Автономное устройство пожаротушения для электротехнических устройств с термохимическим и электрическим инициированием и управлением Российский патент 2023 года по МПК A62C35/00 A62C3/16 A62C37/08 

Область техники

Изобретение относится к автономным установкам пожаротушения на основе аэрозолеобразующих или газообразующих составов и может применяться для предотвращения возгораний в электрических розетках, удлинителях розеток и подрозетниках, компьютерах, радиоэлектронной аппаратуре (РЭА), элементах цифровых и аналоговых модулей, электронных платах.

При эксплуатации электрооборудования, нередки возгорания, причинами которых являются: перегрузка электрооборудования и проводки, короткое замыкание, воспламенение горючих материалов вблизи подключенного оборудования, завышенное переходное сопротивление в контактных группах электропроводки или печатных плат.

Необходимо своевременно подавлять очаги таких возгораний с возможностью снятия напряжения с защищаемого устройства (защищаемых устройств), и формирования информационного сигнала о срабатывании устройства пожаротушения\, автоматически, без участия человека, исключая возможность поражения электрическим током и сохраняя дорогостоящее оборудование, защищая элементы автоматики и РЭА.

Уровень техники

Из уровня техники известны следующие средства пожаротушения, предназначенные для подавления огня в электроустановках.

Автономная установка пожаротушения на основе термоактивируемого агента, содержащегося в микрокапсулах (патент RU 179466), выполненная в виде полимерной композитной пластины, имеющей регулярный рельеф поверхности и содержащей микрокапсулы с огнетушащим веществом, размещенные в специальном кремнийорганическом компаунде. Подложка пластины на обратной стороне имеет термостойкий самоклеящийся слой для ее крепления в защищаемом объеме. В качестве огнетушащего вещества (агента) используются микрокапсулы размерами 50-400 мкм, имеющие размещенное внутри сферической полимерной оболочки ядро из огнегасящей жидкости из ряда озонобезопасных (патент RU 2469761). Микрокапсулы способны взрывоподобно разрушаться при достижении температуры 90°С. Данная установка пожаротушения отличается невысокой огнетушащей способностью и коротким сроком службы (из практики применения - не более двух лет), что является существенным недостатком.

Автономная установка газового пожаротушения (патент RU 139678), которая в своем составе содержит баллон с газовой огнетушащим агентом (например, хладоном), сообщающийся с магистралью для подачи огнетушащей среды в защищаемый объем, выполненной из легкоплавкого полимерного материала. Магистраль сопряжена с баллоном посредством запорно-пускового устройства с манометром и шаровым краном, а также снабжена упругой наружной оболочкой в виде металлической спирали. Данная установка пожаротушения отличается многокомпонентностью и высокой трудоемкостью монтажа в защищаемом объеме.

Известно средство фиксации огнетушащего шнура в электрическом шкафу (патент RU 190409). Огнетушащий шнур или пирокорд - это автономная установка пожаротушения с термоактивирующимся микрокапсулированным огнетушащим веществом, предназначенная для защиты от возгораний в крупногабаритных пожароопасных объектах c электрооборудованием, таких как распределительные щиты, шкафы управления, электрические шкафы, сейфы и т.д. Техническое решение по данному патенту представляет собой приспособление, удерживающее огнетушащий шнур в электрическом шкафу, имеющее опору для фиксации к внутренним стенкам электрического шкафа и выполненное в виде гнущегося крепления, имеющего паз для удержания шнура, а основание крепления имеет клейкий слой. Недостатком данного технического решения является трудоемкость монтажа огнетушащего шнура, связанного с необходимостью установки предлагаемого средства крепления на внутренние стенки электрического шкафа по его периметру, после чего в крепление фиксируют огнетушащий шнур.

Известно самосрабатывающее устройство пожаротушения (патент RU 184841), которое содержит корпус, выполненный из пенопласта, внутри которого размещено взрывное устройство и огнетушащее вещество. Взрывное устройство соединено с огнепроводным шнуром, выходящим наружу через отверстие в корпусе, и уложенным в замкнутую выемку, выполненную с внешней стороны корпуса по его периметру, причем ширина выемки превышает ширину огнепроводного шнура. Для облегчения разрыва корпуса при срабатывании взрывного устройства с внутренней стороны корпуса выполнены канавки. Данное устройство подвешивается на кронштейне или размещается на ровной поверхности и самостоятельно срабатывает при касании пламени огнепроводного шнура. Недостатком данного технического решения является то, что устройство пожаротушения размещается в охраняемом помещении с электрооборудованием с помощью кронштейна или устанавливается на ровной поверхности, что ограничивает варианты его расположения и приводит к снижению эффективности тушения очагов возгораний.

