Способ порошкового пожаротушения и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к порошковому пожаротушению, применяемому как при объемном, так и при поверхностном тушении пожаров классов А, В, С и электроустановок до 1000 В без участия человека, может быть использовано на опасных производствах угольной, горнорудной, химической, нефтяной, атомной промышленности, на транспорте, в общественных зданиях и сооружениях, в офисах, коттеджах, гаражах. Изобретение промышленно применимо в автоматических и автономных системах пожаротушения. Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность тушения, расширить эксплуатационные возможности путем обеспечения оптимального режима подачи газопорошковой смеси, ориентированного на параметры теплового потока от пожарной нагрузки, при одновременном увеличении высотного диапазона подачи газопорошковой смеси, повышении плотности и равномерности факела ее распыла и организации бесперепятственного ее истечения после вскрытия насадка-распылителя за счет минимизации газодинамического сопротивления насадка-распылителя. Предлагается способ порошкового пожаротушения, включающий подачу в защищаемый объем или на защищаемую площадь предварительно аэрированной газопорошковой смеси, содержащей огнетушащий порошок и флегматизирующий газ, особенность заключается в том, что подачу аэрированной газопорошковой смеси осуществляют из рассредоточенных по защищаемому объему или над защищаемой площадью контейнеров с насадками-распылителями под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока от пожарной нагрузки, и организуют беспрепятственное истечение газопорошковой смеси в защищаемый объем или на защищаемую площадь. Для осуществления способа предлагается устройство порошкового пожаротушения, содержащее, по крайней мере, два контейнера с огнетушащим порошком, каждый из которых снабжен насадком-распылителем, регулируемым по давлению вскрытия, соединен трубчатым трактом через аэратор порошка, выполненный в виде радиально установленных трубок с отверстиями и клапанами, с общим источником флегматизирующего газа, особенность заключается в том, что контейнеры соединены трубчатым трактом с источником флегматизирующего газа последовательно в единую магистраль, газоотводы от магистрали к каждому контейнеру оснащены клапаном-отсекателем, соединенным с кронштейном для крепления магистрали, причем каждый клапан-отсекатель содержит корпус с соосно установленным и частично размещенным в его полости цилиндрическим входным штуцером с заглушенным дном, на который надет по скользящей посадке выходной цилиндрический штуцер, контактирующий с корпусом клапана-отсекателя посредством герметизирующего элемента, размещенного в кольцевой проточке нижней части последнего, и входящий своим наружным кольцевым выступом в зацепление с внутренним кольцевым выступом нижней части корпуса клалана-отсекателя, ограничивающее осевое перемещение выходного штуцера за пределы корпуса, при этом штуцеры оснащены боковыми прорезями, сообщающимися между собой через внутренний объем корпуса клапана-отсекателя, а выходной штуцер выполнен с возможностью перемещения совместно с присоединенным к нему контейнером в направлении, противоположном направлению подачи газопорошковой смеси, и герметичного перекрытия прорезей входного штуцера своей боковой поверхностью, каждый контейнер снабжен входным патрубком, с которым газодинамически связаны аэраторные трубки, насадки-распылители выполнены с обеспечением возможности срабатывания контейнеров одновременно, последовательно или избирательно и беспрепятственной подачи газопорошковой смеси под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока от пожарной нагрузки, насадок-распылитель каждого контейнера содержит неподвижное цилиндрическое сопло, соосно которому по скользящей посадке установлены выдвижное сопло и запорный клапан, выполненный в виде стакана с дном, запирающим отверстие для подачи газопорошковой смеси и контактирующим с герметизирующим пыжом, размещенным внутри неподвижного сопла, запорный клапан снабжен срезными свинцовыми заклепками, вставляемыми в отверстия на его боковой поверхности и расклепываемыми при их контакте с дном посадочной кольцевой проточки, выполненной в ответной части неподвижного сопла, выдвижное сопло и запорный клапан связаны между собой посредством пластины, с одной стороны жестко соединенной с выдвижным соплом, а с другой - с запорным клапаном, с обеспечением возможности ее отгиба от вертикальной оси вместе с запорным клапаном, причем нижняя часть неподвижного сопла снаружи и верхняя часть выдвижного сопла внутри оснащены буртиками, выполненными с обеспечением их зацепления друг с другом. 2 с. и 24 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к порошковому пожаротушению, применяемому как при объемном, так и при поверхностном тушении пожаров классов А, В, С и электроустановок до 1000 В без участия человека, может быть использовано на опасных производствах угольной, горнорудной, химической, нефтяной, атомной промышленности, на транспорте, в общественных зданиях и сооружениях, в офисах, коттеджах, гаражах. Изобретение промышленно применимо в автоматических и автономных системах пожаротушения.

Известен способ тушения пожара по патенту РФ №2174421 (опубл 10.10.2001 г., Бюллетень №28), принятый за прототип.

Согласно этому способу осуществляют подачу в защищаемый объем или на защищаемую площадь предварительно аэрированной газопорошковой смеси, содержащей огнетушащий порошок и флегматизирующий газ.

Совокупность действий и условия их осуществления в известном способе предполагают подачу газопорошковой смеси в течение промежутка времени, меньшего времени свободного осаждения порошка, но этого времени может быть не достаточно для гарантированного, надежного тушения пожара, так как не учитываются параметры теплового потока от возможной пожарной нагрузки, что указывает на ограниченные эксплуатационные возможности способа, ведущие к низкой эффективности пожаротушения. Кроме того, требуется после выброса пожаротушащей смеси подавать флегматизирующий газ, чтобы откорректировать функциональные результаты способа, что ведет к дополнительному его расходу. Перфорация насадка-распылителя и шток в устройстве для осуществления именно этого способа не обеспечивают беспрепятственную подачу газопорошковой смеси, что ведет к ограничению ее давления и скорости, к сокращению защищаемых одним устройством объема и площади; факел распыла газопорошковой смеси имеет низкую плотность и неравномерность в поперечном сечении, в связи с чем проблематично организовать подачу газопорошковой смеси с высот более 3 метров при гарантированном, надежном тушении в соответствии с функциональным назначением защищаемого помещения и существующей пожарной нагрузкой, что снижает эксплуатационные возможности и эффективность способа.

