Модуль комбинированного пожаротушения
Полезная модель относится к автоматизированным устройствам объемного тушения комбинированного действия, и может быть использована в отсеках транспортных средств, электрощитов, технологических установок, объектов, насыщенных электроникой. Модуль включает закрытую по торцам цилиндрическую тонкостенную гибкую трубку, заполненную огнетушащим веществом, находящемся в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношению к окружающей среде давлением, жестко закрепленный на стенке трубки пробойник выполненный в виде камеры с пирозапалом, соплом, распылителями огнетушащего вещества и пороховым зарядом, причем распылители огнетушащего вещества выполнены на взаимодействующей с трубкой поверхности пробойника, в виде сообщающихся с соплом проточек, одна из которых выполнена кольцевой, а другая - прямолинейной. Дополнительно набжен скобами для крепления пробойника к стенкам трубки, а на наружной поверхности камеры пробойника выполнены ложементы для крепления пробойника к стенкам трубки, при этом каждая скоба смонтирована с соответствующим ложементом с зазором и с возможностью охвата и поджатия участка трубки, проточки выполнены на поверхности каждого ложемента, пробойник жестко закреплен посредством ложементов и скоб на отстоящих друг от друга участках трубки, сопло выполнено в каждом из ложементов.
Полезная модель относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматизированным устройствам объемного тушения комбинированного действия, включающим огнетушащее вещество находящееся постоянно под давлением и аэрозольобразующий состав, и может быть использована для объемного или локально-объемного тушения пожаров в замкнутых или полузамкнутых помещениях в том числе технически сложных объектов с плотной компоновкой оборудования, преимущественно отсеков транспортных средств, электрощитов, технологических установок, объектов, насыщенных электроникой.
Из уровня техники известно устройство газового пожаротушения, содержащее трубку с герметично закрытыми торцами, заполненную огнетушащим веществом, индикатор давления в трубке и пробку с силовым бандажом, при этом пробка смонтирована в торце трубки таким образом, что силовой бандаж охватывает трубку, а ответная часть пробки заведена с натягом внутрь трубки, кроме того пробка снабжена шашкой из легковоспламеняющегося аэрозольобразующего огнетушащего состава, установленной в сквозном осевом канале пробки с возможностью взаимодействия с разрывной мембраной, см., пат. RU, кл. А62С 35/00, 
2407572, опубликован 27.12.2010. Недостатком известного устройства является локальность и направленность его принудительного запуска (вскрытия трубки), осуществляемая только со стороны одного из торцов, что существенно ограничивает время срабатывания и особенно эффективность пожаротушения за счет неравномерного заполнения защищаемого объема огнетушащим веществом.
Известен модуль пожаротушения, включающий закрытую по торцам цилиндрическую трубку, заполненную огнетушащим веществом, находящимся в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношению к окружающей среде давлением, и механизм вскрытия трубки, выполненный в виде полого корпуса и хомута, прикрепленного к одному из его торцов с зазором и с возможностью поджатия, на смежных поверхностях корпуса и хомута выполнены обращенные одна к другой полуцилиндрические проточки, охватывающие трубку, на поверхностях проточек в средней части корпуса и хомута выполнена кольцевая канавка, корпус установлен перпендикулярно продольной оси трубки, при этом внутри корпуса помещена твердотопливная пиротехническая шашка из аэрозольобразующего состава, а на поверхности хомута напротив канала в дне корпуса соосно с ним выполнено сквозное отверстие, см., пат. RU, кл. А62С 35/00, 2383373, опубликован 10.03.2010. Недостатком известного модуля пожаротушения является точечный характер принудительного вскрытия трубки с огнетушащим веществом сосредоточенный в одном месте, как правило, в ее центрально части, что снижает быстродействие модуля особенно при значительной длине и малом диаметре трубки за счет увеличения длительности истечения огнетушащего вещества.