Известно устройство автоматического пожаротушения для телекоммуникационного оборудования, размещаемое в стандартной телекоммуникационной стойке (ТКС) закрытого типа (патент RU 190222). Устройство представляет собой единую конструкцию, содержащую корпус, в котором размещен генератор пламягасящего агента (ГПА), состоящий из двух емкостей, которые соединены с системой доставки пламягасящего агента к очагу возгорания, состоящей из трубопроводов и форсунок ГПА. Узел инициирования устройства выполнен в виде внешнего линейно-протяженного датчика, который прокладывается через наиболее теплонагруженные зоны ТКС и подключается к входу устройства, который, в свою очередь, соединен внутри устройства с датчиком превышения порога температуры. Дополнительно данное устройство включает устройство сигнализации срабатывания, представляющее собой световой и звуковой индикатор, индицирующий факт выработки генератором пламягасящего агента. В данном устройстве автоматического пожаротушения предлагаются к использованию стандартные пламягасящие агенты, которые отличаются недостаточной огнетушащей способностью и являются небезопасными по своему химическому составу, что снижает эффективность тушения, наличие трубопроводов и форсунок для подачи пламягасящего агента в охраняемое помещение повышает трудоемкость изготовления устройства, а также установка устройства в другие типы помещений с электрооборудованием отличается повышенной трудоемкостью в связи с применением стандартных методов крепления к ТКС.

Известно Автономное устройство пожаротушения с фиксацией на DIN-рейку (Патент RU 204767) состоящее из корпуса, внутри которого размещен генератор огнетушащего аэрозоля (ГОА) с узлом инициирования, ГОА выполнен в виде корпуса из трудногорючего материала с выходным соплом, в который помещен аэрозолеобразующий или газообразующий состав (АОС), причем в корпусе АУПТ выполнены сопловые отверстия для выхода аэрозолеобразующего или газообразующего состава и паз для крепления корпуса с ГОА на DIN-рейку, а узел инициирования выполнен в виде самовозгорающегося термошнура при этом, в предпочтительном варианте узел инициирования выполнен в виде самовозгорающегося термошнура с термочувствительным элементом, температура активации которого меньше температуры активации термошнура. Недостатком в данном устройстве является то, что используются только термочувствительный шнур и элемент, имеющие высокие температуры срабатывания, а именно, известно, что подобные термочувствительные элементы срабатывают по температуре не ниже 150⁰С – 180⁰С, что не позволяет оперативно реагировать на рост температуры при возгорании и сильно затягивает начало цикла тушения. Отсутствие эклектического воспламенителя не позволяет инициировать устройство внешним сигналом. К тому же в рассматриваемом устройстве отсутствуют термопредохранители, что не позволяет в случае возникновения пожара в защищаемом устройстве отключать от подающего напряжения нагрузку. Следует отметить, что указанное в патенте устройство не содержит в себе датчик срабатывания и не способно выдавать сигнал при начале процесса тушения. Так же представленное в патенте устройство предназначено для крепления только на DIN-рейку и исходя из его размеров, его невозможно смонтировать в небольшие объемы, например подрозетники, блоки питания, элементы РЭА или компьютеры.

Данное техническое решение является наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели и может выступать в качестве прототипа.

Раскрытие изобретения

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное решение, является расширение функциональных возможностей автономного устройства пожаротушения.

Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении возможности применения автономного устройства пожаротушения для любых электротехнических и электронных устройств, а также возможности инициализации термохимическим воспламенителем, внешним электрическим сигналом или инициации от внутреннего или внешнего термочувствительного устройства, а так же способным формировать информационный сигнал срабатывания устройства.

Достижение указанного технического результата осуществляется за счет автономного устройства пожаротушения (АУПТ). Устройство включает в себя корпус, выполненный с возможностью подключения проводников, внутри которого размещен аэрозолеобразующий или газообразующий состав (модуль АОС) с узлами инициирования, модуль АОС помещен в корпус с выходными соплами, и состоит из аэрозолеобразующего или газообразующего составов (АОС), а узел инициирования выполнен в виде термохимического воспламенителя содержащего в себе термочувствительный элемент, и электрического воспламенителя с возможностью инициирования электрическим напряжением через инициирующее термочувствительное устройство, на которое через проводники или выводы подано инициирующее напряжение, электрического воспламенителя, к тому же в корпусе присутствует датчик срабатывания АОС для формирования и вывода сигнала на внешние устройства о факте запуска процесса пожаротушения.