Известна автономная система порошкового пожаротушения (свидетельство на полезную модель РФ №19266, опубл 30.08.01, бюллетень №23, 2001 г.), наиболее близкая к заявляемому устройству порошкового пожаротушения по исполнительному элементу. Устройство пожаротушения, используемое в системе, содержит, по крайней мере, два контейнера с огнетушащим порошком, каждый из которых снабжен насадком-распылителем, регулируемым по давлению вскрытия, соединен трубчатым трактом через аэратор порошка, выполненный в виде радиально установленных трубок с отверстиями и клапанами, с общим источником флегматизирующего газа.

К недостаткам устройства по прототипу следует отнести наличие радиальной сети, снабжающей по отдельной линии каждый контейнер флегматизирующим газом, что снижает его эксплуатационные возможности, не позволяя эффективно его использовать при тушении объектов сложной конфигурации, и требует оснащения газораспределительной коробкой типа аккумулятора давления, увеличивает число шлейфов (электрических кабелей). Устройство не позволяет перераспределить поток газа между контейнерами. При срабатывании какого-либо контейнера газ продолжает в него поступать и его может не хватить для срабатывания остальных контейнеров, что в результате снижает надежность и работоспособность устройства, а следовательно, его эксплуатационные возможности, эффективность тушения. Кроме того, устройство по прототипу не предусматривает обеспечение срабатывания контейнеров в зависимости от существующей потребности одновременно, последовательно или избирательно. Конструктивные особенности насадков-распылителей контейнеров, входящих в устройство, не позволяют подавать газопорошковую смесь под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока, т.к. газодинамическое сопротивление насадка-распылителя ведет к черезмерной потере скоростного напора, не обеспечивает оптимальный беспрепятственный режим подачи смеси, факел распыла которой имеет низкую плотность и неравномерность в поперечном сечении, и не гарантирует уверенного тушения пожара, делает проблематичным применение устройства для защиты площадей и объемов при установке контейнера на высоте более чем три метра при гарантированном, надежном тушении в соответствии с существующей пожарной нагрузкой. Чтобы компенсировать недостаток скорости и давления, контейнеры вынужденно устанавливают на малых высотах (до трех метров) от защищаемого объекта», что ограничивает размеры защищаемых одним контейнером объема и площади, снижает эксплуатационные возможности устройства и, следовательно, эффективность тушения. Это означает также, что существует необходимость каскадного или многоярусного расположения контейнеров для защиты площади и объема, что снижает экономическую привлекательность устройства.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа порошкового пожаротушения и устройства для его осуществления, позволяющих повысить эффективность тушения, расширить эксплуатационные возможности путем обеспечения оптимального режима подачи газопорошковой смеси, ориентированного на параметры теплового потока от пожарной нагрузки, при одновременном увеличении высотного диапазона подачи газопорошковой смеси, повышении плотности и равномерности факела ее распыла и организации беспрепятственного ее истечения после вскрытия насадка-распылителя за счет достижения минимизации газодинамического сопротивления насадка-распылителя.

ГЬставленная задача решается предложенными способом порошкового пожаротушения и устройством для его осуществления, объединенных единым изобретательским замыслом.

Для получения вышеуказанного результата в заявляемом способе осуществляют подачу в защищаемый объем или на защищаемую площадь предварительно аэрированной газопорошковой смеси, содержащей огнетушащий порошок и флегматизирующий газ. Особенность заключается в том, что подачу аэрированной газопорошковой смеси осуществляют из рассредоточенных по защищаемому объему или над защищаемой площадью контейнеров с насадками-распылителями под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока от пожарной нагрузки, и организуют беспрепятственное истечение газопорошковой смеси в защищаемый объем или на защищаемую площадь.

В частности, подача газопорошковой смеси может начинаться после достижения ею давления, достаточного для самосрезания свинцовых заклепок запорного клапана насадка-распылителя.

В частности, давление вскрытия насадка-распылителя, диаметр заклепок, их количество и площадь запирающей части запорного клапана связаны соотношением

n>1,27·Р·S / [_τ]·d²,

где Р - давление вскрытия насадка-распылителя,

d - диаметр каждой заклепки,

n - количество заклепок,

S - площадь запирающей части запорного клапана,

[_τ] - допускаемое напряжение материала заклепок на срез.

В частности, после самосрезания свинцовых заклепок контейнер вновь снаряжают огнетушащим порошком.

Отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа являются: взаимосвязь параметров подачи газопорошковой смеси в защищаемый объем или на защищаемую площадь с параметрами теплового потока от пожарной нагрузки (в прототипе - во внимание принимается свойственное используемому порошку время свободного осаждения); наличие беспрепятственной подачи газопорошковой смеси после вскрытия насадка-распылителя (в прототипе после вскрытия наезда-распылителя подаваемая смесь имеет на своем пути препятствия в виде штока и стенок перфорированной тарельчатой пластины); подача газопорошковой смеси осуществляется из размещенных в пространстве контейнеров с оптимальным количеством порошка (в прототипе из одной точки), перераспределение объема порошка из одной точки во множество точек позволяет при меньшей массе порошка достичь результатов тушения такой эффективности, которые принципиально невозможно достичь при использования способа по прототипу, т.к. истечение газопорошковой смеси в прототипе идет в конус и увеличение массы порошка не приведет к значимому увеличению эффективности пожаротушения, что позволяет считать предложенный способ соответствующим критерию "новизна".

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими способами порошкового пожаротушения, выявленными в уровне техники, показало, что неизвестно техническое решение поставленной задачи, в котором бы имело место предложенное сочетание признаков.

