Устройство для самотушения жидкостей, горящих при аварийном истечении или проливе

Изобретение относится к пожарной технике и может быть использовано для предотвращения и подавления пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вытекающих в аварийных ситуациях из различного рода промышленного оборудования, топливных магистралей, емкостей, баков, резервуаров, в которых хранятся нефтепродукты.

Устройство является эффективным средством для предотвращения загораний пролитых жидкостей, а также самотушения горящих жидкостей при их аварийном проливе и может быть применено в различных отраслях промышленности. При этом не требуется использование огнетушащих средств и участие человека в процессе тушения.

Известна конструкция устройства для самотушения горящих жидкостей, содержащая емкость с размещенными в ней трубами, стенки которых параллельны боковым стенкам емкости и установлены по всему поперечному сечению емкости (Авторское свидетельство СССР №787046, кл. A62C 3/12, 1980). Высота каждой трубы «Н», не заполняемая жидкостью при максимальном проливе топлива, и ее эффективный диаметр «d_эф» определяются из соотношения Н≥12 d_эф. При этом нижняя часть труб, опирающихся на дно емкости, снабжены перфорируемыми отверстиями для выравнивания уровня жидкости в емкости.

Недостатком данной конструкции устройства для самотушения жидкостей является его высокая металлоемкость и неопределенность уровня перфорированных отверстий, поскольку при малом уровне заполнения емкости жидкостью между вертикальными каналами возможно возникновение естественной конвекции и, следовательно, продолжение процесса горения, который будет иметь очаговый характер.

Известна конструкция устройства для самотушения и предотвращения загораний горючих жидкостей, выбранная в качестве прототипа (Патент на изобретение №2252804, 2003 г.), устройство содержит металлическую емкость, в которой для повышения эффективности тушения и улучшения эксплуатационных характеристик установлены два основных элемента. Это горизонтальный слой осесимметричных в поперечном сечении, вертикально расположенных каналов (труб), образующих ячеистую структуру, и пламегасящий слой, образованный двумя слоями металлических сеток, плотно прилегающих к нижней части ячеистой структуры. Расстояние между сетками не превышает 10 мм. При этом вся пламегасящая система устанавливается в емкостях различных размеров по высоте и площади поперечного сечения.

Недостатком известной конструкции является сложность изготовления и стыковки ее элементов, обусловленная наличием сеточных элементов, в которых металлические сетки должны находиться в натянутом состоянии. Только в этом случае можно выдержать высоту воздушной прослойки между сетками, равную 10 мм. Одновременно верхний слой сеток должен плотно прилегать к нижнему срезу вертикальных каналов. При нарушении этих требований снижается эффективность и надежность тушения данным устройством.

Целью изобретения является упрощение процесса изготовления и сборки устройств самотушения жидкостей и снижение за счет этого их себестоимости.

Указанная цель достигается тем, что из конструкции устройства для самотушения горящих жидкостей, содержащего горизонтально расположенный слой осесимметричных вертикальных каналов или труб, исключены слои сеточных элементов, вместо которых под нижним горизонтальным срезом вертикальных каналов на расстоянии, не превышающем 15 мм, установлена плоская металлическая емкость, вертикальные стенки которой имеют вполне определенную высоту. При попадании горящей жидкости в устройство самотушения с помощью этих стенок в структуре вертикальных каналов после окончания пролива устанавливается уровень жидкости, при котором обеспечивается эффективное тушение пламени, т.к. процесс ее горения становится невозможен. На периферии по всему периметру ячеистой структуры, между нижним ее срезом и плоской емкостью установлен пластинчатый пламегасящий элемент, обеспечивающий тушение текущей жидкости в условиях малых расходов аварийного пролива до момента, когда уровень еще не достиг нижнего среза вертикальных каналов. Оптимальное расстояние между вертикальными стенками плоской емкости и обечайкой, в которую заключена сборка вертикальных каналов, составляет 10 мм.

Таким образом, заявляемое устройство для самотушения горящих жидкостей соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области технически не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа. Что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».

Изобретение поясняется чертежами (Фиг.1 и Фиг.2), на которых показана принципиальная схема поперечного сечения устройства. Оно состоит из сборки вертикальных каналов 1, образующих ячеистую структуру. Каждый вертикальный канал в поперечном сечении имеет осесимметричную форму (например, равносторонний треугольник, квадрат, шестигранник, круг и т.п.). Под нижней плоскостью срезов вертикальных каналов установлена плоская металлическая емкость 2 на расстоянии, не превышающем 15 мм. Вертикальные стенки емкости позволяют установить уровень жидкости в блоке вертикальных каналов, при котором высота «Н» их незаполняемой части обеспечивает эффективное тушение пламени.

