Модуль порошкового пожаротушения
Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к модулям порошкового пожаротушения, которые являются универсальными средствами и могут быть использованы как при объемном, так и при локальном подавлении несанкционированных загораний в производственных зданиях, хранилищах, складах ГСМ, в гаражах, офисах, коттеджах и т.п., как при ручном, так и при дистанционном (полу- или автоматическом) автономном срабатывании. Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность тушения без усложнения конструкции путем оптимизации процесса управления потоком газопорошковой смеси, повысить равномерность концентрации газопорошковой смеси в поперечном сечении факела ее распыла при одновременном обеспечении удобств при транспортировке, исключающих повреждение снаряженного модуля, повышении безопасности проведения штатных операций с модулем и надежности конструкции в целом. Предлагается модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором, имеющим средство, обеспечивающее аэрацию порошка, мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, в котором особенность заключается в том, что газогенератор выполнен сменным с корпусом в виде тонкостенной цилиндрической обечайки, закрытой с одной стороны жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным штуцером с центральным сквозным отверстием, а с другой стороны имеющий глухой торец, обеспечивающее аэрацию порошка средство выполнено в виде расположенных в нижней части боковой поверхности обечайки расходных отверстий, при этом элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, верхняя часть боковой поверхности которого оснащена тангенциальными входными отверстиями, верхний торец меньшего диаметра снабжен центральным сквозным отверстием, а обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси торец оснащен буртиком, которому соответствует посадочное место в горловине дна корпуса модуля, причем накидная гайка поджимает мембрану к горловине дна корпуса модуля посредством фигурной шайбы, при этом часть сопла размещена во внутреннем пространстве горловины дна корпуса, а часть его утоплена в полость с огнетушащим порошком таким образом, что каждое тангенциальное отверстие выступает в полость на высоту, превышающую его радиус, но меньшую, чем диаметр. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к модулям порошкового пожаротушения, которые являются универсальными средствами и могут быть использованы как при объемном, так и при локальном подавлении несанкционированных загораний в производственных зданиях, хранилищах, складах ГСМ, в гаражах, офисах, коттеджах и т.п., как при ручном, так и при дистанционном (полу- или автоматическом) автономном задействовании.
Из уровня техники известна конструкция модуля порошкового пожаротушения, принятого за прототип, по патенту РФ №2231381 (дата публикации 2004.06.27, Бюллетень №18, ч.III), содержащего корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором, имеющим средство, обеспечивающее аэрацию порошка, мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси.
К недостаткам прототипа следует отнести выполнение элемента, определяющего течение газопорошковой смеси, в виде рассекателя, имеющего два последовательно расположенных участка различной конусности, который совместно с диафрагмой формирует распространяющийся в защищаемом пространстве поток газопорошковой смеси. Отметим, что управлять по прототипу приходится потоком, находящимся в движении и имеющим скорость, которая определяется размером отверстия в диафрагме и продольная составляющая которой перед подходом к конусному рассекателю наибольшая. Управлять высокоскоростным потоком - задача достаточно непростая, поэтому применен очень сложный рассекатель, конструкция которого не обеспечивает равномерную концентрацию газопорошковой смеси в поперечном сечении факела распыла и не может обеспечить гарантированную стабильность, повторяемость результатов подавления очага возгорания, что ограничивает эксплуатационные возможности модуля и, следовательно, ведет к снижению эффективности пожаротушения. Кроме того, рассекатель вынесен за пределы горловины дна корпуса модуля, что снижает компактность всего устройства в целом, ухудшает габаритно-массовые характеристики, ведет к снижению эксплуатационных удобств и удобств при транспортировке и хранении. Внутреннее пространство рассекателя не защищено от внешних несанкционированных воздествий, а также не исключена возможность попадания в него частей мембраны после ее разрушения, что может создать помехи для эффективного управления потоком газопорошковой смеси и приведет к снижению эффективности пожаротушения.
Следует отметить, что в подготовке порошка к равномерному и стабильному выбросу, оказывающему влияние на эффективность пожаротушения, важно обеспечить аэрацию порошка. В прототипе средство, обеспечивающее этот процесс, выполнено в виде собственно аэратора как самостоятельной сборочной единицы, газодинамически связанной с газогенератором посредством расходного отверстия в нижнем торце последнего. В прототипе аэратор практически не описан, но, анализируя его размещение в модуле, с большой долей вероятности можно предположить, что его роль в псевдоожижении порошка лишена достаточной эффективности. Высокое расположение аэратора приведет к тому, что часть порошка, находящегося непосредственно под аэратором, может оказаться без динамического воздействия истекающего газа, при этом порошок может быть дополнительно поджат. Это обстоятельство усугубляется в процессе долговременного хранения модуля в снаряженном состоянии. Кроме того, само по себе наличие большого числа сборочных единиц как внутри объема корпуса модуля, так и вне его снижает надежность конструкции в целом.
