ПРОТИВОВОЗГОРАЕМАЯ ТЕПЛООБМЕННАЯ ПРЕГРАДА Российский патент 2009 года по МПК A62C2/06 E04B1/94 

Противовозгораемая теплообменная преграда из металлических емкостей с змеевиками относится к строительным или другим противопожарным теплообменным конструкциям и предназначается для защиты от воздействия огня при пожаре: зданий и сооружений, пожароопасных технологических процессов и оборудования, а также от высоких температур в помещениях и для других целей, основанных на теплообменных свойствах.

В качестве аналога из области противопожарных преград рассматривается изобретение DE 190598, кл. А62С 39/00, опубликованное 04.09.1969 г., в котором металлическая емкость, заполненная водой и выполненная с возможностью нагрева до 100°C, под воздействием огня и высокой температуры с выходов наружу образовавшегося пара. Недостатком такой конструкции является пар, выходящий наружу, так как для обеспечения необходимой огнестойкости воду требуется пополнять, что не всегда возможно, например, при ее отсутствии. Выход пара наружу также не всегда возможен. Такие недостатки существенно ограничивают пределы огнестойкости при разовом заполнении водой металлических емкостей. Эти недостатки имеются и у других аналогичных конструкций на основе теплообмена.

Сущность изобретения выражается в том, что конструкция состоит из несгораемых материалов с необходимым пределом огнестойкости, представляющая собой "Противовозгораемую теплообменную преграду из металлических емкостей с змеевиками" стены или покрытия. Они выполняются из металлических емкостей или из труб, заполненных водой. При нагревании до 100°C вода преобразуется в пар, поэтому для огнестойкости ее необходимо пополнять или охлаждать. Для этого к металлическим емкостям понизу подводятся трубные разводки от резервной емкости, к которой прокладывается подающий трубопровод с задвижкой и поплавковым краном, расположенным в ней, от водопровода и/или бассейна охлаждения, что предназначается автоматически дополнять резервную емкость водой до установленного уровня. На основании принципа сообщающихся сосудов она в металлических емкостях на таком же уровне. В металлических емкостях от отверстий поверху выполняются отводящие трубные разводки к пароводопроводу для выхода пара и перегретой воды, в конце которого пароотвод для выхода пара наружу и водоотвод для выхода конденсата и перегретой воды в бассейн охлаждения, из которого она может поступать в резервную емкость по возвратной трубе. Для обеспечения необходимой огнестойкости способом охлаждения, при отсутствии необходимого количества воды в металлические емкости с водой устанавливают змеевики, связанные трубной разводкой с бассейном охлаждения или установленным в нем змеевиком.

Вода охлажденная, поступающая в змеевики металлических емкостей с водой, на основании теплообмена нагревается, а температура в ней понижается до менее 100°C, парообразование и расход воды уменьшаются или прекращаются. Нагретая вода в змеевиках металлических емкостей с водой по трубным разводкам поступает в бассейн охлаждения или змеевик, установленный в нем, где с помощью вентиляторов или другими способами охлаждается, после этого естественным или искусственным побуждением подается по трубным разводкам в змеевики металлических емкостей с водой. Этим завершается кругооборот, и цикл повторяется. В такой конструкции на пароотводе устанавливаются предохранительное устройство и манометр для наблюдения за парообразованием. При необходимости к трубным разводкам металлических емкостей с водой измен и змеевиками подсоединяют мобильные бассейны охлаждения переносные или перевозные. Такие способы особенно необходимы для увеличения предела огнестойкости при разовом заполнении водой металлических емкостей по трубным разводкам к отверстиям поверху. Дополнительное охлаждение воды в металлической емкости происходит, когда можно ее сливать от отверстий понизу по трубным разводкам в бассейн охлаждения, из которого охлажденная вода поступает в резервную емкость, а из нее - опять в металлическую емкость. Нагретая вода таким способом через трубные разводки может поступать в наружный трубопровод для различных потребностей. Металлические емкости с водой и змеевиками можно использовать как нагревательные приборы от системы отопления.

К описанию прилагаются 2 чертежа с графическими изображениями «Противовозгораемой теплообменной преграды».