На чертеже этот уровень обозначен пунктирной линией; стрелки указывают направление движения жидкости, падающей в устройство самотушения. Расстояние между вертикальными стенками емкости 2 и обечайкой, ограничивающей размер ячеистой структуры, не превышает 15 мм. При этом обеспечиваются требуемые гидродинамические характеристики устройства.

Пламеотсекающее устройство 3, изображенное на Фиг.2, расположено по периферии ячеистой структуры. Оно предназначено для подавления процесса горения жидкости при малых ее расходах в условиях аварийного пролива. Устройство 3 состоит из блока параллельных друг другу металлических пластин, имеющих ширину «l», и расстояние между ними равное «δ».

В структуре вертикальных каналов высота «Н», не заполняемая жидкостью после окончания пролива, может определяться по формуле:

где d_экв - эквивалентный диаметр одного канала,

d_экв=4 S/F.

Здесь S - площадь поперечного сечения одного канала;

F - периметр этого сечения.

Формула (1) применима практически для всех жидкостей, процесс горения которых происходит в газовой фазе.

В тех случаях когда требуется изготовить устройства самотушения в виде полов, т.е. относительно небольшой высоты, составляющей 100÷150 мм, следует применять формулу, учитывающую теплофизические характеристики жидкости:

Параметры, входящие в выражение (2), изменяются в следующих пределах:

где Н - высота незаполняемой части вертикальных каналов;

L - удельная теплота испарения жидкости;

S - площадь поперечного сечения одного канала;

v - кинематическая вязкость жидкости при нормальных условиях;

а - температуропроводность жидкости при нормальных условиях;

Тк, Т - температура кипения и штатная температура жидкости соответственно.

Формулу (2) следует применять в области малых значений d_экв (от 10 до 40 мм).

На Фиг.3 приведен график зависимости δ=f(l), определяющий условия, при которых достигается эффект подавления пламени горящей жидкости, втекающей в устройство 3 (см. Фиг.2) или находящейся в нем в неподвижном состоянии, когда действует только скорость распространения пламени по поверхности. На графике обозначена область значений параметров, при которых эффект проскока пламени невозможен.

Оси координат на графике представлены в виде отношений δ/δ^* и l/l^*, где δ^* - расстояние между металлическими пластинами (оптимальная толщина которых составляет 1,0 мм) равно 10 мм, что соответствует физическим представлениям о закономерностях развития естественной конвекции в ограниченных пространствах; δ - заданное расстояние между пластинами.

Параметр l^* - ширина протяженной пластины (длина которой соответствует габаритным размерам сборки вертикальных каналов) принята равной 70 мм, l - ширина пластины, которую следует определить при заданной величине δ.

Данные, приведенные на Фиг.3, могут применяться для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. При этом можно пользоваться соотношением

характеризующим условия, при которых достигается эффект отсекания пламени с поверхности горящей жидкости.

Предлагаемая конструкция устройства является базовым элементом для создания систем самотушения горящих жидкостей при аварийном истечении или проливе жидкостей и имеет различные варианты применения.

1. Конструкция устройства позволяет изготавливать пламегасящие полы и устанавливать их, например, в помещениях предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, на электростанциях в боксах, где установлены масляные трансформаторы, в помещениях, где постоянно содержатся горючесмазочные материалы и т.п.

2. Устройства самотушения могут применяться в резервных емкостях, предназначенных для сбора горящей жидкости, разлившейся в помещении. При этом предусматривается уклон поверхности полов в сторону этой емкости, а размер площади, занимаемой устройствами самотушения, может быть существенно уменьшен.

3. Устройство самотушения может устанавливаться непосредственно в открытых баках или резервуарах под слоем жидкости, в случае ее загорания из нижней части емкости производится слив жидкости в резервную емкость и при прохождении верхнего горящего слоя через эти устройства достигается эффективное подавление процесса горения.

Конструкция устройств для самотушения жидкостей, горящих при аварийном истечении или проливе, позволяет значительно упростить процесс их изготовления и сборки, уменьшить их стоимость и повысить надежность процесса самотушения жидкостей.

Устройство для самотушения жидкостей, горящих при аварийном истечении или проливе, содержащее горизонтально расположенный слой осесимметричных вертикальных каналов или труб, образующих ячеистую структуру, заключенную в обечайку, отличающееся тем, что под нижним срезом ячеистой структуры размещена плоская металлическая емкость, с помощью вертикальных стенок которой в структуре вертикальных каналов создается незаполняемая жидкостью высота, при которой обеспечивается эффективное тушение пламени, а между плоской емкостью и нижним срезом вертикальных каналов по периферии установлен металлический пластинчатый пламяотсекатель.