Модуль порошкового пожаротушения и способ псевдоожижения огнетушащего порошка в модуле Российский патент 2024 года по МПК A62C35/02 A62C31/00 

Группа изобретений относится к противопожарной технике, а именно к модулям порошкового пожаротушения (МПП), которые могут быть использованы для защиты производственных, складских и бытовых помещений, моторных и багажных отсеков автомобилей, большегрузной, карьерной, сельскохозяйственной техники и других дорожно-транспортных средств и прицепов, где при их эксплуатации модуль пожаротушения может подвергаться высоким эксплуатационным нагрузкам (тряска и/или вибрации).

Длительная эксплуатация в обычных условиях, а также непродолжительное использование в тяжелых эксплуатационных условиях приводит к уплотнению огнетушащего порошка в модуле и, как следствие, закупорке выходных отверстий распылителей и невозможности его выхода из модуля при срабатывании. В связи с чем, вопрос подготовки огнетушащего порошка к подаче на тушение, особенно при эксплуатации на транспорте, очень актуален.

Широко известно использование на транспорте порошковых огнетушителей закачного типа, которые всегда готовы к действию за счет заранее созданного давления в корпусе огнетушителя (см., например, URL: https://www.pogkomplekt.ru/prod1_1.htm). Однако, к таким устройствам, как к сосудам, постоянно находящимся под давлением, предъявляются повышенные требования: наличие манометра; контроль величины утечки не более 10 % в год от рабочего давления, возможность слеживания огнетушащего порошка и др. В связи с чем, наиболее предпочтительным для использования на транспорте являются огнетушители и/или модули, снабженные газогенератором, поскольку они обладают следующими положительными качествами: увеличенный гарантийный срок хранения, отсутствие необходимости проверки давления в корпусе, воздействие газообразных продуктов на огнетушащий порошок в процессе работы газогенератора, что потенциально повышает возможности для его аэрации (например, RU50840 U1, 27.01.2006; RU 177480 U1, 26.02.2018 и др.).

Из патента RU 2651433 С1, опубл. 19.04.2018 (прототип) известно устройство для распыления порошков, которое включает цилиндрический корпус, содержащий порошок, газогенератор с зарядом твердого топлива, систему аэрации порошка и сопло для истечения газопорошковой смеси. Газогенератор, выполненный в виде отдельного блока, содержит сопло и установлен соосно с корпусом, содержащим порошок. Заряд, бронированный по боковой поверхности, выполнен в виде последовательно расположенных чередующихся сплошных и канальных дисков одинакового диаметра из твердого топлива. В канальных дисках выполнено центральное отверстие, а на их торцевой поверхности со стороны, противоположной соплу газогенератора, выполнена система радиально-концентрических канавок. Система аэрации порошка выполнена в виде перфорированной по боковой поверхности трубки, установленной по оси корпуса с порошком в пределах его длины. Один торец трубки заглушен, а второй соединен газоводом с соплом газогенератора. Перфорации на боковой поверхности трубки выполнены тангенциально в виде чередующихся поясов с возможностью создания закрученного в противоположных направлениях потока продуктов сгорания газогенератора.

В прототипе раскрыт также способ псевдоожижения огнетушащего порошка в модуле порошкового пожаротушения с газогенератором, при котором осуществляют наддув модуля до рабочего давления с последующим импульсным сбросом указанного давления. Причем наддув обеспечивают за счет импульсных колебаний давления в газогенераторе и, следовательно, колебаний расхода продуктов сгорания в системе аэрации модуля. При этом продукты сгорания образуются при сжигании твердотопливного комбинированного заряда, состоящего из канальных и сплошных дисков из одного твердотопливного состава. Циклограмма расхода газа, поступающего на аэрацию порошка, представляет собой рабочий режим (при горении сплошного диска) с наложенными на него пульсациями повышенного расхода (при совместном горении сплошного и канального дисков).