В альтернативном варианте исполнения АУПТ содержит термопредохранители, отключающие питание нагрузки.

В альтернативном варианте исполнения АУПТ крепится на печатные платы с помощью выводов методом пайки.

В альтернативном варианте исполнения АУПТ крепится на печатные платы с помощью контактных площадок методом пайки.

В альтернативном варианте исполнения АУПТ, корпусом АУПТ может являться корпус подрозетника.

В альтернативном варианте исполнения АУПТ, корпусом АУПТ может являться непосредственно корпус розетки при внутреннем или накладном исполнении последней.

В предпочтительном варианте узел инициирования выполнен в виде термохимического воспламенителя с термочувствительным химическим элементом, температура активации которого меньше температуры активации термохимического воспламенителя и электрического воспламенителя АОС, который в свою очередь соединен с запускающим термочувствительным устройством и проводником при подаче напряжения на который, может быть запущен электрический воспламенитель.

Предлагаемое устройство пожаротушения представляет собой сборочную единицу, выполненную в едином корпусе, и обладает функционально-конструктивным единством, поэтому может быть заявлено в качестве патента.

Возможность монтажа предлагаемого устройства пожаротушения, включающего модуль АОС с твердотопливным аэрозолеобразующим или газообразующим составом, внутри ограниченных объемов с электрооборудованием или электронным оборудованием позволяет с высокой огнетушащей эффективностью подавлять очаги возгораний в местах установки.

Принимая во внимание то, что аэрозолеобразующий состав, по сравнению с порошковыми, углекислотными и пенными составами, не имеет ограничений по применению (по мощности защищаемого электрооборудования и наличию напряжения) и не оказывает негативного влияния на электрооборудование или электронное оборудование, предлагаемое устройство пожаротушения может быть установлено в любом месте защищаемых устройств.

Наличие узла инициирования, в виде термохимического воспламенителя и электрического воспламенителя АОС, который запускается с помощью инициирующего термочувствительного устройства, а так же с помощью внешнего сигнала, позволяет получить возможность инициирования устройства на более низких температурах срабатывания, например 75°С, что дает большую универсальность и позволяет использовать АУПТ как элемент, расширяющий возможности тушения электрических устройств, методом объединения нескольких подобных устройств. При срабатывании любого из группы устройств, происходит одновременное инициирование всех устройств.

Использование корпуса АУПТ с твердотопливным аэрозолеобразующим или газообразующим составом, дает возможность крепить или устанавливать АУПТ без специального крепления в любых типах подрозетников, розеток или удлинителей розеток, блоках питания, корпусах РЭА, цифровых или электронных модулях, на печатных платах и снижает трудоемкость при изготовлении устройства.

Аэрозолеобразующий или газообразующий состав представляет собой низкотемпературную твердотопливную композицию.

Осуществление изобретения

На (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг.3) представлены схема и вид предлагаемого АУПТ в двулинейном исполнении, на (Фиг.4) представлена схема в четырехлинейном исполнении, где 1 - корпус, 2 – модуль АОС, 3 – термопредохранитель, 4 – термопредохранитель, 5 – датчик срабатывания устройства, 6 – электрический воспламенитель АОС, 7 – инициирующее термочувствительное устройство, 8 - сопловые отверстия для выхода аэрозолеобразующего или газообразующего состава, 9 - входные отверстия для срабатывания инициирующего термочувствительного устройства, 10 – входной проводник, например линии питания “А”, 11 – выходной проводник, например линии питания “А”, 12 – входной проводник линии питания “N”, 13 – выходной проводник линии питания “N”, 14 – контактная группа проводников датчика срабатывания устройства, 15 – термохимический воспламенитель, 16 – термочувствительный элемент, 17 – крепления корпуса, 18 – проводник для инициирования электровоспламенителя внешним сигналом, 19 – термопредохранитель , 20 – термопредохранитель, 21 – входной проводник, например линии питания “В”, 22 – выходной проводник, например линии питания “В”), 23 – входной проводник, например линии питания “С”, 24 – выходной проводник, например линии питания “С”.

