МОДУЛЬ ПОЖАРОТУШЕНИЯ РАСПЫЛЕННОЙ ЖИДКОСТЬЮ Российский патент 1998 года по МПК A62C5/00 

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для тушения пожаров автоматическими стационарными или мобильными установками с использованием распыленной нейтральным газом жидкости (воды) в учреждениях культуры, в помещениях вычислительной техники, на судах, самолетах, складах и других объектах, в которых находятся люди и ценное оборудование.

Известен модуль для пожаротушения распыленной жидкостью, включающий сосуды для жидкости и нейтрального газа, запорно-пусковое устройство (ЗПУ), установленное на сосуде с газом, и сифонную трубку в сосуде с жидкостью, имеющую боковые сквозные отверстия в ее верхней части [1]. Недостаток устройства заключается в раздельном аккумулировании газа и жидкости, что усложняет обеспечение необходимого расходов газа и жидкости, а также увеличивает весовые и габаритные характеристики модуля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для пожаротушения, содержащее баллон с огнетушащей жидкостью, находящейся под давлением сжатого газа, и распылитель, соединенный с расположенной в баллоне сифонной трубкой, причем участок сифонной трубки, находящейся в газовом объеме баллона, имеет сужения, в местах которых сифонная трубка снабжена боковыми сквозными каналами [2]. Названное устройство обеспечивает подачу в распылитель газожидкостной смеси, которая затем подвергается распылению в выходных отверстиях распылителя. Недостаток названного устройства заключается в неравномерности орошения помещения и вследствие этого большим временем тушения (≈ 1 мин). Это объясняется тем, что газожидкостная смесь при течении в сифонной трубке и трубопроводе до распылителя имеет неравновесную по времени и площади структуру (раздельную, снарядную, пробковую и т.п.). Этот недостаток усиливается при уменьшении во время работы модуля давления газа в баллоне, наличием в трубопроводе горизонтальных и вертикальных участков, поворотов и т.д.

Цель изобретения - увеличение равномерности орошения защищаемого помещения по мере выработки газа и жидкости и, как следствие, уменьшение времени тушения очагов возгорания. Кроме того, увеличение равномерности подачи газожидкостного потока в распылитель уменьшает размер капель распыленной жидкости, так как во времени остается постоянным соотношение объемных расходов газа и жидкости.

Эта цель достигается тем, что в распылитель с радиальным зазором перед выходными отверстиями установлено устройство, осуществляющее инверсию двухфазного газожидкостного потока, так называемый инверсор, сифонная трубка в газовом объеме баллона выполнена с увеличением проходного сечения, на площадь боковых сквозных каналов, начиная с места расположения боковых сквозных отверстий. При этом поток после инверсора приобретает структуру, равномерную по расходам газа и жидкости и по сечению перед выходными отверстиями оросителя. Если инверсор установить в сифонной трубке или трубопроводе, то повышается вероятность вторичного расслоения газожидкостного потока по мере продвижения смеси к распылителю. Увеличение проходного сечения сифонной трубки способствует уменьшению временного запирания двухфазного потока в месте подмешивания газа через сквозные каналы участка сифонной трубки в газовом объеме баллона. При этом проходные сечения названных каналов должны составлять 0,2 - 0,25 площади для прохода газа и жидкости по участку сифонной трубки в газовом объеме баллона. Это соотношение площадей и увеличение проходного сечения участка сифонной трубки, расположенного в газовом объеме, по сравнению с проходным сечением участка сифонной трубки, расположенного в объеме жидкости, именно на площадь сквозных боковых отверстий в сифонной трубке определяет постоянство объемного газосодержания, которое из соображения сохранения огнетушащей способности жидкости, например воды, и обеспечения мелкодисперсного дробления равномерного газожидкостного потока лежит в диапазоне 0,75 - 0,8.

Наиболее рациональное и простое выполнение инверсора - в виде глухого стакана с боковыми отверстиями. При этом для того чтобы не влиять на процесс распыления, проходные сечения боковых отверстий выполнены в 1,2 - 1,4 раза большими, чем суммарная площадь проходных отверстий распылителя. Дальнейшее увеличение этого отношения ведет к неоправданному увеличению габаритных размеров распылителя. Такое увеличение площади для прохода газожидкостного потока через инверсор оказывается достаточным, чтобы предотвратить запирание потока и возникновения крупномасштабных пульсаций потока. Выполнение участка сифонной трубки в газовом объеме баллона длиной равной 1/3 - 1/4 от длины всей сифонной трубки позволяет автоматически обеспечить заданное начальное соотношение масс газа и жидкости, что способствует дополнительно достижению поставленной цели при вертикальном расположении баллона модуля пожаротушения.

