Устройство автоматического пожаротушения Советский патент 1993 года по МПК A62C39/00 G01F11/02 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к установкам автоматического пожаротушения с дозирующими устройствами, обеспечивающими введение в поток воды пенообразователя в постоянном процентном отношении независимо от ее расхода и величины давления, и может бить использовано в технологических процессах производства, где требуется непрерывное смешение жидких компонентов в их постоянном процентном отноше- нии. I

Целью изобретения является обеспечение надежности работы и повышение качества огнетушащей смеси путем стабильности вводимого в огнетушащую смесь пенообразователя.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства автоматического пожаротушения.

Устройство содержит магистральный трубопровод 1, трубу Вентури 2, резервуар 3 для дозируемого пенообразователя, дозирующее устройство, состоящее из шлюзовой 4, рабочей 5 и стабилизирующей 6 камер. На магистральном трубопроводе 1 установлен обратный клапан 7, а на распределительном трубопроводе 8 пожаротушения установлены спринклерные головки 9 с легкоплавкими замками. В верхних днищах шлюзовой 4 и рабочей 5 камер выполнены

СО

со

VI

о

со

приемные отверстия 10 и 11 с поплавковыми запорными клапанами 12 и 13. Приемное отверстие 10 шлюзовой камеры 4 соединено в верхней части патрубком 14 с резервуаром 3 для пенообразующего компонента, Верхняя полость рабочей камеры 5 через размещенный в ней запорный клапан 15 с поплавковым устройством 16 соединена трубкой 17 с верхней полостью шлюзовой камеры 4 и перепускной трубкой 1В с напорным патрубком насоса-повысителя 19 дозируемого компонента и с верхней полостью стабилизирующей камеры 6. Всасывающий патрубок 20 насоса-повысителя 19 через встроенный обратный клапан-21 соединен с резервуаром 3 для дозируемого компонента и с регулирующим клапаном 22, размещенным в верхней полости стабилизирующей камеры 6. Нижняя полость рабочей камеры 5 патрубком 23 соединена со всасывающей камерой трубы Вентури 2 через встроенную регулировочную шайбу 24. Стабилизирующая камера 6 снабжена мембранным исполнительным механизмом, мембранный блок 25 которого соединен штоком с дросселирующим 26 и регулирующим 22 клапанами. Эластичная мембрана 27 разделяет полость стабилизирующей камеры 6 на верхнюю и нижнюю 28 камеры. Полость нижней камеры 28 подсоединена патрубком 29 к магист- ральному трубопроводу 1. Входной патрубок дросселирующего клапана 26 трубкой 30 подсоединяется к струйному реле 31, понижающему газовому редуктору 32 и к источнику 33 сжатого газа. В верхнюю часть полости шлюзовой камеры 4, в ее корпус встроен мембранный исполнительный механизм 34, мембрана которого штоком скреплена с запорным клапаном 35, входное отверстие которого соединено патрубком 36 с полостью шлюзовой камеры 4, при этом в корпусе мембранного исполнительного механизма 34 выполнено ограничительное отверстие 37, а выходное отверстие клапана 35 патрубком 38 соединено с воздушной сиреной 39 и с электроконтактным реле 40 давления,электроцепи 41 которого подключена к блоку управления и электросигнализации установки (на чертеже на указан). Электроцепи 42 электроконтактного устройства 43 струйного реле 31 также подключены к блоку управления и электросигнализации установки. На распределительном трубопроводе 8 установлен вентиль 44 с подсоединенными к нему пожарным рукавом 45 и пеногенератором 46,

Устройство автоматического пожаротушения работает следующим образом.

В нормальном дежурном (рабочем) состоянии устройство пожаротушения, его магистральный 1 и распределительный 8 трубопроводы заполнены огнетушащей жидкостью, а шлюзовая 4 и рабочая 5 камеры дозирующего устройства заполнены пено- 5 образующим компонентом, при этом верхняя полость стабилизирующей камеры 6

находится под рабочим давлением от источника 33 сжатого газа, а нижняя полость 28 - под давлением воды магистрального тру0 бопровода 1.

