УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Российский патент 1995 года по МПК E21B35/00 A62C3/00 

Изобретение относится к физико-техническим средствам для тушения пожаров и очагов возгораний на открытых объектах типа фонтанирующих скважин и в закрытых объемах сооружений.

Известны направления развития средств тушения таких очагов возгораний, например устройство, содержащее две боковые водяные камеры с соплами для подачи струй воды на очаг возгорания. При надвижке устройства очаг возгорания захватывают двумя камерами с водой для его локализации [1]
Недостатки этого устройства значительный расход воды, идущей на организацию перехвата сплошной среды огня и отделения горящей верхней части от нижнего фронта, а также высокая энергопотребность для создания направленных двух потоков воды для срыва пламени с локального очага.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для тушения пожаров, содержащее полый корпус, размещенный в непосредственной близости от объекта возгорания, заполненный огнегасящим составом и имеющий сопло для распыления смеси. Устройство имеет также шарнирно установленные огнетушители и механизмы их привода, а вытеснение смеси из полости огнетушителей производят с помощью встроенных пиропатронов, создающих избыточное давление в полости [2]
Недостатки прототипа отсутствие приспособлений для использования энергии пожара, сложности кинематической схемы и конструкции всего устройства, что при наличии высокой температуры, излучаемой от очага возгорания, приводит к выходу из строя механизмов поворота огнетушителей и неуправляемому срабатыванию пиротехнических (пороховых) патронов, снижая надежность устройства и эффективность тушения пожара.

Предлагаемое устройство более надежно в использовании, эффективнее при тушении очагов возгораний и обладает простой конструкцией.

Эти преимущества достигаются за счет выполнения устройства для тушения пожаров, содержащего полый корпус, размещенный в непосредственной близости от объекта возгорания, заполненный огнегасящим составом и имеющий сопло для распыления смеси с выемкой на внутренней поверхности корпуса, обращенной к объекту возгорания. Сопло выполнено в виде щели вдоль корпуса и ориентировано на объект возгорания, имеет разрывную мембрану, прокладку из упруго-податливого перфорированного материала и иглы, расположенные между мембраной и прокладкой и установленные в последней. Щелевое сопло установлено в центре выемки. Поверхность корпуса со стороны объекта возгорания зачернена, а в полости корпуса размещен нагревательный элемент.

На фиг.1 и 2 показано устройство для тушения пожаров; общий вид; на фиг. 3 вид А на фиг.1; на фиг.4 вид Б на фиг.2; на фиг.5 вариант размещения корпуса у объекта; на фиг.6 сечение В-В на фиг.8.

Устройство для тушения пожаров, например аварийной скважины 1, из которой стихийно вырывается фонтан горящего флюида 2, содержит корпус 3, размещенный непосредственно у очага возгорания.

Полость 4 корпуса заполнена огнегасящим составом, например водой с добавками ПАВ для снижения вязкости воды и повышения скорости истечения пара, а также антипиреном, улучшающим процесс тушения. Корпус 3 выполнен сферическим в виде полого тора, ограничивающего собой по периметру очаг возгорания. В варианте выполнения корпус выполнен в виде полумесяца (фиг.2 и 5).

Корпус снабжен соплом для распыления смеси, которое соединено с полостью 4 корпуса 3. Сопло 5 выполнено в виде щелевого профилированного сопла вдоль всей внутренней стенки корпуса тора, имеющей выемку 6, по профилю преимущественно повторяющую кумулятивную выемку, что существенно улучшает процесс взаимодействия струи, истекающей из сопла 5, с источником пожара 2. Сопло также может быть выполнено по наружному периметру корпуса (фиг.5) для тушения пожара вокруг корпуса 3.

Полость сопла 5 посредством разрывной (от внутреннего давления в полости 4) мембраны 7 и упруго-податливого материала 8 (поролона, пружинящей объемной ткани, гидрофильного полимера типа Акромидан АЛК и т.п.) соединена с полостью 4. Для прорыва мембраны 7 и освобождения выхода пара на внутренней стенке выемки 6 закреплены иглы 9, нормально втопленные в материал 8. При отсутствии давления в полость 4 иглы не касаются мембраны 7.

Для экспрессного приведения в действие всего устройства, если время развития очага возгорания очень мало (несколько секунд), в полости 4 установлен термоэлемент 10, например электронагревательный элемент. Для включения термоэлемента 10 имеется тепловое контактное реле 11, срабатывающее от его настроя при температуре более 50-70^оС. В качестве термоэлемента можно использовать экспериментально проверенный заявителем никелево-хромово-вольфрамо-медный проводник, который при подаче тока более 50 А испытывает сверхскоростной перегрев. В ходе перегрева сначала за время около 10 мкс проводник доходит до плавления, но, не теряя своей формы, нагревается до температуры кипения металла, резко расширяется, отдавая значительную тепловую энергию жидкости, которая приводит к ее взрывному перегреву до Т 300-350^оС при давлении 80-120 ксг/см².