Сборка газогенератора, в части установки заряда и воспламенителя производится при каждом переснаряжении с использованием корпуса газогенератора, скрепленного с корпусом модуля, что снижает эксплуатационные удобства и повышает опасность при проведении работ по переснаряжению.
Задачей настоящего изобретения является создание модуля порошкового пожаротушения, позволяющего повысить эффективность тушения без усложнения конструкции путем оптимизации процесса управления потоком газопорошковой смеси, повысить равномерность концентрации газопорошковой смеси в поперечном сечении факела ее распыла при одновременном обеспечении удобств при транспортировке, исключающих повреждение снаряженного модуля, повышении безопасности проведения штатных операций с модулем и надежности конструкции в целом.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией модуля порошкового пожаротушения, содержащего корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором, имеющим средство, обеспечивающее аэрацию порошка, мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси. Особенность заключается в том, что газогенератор выполнен сменным с корпусом в виде тонкостенной цилиндрической обечайки, закрытой с одной стороны жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным штуцером с центральным сквозным отверстием, а с другой стороны имеющей глухой торец, обеспечивающее аэрацию порошка средство выполнено в виде расположенных в нижней части боковой поверхности обечайки расходных отверстий, при этом элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, верхняя часть боковой поверхности которого оснащена тангенциальными входными отверстиями, верхний торец меньшего диаметра снабжен центральным сквозным отверстием, а обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси торец оснащен буртиком, которому соответствует посадочное место в горловине дна корпуса модуля, причем накидная гайка поджимает мембрану к горловине дна корпуса модуля посредством фигурной шайбы, при этом часть сопла размещена во внутреннем пространстве горловины дна корпуса, а часть его утоплена в полость с огнетушащим порошком таким образом, что каждое тангенциальное отверстие выступает в полость на высоту, превышающую его радиус, но меньшую, чем диаметр.
В частности, в корпусе газогенератора последовательно, начиная от крышки, размещены инициатор, технологическая прокладка, упругая прокладка, каждая с центральным отверстием, заряд твердого конденсированного вещества, вторая упругая прокладка с центральным отверстием, при этом инициатор, состоящий из электровоспламенителя и воспламенительной навески, размещен в несквозном канале, выполненном со стороны крышки корпуса газогенератора, а проводки электровоспламенителя герметично выведены через отверстие штуцера и защищены от воздействия статического электричества.
В частности, расходные отверстия расположены равномерно по окружности боковой поверхности обечайки газогенератора перпендикулярно друг другу и оси газогенератора, при этом отношение диаметра каждого из расходных отверстий и диаметра обечайки составляет 0,08÷0,1, а отношение расстояния от глухого торца обечайки до центра каждого расходного отверстия к ее высоте составляет 0,15÷0,17.
В частности, расстояние между глухим торцем обечайки и горловиной дна корпуса модуля составляет не менее 0,14÷0,16 от наибольшей высоты полости корпуса модуля.
В частности, отношение диаметра центрального сквозного отверстия верхнего торца меньшего диаметра сопла и внутреннего диаметра сопла составляет 0,3÷0,5.
В частности, высота буртика сопла составляет 0,31÷0,33 общей высоты сопла и 0,74÷0,76 высоты посадочного места в горловине дна корпуса модуля, а отношение общей высоты сопла и общей высоты горловины дна корпуса модуля составляет 1,46÷1,48, отношение высоты посадочного места и общей высоты горловины составляет 0,62÷0,64, а отношение диаметра буртика и диаметра посадочного места составляет 0,98÷0,99.
В частности, тангенциальные входные отверстия сопла выполнены таким образом, что их осевые линии параллельны диаметру сопла и перпендикулярны друг другу, при этом центры отверстий удалены от торца сопла меньшего диаметра на расстояние, составляющее 0,42÷0,44 общей высоты сопла, отношение диаметра каждого из тангенциальных отверстий сопла и внутреннего диаметра сопла составляет 0,47÷0,49.
В частности, фигурная шайба выполнена в форме кольца с центральным отверстием, отношение диаметра которого и диаметра соответствующего ему посадочного места сопла составляет 0,89÷0,91, отношение общей высоты шайбы и ее наружного диаметра составляет 0,09÷0,1, отношение наружного диаметра шайбы и диаметра недореза резьбы накидной гайки составляет 0,94÷0,96, при этом верхний торец фигурной шайбы имеет профилированную поверхность, образованную со стороны центрального отверстия шайбы заостренным выступом, высота которого составляет 0,15÷0,17 высоты шайбы, а со стороны, контактирующей с горловиной дна корпуса модуля, канавку.