При возникновении пожара в защищаемом помещении срабатывают легкоплавкие замки спринклерных головок 9 и огнетуша- щая смесь из открывшихся отверстий под

5 давлением вытекает на очаг пожара. В том случае, если загорание в помещении обнаружено находящимися там рабочими, то они, не дожидаясь срабатывания плавких замков спринклерных головок 9, открывают

0 вентиль 44 и огнетушащая смесь по пожарному рукаву 45 поступает в пеногенератор 46, где образуется воздушно-механическая пена, струя которой направляется на очаг пожара.

5 При движении жидкости по магистральному трубопроводу 1 и через трубу Вентури 2 в ней возникает перепад давления и происходит движение пенообразователя по трубе 23 в ее камеру. Одновременно жид0 кость из магистрального трубопровода 1 по патрубку 29 поступает в нижнюю полость 28 камеры 6 и создает в ней давление, которое, воздействуя на мембранный блок 25 и на соединенный с ним шток, приоткрывает

5 дросселирующий клапан 26, и газ от источника 33 сжатого газа поступает в верхнюю полость стабилизирующей камеры 6, где создается давление газа, равное давлению жидкости магистрального трубопровода 1,

0 за счет перемещений мембранного блока 25 и дросселирования газа клапаном 26.

Из верхней полости стабилизирующей камеры 6 газ вытесняет по трубе 18 находящийся в ней пенообразователь в рабочую

5 камеру 5, откуда он по трубе 23 поступает в трубу Вентури 2 и в распределительный трубопровод 8 пожаротушения. .

Дозирующее устройство обеспечивает введение в поток воды пенообразователя в

0 постоянном процентном отношении независимо от величины расхода воды (или крличест- . ва работающих головок). Соблюдение этого положения подтверждается следующим образом. Для трубы Вентури 2 перепад давления

5Н 5тР Q2,

где Q - расход воды для тушения;

1

трубы Вентури,

ОД-1

) - сопротивление

|де at - площадь поперечного сечения гор- /овины трубы Вентури;

Шг - площадь поперечного сечения тру- юпровода 1, на котором установлена труба Вентури;

g - ускорение силы тяжести.

Этот перепад давления обеспечивает поступление пенообразователя из рабочей камеры 5 и численно равен потерям напора для патрубка 29, подводящего воду в ниж- юю полость 28 камеры 6, и потерям напора i трубе 23 и регулировочной шайбе 24, от- юдящих пенообразователь из рабочей камеры 5 (сопротивлением газа в трубе 18 при ;)том можно пренебречь, так как оно почти j 800 раз меньше сопротивления жидкости, троходящей по трубе равного сечения, а тередавливание незначительного количест- а пенообразователя, находящегося в верх- й полости стабилизирующей камеры 6, троисходит только в начальный пусковой 1ериод работы установки).

Потери напора определяются по форму- те

А Ндоз Здоз g , Де Здоз - сопротивление системы дозатора;

g - расход пенообразователя.

Для постоянного соотношения расходом пенообразователя (g) и воды (Q), равно- о

a g/Q, иожно записать, что

STp Q2 Здоз (эО2) и а

| Следовательно, процентное количество пенообразователя, вводимого в поток воды, определяется только сопротивлениями трубы Вентури и системы дозатора и является величиной постоянной. Процентное соотношение вводимого пенообразователя в воду можно изменять путем замены калиброванных (тарированных) регулировочных шайб 24 в системе дозировки пенообразователя. По мере расхода пенообразователя из рабочей камеры 5 его уровень внутри камеры понижается, но запорный клапан-поплавок 13 за счет давления газа внутри рабочей камеры 5 прижимается и перекрывает при- мное отверстие 11. При понижении уровня пенообразователя на 3/4 его высоты поплавковое устройство 16, соединенное рычагом с запорным клапаном 15, опускается вниз и открывает клапан 15. Сжатый газ из рабочей камеры 5 по трубе 17 поступает в шлюзовую камеру 4, при выравнивании давления газа в обеих камерах 4 и 5 клапан-поплавок 13 под собственной тяжестью падает и пенообразователь из шлюзовой камеры 4 через приемное отверстие 11 перетекает в рабочую камеру 5, а поплавковые запорные устройства 13 и 16 всплывают и перекрывают приемное отверстие 11 и клапан 15.