АУПТ в своем составе содержит аэрозолеобразующий или газообразующий состав (модуль АОС) (2) и компактный корпус (1). Модуль АОС (2) помещен в корпус (1), в котором выполнены сопловые отверстия для выхода аэрозолеобразующего или газообразующего состава (8) и входные отверстия (9) для работы инициирующего термочувствительного устройства (7), крепления корпуса (17) (могут отсутствовать) для крепления корпуса (1) с модулем АОС (2). АУПТ может быть помещен в корпус любого электротехнического устройства, будучи подключенным к входному напряжению и нагрузке через проводники (10, 11, 12, 13) при двулинейном исполнении и проводники (10, 11, 12, 13, 21, 22, 23, 24) при четырехлинейном исполнении.

Причем возможно подключение при двухлинейном исполнении таким образом, когда второй проводник (12, 13) не проходит заявляемое устройство, а один из выводов электрического воспламенителя АОС (6) подключается в указанной линии (12, 13) вне корпуса устройства (см. Фиг. 1)

При этом возможно подключение при двухлинейном исполнении таким образом, когда второй проводник (12, 13) проходит заявляемое устройство (на фигурах не показано), и второй из выводов электрического воспламенителя АОС (6) подключается в указанной линии (12, 13) внутри корпуса устройства. При этом данная вторая линия может дополнительно свой содержать термопредохранитель.

Аэрозолеобразующий или газообразующий состав поступает из выходного сопла (8) корпуса (1) в связи, с чем в корпусе (1) могут быть выполнены дополнительные сопловые отверстия для более равномерной подачи аэрозолеобразующего состава в защищаемый объем.

Узел инициирования АОС представляет собой термохимический воспламенитель (15) с термочувствительным элементом (16) и электрический воспламенитель АОС (6).

В предпочтительном варианте исполнения АУПТ термохимический воспламенитель (15) выполнен в виде элемента корпуса и снабжен термочувствительным элементом (16), расположенным, например, на конце термохимического воспламенителя (15), который позволяет снизить температуру самовозгорания шнура например до 170°С и ниже. Температура активации термочувствительного элемента (16) меньше температуры активации термохимического воспламенителя (15).

В исходном рабочем состоянии при двулинейном исполнении АУПТ через проводники линии питания, например “А” (10) и линии питания “N” (12) подключен к входному напряжению, например 220 Вольт переменного тока или, например 12 Вольт постоянного тока. Нагрузка подключена к выходным проводникам линии питания “А’” (11) и проводникам линии питания “N’” (13), которые в свою очередь через термопредохранитель (3) и соединены с входными проводниками. Электрический ток протекает по контуру: вход линии питания “А” (10) – термопредохранитель (3) – выход линии питания “А” (11), нагрузка, выход линии питания “N” (13) - вход линии питания “N” (12). Причем линия питания “N” (12, 13) может как проходить через устройство по настоящему изобретению, так и может лежать вне устройства и лишь подключаться к одному из выводов электрического воспламенителя АОС (6).

В четырехлинейном исполнении электрический ток дополнительно протекает по контуру: вход линии питания “В” (21) – термопредохранитель (19) – выход линии питания “В” (22) и вход линии питания “С” (23) – термопредохранитель (20) – выход линии питания “С” (24).

В четырехлинейном исполнении возможно подключение термопредохранителя (4) к входному (12) и выходному (13) проводникам линии питания “N”. В таком случае электрический ток будет протекать по контуру: вход линии питания “N” (12) – термопредохранитель (4) – выход линии питания “N” (13).

Термопредохранители известны в технике и их выбор производится по параметрам предельного рабочего тока и предельной рабочей температуры. Например, могут быть выбраны параметры: тока отключения более – 15А, температуры отключения более – 75⁰C. Таким образом, термопредохранитель (3) в двулинейном исполнении и (3), (4), (19), (20) в четырехлинейном исполнении разомкнет электрическую цепь при превышении любого из параметров – превышении рабочего тока номиналом, например 15А или нагреве выше температуры, например 75°С.