В частности, свободный торец горловины дна корпуса модуля выполнен с профилированной поверхностью, ответной профилю канавки фигурной шайбы.
Проведенный анализ уровня техники показывает, что заявляемый модуль порошкового пожаротушения отличается от ближайшего аналога выполнением газогенератора сменным, иной компоновкой тракта для движения газопорошковой смеси - элемент, определяющий ее течение частично утоплен в полость с огнетушащим порошком, а часть его размещена во внутреннем пространстве горловины дна корпуса модуля (в прототипе указанный элемент вынесен за пределы горловины), иным конструктивным его выполнением, иным расположением мембраны с приданием ей дополнительной функции по защите внутреннего пространства сопла от внешних несанкционированных воздействий, иным выполнением средства, обеспечивающего аэрацию порошка, наличием фигурной шайбы, компактностью конструкции в целом.
Кроме того, в предлагаемом техническом решении иначе организован процесс управления потоком газопорошковой смеси, приводящий к оптимизации ее параметров, в прототипе диафрагма своим центральным отверстием определяет центральную часть потока, которая, в основном, направляется в отверстие верхнего торца усеченного конуса рассекателя. Оставшаяся часть потока в виде кольца растекается по боковой поверхности этого конуса, меняя направление на дополнительной конусной части и отделяя часть потока, который начинает втекать в пазы и, расширяясь, стремится объединиться с центральной частью потока. За счет изменения размера отверстия диафрагмы регулируется разделение потока по количеству порошка в ядре и на периферии струй. Далее центральный поток, до встречи с частью потока, поступающей через пазы, течет как свободная струя в пространстве, не претерпевая существенных изменений, кроме потери скорости за счет некоторого трения и расширения. Часть потока газопорошковой смеси, движущаяся по боковой поверхности усеченного конуса, приобретает направление движения, близкое к последней. При изменении направления движения появляются слабые вихри, которые несколько расширяют эту часть потока после того, как она пройдет конусную часть рассекателя. Поэтому в конечном итоге 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 распределение потока газопорошковой смеси определяется соотношением боковых и центрального отверстий сопла. Часть потока, которая вводится через тангенциальные отверстия, будет находиться в вихревом (турбулизированном) движении. Центральная часть потока увлекает этот вихревой поток вниз. В защищаемое пространство течет непрерывный по сечению, гармонично организованный 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 особенностей конструкции известного модуля, и решить поставленную задачу.
Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения иллюстрируется графическими изображениями:
Фиг.1 - продольный разрез модуля порошкового пожаротушения;
Фиг.2 - продольный разрез газогенератор.
Модуль порошкового пожаротушения содержит корпус 1, в котором размещены полость с огнетушащим порошком 2, газогенератор 3 с отверстиями 4 в нижней части боковой поверхности его обечайки, горловину 5 дна корпуса с частично размещенным внутри ее соплом 6 и к которой накидной гайкой 7 с недорезом резьбы 8 (или с зарезьбовой канавкой) посредством фигурной шайбы 9 поджата самосрезающаяся мембрана 10. Фигурная шайба 9 оснащена заостренным выступом 11, на котором свободно лежит мембрана 10. Газогенератор 3 оснащен крышкой 12, прочно скрепленной с его корпусом 13, и имеет штуцер 14, в центральном отверстии которого установлен инициатор 15. В корпусе 13 последовательно размещены технологическая прокладка 16, упругая прокладка 17, каждая с центральным отверстием, заряд 18, вторая упругая прокладка 19 с центральным отверстием. В нижней части боковой поверхности обечайки 13 газогенератора выполнены расходные отверстия 20.
Предлагаемый модуль порошкового пожаротушения работает следующим образом. При подаче электрического импульса инициатор 15 срабатывает и воспламеняет конденсированное вещество заряда 18, которое генерирует газ, протекающий через боковой зазор между зарядом 18 и обечайкой 13 газогенератора 3 к расходным отверстиям 20. Через отверстия 20 газ поступает в полость 2 с огнетушащим порошком корпуса 1 модуля. Проходя через порошок, газ аэрирует его, подготавливая для метания в очаг загорания. При достижении газом давления соответствующего уровня на заостренном выступе 11 фигурной шайбы 9 срезается мембрана 10, и газопорошковая смесь через тангенциальные боковые и центральное отверстия начинает поступать в пространство с очагом загорания, приобретая вихревое, турбулизированное движение и тенденцию к достижению равномерности концентрации порошка в поперечном сечении потока.
Проведенные испытания по тушению очагов загорания показали, что заявляемый модуль, снаряженный 4 кг порошка ИСТО-1:
- на открытой площадке, размещенный на высоте от 2 до 6 м, позволяет надежно подавить пожар класса В на площади от 10 до 12 м2, при размещении на высоте от 2 до 9 м пожар класса А на площади 35 м2 или в объеме 70 м3;
- в помещении, размещенный на высоте от 2,5 до 4 м, позволяет надежно подавить пожар класса В на площади 16 м2, и пожар класса А на площади 40 м2 или в объеме 100 м3.
