Устройство для тушения пожаров горючих газов, жидкостей и твердых материалов
Владельцы патента RU 2475285:
Стенковой Владимир Ильич (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Каланча" (RU)
Селиверстов Владимир Иванович (RU)
Изобретение относится к области противопожарной техники и используется для борьбы с пожарами. Устройство для тушения пожаров горючих газов, жидкостей и твердых материалов содержит герметичную емкость с химическим ингибитором, баллонный источник газа. Баллон с газом связан с полостью указанной емкости трубным аэратором. Аэратор обеспечивает инжекцию огнетушащего состава через пускозапорное устройство и выходной трубопровод. Трубопровод соединен через мембранный, механический или электрический клапан с трубным сопловым распылителем. Сопла распылителя выполнены щелевидными в количестве не менее 3-х с уменьшением угла наклона по отношению к горизонтали. При этом дальнее сопло от торца распылителя перпендикулярно к горизонтали, вектор распыла торцевого сопла параллелен горизонтали. При использовании данного устройства повышается эффективность пожаротушения за счет конструктивного выполнения сопла распылителя, обеспечивающего более равномерное распределение огнетушащего вещества по объему и увеличение дальности подачи струи. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Изобретение относится к области противопожарной техники. С помощью предлагаемого устройства, средств и систем на его основе данное изобретение с успехом может быть использовано для борьбы с пожарами, в том числе и для их предупреждения, практически во всех отраслях промышленности: химической, нефтехимической, нефтедобывающей, деревообрабатывающей и др., а также для защиты гражданских объектов: домов, офисов, гаражей, дач и т.п.
Предшествующий уровень техники
Известны огнетушащие устройства - огнетушители, пожаротушащие модули и установки для объемного и площадного тушения пожаров с помощью газодисперсных составов (патент РФ №2362599, патент РФ №2355450, патент РФ №2393901, патент РФ №2283154, патент РФ №2258549, заявка РСТ WO 2008/103065 A1, заявка на изобретение №2010106910 от 24.02.2010 г.).
Все эти устройства однотипны и работают по принципу инжекции через трубопровод с пускозапорным устройством флегматизирующего газа-пропеллента в емкость с дисперсным химическим ингибитором, создание в ней (емкости) газодисперсной взвеси (огнетушащего состава), или ОТВ с последующей его подачей через мембранный клапан и перфорированный распылитель в зону пожара.
Недостатком всех этих устройств является неравномерность распределения ОТВ по объему, которая обусловлена двумя причинами. Первая - для более равномерного распределения ОТВ по объему необходимо как можно больше и более тонких струй. Это в свою очередь резко уменьшает дальность подачи струи ОТВ, т.е. существует альтернативная зависимость: либо равномерно распределить ОТВ по объему, но близко от источника генерации ОТВ, либо подать далеко мощные струи, но неравномерно по объему. Отсюда вывод: либо делать трубную разводку, либо распределять множество пожаротушащих устройств в защищаемом объеме или на защищаемой площади.
Наиболее близким по принципу устройства распылителя и самого модуля является патент РФ на полезную модель №83926, кл. A62C 13/62, A62C 35/02 от 15.01.08 г. «Газопорошковый огнетушитель», который выбран нами за прототип. Газопорошковый огнетушитель содержит корпус с ОТВ - порошковым ингибитором и флегматизирующим газом - пропеллентом, пускозапорное устройство, сифонную трубку и трубопровод для подачи ОТВ под давлением 1.2-30 мПа в трубный распылитель, имеющий суммарную площадь выходных отверстий 0.4-0.95 площади входящего в распылитель трубопровода, причем распылитель выполнен в виде цилиндра, имеющего наружный диаметр, равный 1.5-1.7 диаметров его внутреннего центрального канала, и на наружной поверхности цилиндра выполнено не менее 2-х кольцевых конических канавок с разными углами наклона их образующих, при этом на образующей поверхности этих канавок имеются радиальные цилиндрические сопла или сопла-диффузоры с конусностью 3-15°, оси которых перпендикулярны поверхностям образующих, причем углы наклона между осями радиально выполненных диффузоров и осью центрального канала распылителя последовательно уменьшаются от 80-90° до 15-30°.
Недостатком этого устройства при использовании его в качестве автономного пожаротушащего модуля или установки пожаротушения является неравномерность распространения ОТВ по объему и, как следствие, низкие значения удельной огнетушащей способности. Так, например, газопорошковый модуль пожаротушения МПП 7.5-3-КД1-У2 с массой ОТВ, равной 8.5 кг, обеспечивает тушение в объеме 45 м3, т.е. Стуш=0.19 кг/м3, что на данном этапе развития пожарной техники является неудовлетворительным.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности устройств пожаротушения за счет изменения конструкции распылителя в совокупности с применением перспективных бинарных хемоконденсационных или газодисперсных огнетушащих составов.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для тушения пожаров горючих газов, жидкостей и твердых материалов, содержащем герметичную емкость с химическим ингибитором горения, источник газа (газовый баллон), связанный с полостью указанной емкости трубным аэратором, обеспечивающим инжекцию указанного ингибитора через пускозапорное устройство (ПЗУ) и выходной трубопровод, соединенный через мембранный, механический или электрический клапан с трубным сопловым распылителем, сопла выполнены щелевидными в количестве не менее 3-х с уменьшающимися углами наклона по отношению к горизонтали, причем дальнее от торца распылителя сопло перпендикулярно к горизонтали, а вектор распыла торцевого сопла параллелен горизонтали, длина образующей щели определяется выражением:
,
где li - длина образующей i-ой щели, м;
αi - угол наклона плоскости i-той щели, град.;
ψ - торцевой угол раскрытия щели, град.;
;
а ширину щели рассчитывают по формуле
где δ - ширина i-той щели, м;
КД - коэффициент диафрагмирования распылителя, равный отношению общей суммы площадей сопел распылителя Sрасп, м2, к торцевой площади выходного трубопровода SТр, м2, SТ - площадь торцевого сопла(ел) распылителя, м2,
при этом химический ингибитор в герметичной емкости имеет щелочную среду, газ пропеллент в баллоне - кислую, а реакция их смешения экзотермична.