Схема модуля пожаротушения распыленной жидкостью представлена на чертеже.

Модуль пожаротушения распыленной жидкостью содержит: корпус 1, изготовленный из профилированных стальных полос, в который установлен баллон 2, разделенный уровнем жидкости на жидкостный 3 и газовый 4 объемы, баллон 2 снабжен сифонной трубкой, выполненной из двух последовательно запрессованных участков, жидкостного 5 и газового 6, в месте их соединения участок 6 сифонной трубки, расположенный в газовом объеме 4, снабжен шестью сквозными боковыми отверстиями 7, суммарное проходное сечение которых в 4,5 раза меньше проходного сечения участка 6 сифонной трубки, на этом участке сифонной трубки на выходе из баллона 2 установлено запорно-пусковое устройство (ЗПУ) 8 пиротехнического типа; трубопровод 9, который направляет газожидкостный поток от ЗПУ 8 к распылителю 10, содержащий цилиндрический корпус 11 с выходными отверстиями 12, в корпус 11 с осевым зазором по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 11 установлен инверсор 13, выполненный как глухой стакан с четырьмя боковыми отверстиями 14 для прохода газожидкостной смеси. Причем площадь кольцевого зазора между наружным корпусом инверсора 13 и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 11 распылителя 10 выполнена равной площади боковых отверстий 14 инверсора 13, которая в свою очередь превышает площадь выходных отверстий 12 в 1,2 раза. Длина участка в сифонной трубке, расположенной в газовом объеме 4 баллона 2, составляет 1/3 от суммарной длины участков 5 и 6.

Для обеспечения автоматического режима пожаротушения ЗПУ 8 соединено электрически через прибор 15 с дымовыми извещателями 16. Наличие необходимого для работы модуля давления наддува баллона 2 фиксируется сигнализатором давления 17.

Работа модуля пожаротушения распыленной жидкостью осуществляется следующим образом.

Сначала в установленный вертикально баллон 2 через ЗПУ 8 и участок 5 сифонной трубки заливается огнетушащая жидкость, например вода. При этом баллон 2 заполняется жидкостью до боковых сквозных отверстий 7 в участке 6 сифонной трубки, так как находящийся в баллоне 2 газ дренируется только через названные отверстия и участок 6 сифонной трубки. Затем баллон 2 наддувают газом, например азотом, через ЗПУ 8 до заданного давления 1 - 3 мПа. После проведения операции заправки ЗПУ 8 закрывают, подсоединяют к нему трубопровод 9 с распылителем 10. О готовности модуля пожаротушения распыленной жидкостью судят по показаниям сигнализатора давления 17. При возникновении возгорания в защищаемом помещении извещатели 16 подают сигнал на прибор управления 15, который в свою очередь вырабатывает электрический импульс на открытие ЗПУ 8, например на подрыв пиропатрона. Под действием перепада давления сжатого газа в баллоне 2 жидкость через участок 5 сифонной трубки, а газ через сквозные боковые отверстия 7 совместно устремляются через участок 6 сифонной трубки, ЗПУ 8, трубопровод 9 в распылитель 10. При любом давлении в баллоне 2 соотношение площадей 7, участков 5, 6 сифонной трубки обеспечивает подачу двухфазной смеси с одним и тем же газосодержанием. При течении по трубопроводу 9 газожидкостный поток изменяет свою структуру на горизонтальных, вертикальных участках и поворотах. При этом возникают неустойчивые снарядные, пробковые, а на горизонтальных участках расслоенные структуры. Подача такого неравномерного газожидкостного потока, разделенного на порции почти чистых жидкости или газа, на отверстия 12 распылителя 10 приводит к неравномерности орошения, ухудшению распыления и, как следствие этих двух причин, увеличению времени тушения вплоть до отсутствия гашения пламени после выпуска всей огнетушащей жидкости. Установка инверсора 13 после трубопровода 9 перед входными отверстиями 12 в корпус 11 распылителя 10 устраняет эту неравномерность подачи путем инверсии (переворачивании) предыдущей структуры газожидкостного потока. При этом газожидкостный поток тормозится и перемешивается на глухом дне инверсора 13 с повышением статического давления, которое приводит к уменьшению размеров газовой составляющей. Последующее истечение подготовленной смеси по нескольким, например четырем, отверстиям 14, равномерно расположенным по цилиндрической поверхности, в зазор между внутренней поверхностью корпусами и внешней поверхностью инверсора 13 дополнительно дробит газ и жидкость на более мелкие и, следовательно, более равномерные объемы. Такая равномерная по фракциям смесь в виде капельного или пузырькового потока истекает через отверстия 12 в защищаемое помещение. О полной выработке газа и жидкости из баллона 2 судят по сигнализатору давления 17, который подает сигнал на прибор управления 15. Предусмотрена возможность ручного запуска модуля пожаротушения распыленной жидкостью путем механического воздействия на ЗПУ 8.