К недостаткам прототипа можно отнести следующее:

– сложность изготовления и сборки комбинированного заряда, сложность конфигурации канальных дисков, высокие требования к бронировке наружной поверхности комбинированного заряда (загорание заряда по внешней поверхности может привести к катастрофическому росту давления в газогенераторе и разрушению всего модуля);

– требование наличия сверхкритического перепада давления на трех последовательно расположенных минимальных сечениях тракта движения рабочей среды (сопло газогенератора, отверстия в трубке системы аэрации порошка, сопло истечения газопорошковой смеси) приводит к очень высокому давлению в газогенераторе, что повышает опасность применения модуля в целом. Особенно высокое давление в газогенераторе и других узлах модуля образуется при совместном горении сплошного и канального дисков (давление в газогенераторе доходит до 32,4 МПа (324 бар)).

– трудоемкость изготовления тангенциальных отверстий в трубке системы аэрации порошка, а также отсутствие элементов герметизации этих отверстий.

Задачей предлагаемой группы изобретений является создание нового модуля, способного эффективно работать как в обычных эксплуатационных условиях (в составе стационарных установок), так и в сложных эксплуатационных условиях, вызывающих уплотнение или слеживание огнетушащего порошка.

Технический результат – повышение эффективности пожаротушения за счет равномерного и полного псевдоожижения огнетушащего порошка, включая уплотненный.

Для решения задачи и достижения технического результата предложена группа изобретений, включающая способ псевдоожижения огнетушащего порошка и модуль порошкового пожаротушения.

Способ псевдоожижения огнетушащего порошка в модуле порошкового пожаротушения с газогенератором осуществляют путем наддува модуля до рабочего давления продуктами сгорания, образующимися при сжигании комбинированного заряда газогенератора, с последующим импульсным сбросом указанного давления. При этом наддув на первом этапе осуществляют до давления, равного 0,1 ÷ 0,5 рабочего давления, продуктами сгорания, образующимися при сжигании шашек, сгорающих за время τ₁, на втором этапе наддув осуществляют продуктами сгорания, образующимися при сжигании шашек, сгорающих за время τ₂, причем τ₁ меньше τ₂ в 3-4 раза.

Модуль порошкового пожаротушения содержит корпус с огнетушащим порошком, узел выпуска с разрушаемой мембраной, пусковое устройство с инициирующим элементом, газогенератор, включающий корпус с отверстиями и комбинированным зарядом, выполненным из шашек и размещенным внутри корпуса. Газогенератор выполнен с возможностью осуществления наддува модуля в два этапа, при этом комбинированный заряд газогенератора содержит шашки, выполненные с возможностью сгорания за время τ₁, для осуществления наддува на первом этапе, и шашки, выполненные с возможностью сгорания за время τ₂, для осуществления наддува на втором этапе, причем τ₁ меньше τ₂ в 3-4 раза. При этом шашки комбинированного заряда, сгорающие за время τ₁, расположены в корпусе газогенератора ближе к инициирующему элементу, чем шашки, сгорающие за время τ₂.

Отверстия в корпусе газогенератора закрыты герметизирующей мембраной. Модуль дополнительно содержит рассекатель, соединенный с корпусом газогенератора и установленный между газогенератором и узлом выпуска.

Группа изобретений поясняется чертежом.

На фигуре представлен общий вид модуля порошкового пожаротушения в разрезе.