Известна система пожаротушения, включающая емкость с огнетушащим веществом выполненную в виде цилиндрической тонкостенной гибкой трубки, жестко закрепленный на стенке трубки пробойник с пороховым зарядом и пирозапалом и выполненный в виде камеры с соплом, направленным на стенку трубки, пирозапал установлен на противоположном соплу торце камеры, пороховой заряд установлен внутри камеры и выполнен в виде монолитной шашки с профилированной поверхностью, распылители огнетушащего вещества выполнены в виде проточек на поверхности пробойника, взаимодействующей с трубкой, при этом проточки сообщаются с соплом, одна из них выполнена кольцевой, а по меньшей мере одна - прямолинейной, преимущественно камера смонтирована таким образом, что ее продольная ось расположена параллельно продольной оси трубки, которая выполнена из полиамида, а шашка порохового заряда выполнена с центральным осевым каналом, см., пат. RU, кл. А62С 35/02, 2407573, опубликован 27.12.2010. Данное известное конструкторское решение принято в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог. Система пожаротушения согласно прототипу характеризуется повышенным быстродействием и надежностью вскрытия емкости с огнетушащим веществом без взрывных эффектов.
Недостатком прототипа является увеличенное время и неполнота истечения огнетушащего вещества из цилиндрической тонкостенной гибкой трубки с при срабатывании закрепленного на ее стенке пробойника с пороховым зарядом. Вскрытие трубки посредством пробойника имеет локальный характер и осуществляется в одном единственном месте, при этом величина проходного сечения, определяющего время истечения, не может превысить удвоенного значения площади поперечного сечения трубки, что не всегда является достаточным для быстрого и полного истечения огнетушащего вещества. Кроме того, локализация участка вскрытие трубки вероятно увеличивает расстояние до возможного очага возгорания. Увеличение количества устройств, устанавливаемых в одном защищаемом объеме, или увеличение количества механизмов вскрытия, монтируемых на одной трубке повышенной длины, не позволяет обеспечить одномоментность вскрытия. Указанные недостатки прототипа существенно снижают эффективность системы пожаротушения, ограничивают область ее применения в защищаемых объектах объемом свыше двух кубических метров, особенно при наличии в их ограждении мест разгерметизации, открытых жалюзи, отдушин, фрамуг и т.п.
Полезная модель направлено на достижение технического результата, который выражается в ускорении и повышении полноты истечения огнетушащего вещества из трубки при срабатывании пробойника за счет одновременного вскрытия трубки в нескольких отстоящих друг от друга по длине трубки местах. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить эффективность использования модуля комбинированного пожаротушения. В полезной модели максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых являются надежность и быстрота вскрытия емкости с огнетушащим веществом, отсутствие при этом взрывных эффектов.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль комбинированного пожаротушения, включающий закрытую по торцам цилиндрическую тонкостенную гибкую трубку, заполненную огнетушащим веществом, находящемся в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношению к окружающей среде давлением, жестко закрепленный на стенке трубки пробойник выполненный в виде камеры с пирозапалом, соплом, распылителями огнетушащего вещества и пороховым зарядом, причем распылители огнетушащего вещества выполнены на взаимодействующей с трубкой поверхности пробойника, в виде сообщающихся с соплом проточек, одна из которых выполнена кольцевой, а другая - прямолинейной, отличается от прототипа тем, что он снабжен скобами для крепления пробойника к стенкам трубки, а на наружной поверхности камеры пробойника выполнены ложементы для крепления пробойника к стенкам трубки, при этом каждая скоба смонтирована с соответствующим ложементом с зазором и с возможностью охвата и поджатия участка трубки, проточки выполнены на поверхности каждого ложемента, пробойник жестко закреплен посредством ложементов и скоб на отстоящих друг от друга участках трубки, сопло выполнено в каждом из ложементов.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение порохового заряда из аэрозольобразующего состава в виде монолитной цилиндрической шашки с центральным осевым каналом. Предпочтительно расположение камеры пробойника таким образом, чтобы ее продольная ось была расположена параллельно продольной оси участков трубки на которых закреплен пробойник, отстоящий от торцов трубки на одну четверть ее длины. Альтернативно торцы трубки могут быть обращены в противоположные стороны или в одну и ту же. Во всех исполнениях описанного модуля целесообразно выполнение сквозного отверстия в скобах, напротив сопла и соосно с ним. Наилучшим конструкционным материалом для изготовления трубки является полиамид.
