СИСТЕМА ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ В ОГРАНИЧЕННЫХ ПРОСТРАНСТВАХ, СОПЛО ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СИСТЕМЕ С НИЗКИМ ДАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ, СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ С ПОМОЩЬЮ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 1999 года по МПК A62C3/06 A62C31/02 A62C35/00 B05B1/34 

Изобретение относится к системе и способу тушения пожаров в ограниченном пространстве, например в машинных отделениях судов, на распределительных подстанциях, в отелях или в открытых нефтяных резервуарах. Настоящее изобретение относится к системе для тушения пожаров, содержащей основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства для осуществления общего тушения пожара в пространстве, и/или локальные, либо точечные сопла, установленные вокруг пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например, машин, систем подающих трубопроводов для топлива или открытых нефтяных резервуаров для тушения пожара в них. Таким образом система тушения пожаров соответствует так называемой спринклерной системе. Настоящее изобретение относится также к соплу для создания распыла в виде тумана, которое пригодно для применения в системе тушения пожаров.

Обычные спринклерные пожаротушащие установки, в которых огнетушащий агент состоит из воды, содержат систему трубопроводов для воды, расположенную в потолке и, возможно, на стенах помещения. В случае возникновения пожара сопла, расположенные в системах трубопроводов, открываются и из сопел проходит вода под давлением в форме распыляемых струй, направляемых в помещение. Для обеспечения тушения пожара количество воды, выходящей из сопел, обычно во много раз превышает требуемое количество. Из-за этого повреждение, вызванное водой, при малых пожарах часто бывает более значительным, чем ущерб, причиненный самим пожаром. В спринклерных системах большое количество воды обычно распыляется вне истинного очага огня или наиболее горячего участка пожара, поэтому эта вода не испаряется. Также необходимо применять большое количество воды для тушения тлеющего пожара. Тушение пожара водой особенно создает проблемы в помещениях, содержащих электрооборудование.

Установлено, что чем меньше капли воды, используемой для тушения пожара, тем больше теплопоглощающая способность капель, т.е. тем выше охлаждающий эффект воды. Также известно, что проникающая способность небольших капель воды в горящий материал, например, в ткань лучше, чем проникающая способность больших капель. Поэтому для тушения пожара используются туманообразные распылы, в которых капли имеют диаметр где-то между 0,1 и 1 мм. Сопла образуют небольшие капли за счет изменения давления. В туманообразных распылах высокого давления используют капли даже меньшего размера, чем указанные размеры.

Однако недостатком малого размера капель является то, что при низком давлении, т.е. < 10 бар эти маленькие капли в виде тумана не легко проникают в очаг пожара. Если водяной туман, состоящий из мелких капель, направляется непосредственно в очаг пожара под низким давлением, то пламя и водяные пары, которые образуются, стремятся вытеснить туман от очага пожара, таким образом эффект охлаждения и тушение пожара будет небольшим. По упомянутым причинам не достигается достаточная линия проникновения при использовании обычного туманообразного распыла низкого давления, состоящего из мелких капель. Таким образом, при тушении пожара при помощи туманообразного распыла с низким давлением требуются значительно больше воды и более длительное время тушения, чем когда применяют капли большого размера. Несмотря на преимущества малого размера капель, ранее невозможно было применять такие размеры капель соответствующим образом.

Для решения этой проблемы предпринимались различные усилия в виде повышения давления туманообразного распыла до высокого уровня, например, в способе согласно публикации N WO 92/22353 международной заявки, в котором давление повышают даже выше 200 бар. Однако туманообразный распыл очень высокого давления очень быстро проходит непосредственно через пламя, таким образом его охлаждающий эффект не будет полностью использоваться.

При применении распылов высокого давления идея состоит в том, чтобы тушить огонь за счет силы струи высокого давления. Избыток воды испаряется, распространяется к сторонам, и источник пожара заполняется паром, который создает трудности для пожарников. Другим недостатком тушения пожара распылами высокого давления является то, что распыл, когда его направляют в открытый резервуар с жидкостью, например в нефтяную цистерну, раскидывает жидкость в окружающее пространство, тем самым увеличивая риск распространения огня.

Необходимое для повышения давления оборудование, например дорогостоящий аккумулятор давления и другое оборудование, естественно увеличивают стоимость системы под давлением.