В период поступления сжатого газа из

рабочей камеры в шлюзовую камеру 4 давление в этих камерах выравнивается, клапан 13 открывается, а клапан 12 за счет давления газа прижимается и перекрывает

0 приемное отверстие 10, при этом газ под давлением поступает через ограничительное отверстие 37 в камеру мембранного исполнительного механизма 34, где давление газа воздействует на его мембрану. По исте5 чении 1-5 с (необходимо для перелива пенообразователя из камеры 4 в камеру 5) запорный клапан 35 срабатывает и сбрасывает газ из камеры 4 по трубам 36 и 38 в воздушную сирену 39 и в атмосферу. Звук

0 воздушной сирены оповещает окружающих о срабатывании установки автоматического пожаротушения (что очень важно в период отсутствия электрического напряжения в распределительных электрошкафах стан5 ции пожаротушения). Одновременно с этим сжатый газ поступает в электроконтактное реле 40 давления, которое замыкает свои, электроконтакты и по электроцепям 41 выдает сигнал на пульт управления установки

0 пожаротушения (на чертеже не указан), В качестве электроконтактного манометгз, например, может быть использован сигнальный прибор давления -универсальный СДУ.

5 При сбросе давления газа из шлюзовой камеры 4 запорный клапан-поплавок 12 падает под собственным весом и через приемное отверстие 10 пенообразователь из резервуара 3 заполняет полость шлюзовой

0 камеры 4, клапан-поплавок 12 всплывает и перекрывает приемное отверстие 10. Одновременно с этим запорный клапан 35 под действием своей сжимающей пружины возвращается в исходное положение и пере5 крывает выходное отверстие из шлюзовой камеры 4.

По мере расхода пенообразователя из рабочей камеры 4 циклы работы сигнально- дозирующего устройства повторяются в вы0 ше описанной последовательности.

В том случае, если в магистральный трубопровод 1 не подается вода под давлением (поврежден, например, водовод, питающий злектрокабель, или не включаются насосы5 повысители во время пожара), в магистральный 1 и распределительный 8 трубопроводы под действием сжатого газа на очаг пожара поступает чистый (концентрированный) пенообразователь из рабочей камеры 5 до полного его израсходования из резервуара

3. При этом периодически звучит сигнал тревоги от воздушной сирены 39.

В период начала движения жидкости по магистральному трубопроводу 1 и распределительному трубопроводу 8 сжатый газ от источника 33 сжатого газа по трубе 30 через дросселирующий клапан 26 поступает в верхнюю полость стабилизирующей камеры 6. При этом газ проходит через понижающий газовый редуктор 32 и через струйное электроконтактное реле 31, выполненное в виде обратного клапана со штоком и замыкателем электроконтактов. При движении потока газа по трубке 30 клапан струйного реле 31 поднимается и замыкает контакты 43, электроцепи 42 которых дают сигнал в блок управления установки пожаротушения на включение насосов-повысителей и подачу сигнала тревоги (на чертеже не показано).

В случае прекращения движения газа по трубке 30 клапан струйного реле 31 возвращается в исходное положение (независимо от величины давления газа на его вводном патрубке) и электроконтакты 43 размыкаются.

Промышленность выпускает несколько модификаций струйных реле: с механическими электроконтактами (реле типа PC) и контрольно-сигнальным устройством с магнитной связью.

Одним из условий стабильной работы озирующего устройства является то, что авление сжатого газа, поступающего в вернюю полость стабилизирующей камеры 6, олжно быть или немного превышать рабоее давление воды магистрального трубопровода 1. Для этой цели на трубопроводе 30 от источника сжатого газа устанавливается понижающий газовый редуктор 32, которым заранее задают необходимые пределы рабочего давления газа,

Для экономии расхода сжатого газа сиг- нально-дозирующее устройство снабжено насосом-повысителем 19 для дозируемого компонента с регулирующим клапаном 22, размещенным в верхней полости стабилизирующей камеры 6.