Главным пожаротушащим элементом модуля комбинированного пожаротушения является цилиндрическая трубка, заполненная жидким или газообразным веществом, например хладоном 125 под избыточным по отношении к окружающей среде давлением. Механизм вскрытия трубки является также дополнительным пожаротушащим элементом, поскольку при сгорании заряда из аэрозольобразующего состава образуется многокомпонентный огнетушащий газ. Аэрозольобразующий состав, например, АПИС, изготавливаемый по ТУ4854-001-96497910-2005, включает в свою рецептуру мелкодисперсные твердые компоненты, наиболее часто применяют компоненты, используемые в пороховой промышленности, такие как сажа, алюминиевый порошок типа АСД, окись железа и другие, с размерами частиц от 1 до 20 мкм.
В основу работы модуля комбинированного пожаротушения положен принцип вскрытия цилиндрической тонкостенной гибкой трубки заполненной огнетушащим веществом, находящемся в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношению к окружающей среде давлением, одновременно в двух местах отстоящих от торцов трубки на одну четверть ее общей длины. Таким образом, достигается сокращение вдвое времени полного истечения огнетушащего вещества из трубки и снижение разброса по времени истечения огнетушащего вещества. Вскрытие осуществляется посредством одного пробойника с таким расчетом, что истечения огнетушащего вещества из трубки происходит из четырех равных объемов и завершается одновременно. Пробойник в виде камеры с соплами может быть надежно закреплен на различных участках трубки в любом месте по всей ее длине посредством скоб параллельно продольной оси трубки, что существенно повышает удобство компоновки модуля. Распылительное устройство огнетушащего вещества в виде системы прямолинейных и кольцевой проточек, сообщающихся с полостью сопла обеспечивают направленное течение газов вдоль стенки трубки при горении твердотопливной пиротехнической шашки и ее равномерное вскрытие. Пороховой заряд из аэрозольобразующего состава выполненый в виде монолитной цилиндрической шашки с центральным осевым каналом является эффективным средством газообразования. Такая шашка технологична в производстве, проста в компоновке, для ее горения не требуется кислород, а пороховые газы обладают большой энергией и высокой температурой, что гарантирует создание оптимальных условий для надежного вскрытия стенки трубки независимо от начальной температуры. Конструктивное объединение двух точек вскрытия трубки в одном узле позволяет существенно упростить конструкцию, повысить ее быстродействие. Изготовление трубки из полиамида, обладающего повышенной прочностью и хорошей гибкостью в широком температурном диапазоне обеспечивает удобный монтаж и надежное взаимодействие трубки с пробойником.
Конструктивная схема модуля пожаротушения согласно полезной модели максимально повышает его автономность и надежность в условиях многолетнего необслуживаемого использования. Модуль комбинированного пожаротушения рекомендован к применению в любых климатических зонах, его надежность и долговечность подтверждена испытаниями.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки модуля комбинированного пожаротушения направлены на получение и является достаточными для достижения технического результата, а именно, ускорение и повышение полноты истечения огнетушащего вещества из трубки при срабатывании пробойника, повышение эффективности модуля.
Модуль комбинированного пожаротушения, характеризующийся описанной совокупностью существенных признаков, является новым и промышленно применимым.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид модуля комбинированного пожаротушения в котором торцы трубки обращены в противоположные стороны; фиг.2 - торцы трубки обращены в одну сторону; фиг.3 - пробойник в разрезе с параллельными участками трубки; фиг.4 - поперечный разрез пробойника А-А на фиг.3.