Предлагались также и другие системы для тушения пожара с использованием, например, C₂O и галона вместо воды, которые могут тушить пожар очень эффективно и исключить ущерб, причиненный водой. Однако токсичную систему тушения пожара газом C₂O можно применять только в тех помещениях, в которых не находятся люди или животные. Галон, как таковой, не является опасным для людей и для тушения пожара требуется очень небольшое количество галона. Однако при высоких температурах галон образует высокотоксичные соединения и поэтому он может быть опасным для применения в тушении пожара. Также установлено, что галоносодержащие вещества оказывают вредное действие на атмосферу.

Известна система тушения пожаров в ограниченных пространствах, содержащая основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства, и/или локальные сопла, расположенные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве (см. патент США N 3684019, кл. A 62 C 1/00, 1972).

Известен способ тушения пожаров с помощью автоматической системы тушения пожаров в ограниченных пространствах, включающей в себя стационарные основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства, для общего тушения пожаров в пространстве, и/или стационарные локальные сопла, установленные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве (см. патент США N 3684019, кл. A 62 C 1/00, 1972).

Известно сопло для применения в системе с низким давлением для тушения пожаров в ограниченных пространствах, включающей в себя основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства для общего тушения пожара в пространстве, и/или локальные сопла, расположенные в защищаемом пространстве, содержащее корпус с впускным отверстием для используемой для тушения пожара воды, с камерой и с выпускным или распыляющим отверстием для воды для тушения пожара (см. патент США N 3804336, кл. B 05 B 1/34, 1974).

Указанные система, способ и сопло выбраны в качестве наиболее близких аналогов изобретения.

Им присущи вышеуказанные недостатки.

Техническим результатом изобретения является создание новой системы тушения пожаров, соответствующей спринклерной системе, а также создание сопла для тушения пожаров, которые позволят устранить упомянутые недостатки, а также создание новой и более простой системы для тушения пожаров с низкими затратами.

Технический результат достигается тем, что в системе тушения пожаров в ограниченных пространствах, например, в машинных отделениях судов, на распределительных подстанциях, в отелях или в открытых нефтяных резервуарах, содержащей основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства, для общего тушения пожара в пространстве, и/или локальные сопла, расположенные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например, машин, систем питающих трубопроводов для топлива или открытых нефтяных резервуаров для тушения пожара в них, по меньшей мере часть сопел является соплами низкого давления, из которых используемая для тушения пожара вода распыляется под давлением 2-12 бар, сопла низкого давления имеют направляющие крылья для направления распыла из сопел в виде туманообразного распыла, вращающегося, по существу, вокруг оси его перемещения, и используемая для тушения пожара вода включает 0,5-1,5% препятствующей повторному воспламенению добавки, например, фосфат аммония, аммиак и/или мочевину, причем образуются водные распылы, состоящие из капель различного размера, которые распределяются в водном распыле с нахождением большого количества капель с большим диаметром на периферии водного распыла, чем во внутренней его части, и с нахождением большего количества капель с меньшим диаметром во внутренней части распыла, чем на его периферии.

Кроме того, сопла низкого давления расположены с возможностью распыления используемой для тушения пожара воды в виде капель с диаметром 0,1-1 мм, предпочтительно 0,1-0,5 мм, причем средний диаметр капель увеличивается от внутренней части распыла к его периферии по меньшей мере на 20%, предпочтительно более чем на 50%.

Кроме того, сопла низкого давления установлены стационарно в защищаемом пространстве с возможностью направления распыла, выходящего из по меньшей мере одного из сопел к вакуумной стороне образуемого во время пожара пламени для засасывания используемой для тушения пожара воды из этого распыла в пламя для тушения пламени.

Кроме того, в качестве используемой для тушения пожара воды в системе имеется несоленая вода, например, дистиллированная вода с 0,5-1,5% добавки, препятствующей повторному воспламенению.

В сопле для применения в системе с низким давлением для тушения пожаров в ограниченных пространствах, например в машинных отделениях судов, на распределительных подстанциях, в отелях или в открытых нефтяных резервуарах, включающей в себя основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства для общего тушения пожара в пространстве, и/или локальные сопла, расположенные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например, машин, систем питающих трубопроводов для топлива или открытых нефтяных резервуаров для тушения пожара в них, содержащем корпус с впускным отверстием для используемой для тушения пожара воды, с камерой и с выпускным или распыляющим отверстием для воды для тушения пожара, внутри сопла расположено по меньшей мере одно, предпочтительно два направляющих крыла, для приведения используемой для тушения пожара воды в движение с вращением вокруг ее оси, для расположения больших капель воды на периферии водного распыла конической формы и для расположения мелких капель воды во внутренней части водного распыла.