Модуль порошкового пожаротушения содержит цилиндрический или чечевицеобразный или сферический корпус 1, заполненный огнетушащим порошком, узел выпуска 2 с разрушаемой мембраной 3, пусковое устройство 4 с инициирующим элементом 5, газогенератор, включающий корпус 6 с отверстиями 7, внутри которого размещен комбинированный заряд из шашек (8, 9) твердого топлива. Заряд в корпусе 6 газогенератора опирается на распорную вставку 12, расположенную таким образом, что в нижней части корпуса 6 газогенератора образуется трубчатая камера 13, выполняющая функцию аэратора. Шашки 8, сгорающие за время τ₁, расположены в корпусе 6 газогенератора со стороны инициирующего элемента 5, при этом шашки 9, сгорающие за время τ₂, размещены после шашек 8, а количества комбинированного заряда достаточно для осуществления способа псевдоожижения огнетушащего порошка, осуществляемого путем поэтапного наддува модуля до рабочего давления продуктами сгорания, образующимися при сжигании комбинированного заряда газогенератора, с последующим импульсным сбросом указанного давления. Причем наддув на первом этапе осуществляют до давления, равного 0,1 ÷ 0,5 рабочего давления, продуктами сгорания, образующимися при сжигания шашек 8, сгорающих за время τ₁, на втором этапе наддув осуществляют продуктами сгорания, образующимися при сжигании шашек 9, сгорающих за время τ₂, причем τ₁ меньше τ₂ в 3-4 раза. Внутри модуля может быть дополнительно установлен рассекатель, соединенный с корпусом 6 газогенератора и установленный между газогенератором и узлом выпуска 2. Рассекатель представляет собой сварную конструкцию из втулки 10 и кольца 14, соединенных ребрами 15 в виде пластин (может содержать до 12 ребер). Рассекатель дополнительно делит поток порошка своими ребрами 15 на несколько частей, так как воспринимает на себя давление вышележащих слоев порошка. В результате, связность потока порошка, находящегося под рассекателем, падает, уменьшается начальное сопротивление сдвигу, что способствует предотвращению образования статических сводов над выходным отверстием узла выпуска 2 и создаются благоприятные условия для истечения порошка. Рассекатель также обеспечивает разгрузку корпуса 6 газогенератора от изгибающих и растягивающих усилий.

Были проведены испытания предлагаемой конструкции устройства. При этом для испытаний выбрали модуль с цилиндрическим корпусом и вместимостью 50,0 ± 2,5 л, поскольку его корпус имеет более длинный цилиндрический участок, что способствует более сильному уплотнению порошка по сравнению с модулями со сферическими или чечевицеобразными корпусами. В качестве порошка использовался Вексон АВС-70 Модуль. Во всех испытаниях для имитации воздействия на модуль нагрузок в процессе его эксплуатации на транспортном средстве осуществлялось уплотнение порошка путем вибрирования модуля на вибростоле в течение 1 часа при частоте 50 Гц и амплитуде 0,5..1,0 мм. До и после вибрации определялась глубина погружения в порошок цилиндрического щупа (пенетратора) диаметром 3,8 мм, под действием силы веса 52,7 Н. До виброуплотнения щуп полностью проходил весь слой порошка. После вибрации щуп прекращал погружение в толщу порошка на определенной глубине. Глубина погружения щупа фиксировалась. Использовали комбинированные заряды, содержащие от 2 до 5 шашек 8 из состава типа ГП-40у (сгорающих за время τ₁) и от 16 до 25 шашек 9 из состава типа МГГ-62 (сгорающие за время τ₂). Все шашки 8 из состава ГП-40у располагали со стороны инициирующего элемента 5. Экспериментально установлено, что такого количества комбинированного заряда достаточно для оптимального псевдоожижения порошка в испытываемом модуле. В результате испытаний было установлено, что предлагаемая конструкция модуля обеспечивает вначале быстрый набор давления до уровня равного 0,1 ÷ 0,5 рабочего давления (давления вскрытия разрушаемой мембраны 3, установленной в узле выпуска 2), а затем относительно медленный подъем давления вплоть до вскрытия мембраны 3. Зависимость времени сгорания τ₁ от τ₂ была установлена экспериментальным путем. При реализации предлагаемого способа псевдоожижения обеспечивается быстрое проникновение газа в массив уплотненного порошка и более полное насыщение порошка газом, а при вскрытии мембраны и резком сбросе давления, происходит расширение газа, и соответственно эффективное разрушение массива уплотненного порошка во всем его объеме.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Модуль порошкового пожаротушения, установленный на штатное место, в дежурном режиме не имеет избыточного давления внутри корпуса 1. Срабатывание модуля происходит при подаче напряжения в цепь пускового устройства 4 от системы пожаротушения. При подаче импульса тока на пусковое устройство 4 зажигаются шашки комбинированного заряда, первыми сгорают шашки 8, расположенные со стороны инициирующего элемента 5, затем сгорают шашки 9, происходит газовыделение. Газ проходит через отверстия 7 корпуса 6 газогенератора. Возрастающее давление газов приводит к разрыву (прожигу) герметизирующих мембран 11, выполненных, например, из термоусаживаемого полимера. Дальнейшее нарастание давления способствует псевдоожижению огнетушащего порошка в модуле порошкового пожаротушения, осуществляемому путем наддува модуля до рабочего давления продуктами сгорания, образующимися при сжигании комбинированного заряда газогенератора, с последующим импульсным сбросом указанного давления. Причем наддув на первом этапе осуществляют до давления, равного 0,1 ÷ 0,5 рабочего давления, продуктами сгорания, образующимися при сжигания шашек 8, сгорающих за время τ₁, на втором этапе наддув осуществляют продуктами сгорания, образующимися при сжигания шашек 9, сгорающих за время τ₂, причем τ₁ меньше τ₂ в 3-4 раза. Дальнейшее нарастание давления приводит к разрушению мембраны 3, установленной в узле выпуска 2, и подаче порошка через узел выпуска 2 или через смонтированный на узле выпуска направляющий трубопровод (не показан) в защищаемое пространство.