На фиг.1 - принципиальная схема устройства стеновой конструкции, в которой металлическая емкость 1, подающая труба 2 от резервной емкости с поплавковым краном, подводящие трубные разводки 3 к отверстиям в металлической емкости 1 понизу, отводящие трубные разводки 4 от отверстий в ней поверху, пароводопровод 5, в конце которого пароотвод 6 с предохранительным устройством 7 и манометром 8, водоотвод с задвижкой 9 в бассейн охлаждения 10, отводящая возвратная труба 11 с задвижкой из бассейна охлаждения, центробежный насос 12, подводящая возвратная труба с задвижкой 13 в резервную емкость. Подающий трубопровод с задвижкой 14, водопровод 15, подводящая трубная разводка 16 от бассейна охлаждения, патрубок 17, змеевик 18 в металлической емкости 1 с водой, патрубок от него 19, трубная разводка с задвижкой 20, отвод от нее с вентилем 21, патрубок 19 к змеевику 18 в бассейне охлаждения, патрубок 17 от него к трубной разводке 22 с задвижкой из бассейна охлаждения 10 к металлической емкости 1 с водой. Сброс из трубы с задвижкой из бассейна охлаждения 23 в канализацию, спускной кран с вентилем 24 от змеевика 18 в бассейне охлаждения, сброс с задвижкой 25 из металлической емкости 1 в бассейн охлаждения. Наружные трубопроводы 26, 27. Обозначения i₁, i₂ направления уклонов самотеком.

На фиг.2 - поперечный разрез по А-А, где подводящая трубная разводка 3, отводящая трубная разводка 4, патрубок 17, змеевик 18, патрубок 19. На фиг.3 изображена принципиальная схема устройства стеновой конструкции в аксонометрии. Все обозначения на ней соответствуют обозначениям на фиг.1. На фиг.4 изображена принципиальная схема устройства "Противовозгораемой теплообменной преграды…" покрытия, представляющей собой металлическую емкость из труб 28, как пролетное строение, состоящее из нижней трубы 28А, верхней трубы 28Б и соединяющих труб 28В, расположенных в вертикальном положении. В конструкцию входят обозначения, изложенные в описании по фиг.1, 2, 3, где подающая труба 2 от резервной емкости с поплавковым краном вдоль торцов металлических емкостей 28, подводящая трубная разводка 3 к отверстиям в металлических емкостях из труб 28 в торцах нижних труб 28А понизу, а также к отверстиям в металлических емкостях 29 подвесного потолка понизу и поверху. Отводящие трубные разводки 4 от отверстий в торцах металлических емкостей 28 в верхних трубах 28Б поверху, пароводопровод 5 вдоль торцов металлических емкостей 28, в конце которого пароотвод 6 с предохранительным устройством 7 и манометром 8, водоотвод с задвижкой 9 в бассейн охлаждения 10, отводящая возвратная труба с задвижкой 11 из бассейна охлаждения, центробежный насос 12, подводящая возвратная труба с задвижкой 13 в резервную емкость_. Подающий трубопровод с задвижкой 14 от водопровода 15, подводящая трубная разводка с задвижкой 16 от бассейна охлаждения, патрубок 17, змеевик 18 в металлической емкости из труб 28 с водой, патрубок 19 от него, трубная разводка с задвижкой 22, отвод от нее с вентилем 21, патрубок 19 к змеевику 18 в бассейне охлаждения, патрубок 17, к трубной разводке 22 с задвижкой из бассейна охлаждения. Сброс с задвижкой 23 из бассейна охлаждения в канализацию, спускной кран с вентилем 24 от змеевика 18 в бассейне охлаждения, сброс с задвижкой 25 из металлической емкости из труб 28 в бассейн охлаждения. Наружные трубопроводы 26, 27. Обозначения i₁, i₂ направления уклонов самотеком. На фиг.5 - поперечный разрез по Б-Б, где несколько металлических емкостей из труб 28, нижние трубы 28А, верхние трубы 28Б, соединяющие трубы 28В, металлические емкости 29 подвесного потолка, подводящие трубные разводки 3. В трубах металлических емкостей 28 располагаются трубы змеевиков 18, прогоны 30.

