение общей высоты шайбы и ее диаметра составляет 0,055÷0,06, при этом верхний торец шайбы имеет со стороны центрального отверстия плоскую поверхность, перпендикулярную оси сопла, а со стороны, контактирующей с соплом, - канавку, при этом отношение глубины канавки и высоты шайбы составляет 0,12÷0,13.

В частности, свободный торец сопла выполнен с профилированной поверхностью, ответной профилю канавки шайбы.

В частности, вскрывающиеся элементы выполнены из липкой пленки или резины цилиндрической формы.

Проведенный анализ уровня техники показывает, что заявляемый модуль порошкового пожаротушения отличается от ближайшего аналога выполнением газогенератора сменным, иным принципом формирования заряда твердого топлива из шашек с размещением их последовательно (в прототипе - параллельно), выполнением их бесканальными; иным конструктивным выполнением элемента, определяющего течение газопорошковой смеси; иным расположением мембраны с приданием ей дополнительной функции по защите внутреннего пространства сопла от внешних несанкционированных воздействий; конструктивным приданием обечайке аэратора функции корпуса газогенератора; иным размещением рядов отверстий перфорации (в прототипе ряды сгруппированы по концам обечайки); наличием перфорации дна обечайки, вскрывающихся элементов и шайбы с профилированной поверхностью.

Кроме того, в предлагаемом техническом решении иначе организован процесс управления потоком газопорошковой смеси, приводящий к оптимизации его параметров. В прототипе после вскрытия мембраны при прохождении цилиндрического участка распылительного насадка скорость движения газопорошковой смеси возрастает пропорционально изменению площади сечения корпуса устройства и насадка. При этом скорость движения газа за счет меньшей его инерционности увеличивается существенно больше, чем скорость движения частиц порошка. При этом, из-за малой длины цилиндрической части насадка, частицы порошка не успевают приобрести скорость движения, близкую к скорости газа. На выходе из распылительного насадка образуется факел, центральная часть которого течет в пространстве как свободная струя газопорошковой смеси, не претерпевая существенных изменений, и расширяющаяся периферийная газовая часть, движущаяся с существенно большей скоростью, т.к. газ, не насыщенный порошком, при попадании в область пониженного давления, стремится к расширению, а наличие расширяющегося конусного участка насадка не оказывает влияния на процесс выброса пожаротушащего вещества. В результате получается поток газопорошковой смеси с крайне неравномерной концентрацией порошка по его поперечному сечению, что снижает эффективность пожаротушения, в предельном случае вплоть до того, что какая-то часть сплошного очага пожара может быть не погашена.

В заявляемом модуле течение потока газопорошковой смеси определяется соотношением диаметра и длины сопла и отношением диаметра корпуса модуля к диаметру сопла. После достижения определенной критической величины давления газа и вскрытия мембраны газопорошковая смесь при движении к внутренней части сопла сжимается и, двигаясь по соплу, приобретает ускорение. В процессе движения по соплу скорости движения частиц порошка и газа выравниваются. В результате на выходе из сопла образуется непрерывный по сечению поток, в котором отсутствуют ослабленные по концентрации участки.

Именно совокупность отличительных от прототипа признаков заявляемого решения с остальными существенными признаками позволила достичь вышеуказанный технический результат, который невозможно получить при реализации изобретения по прототипу в силу конструктивных особенностей известного устройства для подавления загораний, и решить поставленную задачу.

Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения иллюстрируется графическими изображениями:

Фиг.1 - продольный разрез модуля порошкового пожаротушения;

Фиг.2 - узел А на фиг.1;

Фиг.3. - продольный разрез газогенератора.

Модуль порошкового пожаротушения содержит корпус 1 с огнетушащим порошком 2, оснащенный горловиной 3, в которой с возможностью его замены закреплен газогенератор с корпусом в виде обечайки 4, сопло 5, к которому накидной гайкой 6 с недорезом резьбы 7 посредством шайбы 8 поджата самосрезающаяся мембрана 9. Верхний торец шайбы 8 имеет со стороны центрального отверстия плоскую поверхность 10, на которой свободно лежит мембрана 9. Обечайка 4 закрыта крышкой 11, оснащенной полостью 12, в которой расположен инициатор 13. В обечайке 4 последовательно размещены технологическая прокладка 14, упругая прокладка 15, каждая с центральным отверстием, заряд твердого топлива, выполненный в виде последовательно расположенных шашек 16, отделенных друг от друга упругими прокладками 17. Для осуществления аэрации обечайка 4 перфорирована отверстиями 18, проходные сечения которых перекрыты вскрывающимися элементами 19.

Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения работает следующим образом. При подаче электрического импульса инициатор 13 срабатыает и воспламеняет конденсированное вещество шашек 16, которое генерирует газ, протекающий через боковой зазор между шашками 16 и обечайкой 4 к отверстиям перфорации 18 и вскрывающий элементы 19. Через отверстия 18 газ поступает внутрь корпуса модуля 1. Проходя через порошок 2, газ аэрирует его, подготавливая для метания в очаг загорания. При достижении газом давления соответствующего уровня по границе плоской поверхности 10 шайбы 8 со стороны ее центрального отверстия происходит резкий динамичный срез мембраны 9 и газопорошковая смесь через сопло 5 гармонично организованным потоком начинает поступать в пространство с очагом загорания.

Проведенные испытания по тушению очагов загорания показали, что заявляемый модуль, снаряженный 21 кг огнетушащего порошка ИСТО-1:

- в помещении, размещенный горизонтально на высоте 1 м от поверхности пола, позволяет надежно подавить пожар класса В на площади до 58 м² и пожар класса А на площади 75 м² или в объеме 250 м³;

- в канале сечением 2,2×2,2 м, расположенный горизонтально на высоте 1 м от поверхности пола, позволяет надежно подавить пожар класса А на площади до 70 м² или в объеме 155 м ³ (защищаемая длина канала 32 м);

- на открытой площадке, расположенный горизонтально на высоте 1 м от поверхности пола, позволяет надежно подавить пожар класса В на площади до 13,7 м², при размещении модуля на расстоянии до 18 м от центра пожара.

При вертикальном размещении модуля эффективность его работы также подтверждена испытаниями опытных образцов. Ведется подготовка к использованию заявляемого технического решения в серийном производстве.