В способе тушения пожаров с помощью автоматической системы тушения пожаров в ограниченных пространствах, например в машинных отделениях судов, на распределительных подстанциях, в отелях или в открытых нефтяных резервуарах, включающей в себя стационарные основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства, для общего тушения пожара в пространстве, и/или стационарные локальные сопла, установленные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например, машин, систем питающих трубопроводов для топлива или открытых нефтяных резервуаров для тушения пожара в них, заключающемся в том, что используемую для тушения пожара воду распыляют в виде туманообразных распылов, состоящих по существу из капель воды различного диаметра, капли воды имеют диаметр 0,1-0,5 мм, причем воду для тушения пожара распыляют из сопел низкого давления с направляющими крыльями для направления струи из сопла в виде туманообразного распыла, вращающегося по меньшей мере частично вокруг его оси с накоплением больших капель воды на поверхности распыла, а мелких капель воды во внутренней части распыла, при этом в воду добавляют 0,5-1,5% добавки, препятствующей повторному воспламенению, например, фосфат аммония, аммиак и/или мочевину.

Кроме того, распыл используют для тушения пожара, воду выпускают из основных сопел или из локальных сопел без образования пены внутри них, при этом используемая для тушения пожара вода находится, по существу, в форме водного распыла при достижении горящей поверхности.

Кроме того, по меньшей мере один водный распыл направляют из локального сопла к вакуумной стороне пламени, образуемой на очаге пожара для засасывания этого распыла в пламя для его тушения.

Кроме того, в качестве воды для тушения пожара используют несоленую воду, например, дистиллированную воду.

Кроме того, воду для тушения огня распыляют из локальных сопел под давлением 2-12 бар.

На фиг. 1 дан схематический общий вид системы для тушения пожара согласно изобретению, расположенной в машинном отделении судна; на фиг. 2 - вид в разрезе в вертикальной проекции системы для тушения пожара по фиг. 1; на фиг. 3 - схематический вид в вертикальной проекции сопла низкого давления согласно изобретению, частичный разрез; на фиг. 4 - сопло по фиг. 3 в плоскости A-A, разрез; на фиг. 5 - крылья сопла, показанные наклонно, вид снизу и сбоку; на фиг. 6 - другое крыло по фиг. 5, вид снизу.

на фиг. 1 показано машинное отделение 10 корабля, имеющее две главные машины 12 и 14.

В машинном отделении расположена основная трубопроводная система 16 тушения пожара, установленная в потолке, и локальная система 18 тушения пожара, установленная в привязке к расположению главных машин. Основные сопла 20 расположены на одинаковых расстояниях друг от друга в основной системе тушения пожара, так что все машинное отделение может быть охвачено водными распылами, выпускаемыми из них. Локальные сопла 22 расположены в системе трубопроводов для локального тушения пожара. В конструкции, показанной на фиг. 1, общая система 16 трубопроводов для тушения пожара в системе 18 трубопроводов для локального тушения пожара состоят из двух отдельных систем трубопроводов.

на фиг. 2 показана общая система 16 трубопроводов для тушения пожара с основными соплами 20, расположенными над главными машинами 12 и 14 вблизи потолка 21, и локальными соплами 22, которые расположены на более низком уровне, чем основные сопла 20. Локальные сопла 22 установлены вблизи главных машин 12 и 14, таким образом они могут распылять воду на все части машин. В частности, сопла установлены так, что пожар, вызванный повреждением топливных трубопроводов 24 высокого давления, может быть потушен, т.к. топливные трубопроводы 24 высокого давления полностью покрываются распылами из локальных сопел 22. Как показано на фиг. 1, часть локальных сопел 23 установлена так, что вода может распыляться из них в пространство, окружающее систему топливных трубопроводов, т.е. так, чтобы жидкость для тушения огня засасывалась в пламя во всех частях системы топливных трубопроводов. Основные сопла 20 могут быть расположены в потолке или в другом месте над главными машинами на расстоянии примерно 1,5-3 м друг от друга. Предпочтительно их располагают в шахматном порядке таким образом, чтобы водные распылы, выпускаемые из сопел, полностью покрывали площадь горизонтального поперечного сечения машинного отделения над защищаемыми объектами. Локальные сопла 22 могут быть расположены на расстоянии 0,3-0,7 м, предпочтительно примерно 0,5 м друг от друга. Оптимальное расстояние между соплами зависит от расстояния от сопла до защищаемого объекта и размера угла струи, выпускаемой из сопел.