Результаты испытаний модуля пожаротушения распыленной жидкостью приведены в таблице.

В баллоне 2 модуля в испытаниях N 1 и N 2 поддерживались постоянными: давление - 3 мПа, масса воды - 46 л при объеме баллона 70 л. Испытания проводились в изолированном помещении объемом 72 м³, очаги возгорания в виде штабелей из деревянных реек (305 x 305 x 305 мм) располагались на расстоянии от вертикальной оси распылителя 0,5; 1; 1,5; 2; 2,4 м. Размер частиц определялся фотоэлектрическим спектромером с фиксаций на вторичной аппаратуре фирмы "Disa".

Проведенные испытания показали высокую эффективность модуля пожаротушения распыленной водой. Среднеквадратичное отклонение интенсивности орошения и время тушения уменьшилось в два раза, а средней размер капель распыленной жидкости - почти в четыре раза по сравнению с известным устройством без инверсора газожидкостного потока.

Изобретение предназначено для тушения пожаров с помощью распыленной огнетушащей жидкости. Модуль для пожаротушения распыленной жидкостью включает баллон с огнетушащей жидкостью, находящейся под давлением сжатого газа, установленную в него сифонную трубку, имеющую сквозные боковые отверстия, выполненную так, что площадь проходного сечения, начиная с места расположения отверстий, равна площади отверстий и площади проходного сечения низлежащего участка, причем площадь боковых сквозных отверстий составляет 0,2 - 0,25 от площади проходного сечения участка сифонной трубки с расширением, а длина этого участка до горловины баллона равна 1/3 - 1/4 от длины сифонной трубки; сифонная трубка через запорно-пусковое устройство и трубопровод соединена с распылителем, имеющим внутреннюю цилиндрическую полость, в которую с радиальным зазором установлен инверсор газожидкостного потока, выполненный в виде глухого стакана с боковыми отверстиями, площадь которых в 1,2 - 1,4 раза больше площади выходных отверстий распылителя, кроме того, баллон модуля установлен вертикально, а модуль пожаротушения снабжен сигнализатором давления, прибором управления и извещателями. Эффективность модуля пожаротушения обусловлена как малым временем тушения (менее 20 с), так и отсутствием мест с повышенным или пониженным количеством огнетушащей жидкости в защищаемом помещении. 4 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Модуль для пожаротушения распыленной жидкостью, включающий баллон с огнетушащей жидкостью, находящейся под давлением сжатого газа, распылитель, соединенный с расположенной в баллоне сифонной трубкой, выполненной переменного проходного сечения и имеющей боковые сквозные отверстия на участке в газовом объеме баллона, отличающийся тем, что на баллоне установлено запорно-пусковое устройство для подачи газожидкостной смеси, в распылитель перед выходными отверстиями установлен инверсор газожидкостного потока, а участок сифонной трубки в газовом объеме баллона выполнен с увеличением проходного сечения, начиная с места расположения сквозных боковых отверстий. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что сифонная трубка выполнена так, что площадь ее проходного сечения, начиная с места расположения сквозных боковых отверстий, равна сумме площадей низлежащего участка для прохода жидкости и всех сквозных боковых отверстий для прохода газа, а длина этого участка от боковых отверстий до горловины баллона выполнена равной 1/4 - 1/3 общей длины сифонной трубки. 3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что инверсор газожидкостного потока выполнен в виде глухого стакана с боковыми отверстиями, площадь которых превосходит площадь выходных отверстий распылителя в 1,2 - 1,4 раза, а распылитель выполнен с цилиндрической внутренней полостью, в которую инверсор установлен с радиальным зазором. 4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что боковые сквозные отверстия сифонной трубки выполнены площадью, составляющей 0,2 - 0,25 площади проходного сечения сифонной трубки в месте расположения отверстий. 5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что баллон с огнетушащей жидкостью установлен вертикально.