Только предлагаемая совокупность признаков заявляемого способа позволяет обеспечить оптимальный режим подачи газопорошковой смеси, ориентированный на параметры теплового потока от пожарной нагрузки, при одновременном увеличении высотного диапазона подачи газопорошковой смеси, повышении плотности и равномерности факела ее распыла и организации беспрепятственного ее истечения после вскрытия насадка-распылителя за счет достижения минимизации его газодинамического сопротивления, т.е. достичь расширения эксплуатационных возможностей при тушении объектов, имеющих пожарную нагрузку, элементы которой различаются по тепловой депрессии, исходящей от каждого из них, и повышения эффективности тушения.

Это дает основание считать предложенный способ обладающим изобретательским уровнем.

Под тепловой депрессией пожара понимается разность между максимальным давлением газа в объеме очага пожара по направлению движения теплового потока, вызванного градиентом изменения температуры горящего вещества, и атмосферным давлением вне зоны пожара.

Полагая, что уровень тепловой депрессии представляет собой величину местного сопротивления движению газопорошковой смеси, можно определить расход давления, под которым подается газопорошковая смесь, и расстояние от насадка-распылителя до очага пожара, необходимые для преодоления этого сопротивления.

Давление вскрытия насадка-распылителя, проходное сечение насадка, высота установки контейнера над очагом пожара и угол распыла газопорошковой смеси связаны со скоростным давлением очага пожара:

,

где Р - давление вскрытия насадка-распылителя,

μ - коэффициент расхода насадка-распылителя;

S - площадь проходного сечения насадка-распылителя;

h - высота установки контейнера над очагом пожара;

β - угол распыла газопорошковой смеси;

ρ_k - средняя плотность газопорошковой смеси в контейнере перед вскрытием насадка-распылителя;

ρ_v - средняя плотность факела газопорошковой смеси;

Р_ск - скоростное давление очага пожара - давление, оказываемое движущимися продуктами горения и перегретого газа на неподвижную поверхность, располагающуюся поперек теплового потока, находится опытным путем и зависит от условий пожара, состава и свойств пожарной нагрузки.

Методика оценки уровня давления вскрытия насадка-распылителя, достаточного для преодоления потоком газопорошковой смеси скоростного давления очага пожара, базировалась на результатах исследований заявителей и экспериментально-теоретических исследований турбулентного истечения газа и жидкости из отверстий и сопел (Б.Т.Емцев. Техническая гидромеханика. - М.: Машиностроение, 1987 г., с.440).

Способ осуществляют с помощью устройства порошкового пожаротушения, содержащего, по крайней мере, два контейнера с огнетушащим порошком, каждый из которых снабжен насадком-распылителем, регулируемым по давлению вскрытия, соединен трубчатым трактом через аэратор порошка, выполненный в виде радиально установленных трубок с отверстиями и клапанами, с общим источником флеагматизирующего газа. Особенность заключается в том, что контейнеры соединены трубчатым трактом с источником флегматизирующего газа последовательно в единую магистраль, газоотводы от магистрали к каждому контейнеру оснащены клапаном-отсекателем, соединенным с кронштейном для крепления магистрали, причем каждый клапан-отсекатель содержит корпус с соосно установленным и частично размещенным в его полости цилиндрическим входным штуцером с заглушенным дном, на который надет по скользящей посадке выходной цилиндрический штуцер, контактирующий с корпусом клапана-отсекателя посредством герметизирующего элемента, размещенного в кольцевой проточке нижней части последнего, и входящий своим наружным кольцевым выступом в зацепление с внутренним кольцевым выступом нижней части корпуса клапана-отсекателя, ограничивающее осевое перемещение выходного штуцера за пределы корпуса, при этом штуцеры оснащены боковыми прорезями, сообщающимися между собой через внутренний объем корпуса клапана-отсекателя, а выходной штуцер выполнен с возможностью перемещения совместно с присоединенным к нему контейнером в направлении, противоположном направлению подачи газопорошковой смеси, и герметичного перекрытия прорезей входного штуцера своей боковой поверхностью, каждый контейнер снабжен входным патрубком, с которым газодинамически связаны аэраторные трубки, насадки-распылители выполнены с обеспечением возможности срабатывания контейнеров одновременно, последовательно или избирательно и беспрепятственной подачи газопорошковой смеси под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока от пожарной нагрузки, насадок-распылитель каждого контейнера содержит неподвижное цилиндрическое сопло, соосно которому по скользящей посадке установлены выдвижное сопло и запорный клапан, выполненный в виде стакана с дном, запирающим отверстие для подачи газопорошковой смеси и контактирующим с герметизирующим пыжом, размещенным внутри неподвижного сопла, запорный клапан снабжен срезными свинцовыми заклепками, вставляемыми в отверстия на его боковой поверхности и расклепываемыми при их контакте с дном посадочной кольцевой проточки, выполненной в ответной части неподвижного сопла, выдвижное сопло и запорный клапан связаны между собой посредством пластины, с одной стороны жестко соединенной с выдвижным соплом, а с другой - с запорным клапаном, с обеспечением возможности ее отгиба от вертикальной оси вместе с запорным клапаном, причем нижняя часть неподвижного сопла снаружи и верхняя часть выдвижного сопла внутри оснащены буртиками, выполненными с обеспечением их зацепления друг с другом.

В частности, на конце магистрали может быть устанавлен предохранительный клапан.

В частности, источник флегматизирующего газа может быть выполнен в виде, по крайней мере. одного низкотемпературного твердотопливного газогенератора или, по крайней мере, одного баллона со сжатым газом.

В частности, длина каждой из боковых прорезей штуцеров и длина внутренней полости корпуса клапана-отсекателя связаны соотношением

0,3<l/L<0,5,

где l - длина каждой прорези,

L - длина внутренней полости корпуса клапана-отсекателя.