В случае подачи напряжения через проводники (18) и (11) на электрический воспламенитель АОС (6), происходит запуск модуля АОС (2), что позволяет удаленно инициировать АУПТ посредством внешнего сигнала. Так же при срабатывании инициирующего термочувствительного элемента (7), при его нагреве от продуктов горения защищаемого устройства, поступающих через входные отверстия (9) и инициировании электрического воспламенителя АОС (6) на проводниках кратковременно появляется электрический сигнал (до момента размыкания термопредохранителя (3), способный запустить так же АУПТ.

В случае возгорания защищаемого устройства, электрический воспламенитель АОС (6) может быть дополнительно запущен внешним сигналом через проводники (11) и (13) на которые подано рабочее напряжение, способное запустить электрический воспламенитель АОС (6) через инициирующий термочувствительный элемент (7). При срабатывании инициирующего термочувствительного устройства (7), напряжение на прямую подается на электрический воспламенитель АОС (6), который в свою очередь воспламеняет модуль АОС (2). В момент горения АОС и выделения огнетушащей аэрозоли или огнетушащего газа, в корпусе (1) с определенной задержкой поднимается температура, например выше 200°С, что одновременно приводит к размыканию термопредохранителя (3), разрыву цепи по линии питания, например “А” – “А” (10-11) и полному обесточиванию нагрузки, а так же срабатыванию датчика (5) с последующим выводом информационного сигнала на проводники (14) о срабатывании устройства в двулинейном исполнении. В четырехлинейном исполнении дополнительно размыкаются термопредохранители (4), (19), (20).

При пропадании входного напряжения перед АУПТ, но одновременном развитии возгорания в защищаемом устройстве, модуль АОС (2) может быть дополнительно инициирован с помощью термохимического воспламенителя (15) и термочувствительного элемента (16), что позволяет существенно увеличить надежность устройства, способного тушить возгорания при отсутствии инициирующего напряжения.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к автономному устройству пожаротушения (АУПТ) с размещенным внутри аэрозолеобразующим или газообразующим составом, АУПТ содержит корпус (1) и модуль аэрозолеобразующего или газообразующего состава (2), узел инициирования, который выполнен в виде термохимического воспламенителя (15), содержащего в себе термочувствительный элемент (16) и электрический воспламенитель аэрозолеобразующего или газообразующего состава (6), выполненный с возможностью инициирования внешним сигналом, а также дополнительно содержит по меньшей мере один термопредохранитель (3), установленный в провод питания (11), причем один из контактов упомянутого термопредохранителя (3) соединен с инициирующим термочувствительным устройством (7), которое соединено с электрическим воспламенителем аэрозолеобразующего или газообразующего состава (6). Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности применения автономного устройства пожаротушения для электрических розеток, подрозетников, элементов РЭА, цифровых модулей и печатных плат, электронных и электрических устройств а также возможности инициализации термохимическим воспламенителем, внешним электрическим сигналом или инициации от внутреннего или внешнего инициирующего термочувствительного устройства, а также способным формировать информационный сигнал срабатывания устройства. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автономное устройство пожаротушения (АУПТ) с размещенным внутри аэрозолеобразующим или газообразующим составом, содержащее корпус (1) и модуль аэрозолеобразующего или газообразующего состава (2), отличающийся тем, что содержит узел инициирования, который выполнен в виде термохимического воспламенителя (15), содержащего в себе термочувствительный элемент (16) и электрический воспламенитель аэрозолеобразующего или газообразующего состава (6), выполненный с возможностью инициирования внешним сигналом, а также дополнительно содержит по меньшей мере один термопредохранитель (3), установленный в провод питания (11), причем один из контактов упомянутого термопредохранителя (3) соединен с инициирующим термочувствительным устройством (7), которое соединено с электрическим воспламенителем аэрозолеобразующего или газообразующего состава (6).

2. Автономное устройство пожаротушения по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик срабатывания устройства (5) для формирования сигнала о срабатывании автономного устройства пожаротушения, установленного внутри корпуса (1), с выводами, выходящими за пределы корпуса (1).

3. Автономное устройство пожаротушения по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит отверстия (8) в корпусе (1) для выхода аэрозолеобразующего или газообразующего состава, а также содержит отверстия (9) для срабатывания инициирующего термочувствительного устройства (7).

4. Автономное устройство пожаротушения по п. 1, отличающееся тем, что аэрозолеобразующий или газообразующий состав представляет собой низкотемпературную твердотопливную композицию.

5. Автономное устройство пожаротушения по п. 1, отличающееся тем, что температура активации термочувствительного элемента (16) меньше температуры активации термохимического воспламенителя (15).