Запуск модуля осуществляется принудительно или автоматически при обнаружении первичных признаков пожара системой пожаротушения.

Группа изобретений относится к противопожарной технике, а именно к способу псевдоожижения огнетушащего порошка в модуле порошкового пожаротушения и к модулю порошкового пожаротушения. При этом способ псевдоожижения огнетушащего порошка включает наддув модуля до рабочего давления продуктами сгорания, образующимися при сжигании комбинированного заряда газогенератора, с последующим импульсным сбросом указанного давления, при этом наддув на первом этапе осуществляют до давления, равного 0,1÷0,5 рабочего давления, продуктами сгорания, образующимися при сжигании шашек, сгорающих за время τ₁, на втором этапе наддув осуществляют продуктами сгорания, образующимися при сжигании шашек, сгорающих за время τ₂, причем τ₁ меньше τ₂ в 3-4 раза. Изобретения могут быть использованы для защиты производственных, складских и бытовых помещений, моторных и багажных отсеков автомобилей, большегрузной, карьерной, сельскохозяйственной техники и других дорожно-транспортных средств и прицепов, где при их эксплуатации модуль пожаротушения может подвергаться высоким эксплуатационным нагрузкам (тряска и/или вибрации). Технический результат – повышение эффективности пожаротушения за счет равномерного и полного псевдоожижения огнетушащего порошка, включая уплотненный. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ псевдоожижения огнетушащего порошка в модуле порошкового пожаротушения с газогенератором путем наддува модуля до рабочего давления продуктами сгорания, образующимися при сжигании комбинированного заряда газогенератора, с последующим импульсным сбросом указанного давления, отличающийся тем, что наддув на первом этапе осуществляют до давления, равного 0,1÷0,5 рабочего давления, продуктами сгорания, образующимися при сжигании шашек, сгорающих за время τ₁, на втором этапе наддув осуществляют продуктами сгорания, образующимися при сжигании шашек, сгорающих за время τ₂, причем τ₁ меньше τ₂ в 3-4 раза.

2. Модуль порошкового пожаротушения, содержащий корпус с огнетушащим порошком, узел выпуска с разрушаемой мембраной, пусковое устройство с инициирующим элементом, газогенератор, включающий корпус с отверстиями и комбинированным зарядом, выполненным из шашек и размещенным внутри корпуса, отличающийся тем, что газогенератор выполнен с возможностью осуществления наддува модуля в два этапа, при этом комбинированный заряд газогенератора содержит шашки, выполненные с возможностью сгорания за время τ₁, для осуществления наддува на первом этапе, и шашки, выполненные с возможностью сгорания за время τ₂, для осуществления наддува на втором этапе, причем τ₁ меньше τ₂ в 3-4 раза, при этом шашки комбинированного заряда, сгорающие за время τ₁, расположены в корпусе газогенератора ближе к инициирующему элементу, чем шашки, сгорающие за время τ₂.

3. Модуль по п. 2, отличающийся тем, что отверстия в корпусе газогенератора закрыты герметизирующей мембраной.

4. Модуль по п. 2 или 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит рассекатель, соединенный с корпусом газогенератора и установленный между газогенератором и узлом выпуска.