В частности, суммарная площадь боковых прорезей на входном штуцере равна суммарной площади боковых прорезей на выходном штуцере.

В частности, суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров, площадь проходного сечения входного штуцера, площадь проходного сечения выходного штуцера связаны соотношением

S_вх<S_n<S_вых,

где S_вx - площадь проходного поперечного сечения входного штуцера,

S_n - суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров,

S_вых - площадь проходного поперечного сечения выходного штуцера.

В частности, площадь поперечного сечения внутренней полости корпуса клапана-отсекателя, площадь проходного поперечного сечения выходного штуцера и суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров связаны соотношением

(S_к-S_вых)/S_n>1,

где S_к - площадь поперечного сечения внутренней полости корпуса клапана-отсекателя,

S_вых - площадь проходного поперечного сечения выходного штуцера,

S_n - суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров.

В частности, входной штуцер клапана-отсекателя своей верхней частью крепится к газоотводу магистрали при помощи резьбового соединения, а к нижней, выступающей за пределы корпуса клапана-отсекателя части выходного штуцера, посредством резьбового соединения крепится контейнер.

В частности, герметизирующий элемент выполнен в виде уплотнительного кольца круглого поперечного сечения.

В частности, каждый кронштейн выполнен зигзагообразным.

В частности, контейнер оснащен центральным входным отверстием, к которому сваркой крепится входной патрубок, и выходным отверстием, оконтуренным фланцем для крепления насадка-распылителя и служащим также для снаряжения контейнера огнетушащим порошком, выполнен с одинаковыми донными законцовками оживальной или полуэллиптической формы, причем длина малой полуоси каждой законцовки и диаметр контейнера связаны соотношением

0,3>b/D_к>0,1,

где b - длина малой полуоси оживальной или полуэллиптической законцовки,

D_k - диаметр контейнера.

В частности, контейнер выполнен, по крайней мере, из двух частей, соединенных сваркой встык или внахлест при помощи отбортовки и оснащенных равными по длине цилиндрическим обечайками, причем длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера и диаметр контейнера связаны соотношением

l_ц>0,2·D_к,

где l_ц - длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера,

D_k - диаметр контейнера,

а длина входного патрубка внутри контейнера, длина малой полуоси оживальной или полуэллиптической законцовки контейнера и длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера связаны соотношением

(b+2·l_ц)/l_п<1,

где b - длина малой полуоси оживальной или полуэллиптичеокой законцовки контейнера,

l_п - длина входного патрубка внутри контейнера,

l_ц - длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера.

В частности, толщина стенки контейнера составляет 1-2 мм, а его вместимость 4-10 литров.

В частности, площадь поперечного сечения входного патрубка и общая площадь поперечных сечений аэраторных трубок связаны соотношением

1>S_п/S_с>0,5,

где S_п - площадь поперечного сечения входного патрубка,

S_с - общая площадь поперечных сечений аэраторных трубок.

Кроме того, аэраторные трубки каскадно разнесены по высоте входного патрубка слоями, первый слой размещен на расстоянии не менее 10 мм от заглушенного торца входного патрубка, каждый слой содержит две, развернутые относительно друг друга на 180°, трубки, а аэраторные трубки последующего слоя развернуты на 90° по отношению к аэраторным трубкам предыдущего слоя, число слоев аэраторных трубок в каскаде и геометрические параметры контейнера связаны соотношением

1<n_с<(h-2·b)/25,

где h - высота контейнера,

b - длина малой полуоси оживальной или полуэллиптической законцовки контейнера,

n_с - число слоев аэраторных трубок.

В частности, длина аэраторной трубки первого от заглушенного торца входного патрубка и следующего за ним второго слоя, диаметр контейнера и диаметр входного патрубка связаны соотношением

(D_к-d_п)/L_a<1,95,

где D_k - диаметр контейнера,

d_п - диаметр входного патрубка,

L_a - длина аэраторной трубки первого и следующего за ним второго слоя,

а длина аэраторных трубок следующих парных слоев, длина аэраторных трубок предыдущих слоев и диаметр входного патрубка связаны соотношением

0,8·L_a>l_a>3·d_п,

где L_a - длина аэраторной трубки первого и следующего за ним второго слоя,

l_а - длина аэраторных трубок следующих парных слоев,

d_п - диаметр входного патрубка,

причем в случае невыполнения последнего условия длина аэраторных трубок последующих слоев возрастает в обратном порядке.

В частности, свободный торец аэраторных трубок герметизируется от полости контейнера его смятием, причем длина смятия и диаметр аэраторной трубки связаны соотношением

l₁=(1-1,5)·d_a,

где l₁ - длина смятия,

d_a - диаметр аэраторной трубки,

а отверстия в аэраторных трубках выполнены сквозными, причем диаметр аэраторной трубки и расстояние от торца трубки до центра отверстия связаны соотношением

l₂=(3,5-4,5)·d_a,

где l₂ - расстояние от торца трубки до центра отверстия,

d_a - диаметр аэраторной трубки,

причем диаметр сквозного отверстия и диаметр проходного сечения аэраторной трубки связаны соотношением

1,5>d_s/d₀>1,

где d_s - диаметр проходного сечения аэраторной трубки,

d₀ - диаметр сквозного отверстия.

В частности, клапаны аэраторных трубок выполнены в виде трубок-ниппелей из резины с натягом одетых на аэраторные трубки с перекрытием сквозных отверстий, при этом диаметр аэраторных трубок и диаметр проходного сечения трубки-ниппеля связаны соотношением

d_a/d_н=(1,1-1,3),

где d_a - диаметр аэраторной трубки,

d_н - диаметр проходного сечения трубки-ниппеля,

а длина трубки-ниппеля и диаметр сквозного отверстия связаны соотношением

L_н=(2,5-3,5)·d₀,

где L_н - длина трубки-ниппеля,

d₀ - диаметр сквозного отверстия.