При срабатывании устройства пожаротушения и струйного реле 31, электросигнал от которого по электроцепям 42 поступает на пульт управления, автоматически включается насос-повыситель 19. Насос-повыси- тель 19 через приемный бункер 20 и обратный клапан 21 забирает дозируемый компонент из резервуара 3 и через напорный патрубок направляет его в рабочую 5 и верхнюю полость стабилизирующей 6 камеры. При создании в верхней полости стаби- лизирующей камеры 6 избыточного давления, превышающего давление жидкости магистрального трубопровода 1, мембранный блок 25 перемещается вниз и соединенным с ним штоком приоткрывает запорные устройства регулирующего клапана 22. Избыточное давление жидкости в верхней полости стабилизирующей камеры 6 сбрасывается через регулирующий клапан 22 во всасывающий патрубок насоса-повы- сителя 19. И наоборот, при понижении дав0 ления жидкости в верхней полости стабилизирующей камеры 6 мембранный блок 25 под действием повышенного давления в нижней полости 28 перемещается вверх и штоком перемещает запорное уст5 ройство (прикрывает) регулирующего клапана 22, восстанавливая давление в верхней полости камеры 6, равное давлению жидкости в нижней полости 28,

Для стабильной работы насоса-повыси0 теля 19 необходимо, чтобы он развивал давление в напорном патрубке, равное или немного выше давления газа, выходящего после понижающего редуктора 32, и чтобы он монтировался ниже уровня стабилизи5 рующей камеры 6. Потери напора в трубопроводах определяются по выше приведенным формулам.

Устройство в дежурном режиме работы способно обнаружить незначительную раз0 герметизацию (капельную течь), образующуюся иногда в магистральном 1 и распределительном 8 трубопроводах, в арматуре и запорных замках спринклерных головок 9, и дать сигнал тревоги, что на

5 практике является довольно трудным делом. При возникновении капельной течи в трубопроводах пенообразователь из рабочей камеры 5 постепенно вытесняется (за несколько часов или дней) в магистральный

0 трубопровод и при его израсходовании на 3/4 объема полости камеры 5 происходит срабатывание клапана 15 и подача газа в звуковую сирену 39 и в электроконтактное реле 40 давления.

5 Известно, что у трубы Вентури (струйных насосов) КПД невелик и не превышает 0,15(см. журнал ИР, №11,1988, с. 8 Машина с установкой на успех). Увеличить КПД струйного насоса можно, лишь ускорив ис0 течение жидкости из сопла, Но увеличить скорость струи в N раз можно, лишь затратив в N3 большую мощность. Тогда при росте диаметра сопла в N раз расход активной среды вырастает в N2 раз. Выход из положе5 ния был найден изобретателем В.М.Свету- хиным (см. авт.св. № 1201556). Разработанный им щелевой струйный насос работает при столь небольшом разрежении, что обычные струйные насосы вообще не работают. У щелевого насоса коэффициент

инжекции вдвое выше, чем у обычного, ра- ютающего на вдвое больших скоростях.

Использование щелевого насоса по вт.св. Ns 1201556 вместо трубы Вентури 2 в игнально-дозирующем устройстве для ус- ановок автоматического пожаротушения позволяет повысить устойчивость ввода пенообразователя в поток воды в строго заданном процентном соотношении независимо от величины давления воды и ее эасхода.