Возможность осуществления «Противовозгораемой теплообменной преграды» стены характеризуется тем, что выполняется из одной или нескольких металлических емкостей с одной или несколькими противолежащими стенками и змеевиками, расположенными в них, а также покрытия с металлическими емкостями из труб и змеевиками, расположенными в них, к которым крепятся и подсоединяются металлические емкости подвесного потолка. Эти стены и покрытия при необходимости выполняются несущими. На фиг.1, 2, 3 конструкция стены из металлической емкости 1 заполняется водой от резервной емкости с поплавковым краном, поступающей в нее от водопровода и по трубным разводкам 2, 3 через отверстия в ней понизу до установленного необходимого уровня на основе сообщающихся сосудов. Под воздействием огня и высокой температуры вода в металлической емкости 1 нагревается до 100°С и преобразуется в пар, выходящий наружу по трубным разводкам 4, 5, 6, при этом уменьшается, ее необходимо пополнить или охлаждать до температуры менее 100°С. Для ограничения выхода пара наружу на пароотводе 6 устанавливают предохранительное устройство 7 с манометром 8, при помощи которых осуществляется наблюдение за парообразованием и давлением. Конденсат и перегретая вода при этом по трубным разводкам 4, 5, 9 выходят в бассейн охлаждения 10. После охлаждения с помощью вентиляторов и другими способами охлажденная вода может поступать по отводящей возвратной трубе 11 с центробежным насосом 12 и подводящей возвратной трубе 13 в резервную емкость. Вода может поступать по подающему трубопроводу 14 от водопровода 15 по трубным разводкам 6, 5, 4 в металлическую емкость 1 для разового заполнения, а может поступать по трубным разводкам 6, 9 в бассейн охлаждения 10. Она по подводящей возвратной трубе 11 с центробежным насосом 12 по трубным разводкам 16, 17 поступает в змеевик 18 металлической емкости 1 с водой. В ней нагревается на основе теплообмена, а температура в металлической емкости 1 с водой понижается до менее 100°C парообразование и расход воды прекращается или уменьшается. Нагретая вода по трубным разводкам 19, 20, 21 выливается в бассейн охлаждения, где с помощью вентиляторов и другими способами охлаждается, после чего через трубные разводки 11, 16, 17 снова поступает в змеевик 18 металлической емкости 1 с водой. Кругооборот завершается и цикл повторяется. В другом случае вода из бассейна охлаждения заполняет замкнутую автономную систему охлаждения через отводящую возвратную трубу 11, центробежный насос 12, подводящую трубную разводку 16, патрубок 17, в змеевик 18 металлической емкости 1 с водой, которая находится под воздействием огня и высокой температуры. В ней вода нагревается на основе теплообмена, а температура в металлической емкости 1 с водой понижается до менее 100°С, при этом парообразование и расход воды уменьшаются или прекращаются. Нагретая вода из змеевика 18 выходит через патрубок 19 в трубную разводку 20, патрубок 19, змеевик 18 в бассейне охлаждения, где с помощью вентиляторов и другими способами охлаждается, после чего через патрубок 17, трубную разводку 22 и патрубок 17 поступает к змеевику 18 в металлической емкости 1 с водой. Кругооборот завершается, цикл повторяется. Такая автономная замкнутая система может использоваться при отсутствии воды или водопровода. Освобождение бассейна охлаждения 10 от воды осуществляется по сбросу из трубы с задвижкой 23, освобождение автономной замкнутой системы с змеевиком в бассейне охлаждения от воды осуществляется по спускному крану с вентилем 24. Освобождение металлической емкости 1 от воды происходит от отверстий понизу через трубную разводку 3 и сброс 25 в бассейн охлаждения, а после охлаждения она по трубным разводкам 11, 13 поступает в резервную емкость и затем в металлическую емкость 1. Конструкция может использоваться для получения горячей воды, если после нагрева в змеевике 18 металлической емкости 1 с водой она поступает в наружный трубопровод 26. Вода при этом постоянно поступает по трубным разводкам 14, 6, 9 в бассейн охлаждения от водопровода 15, а из него по трубным разводкам 11, 16, 17 в змеевик 18 металлической емкости 1 с водой. В другом случае ее можно использовать как теплоноситель, когда нагретая вода в змеевике металлической емкости 1 с водой поступает через трубные разводки 19, 20 в наружный трубопровод 26. Конструкцию можно использовать как отопительный прибор, при этом теплоноситель из наружного трубопровода 26 системы отопления поступает в змеевик 18 металлической емкости 1 с водой через трубные разводки 19, 20, а охлажденный выходит из змеевика по трубным разводкам 17, 22 в обратный наружный трубопровод системы отопления 27. На фиг.4, 5 - конструкция покрытия из металлических емкостей 28, 29, которые заполняются водой от резервной емкости с поплавковым краном, поступающей от водопровода или бассейна охлаждения по трубным разводкам 2, 3 к отверстиям в концах нижних труб 28А понизу и металлических емкостей 29 подвесного потолка понизу и поверху до установленного уровня. Под воздействием огня и высокой температуры вода в металлических емкостях 28, 29 нагревается до 100°С и преобразуется в пар, выходящий наружу по трубным разводкам 4, 5, 6, а конденсат и перегретая вода по трубным разводкам 4, 5, 9 поступает в бассейн охлаждения, при этом уменьшается и ее необходимо пополнять, что не всегда возможно, в этом случае воду в металлических емкостях 28, 29 необходимо охлаждать. Делается это, как изложено в описаниях по фиг.1, 2, 3, с помощью змеевиков 18, установленных в металлических емкостях из труб 28 и бассейна охлаждения 10 с змеевиком. Конструкцию можно использовать для получения горячей воды и теплоносителя в систему отопления.