В частности, герметизирующий пыж выполнен из древесно-волокнистого материала, при этом диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя и диаметр пыжа связаны соотношением

h_p>d_c,

где h_p - высота пыжа,

d_с - диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя,

а диаметр пыжа и диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрическою сопла насадка-распылителя связаны соотношением

d_р=(0,98-1,0)·d_c,

где d_p - диаметр пыжа,

d_c - диаметр проходного сечения цилиндрического сопла насадка-распылителя.

В частности, в качестве герметизитующего пыжа используют огнетушащий порошок, заполняющий предназначенный для пыжа объем неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя.

В частности, длина неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя и диаметр его проходного сечения связаны соотношением

L₁=(1-4)·d_с,

где L₁ - длина неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя,

d_c - диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя,

причем диаметр неподвижного цилиндрического насадка-распылителя выбран из ряда 15, 20, 25, 30 мм.

В частности, диаметр проходного сечения выдвижного сопла и диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла связаны соотношением

d_в=(1,1-1,3)·d_с,

где d_в - диаметр проходного сечения выдвижного сопла,

d_c - диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла,

а длина вылета выдвижного сопла и диаметр его проходного сечения связаны соотношением

L₂=(0,8-1,1)·d_в,

где L₂ - длина вылета выдвижного сопла,

d_в - диаметр проходного сечения выдвижного сопла.

Проведенный анализ уровня техники показывает, что предлагаемое устройство для осуществления способа порошкового пожаротушения отличается от прототипа иной компоновкой трубчатого тракта - единая магистраль (в прототипе - радиальная сеть); наличием клапанов-отсекателей; иным конструктивным выполнением насадка-распылителя, выполненного с обеспечением возможности срабатывания контейнеров одновременно, последовательно или избирательно в соответствии с существующей потребностью, под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока; выполнением контейнеров подвижными в продольно-вертикальной плоскости; выполнением насадка-распылителя с выдвижным соплом, обеспечивающим беспрепятственное скоростное напорное истечение газопорошковой смеси (в прототипе смесь встречает препятствия в виде стенок перфорированной тарельчатой пластины и штока); функции управления началом подачи газопорошковой смеси возложены на свинцовые заклепки, количество и диаметр которых варьируются в зависимости от существующей потребности в соответствии с набором пожарной нагрузки (в прототипе - на свинцовый штифт); иным количеством отверстий для выхода газопорошковой смеси - одно широкое центральное, обеспечивающее единый поток с высокой плотностью и однородностью факела распыла (в прототипе - множество узких, расположенных вне центральной части насадка-распылителя, перекрытой штоком).

Т.о., заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Из уровня техники неизвестно устройство порошкового пожаротушения, в котором бы имело место предложенное сочетание признаков.

Но именно такая совокупность признаков заявляемого решения позволила путем конструктивного обеспечения перераспределения потока газа между контейнерами, оптимального режима подачи газопорошковой смеси, ориентированного на параметры теплового потока от пожарной нагрузки, увеличения высотного диапазона подачи газопорошковой смеси при одновременном повышении плотности и равномерности факела распыла газопорошковой смеси и организации исключения препятствий на ее пути после вскрытия насадка-распылителя за счет минимизации его газодинамического сопротивления при увеличении площади и объема, защищаемых одним контейнером, достичь расширения эксплуатационных возможностей устройства, его надежности, повысить эффективность его использования, т.е. решить поставленную задачу.

Что позволяет считать предложенное устройство для осуществления способа обладающим изобретательским уровнем.

Целесообразно на конце магистрали устанавливать предохранительный клапан для предотвращения аварийной ситуации в случае, когда одновременно вскрылись все контейнеры, а газ от источника продолжает поступать.

Кроме того, для расширения эксплуатационных возможностей устройства источник газа выполнен в виде, по крайней мере, одного низкотемпературного твердотопливного газогенератора или, по крайней мере, одного баллона со сжатым газом.

Креме того, каскадное послойное размещение аэраторных трубок позволяет создать однородную взвешенную газопорошковую смесь с высокой степенью дисперсности.

Предлагаемое устройство для осуществления способа порошкового пожаротушения иллюстрируется графическими изображениями:

Фиг.1 - вертикальная схема устройства;

Фиг.2 - горизонтальная схема устройства;

Фиг.3 - продольный разрез клапана-отсекателя до отсечки газа от единой магистрали;

Фиг.4 - продольный разрез клапана-отсекателя после отсечки газа от единой магистрали;

Фиг.5 - продольный разрез контейнера;

Фиг.6 - продольный разрез насадка-распылителя;

Фиг.7 - вид А на Фиг.6

Устройство содержит источник флегматизирующего газа 1, единую магистраль 2 с газоотводами 3 к каждому контейнеру 4, снабженному насадком-распылителем 5, каждый газоотвод 3 оснащен клапаном-отсекателем 6, соединенным с кронштейном 7. Каждый клапан-отсекатель 6 содержит корпус 8 с цилиндрическим входным штуцером 9, выходной штуцер 10, контактирующий с корпусом 8 клапана-отсекателя 6 посредством герметизирующего элемента 11. Ира этом штуцеры 9 и 10 оснащены боковыми прорезями 12 и 12' соответственно. На конце магистрали 2 установлен предохранительный клапан 13. Каждый контейнер 4 снабжен входным патрубком 14, с которым газодинамически связаны аэраторные трубки 15 с клапанами 16. Насадок-распылитель 5 каждого контейнера 4 содержит неподвижное цилиндрическое сопло 17, соосно которому размещены выдвижное сопло 18 и запорный клапан 19, контактирующий с пыжом 20. Запорный клапан 19 снабжен свинцовыми заклепками 21. Выдвижное сопло 18 и запорный клапан 19 связаны между собой посредством пластины 22. Неподвижное сопло 17 и выдвижное сопло 18 оснащены буртиками 23 и 23' соответственно.