Модуль комбинированного пожаротушения состоит из цилиндрической тонкостенной гибкой трубки 1, выполненной из полиамида, торцы которой закрыты, например, запаяны, а внутри помещено огнетушащее вещество 2 в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношении к окружающей среде давлением. В качестве огнетушащего вещества 2 может быть использован хладон 125 под давлением насыщенных паров. Трубка 1 в составе модуля образует петлю, замкнутую жестко закрепленным на ее стенке пробойником 3. Длина петли составляет примерно две четверти общей длины трубки 1, таким образом, пробойник 3 закреплен на двух участках трубки 1 отстоящих от торцов на одну четверть ее длины. На фигурах 1 и 2 максимальное расстояние от торцов трубки 1 до пробойника 3 обозначено буквой L. Возможны два различных исполнения установки пробойника 3 на трубке 1, когда торцы трубки 1 обращены в противоположные стороны (фигура 1) и в одну сторону (фигура 2). С точки зрения скорости и полноты истечения огнетушащего вещества 2 из трубки 1, при срабатывании закрепленного на ее стенке пробойника 3, оба исполнения являются равнозначными при соблюдении длины петли и определяются условиями компоновки на защищаемом объекте. Пробойник 3 состоит из камеры 4 в которой расположен аэрозольобразующий пороховой заряд, выполненный в виде монолитной цилиндрической шашки 5 с центральным осевым каналом. Камера 4 снабжена резьбовой крышкой 6, в которой установлен пирозапал 7. На наружной поверхности камеры 4 вдоль ее образующей выполнены два ложемента 8, предназначенные для крепления пробойника 3 к стенкам трубки 1. Ложементы 8 представляют собой выполненные по обе стороны камеры 3 цилиндрические желоба в которые плотно укладывается участок трубки 1. Каждому ложементу 8 соответствует накладная скоба 9 также имеющая поверхность в виде цилиндрического желоба. Скоба 9 вместе с ложементом 8 охватывают участок трубки 1 и обеспечивают крепления пробойника к стенкам трубки 1. Скоба 9 крепиться к ложементу 8, с образованием гарантированного зазора 10, шпильками 11, обеспечивающими необходимые плотность и усилие поджатия участка трубки 1 к желобу. Преимущественно камера 4 пробойника 3 ориентирована таким образом, что ее продольная ось расположена параллельно продольной оси участков трубки 1 на которых закреплен пробойник 4, более того, они расположены в одной плоскости, как это изображено на фигуре 3, чем обеспечивается максимальная площадь распыла огнетушащего вещества 2. Сопла 12 выполнены в виде сквозных отверстий в каждом из ложементов 8 и одновременно в стенке камеры 4 со стороны днища, расположены перпендикулярно продольной оси трубки 1. На поверхности пробойника 4, взаимодействующей с трубкой 1, т.е. на поверхности желоба расположены распылителями огнетушащего вещества 2, которые выполнены в виде сообщающихся с соплом 12 кольцевой 13 и прямолинейной 14 проточек. Кольцевая проточка 13 расположена в плоскости поперечного сечения трубки 1 и имеет форму дуги, а прямолинейная проточка 14 расположена вдоль образующей трубки 1 во всю длину ложемента 8. В скобе 9 выполнено сквозное отверстие 15, расположенное напротив сопла 12, соосно с ним, но большего диаметра.
Модуль комбинированного пожаротушения функционирует следующим образом.