на фиг. 1 также показан резервуар 26 с используемой для тушения пожара жидкостью, установленный снаружи машинного отделения, и насосы 32 и 34, соединенные с резервуаром через клапаны 28, 30, посредством чего используемая для тушения пожара жидкость подается в системы 16 и 18 трубопроводов. Концентрированная добавка, которую примешивают в используемую для тушения пожара воду, может состоять из 10-30%, предпочтительно 16-21% фосфата аммония 1-5%, предпочтительно 2,5-3,5% аммиака, 1-5%, предпочтительно 3-4% мочевины и остальное - вода. Концентрат подмешивают в воду таким образом, что его содержание в воде составляет 2-7%, причем содержание фосфата аммония в воде примерно 0,5-1,5%.

Фиг. 3 и 4 показывают сопло 36 низкого давления, которое применяют в системе согласно изобретению. Сопло содержит цилиндрический корпус 38, имеющий впускное отверстие 40 и выпускное отверстие 42. В камере 44 сопла расположен направляющий элемент 46 для воды. Направляющий элемент содержит вертикальную опорную плиту 48, ширина которой, по существу, такая же, как и диаметр камеры сопла, и два наклонных крыла 50 и 52 на выпускном конце камеры сопла. Крылья сопла имеют, по существу, полукруглую форму и их соединяющий выступ на горизонтальной плоскости соответствует поперечному сечению камеры сопла, как можно увидеть на фиг. 4.

Как показано на фиг. 5, крылья прикреплены узкой частью 54 друг к другу и к опорной плите, по существу, в середине круглых дуг. В нижних частях прямых сторон 56 и 58 крыльев образованы отверстия 60 и 62. Вода проходит вдоль крыльев под ними, тем самым вызывая вращательное движение.

Таким образом, опорная плита 48 разделяет поток воды, выходящий из впускного отверстия, на две части. Обе части потока направляются крыльями 50 и 52 вниз к противоположным сторонам камеры 44 сопла и над кромками нижнего конца прямых сторон 56 и 58 и через отверстия 60 и 62 к нижней стороне крыльев. Под крыльями образуются две следующие одна за другой струи, текущие, например, по часовой стрелке, которые выпускаются из сопла в виде по меньшей мере частично вращающегося распыла. Распыл состоит из капель различного размера, которые ориентируются в распыле в соответствии с их размерами.

Капли воды падают вниз равномерным фронтом из сопел, расположенных, например, в потолке. Большие капли улавливают мелкие капли, которые поглощают тепло из окружающей среды. Большие капли, которые обычно лучше способны проникать в очаг пожара, увлекают и проводят в системе согласно изобретению мелкие капли в очаг пожара даже через слой горючих газов. В очаге пожара мелкие капли имеют лучшую проникающую способность, когда они представлены в виде больших капель.

Система для тушения пожара согласно изобретению хорошо подходит, благодаря ее высокой огнетушащей способности, для тушения пожаров большинства различных типов. Эту систему можно даже применять для тушения горящего напалма или расплавленных металлов.

Настоящее изобретение не ограничено описанным и показанным примером его осуществления, его можно применять в объеме, который определен в формуле изобретения. Систему для тушения пожаров можно использовать, помимо упомянутых применений, в заводских помещениях различного типа, а также в Домах для престарелых и в церквях.