Устройство автоматического пожаро- ушения выполнено в виде дозирующего стройства, встроенного между магистральным трубопроводом и резервуаром с доэи- уемым компонентом, выполненным в виде последовательно соединенных шлюзовой, абочей и стабилизирующей камер с приемными отверстиями в их днищах, поплав- овыми запорными, дросселирующим и вгулирующим клапанами, причем верхняя полость рабочей камеры соединена с ижней частью полости стабилизирующей камеры и с напорным патрубком насо- а-повысителя дозируемого компонента, а ходной патрубок дросселирующего клапа- ia соединен с источником сжатого газа. При том его выходной патрубок сообщается с ерхней полостью стабилизирующей каме- ibi, что позволяет обеспечить надежность аботы установки и повысить качество гнетушащей смеси путем стабильности водимого в огнетушащую смесь пенообра- ующего компонента.

Выполнение на питающем и выходном юздухопроводах сигнально-дозирующего стройства, струйного электроконтактного f еле, электроконтактного реле давления и Еоздушной сирены позволяет повысить надежность работы устройства автоматического пожаротушения со своевременной Еыдачей сигнала тревоги как при незначительной разгерметизации трубопроводов установки, так и при срабатывании системы г ожаротушения с подачей электрического сигнала и звукового сигнала от воздушной сирены даже в том случае, если на станции г ожаротушения во время пожара исчезает (отключается) электрическая энергия.

Выполнение стабилизирующей камеры сигнально-дозирующего устройства в виде мембранного исполнительного механизма с Ј. росселирующим и регулирующим клапана- iv и позволяет повысить надежность его ра- Соты, уменьшить расход сжатого газа и снизить трудоемкость при ремонте и профилактическом осмотре установки.

Экономия от использования устройства автоматического пожаротушения получается за счет надежности его работы, снижения

стоимости и эксплуатационных затрат, а также за счет получения повышенного качества огнетушащей смеси путем стабильности вводимого в огнетушащую смесь

пенообразующего компонента.

Формула изобретения 1. Устройство автоматического пожаротушения, содержащее трубопроводы с запорными клапанами, трубу Вентури,

0 расположенную в магистральном трубопроводе, резервуар для пенообразующего компонента, дозирующее устройство, расположенное между магистральным трубопроводом и резервуаром для пенообразу5 ющего компонента, источник сжатого газа, связанный с дозирующим устройством, сигнализатор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и повышения качества огнетуша0 щей смеси путем стабильности вводимого в огнетушащую смесь пенообразующего компонента, дозирующее устройство выполнено в виде последовательно соединенных камер шлюзовой, рабочей и стабилизирую5 щей, при этом в верхних днищах шлюзовой и рабочей камер выполнены приемные отверстия с поплавковыми запорными клапанами, причем приемное отверстие шлюзовой камеры в верхней части соедике0 но с резервуаром для пенообразующего компонента, верхняя часть полости шлюзовой камеры посредством трубки с дополни- тельным поплавковым запорным устройством на ее нижнем конце соединена

5 с верхней частью полости рабочей камеры, стабилизирующая камера снабжена дросселирующим и регулирующим клапанами и связанным с ними штоком мембранным исполнительным механизмом, разделяющим

0 мембраной стабилизирующую камеру на верхнюю и нижнюю полости, при этом нижняя полость подсоединена патрубком к ма- гистральному трубопроводу, причем дросселирующий клапан связан с источни5 ком сжатого газа через входной патрубок, а его выходной патрубок сообщен с верхней полостью стабилизирующей камеры, нижняя часть полости которой посредством перепускной трубы соединена с верхней

0 частью полости рабочей камеры и с напорным патрубком дополнительно введенного насоса дозируемого компонента, всасывающий патрубок которого связан с резервуаром для пенообразующего компонента и с

5 регулирующим клапаном стабилизирующей камеры через встроенный в него обратный клапан, нижняя часть полости рабочей камеры соединена со всасывающей камерой трубы Вентури, а верхняя полость шлюзовой камеры посредством встроенного в корпус

мембранного исполнительного механизма источника сжатого газа встроено струйное запорного клапана в трубопроводе сброса реле, а на выходном трубопроводе шлюзо- давления соединена с сигнализатором.вой камеры установлено реле давления,

электроцепи которых подключены к блоку

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- 5 управления насоса дозируемого компонен- с я тем, что на питающем трубопроводе та и сигнализатору.