Модуль стационарно монтируется на объекте подлежащим защите с максимальным приближением пробойника к месту наиболее вероятного возникновения возгорания. Запуск модуля осуществляется принудительно или самопроизвольно при появлении первичных признаков пожара. Принудительный запуск может осуществляться вручную оператором, или в автоматическом режиме по команде от пускового устройства. При принудительном запуске на выводы пирозапала 7 подается электрический импульс силой тока от 0,1 до 1А. Пирозапал 7 инициирует форс пламени, который поджигает шашку 5 аэрозольобразующего порохового заряда. Продукты горения шашки 5 через газосвязанные сопла 12 одновременно воздействуют на поверхность обеих участков трубки 1. Своим тепловым и эрозионным воздействием продукты горения шашки 5 прорывают стенку трубки 1 и совместно с истекающим из нее огнетушащим веществом 2 по кольцевой 13 и прямолинейной 14 проточкам и через зазор 10 поступают в зону пожара. При поступлении огнетушащего вещества 2 в очаг пожара, возникает эффект локального и объемного пожаротушения. Эрозионное воздействие продуктов горения шашки 5 на материал трубки 1 осуществляется также и в проточках 13 и 14 увеличивая площудь вскрытия трубки. При наличии в скобах 9 сквозных отверстий 15 продукты горения шашки 5 в процессе работы модуля своим тепловым и эрозионным воздействием прорывают стенку трубки 1 также и против отверстий 15 т.е. насквозь и еще больше увеличивают площадь истечения. При использовании в качестве рецептуры аэрозольобразующего огнетушащего состава создается дополнительный огнетушащий эффект за счет ингибирующего воздействия аэрозоля на окислительно-восстановительные реакции в газопламенной зоне горения. При этом аэрозоль дополнительно охлаждается истекающим из трубки огнетушащим веществом 2, а это вещество вытекает интенсивнее за счет подогревающего воздействия аэрозоля, что в свою очередь также усиливает совместное огнетушащее действие двухфазной газоаэрозольной смеси. В процессе тушения происходит также охлаждение оборудования. Огнетушащее вещество 2 (хладон 125) безопасно и неэлектропроводно, не оказывает вредного коррозийного и химического воздействия на металлы, пластмассы и электрическое оборудование, а также не представляет опасности для людей. После того, как пожар потушен, хладон испаряется. При срабатывании трубка 1 не оказывает никакого механического воздействия на оборудование и электропроводку.
Достоинством модуля комбинированного пожаротушения согласно полезной модели является его простота, надежность и эффективность. Эксплуатация такого модуля экономически и технически не сопряжена с существенными затратами.
Описанные выше примеры осуществления модуля комбинированного пожаротушения не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения полезной модели и подтверждения ее промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и (или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данной полезной модели, отраженной в описании и чертежах.
1. Модуль комбинированного пожаротушения, включающий закрытую по торцам цилиндрическую тонкостенную гибкую трубку, заполненную огнетушащим веществом, находящимся в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношению к окружающей среде давлением, жестко закрепленный на стенке трубки пробойник, выполненный в виде камеры с пирозапалом, соплом, распылителями огнетушащего вещества и пороховым зарядом, причем распылители огнетушащего вещества выполнены на взаимодействующей с трубкой поверхности пробойника, в виде сообщающихся с соплом проточек, одна из которых выполнена кольцевой, а другая - прямолинейной, отличающийся тем, что он снабжен скобами для крепления пробойника к стенкам трубки, а на наружной поверхности камеры пробойника выполнены ложементы для крепления пробойника к стенкам трубки, при этом каждая скоба смонтирована с соответствующим ложементом с зазором и с возможностью охвата и поджатия участка трубки, проточки выполнены на поверхности каждого ложемента, пробойник жестко закреплен посредством ложементов и скоб на отстоящих друг от друга участках трубки, сопло выполнено в каждом из ложементов.
2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что пороховой заряд выполнен из аэрозольобразующего состава.
3. Модуль по п.2, отличающийся тем, что пороховой заряд выполнен в виде монолитной цилиндрической шашки с центральным осевым каналом.
4. Модуль по п.3, отличающийся тем, что камера пробойника смонтирована таким образом, что ее продольная ось расположена параллельно продольной оси участков трубки, на которых закреплен пробойник.
5. Модуль по п.4, отличающийся тем, что пробойник закреплен на участках трубки, отстоящих от торцов на одну четверть ее длины.
6. Модуль по п.5, отличающийся тем, что трубка выполнена из полиамида.
7. Модуль по п.6, отличающийся тем, что торцы трубки обращены в противоположные стороны.
8. Модуль по п.6, отличающийся тем, что торцы трубки обращены в одну сторону.
9. Модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что в скобе напротив сопла и соосно с ним выполнено сквозное отверстие.