Предлагаемый модуль прост в изготовлении, обеспечен широкой отечественной сырьевой базой, ведется подготовка к его использованию в серийном производстве.
1. Модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с размещенными в нем полостью с огнетушащим порошком, газогенератором, имеющим средство, обеспечивающее аэрацию порошка, мембрану, поджатую накидной гайкой к горловине дна корпуса, элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, отличающийся тем, что газогенератор выполнен сменным с корпусом в виде тонкостенной цилиндрической обечайки, закрытой с одной стороны жестко соединенной с ней крышкой, оснащенной соосно установленным штуцером с центральным сквозным отверстием, а с другой стороны имеющей глухой торец, обеспечивающее аэрацию порошка средство выполнено в виде расположенных в нижней части боковой поверхности обечайки расходных отверстий, при этом элемент, определяющий течение газопорошковой смеси, выполнен в виде пустотелого цилиндрического сопла, верхняя часть боковой поверхности которого оснащена тангенциальными входными отверстиями, верхний торец меньшего диаметра снабжен центральным сквозным отверстием, а обращенный в сторону выпуска газопорошковой смеси торец оснащен буртиком, которому соответствует посадочное место в горловине дна корпуса модуля, причем накидная гайка поджимает мембрану к горловине дна корпуса модуля посредством фигурной шайбы, при этом часть сопла размещена во внутреннем пространстве горловины дна корпуса, а часть его утоплена в полость с огнетушащим порошком таким образом, что каждое тангенциальное отверстие выступает в полость на высоту, превышающую его радиус, но меньшую, чем диаметр.
2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в корпусе газогенератора последовательно, начиная от крышки, размещены инициатор, технологическая прокладка, упругая прокладка, каждая с центральным отверстием, заряд твердого конденсированного вещества, вторая упругая прокладка с центральным отверстием, при этом инициатор, состоящий из электровоспламенителя и воспламенительной навески, размещен в несквозном цилиндрическом канале, выполненном со стороны крышки корпуса газогенератора, а проводки электровоспламенителя герметично выведены через отверстие штуцера и защищены от воздействия статического электричества.
3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что расходные отверстия расположены равномерно по окружности боковой поверхности обечайки газогенератора перпендикулярно друг другу и оси газогенератора, при этом отношение диаметра каждого из расходных отверстий и диаметра обечайки составляет 0,08÷0,1, а отношение расстояния от глухого торца обечайки до центра каждого расходного отверстия к ее высоте составляет 0,15÷0,17.
4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что расстояние между глухим торцем обечайки и горловиной дна корпуса модуля составляет не менее 0,14÷0,16 от наибольшей высоты полости корпуса модуля.
5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отношение диаметра центрального сквозного отверстия верхнего торца меньшего диаметра сопла и внутреннего диаметра сопла составляет 0,3÷0,5.
6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что высота буртика сопла составляет 0,31÷0,33 общей высоты сопла и 0,74÷0,76 высоты посадочного места в горловине дна корпуса модуля, а отношение общей высоты сопла и общей высоты горловины дна корпуса модуля составляет 1,46÷1,48, отношение высоты посадочного места и общей высоты горловины составляет 0,62÷0,64, а отношение диаметра буртика и диаметра посадочного места составляет 0,98÷0,99.
7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что тангенциальные входные отверстия сопла выполнены таким образом, что их осевые линии параллельны диаметру сопла и перпендикулярны друг другу, при этом центры отверстий удалены от торца сопла меньшего диаметра на расстояние, составляющее 0,42÷0,44 общей высоты сопла, отношение диаметра каждого из тангенциальных отверстий сопла и внутреннего диаметра сопла составляет 0,47÷0,49.
8. Модуль по п.1, отличающийся тем, что фигурная шайба выполнена в форме кольца с центральным отверстием, отношение диаметра которого и диаметра соответствующего ему посадочного места сопла составляет 0,89÷0,91, отношение общей высоты шайбы и ее наружного диаметра составляет 0,09÷0,1, отношение наружного диаметра шайбы и диаметра недореза резьбы накидной гайки составляет 0,94÷0,96, при этом верхний торец фигурной шайбы имеет профилированную поверхность, образованную со стороны центрального отверстия шайбы заостренным выступом, высота которого составляет 0,15÷0,17 высоты шайбы, а со стороны, контактирующей с горловиной дна корпуса модуля, канавку.
9. Модуль по п.1, отличающийся тем, что свободный торец горловины дна корпуса модуля выполнен с профилированной поверхностью, ответной профилю канавки фигурной шайбы.