Корпус может быть и незамкнутым (фиг.2 и 4), выполненным в виде полумесяца 12, каждая точка сопла 5 которого ориентирована на объект возгорания. Такое выполнение предпочтительно при стесненных геометрических возможностях вокруг источника (наличие оборудования, подъездного пути и т.п.).

При использовании устройства в открытых полевых условиях на его корпусе выполнено зачернение 13 поверхности краской или наклеенными пленками. Сама поверхность 14 корпуса с соплом 5 может быть мобильно ориентирована по направлению к получателю тепла.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При потенциальном источнике возгорания типа скважина фонтан корпус выбирают или в виде тора, или в виде полумесяца; при источнике закрытый объем (хранилище, танкер и т. п. ) выбирают форму корпуса 3 по фиг.4, предпочтительно с наличием термоэлемента 10.

Тепло от горящего фонтана 2 нагревает корпус, создавая рабочую готовность устройства, основанную на фазовом переходе в его полости жидкости, которая при этом является источником огромного количества энергии, утилизация этой энергии и позволяет решить задачу создания ударной кольцевой волны значительной мощности: 1 м³ перегретой до 300^оС воды по своей энергии эквивалентен 15-20 кг тринитротолуола, а с учетом того, что вода практически бесплатна, выгода ее использования очевидна. При обычной температуре вода вообще не представляет (в отличие от порохов) никакой опасности.

Устройство использует перегрев и метастабильное состояние перегретой жидкости, где за счет резкого уменьшения давления достигаются огромное паровыделение и скорость истечения пара.

При быстром сбросе давления через сопло 5 при разрыве иглами 9 мембран 7 процесс фазового перехода вода-пар происходит взрывообразно, что формирует ударную кольцевую волну на период истечения пара из сопла 5, достаточную для перехвата фонтана на устье скважины 1 и отрыва верхней горящей части фонтана 2 от нижней, что (разрыв фонтана) и приводит к тушению пламени за счет исключения его подпитки снизу.

Использование устройства для тушения лесных пожаров возможно в любом варианте конкретной формы корпуса. В этом случае выгодно использовать зачерненный корпус, поглощающий для своего срабатывания значительную тепловую энергии лесного пожара. Так, при сбросе устройства на парашюте, имеющем несгораемые стропы, которыми устройство подвешивается на горящих стволах деревьев, корпус располагают в самых тепловыделяющих огневых зонах пожара, приводя в действие рабочую жидкость.

Разработанное устройство для тушения пожаров является простым и мобильно в использовании, эффективным и безопасным средством пожаротушения.

Использование: для тушения пожаров на скважинах, открытых территориях, в закрытых объемах, шахтах и штольнях. Устройство представляет собой корпус с полостью, заполненной огнегасящим составом, например поверхностно-активным веществом, антипиреном. Устройство имеет зачерненную теплоприемную поверхность и сопло (сопла) для выброса пара в ориентированном направлении очага возгорания. Камера парообразования может быть оборудована термическим составом, например термоэлементом, навеской термита с пороховым воспламенителем, срабатывающим в момент возгорания для ускорения в камере парообразования, или срабатывающим от электрозапального устройства также в момент возгорания, например в условиях закрытого объема (в помещении хранения материалов). Технология включает нагрев теплом очага пожара специального объема жидкости до его парообразования, мгновенное освобождение паров из объема и создания ударной волны паром для срыва и тушения отдельного столба пожара или для заполнения закрытого объема паром, что в обоих случаях надежно предупреждает повторное возгорание, т.к. теплота парообразования значительна и на поддержание паровых фаз расходуется значительная отбираемая теплота от очагов возгорания. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ, содержащее полый корпус, размещенный в непосредственной близости от объекта возгорания, заполненный огнегасящим составом и имеющий сопло для распыления смеси, отличающееся тем, что корпус на внутренней поверхности имеет выемку, обращенную к объекту возгорания, а сопло выполнено в виде щели вдоль корпуса и ориентировано на объект возгорания, имеет разрывную мембрану, прокладку из упругоподатливого перфорированного материала и иглы, расположенные между мембраной и прокладкой и установленные в последней, а щелевое сопло установлено в центре выемки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность корпуса со стороны объекта возгорания зачернена, а в полости корпуса размещен нагревательный элемент.