Изобретение предназначено для тушения пожаров в ограниченных пространствах, например в машинных отделениях судов. Система содержит основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства для общего тушения огня, и/или локальные сопла, установленные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например машин, для тушения огня в них. Часть сопел являются соплами низкого давления, в которых расположены крылья и из которых вода для тушения пожара распыляется под давлением 2-12 бар в виде водных распылов, состоящих из капель различного размера. Капли благодаря вращательному движению, создаваемому крыльями, распределяются в водном распыле так, что частота капель, имеющих большой диаметр, больше на периферии, чем на внутренней его части, и соответственно частота капель меньшего диаметра больше во внутренней части водного распыла, чем на его периферии. Обеспечивается быстрое и эффективное тушение пожара водяным распылом без использования черезмерного количества воды. 3 с. и 7 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Система тушения пожаров в ограниченных пространствах, например, в машинных отделениях судов, на распределительных подстанциях, в отелях или в открытых нефтяных резервуарах, содержащая основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства, для общего тушения пожара в пространстве, и/или локальные сопла, расположенные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например, машин, систем питающих трубопроводов для топлива или открытых нефтяных резервуаров для тушения пожара в них, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть сопел является соплами низкого давления, из которых используемая для тушения пожара вода распыляется под давлением 2 - 12 бар, сопла низкого давления имеют направляющие крылья для направления распыла из сопел в виде туманообразного распыла, вращающегося по существу вокруг оси его перемещения, и используемая для тушения пожара вода включает 0,5 - 1,5% препятствующей повторному воспламенению добавки, например, фосфат аммония, аммиак и/или мочевину, причем образуются водные распылы, состоящие из капель различного размера, которые распределяются в водном распыле с нахождением большего количества капель с большим диаметром на периферии водного распыла, чем во внутренней его части, и с нахождением большего количества капель с меньшим диаметром во внутренней части распыла, чем на его периферии. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что сопла низкого давления расположены с возможностью распыления используемой для тушения пожара воды в виде капель с диаметром 0,1 - 1 мм, предпочтительно 0,1 - 0,5 мм, причем средний диаметр капель увеличивается от внутренней части распыла к его периферии по меньшей мере на 20%, предпочтительно более чем на 50%. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что сопла низкого давления установлены стационарно в защищаемом пространстве с возможностью направления распыла, выходящего из по меньшей мере одного из сопел к вакуумной стороне образуемого во время пожара пламени для засасывания используемой для тушения пожара воды из этого распыла в пламя для тушения пламени. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве используемой для тушения пожара воды в системе имеется несоленая вода, например, дистиллированная вода с 0,5 - 1,5% добавки, препятствующей повторному воспламенению. 5. Сопло для применения в системе с низким давлением для тушения пожаров в ограниченных пространствах, например, в машинных отделениях судов, на распределительных подстанциях, в отелях или в открытых нефтяных резервуарах, включающей в себя основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства для общего тушения пожара в пространстве, и/или локальные сопла, расположенные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например, машин, систем питающих трубопроводов для топлива или открытых нефтяных резервуаров для тушения пожара в них, содержащее корпус с впускным отверстием для используемой для тушения пожара воды, с камерой и с выпускным или распыляющим отверстием для воды для тушения пожара, отличающееся тем, что внутри камеры сопла расположено по меньшей мере одно, предпочтительно два направляющих крыла для приведения используемой для тушения пожара воды в движение с вращением вокруг ее оси, для расположения больших капель воды на периферии водного распыла конической формы и для расположения мелких капель воды во внутренней части водного распыла. 6. Способ тушения пожаров с помощью автоматической системы тушения пожаров в ограниченных пространствах, например в машинных отделениях судов, на распределительных подстанциях, в отелях или в открытых нефтяных резервуарах, включающей в себя стационарные основные сопла, расположенные над и/или по бокам защищаемого пространства, для общего тушения пожара в пространстве, и/или стационарные локальные сопла, установленные вокруг наиболее пожароопасных объектов в защищаемом пространстве, например, машин, систем питания трубопроводов для топлива или открытых нефтяных резервуаров для тушения пожара в них, заключающийся в том, что используемую для тушения пожара воду распыляют в виде туманообразных распылов, состоящих по существу из капель воды различного диаметра, отличающийся тем, что капли воды имеют диаметр 0,1 - 0,5 мм, причем воду для тушения пожара распыляют из сопел низкого давления с направляющими крыльями для направления струи из сопла в виде туманообразного распыла, вращающегося по меньшей мере частично вокруг его оси с накоплением больших капель воды на поверхности распыла, а мелких капель воды во внутренней части распыла, при этом в воду добавляют 0,5 - 1,5% добавки, препятствующей повторному воспламенению, например, фосфат аммония, аммиак и/или мочевину. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что распыл используемой для тушения пожара воды выпускают из основных сопел или из локальных сопел без образования пены внутри них, при этом используемая для тушения пожара вода находится по существу в форме водного распыла по достижении горящей поверхности. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один водный распыл направляют из локального сопла к вакуумной стороне пламени, образуемой на очаге пожара, для засасывания этого распыла в пламя и для тушения пламени. 9. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве воды для тушения пожара используют несоленую воду, например дистиллированную воду. 10. Способ по п.6, отличающийся тем, что воду для тушения огня распыляют из локальных сопел под давлением 2 - 12 бар.