Предлагаемое устройство для осуществления способа порошкового пожаротушения работает следующим образом. При подаче электрического импульса на источник флегматизирующего газа 1 (по крайней мере, один твердотопливный газогенератор или, по крайней мере, один баллон со сжатым газом) через единую магистраль 2 и газоотводы 3 осуществляется наддув контейнеров 4. В результате прохождения газа через аэраторные трубки 15 происходит рыхление порошка турбулентным газовым потоком и активное образование газопорошковой смеси. Аэрацией порошка управляют клапаны 16 (в частности трубки-ниппели). При подаче газа в контейнер 4 клапаны 16 под давлением газа расширяются, направляя турбулентный поток на стенки контейнера 4, отражаясь от стенок которого, взаимодействуя с другими газовыми потоками, поток осуществляет интенсивное дробление порошка (в случае его слеживания) и его вспушивание с получением высокодисперсной газопорошковой смеси. При подаче в контейнер 4 флегматизирующего газа под давлением его утечка предотвращается герметизацией зазоров между неподвижным соплом 17 и запорным клапаном 19 при помощи пыжа 20 и огнетушащего порошка, который в объеме насадка-распылителя 5 не аэрируется. При достижении критического давления в контейнере 4 происходит вскрытие насадка-распылителя 5, заклепки 21 срезаются и запорный клапан 19 начинает свое движение. Поскольку он связан с выдвижным соплом 18 пластиной 22, начинает движение и выдвижное сопло 18. При вылете оно своим буртиком 23 входит в зацеп с буртиком 23' неподвижного сопла 17. В результате динамического торможения выдвижного сопла 18 запорный клапан 19 под действием инерционной силы отгибает металлическую пластину 22 и отклоняется от оси неподвижного сопла 17 на угол более 60°, полностью освобождая проходное сечение выдвижного сопла 18, не оказывая препятствия вылету газопорошковой смеси. Начинается активная часть работы устройства - локализация и тушение пожара. При вскрытии насадка-распылителя 5 любого из контейнеров 4 одновременно с началом подачи из него газопорошковой смеси, за счет возникающей при вскрытии реактивной силы контейнер 4 под ее действием начинает движение в противоположную от направления подачи газопорошковой смеси сторону. Поскольку контейнер 4 через патрубок 14 жестко соединен с выходным штуцером 10, то выходной штуцер 10 также начинает двигаться по поверхности входного штуцера 9, перекрывая его прорези 12. В результате происходит отсечка поступления транзитного газа из магистрали 2 в контейнер 4 со сработавшим насадком-распылителем 5, и вместе с тем газ продолжает без утечек поступать в другие контейнеры 4 до момента вскрытия насадка-распылителя 5 конкретного контейнера 4.

Заявляемые способ порошкового пожаротушения и устройство для его осуществления позволяют организовать одновременную, последовательную или избирательную подачу аэрированной газопорошковой смеси из контейнеров в зону горения путем регулирования параметров вскрытия насадка-распылителя каждого из них. Параметры вскрытия (параметры, регулирующие уровень давления вскрытия насадка-распылителя контейнера - площадь проходного сечения насадка-распылителя, диаметр и количество заклепок) могут быть как одинаковыми для всех контейнеров, так и иметь различия. Если параметры вскрытия одинаковы для всех контейнеров, подача газопорошковой смеси в зону пожара будет одновременной из всех контейнеров. Если параметры вскрытия подобраны так, что обеспечивается поочередное вскрытие насадков-распылителей в прямом или обратном порядке следования контейнеров вдоль единой магистрали, подача газопорошковой смеси будет последовательной. Адресное назначение параметров вскрытия насадков-распылителей каждого контейнера приводит к избирательной подаче газопорошковой смеси.

Согласно изобретению было выполнено устройство с тремя контейнерами, каждый из которых был снаряжен огнетушащим порошком массой 5,7 кг, включающее в качестве источника флегиатизирующего газа один газогенератор диаметром 102 мм и вьюотой 250 мм, выделяющий около 140 литров газа, и имеющее длину единой магистрали 52 метра. При одновременном срабатывании контейнеров был ликвидирован пожар, состоящий из трех модельных очагов класса 233 В (общая площадь поверхности горения бензина - 21,9 м²; давление вскрытия насадка-распылителя - 1,5 МПа; площадь проходного сечения насадка-распылителя - 3,14·10^-4 м², высота установки контейнера над очагом пожара - 8 м). При этом анализ видеосъемки ликвидации пожара показал, что суммарное максимальное время разночтения вскрытия насадков-распылителей не превышает 0,23-0,28 сек.

При снабжении заявляемого устройства дополнительными сигнально-пусковыми устройствами предлагаемое устройство переводится в разряд автономных установок порошкового пожаротушения. В качестве комплектующих могут использоваться: устройство сигнально-пусковое УСП 101; устройство сигнально-пусковое автоматическое УСПАА-1; устройство сигнально-пусковое ДЭТА-3.

Таким образом, предлагаемый способ порошкового пожаротушения и устройство для его осуществления практически реализуемы, позволяют удовлетворить существующую потребность, и, следовательно, заявляемое изобретение обладает промышленной применимостью.

1. Способ порошкового пожаротушения, включающий подачу в защищаемый объем или на защищаемую площадь предварительно аэрированной газопорошковой смеси, содержащей огнетушащий порошок и флегматизирующий газ, отличающийся тем, что подачу аэрированной газопорошковой смеси осуществляют из рассредоточенных по защищаемому объему или над защищаемой площадью контейнеров с насадками-распылителями под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока от пожарной нагрузки, и организуют беспрепятственное истечение газопорошковой смеси в защищаемый объем или на защищаемую площадь.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подача газопорошковой смеси начинается после достижения ею давления, достаточного для самосрезания свинцовых заклепок запорного клапана насадка-распылителя.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что давление вскрытия насадка-распылителя, диаметр заклепок, их количество и площадь запирающей части запорного клапана связаны соотношением:

n>1,27·Р·S / [_τ]·d²,

где Р - давление вскрытия насадка-распылителя,

d - диаметр каждой заклепки,

n - количество заклепок,

S - площадь запирающей части запорного клапана,

[_τ] - допускаемое напряжение материала заклепок на срез.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что после самосрезания свинцовых заклепок контейнер вновь снаряжают огнетушащим порошком.