Для составов с нейтральными компонентами (ph≈7), например для порошкового состава типа «Феникс-70» и перфторметана, твердый и/или жидкий ингибитор и газовый флегматизатор-пропеллент находятся в одной емкости, снабженной устройством для контроля давления.
Модульное устройство с хемоконденсационным (или газодисперсным) составом по предлагаемому изобретению в совокупности со щелевым распылителем обеспечивает тушение в объеме до 95 м3, т.е. огнетушащая способность Стуш=90 г/м3, что по сравнению с прототипом повышает эффективность пожаротушения более чем в 2 раза.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами: фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5.
Фиг.1 изображает устройство для тушения пожаров горючих газов, жидкостей и твердых материалов с щелевидным распылителем, снаряженное бинарным хемоконденсационным составом. Заявляемое устройство - газодисперсный пожаротушащий модуль - содержит герметичную емкость 1 с щелочным химическим ингибитором 2, трубный аэратор 3, выходной трубопровод 4, мембранный или механический или электрический клапан 5, щелевидный распылитель 6, пускозапорное устройство 7, выполненное с автономным электрическим и/или ручным запуском, газовый баллон 8 с кислым газом-пропеллентом 9.
Фиг.2 изображает устройство - моноблочный газодисперсный модуль для объемного тушения пожаров горючих газов, жидкостей и твердых материалов со щелевидным распылителем. Заявляемое устройство содержит газовый баллон 1 с газодисперсным составом 2, 9 аэраторную трубку 3, предназначенную для перевода твердого или жидкого ингибитора горения в аэродисперсную фазу, выходной трубопровод 4, пускозапорное устройство 5, щелевой распылитель 6, устройство для контроля давления - барометрический датчик давления 7.
Фиг.3 изображает щелевидный распылитель сбоку с различными углами наклона к горизонтали α.
Фиг.4 изображает различные варианты торцевого раскрытия угла ψ щелевого сопла.
Фиг.5 изображает различные варианты исполнения торцевого сопла.
Лучший вариант осуществления изобретения
В заявляемом устройстве могут быть использованы: газопорошковый состав, бинарный хемоконденсационный состав и газовый состав для объемного пожаротушения.
Работа заявляемого устройства с бинарным хемоконденсационным составом происходит следующим образом.
После поступления сигнала о пожаре срабатывает пускозапорное устройство 7, находящееся на газовом баллоне 8 и кислотный газ-пропеллент 9, например, диоксид углерода, через трубный аэратор 3 поступает в герметичную емкость 1 с щелочным химическим ингибитором 2, который, вступая в экзотермическую реакцию с кислым газовым флегматизатором-пропеллентом, образует парогазодисперсную огнетушащую смесь, которая в свою очередь, создавая давление в емкости 1, вскрывает мембранный клапан 5 и через выходной трубопровод 4 и щелевидный распылитель 6 вышеназванная смесь поступает в защищаемый объем.
Устройство, изображенное на фиг.2, работает аналогично за исключением того, что газодисперсная огнетушащая смесь (состав) 2, 9 не образуется в результате реакции, а снаряжена в герметичную емкость 1 уже готовой. При этом емкость содержит барометрический датчик 10.
Промышленная применимость
Изобретение промышленно применимо на объектах газовой, химической, нефтехимической, деревообрабатывающей и горнорудной промышленности, а также на гражданских объектах, в домах, гаражах и офисах для предотвращения и тушения пожаров горючих газов, жидкостей и твердых материалов.
1. Устройство для тушения пожаров горючих газов, жидкостей и твердых материалов, содержащее герметичную емкость с химическим ингибитором, баллонный источник газа, связанный с полостью указанной емкости трубным аэратором, обеспечивающим инжекцию огнетушащего состава через пускозапорное устройство и выходной трубопровод, соединенный через мембранный, механический или электрический клапан с трубным сопловым распылителем, отличающееся тем, что сопла выполнены щелевидными в количестве не менее 3 с уменьшением угла наклона по отношению к горизонтали, при этом дальнее сопло от торца распылителя перпендикулярно горизонтали, вектор распыла торцевого сопла параллелен горизонтали, а длина образующей щели определяется выражением
где li - длина образующей i-й щели, м;
αi - угол наклона плоскости i-й щели, град.;
φ - торцевой угол раскрытия щели, град.;
а ширину щели рассчитывают по формуле
где δ - ширина i-й щели, м;
КД - коэффициент диафрагмирования распылителя, равный отношению общей суммы площадей сопел распылителя Sрасп, м2, к торцевой площади выходного трубопровода SТp, м2;
ST - площадь торцевого сопла(ел) распылителя, м2.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что химический ингибитор в герметичной емкости имеет щелочной характер, газ-пропеллент в баллоне - кислый, а их реакция при смешении экзотермична.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для газодисперсного состава с нейтральными ингредиентами твердый и/или жидкий ингибитор и газовый флегматизатор-пропеллент находятся в одной емкости, снабженной устройством для контроля давления.