Техническим результатом конструкции стены и/или покрытия из металлических емкостей с змеевиками в них является эффективная защита от воздействия огня и высокой температуры с помощью воды, основанная на свойстве теплообмена. "Противовозгораемая теплообменная преграда из металлических емкостей с змеевиками" выполняется как стена и/или покрытие. Стена: 1/ капитальная многоразовая устанавливается на фундамент в зданиях, сооружениях, на открытых территориях, имеющая значительную высоту, прочность, устойчивость, 2/ стационарная, которая устанавливается в зданиях и сооружениях на прочное основание, например на бетонный пол, меньшей высоты из элементов, изготовленных на предприятиях, 3/ мобильная привозная небольшой высоты, 4/ локальная для небольшой площади 1-2 м², небольшой высоты из легких металлов с разовым заполнением водой. Покрытие: 1/ капитальное многоразовое, опирающееся на капитальные стены с устройством кровли, 2/ стационарное, расположенное в помещениях, 3/ мобильное для небольшой площади из легких металлов, изготовлено на предприятиях. В некоторых случаях при воздействии огня и высокой температуры необходимо в конструкции заменить или дополнительно подсоединить к трубным разводкам змеевиков в металлических емкостях с водой мобильные бассейны охлаждения с змеевиками. В таких конструкциях возможно совмещать несущие, ограждающие, противовозгорающие, теплообменные свойства, например, для защиты зданий и сооружений от воздействия солнечной радиации и других целей.

Для увеличения предела огнестойкости заполненной водой металлической преграды воду в ней необходимо постоянно пополнять или охлаждать. Охлаждение достигается тем, что в металлические емкости с водой устанавливаются змеевики, в которые поступает охлажденная вода из бассейна охлаждения или от змеевика, установленного в нем. На основании теплообмена температура в металлических емкостях с водой понижается до менее 100°С, парообразование уменьшается или прекращается. В случае необходимости к трубным разводкам от змеевиков в металлических емкостях с водой подсоединяют мобильные бассейны охлаждения для замены или дополнения. Для дополнительного понижения температуры воду из металлических емкостей сливают в бассейн охлаждения, из которого вода после охлаждения по трубным разводкам поступает в резервную емкость, а из нее опять в металлическую емкость. Нагретая вода в змеевиках металлических емкостей может быть использована для различного назначения. Металлические емкости с водой и змеевиками могут использоваться как нагревательные приборы системы отопления. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Противовозгораемая теплообменная преграда, содержащая металлическую емкость для заполнения водой, нагреваемой до 100°С под воздействием огня с образованием пара и выходом его наружу, отличающаяся тем, что в емкости установлен змеевик для поступления от водопровода, бассейна охлаждения или змеевика, установленного в нем, охлажденной воды, понижающей температуру в емкости для уменьшения или прекращения парообразования.

2. Преграда по п.1, отличающаяся тем, что на пароотводе установлены предохранительное устройство и манометр.

3. Преграда по п.1, отличающаяся тем, что к трубным разводкам металлической емкости подсоединен мобильный бассейн охлаждения со змеевиком.

4. Преграда по п.1, отличающаяся тем, что от трубных разводок понизу в ней выполнен сброс для сливания воды в бассейн охлаждения со змеевиком.