5. Устройство порошкового пожаротушения, содержащее, по крайней мере, два контейнера с огнетушащим порошком, каждый из которых снабжен насадком-распылителем, регулируемым по давлению вскрытия, соединен трубчатым трактом через аэратор порошка, выполненный в виде радиально установленных трубок с отверстиями и клапанами, с общим источником флегматизирующего газа, отличающийся тем, что контейнеры соединены трубчатым трактом с источником флегматизирующего газа последовательно в единую магистраль, газоотводы от магистрали к каждому контейнеру оснащены клапаном-отсекателем, соединенным с кронштейном для крепления магистрали, причем каждый клапан-отсекатель содержит корпус с соосно установленным и частично размещенным в его полости цилиндрическим входным штуцером с заглушенным дном, на который надет по скользящей посадке выходной цилиндрический штуцер, контактирующий с корпусом клапана-отсекателя посредством герметизирующего элемента, размещенного в кольцевой проточке нижней части последнего, и входящий своим наружным кольцевым выступом в зацепление с внутренним кольцевым выступом нижней части корпуса клапана-отсекателя, ограничивающее осевое перемещение выходного штуцера за пределы корпуса, при этом штуцеры оснащены боковыми прорезями, сообщающимися между собой через внутренний объем корпуса клапана-отсекателя, а выходной штуцер выполнен с возможностью перемещения совместно с присоединенным к нему контейнером в направлении, противоположном направлению подачи газопорошковой смеси, и герметичного перекрытия прорезей входного штуцера своей боковой поверхностью, каждый контейнер снабжен входным патрубком, с которым газодинамически связаны аэраторные трубки, насадки-распылители выполнены с обеспечением возможности срабатывания контейнеров одновременно, последовательно или избирательно и беспрепятственной подачи газопорошковой смеси под давлением, преодолевающим тепловую депрессию пожара, со скоростью, превышающей скорость теплового потока от пожарной нагрузки, насадок-распылитель каждого контейнера содержит неподвижное цилиндрическое сопло, соосно которому по скользящей посадке установлены выдвижное сопло и запорный клапан, выполненный в виде стакана с дном, запирающим отверстие для подачи газопорошковой смеси и контактирующим с герметизирующим пыжом, размещенным внутри неподвижного сопла, запорный клапан снабжен срезными свинцовыми заклепками, вставляемыми в отверстия на его боковой поверхности и расклепываемыми при их контакте с дном посадочной кольцевой проточки, выполненной в ответной части неподвижного сопла, выдвижное сопло и запорный клапан связаны между собой посредством пластины, с одной стороны жестко соединенной с выдвижным соплом, а с другой - с запорным клапаном, с обеспечением возможности ее отгиба от вертикальной оси вместе с запорным клапаном, причем нижняя часть неподвижного сопла снаружи и верхняя часть выдвижного сопла внутри оснащены буртиками, выполненными с обеспечением их зацепления друг с другом.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на конце магистрали установлен предохранительный клапан.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что источник флегматизирующего газа выполнен в виде, по крайней мере, одного низкотемпературного твердотопливного газогенератора или, по крайней мере, одного баллона со сжатым газом.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что длина каждой из боковых прорезей штуцеров и длина внутренней полости корпуса клапана-отсекателя связаны соотношением:

0,3<l/L<0,5,

где l - длина каждой прорези,

L - длина внутренней полости корпуса клапана-отсекателя.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что суммарная площадь боковых прорезей на входном штуцере равна суммарной площади боковых прорезей на выходном штуцере.

10. Устройство по п.5, отличающаяся тем, что суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров, площадь проходного сечения входного штуцера, площадь проходного сечения выходного штуцера связаны соотношением:

S_вх<S_n<S_вых,

где S_вх - площадь проходного поперечного сечения входного штуцера,

S_n - суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров,

S_вых - площадь проходного поперечного сечения выходного штуцера.

11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения внутренней полости корпуса клапана-отсекателя, площадь проходного поперечного сечения выходного штуцера и суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров связаны соотношением:

(S_к-S_вых)/S_n>1,

где S_к - площадь поперечного сечения внутренней полости корпуса клапана-отсекателя,

S_вых - площадь проходного поперечного сечения выходного штуцера,

S_n - суммарная площадь боковых прорезей каждого из штуцеров.

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что входной штуцер клапана-отсекателя своей верхней частью крепится к газоотводу магистрали при помощи резьбового соединения, а к нижней, выступающей за пределы корпуса клапана-отсекателя части выходного штуцера посредством резьбового соединения крепится контейнер.

13. Устройство по п.5, отличающееся тем, что герметизирующий элемент выполнен в виде уплотнительного кольца круглого поперечного сечения.

14. Устройство по п.5, отличающееся тем, что каждый кронштейн выполнен зигзагообразным.

15. Устройство по п.5, отличающееся тем, что контейнер оснащен центральным входным отверстием, к которому сваркой крепится входной патрубок, и выходным отверстием, оконтуренным фланцем для крепления насадка-распылителя, и служащим также для снаряжения контейнера огнетушащим порошком, выполнен с одинаковыми донными законцовками оживальной или полуэллиптической формы, причем длина малой полуоси каждой законцовки и диаметр контейнера связаны соотношением:

0,3>b / D_к>0,1,

где b - длина малой полуоси оживальной или полуэллиптической законцовки,

D_k - диаметр контейнера

16. Устройство по п.5 или 15, отличающееся тем, что контейнер выполнен по крайней мере из двух частей, соединенных сваркой встык или внахлест при помощи отбортовки и оснащенных равными по длине цилиндрическими обечайками, причем длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера и диаметр контейнера связаны соотношением:

l_ц>0,2·D_к,

где l_ц - длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера,

D_k - диаметр контейнера,

а длина входного патрубка внутри контейнера, длина малой полуоси оживальной или полуэллиптической законцовок контейнера и длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера связаны соотношением:

(b+2·l_ц)/l_п<1,

где b - длина малой полуоси оживальной или полуэллиптической законцовок контейнера,

l_п - длина входного патрубка внутри контейнера,

l_ц - длина цилиндрической обечайки каждой части контейнера.

17. Устройство по п.5, отличающееся тем, что толщина стенки контейнера составляет 1-2 мм, а его вместимость 4-10 л.

18. Устройство по п.5, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения входного патрубка и общая площадь поперечных сечений аэраторных трубок связаны соотношением:

1 > S_п/ S_с > 0,5,

где S_п - площадь поперечного сечения входного патрубка, S_с - общая площадь поперечных сечений аэраторных трубок.

19. Устройство по п.5, отличающееся тем, что аэраторные трубки каскадно разнесены по высоте входного патрубка слоями, первый слой размещен на расстоянии не менее 10 мм от заглушенного торца входного патрубка, каждый слой содержит две развернутые относительно друг друга на 180° трубки, а аэраторные трубки последующего слоя развернуты на 90° по отношению к аэраторным трубкам предыдущего слоя, число слоев аэраторных трубок в каскаде и геометрические параметры контейнера модуля связаны соотношением:

1<n_с<(h-2·b) / 25,

где h - высота контейнера,

b - длина малой полуоси оживальной или полуэллиптической законцовок контейнера,

n_с - число слоев аэраторных трубок.

20. Устройство по п.5 или 19, отличающееся тем, что длина аэраторной трубки первого от заглушенного торца входного патрубка и следующего за ним второго слоя, диаметр контейнера и диаметр входного патрубка связаны соотношением:

(D_к-d_п)/L_a < 1,95,

где D_k - диаметр контейнера,

d_п - диаметр входного патрубка,

L_a - длина аэраторной трубки первого и следующего за ним второго слоёв,

а длина аэраторных трубок следующих парных слоев, длина аэраторных трубок предыдущих слоев и диаметр входного патрубка связаны соотношением:

0,8·L_a>l_a>3·d_п,

где L_a - длина аэраторной трубки первого и следующего за ним второго слоя,

l_а - длина аэраторных трубок следующих парных слоев.

d_п - диаметр входного патрубка,

причем в случае невыполнения последнего условия длина аэраторных трубок последующих слоев возрастает в обратном порядке.

21. Устройство по п.5, отличающееся тем, что свободный торец аэраторных трубок герметизируется от полости контейнера его смятием, причем длина смятия и диаметр аэраторной трубки связаны соотношением:

l₁=(1-1,5)·d_a,

где l₁ - длина смятия,

d_a - диаметр аэраторной трубки,

а отверстия в аэраторных трубках выполнены сквозными, причем диаметр аэраторной трубки и расстояние от торца трубки до центра отверстия связаны соотношением:

l₂=(3,5-4,5)·d_a,

где l₂ - расстояние от торца трубки до центра отверстия,

d_a - диаметр аэраторной трубки,

причем диаметр сквозного отверстия и диаметр проходного сечения аэраторной трубки связаны соотношением:

1,5>d_s/d₀>1,

где d_s - диаметр проходного сечения аэраторной трубки,

d₀ - диаметр сквозного отверстия.

22. Устройство по п.5, отличающееся тем, что клапаны аэраторных трубок выполнены в виде трубок-ниппелей из резины с натягом одетых на аэраторные трубки с перекрытием сквозных отверстий, при этом диаметр аэраторных трубок и диаметр проходного сечения трубки-ниппеля связаны соотношением:

d_a/d_н=(1,1-1,3),

где d_a - диаметр аэраторной трубки,

d_н - диаметр проходного сечения трубки - ниппеля,

а длина трубки-ниппеля и диаметр сквозного отверстия, связаны соотношением:

L_н=(2,5-3,5)·d₀,

где L_н - длина трубки-ниппеля,

d₀ - диаметр сквозного отверстия.

23. Устройство по п.5, отличающееся тем, что герметизирующий пыж выполнен из древесно-волокнистого материала, при этом диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя и диаметр пыжа связаны соотношением:

h_p>d_c,

где h_p - высота пыжа,

d_с - диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя,

а диаметр пыжа и диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя связаны соотношением:

d_р = (0,98-1,0)d_с,

где d_р - диаметр пыжа,

d_с - диаметр проходного сечения цилиндрического сопла насадка-распылителя.

24. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в качестве герметизирующего пыжа используют огнетушащий порошок, заполняющий предназначенный для пыжа объем неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя.

25. Устройство по п.5, отличающееся тем, что длина неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя и диаметр его проходного сечения связаны соотношением:

L₁=(1-4)·d_с,

где L₁ - длина неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя,

d_c - диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла насадка-распылителя,

причем диаметр неподвижного цилиндрического насадка-распылителя выбран из ряда 15, 20, 25, 30 мм.

26. Устройство по п.5, отличающееся тем, что диаметр проходного сечения выдвижного сопла и диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла связаны соотношением:

d_в=(1,1-1,3)·d_с,

где d_в - диаметр проходного сечения выдвижного сопла,

d_c - диаметр проходного сечения неподвижного цилиндрического сопла,

а длина вылета выдвижного сопла и диаметр его проходного сечения связаны соотношением:

L₂=(0,8-1,1)·d_в,

где L₂ - длина вылета выдвижного сопла,

d_в - диаметр проходного сечения выдвижного сопла.