Способ пожаротушения (его вариант), устройство для его осуществления (его варианты) и система пожаротушения - RU2118551C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способам тушения пожаров, устройствам для их осуществления и системе пожаротушения, а именно к тем из них, которые основаны на использовании аэрозолеобразующих составов в качестве источника аэрозиольного ингибитора горения. Наиболее успешно изобретение может быть применено для объемного тушения пожаров в различных помещениях, складах, трюмах, цехах, в двигательных и других отсеках автомобильного, железнодорожного, речного, морского транспорта, гаражах, подвалах и т.д.

Широко известны способы пожаротушения, включающие подачу в зону горения огнетушащих веществ - жидких, газообразных, в виде порошков (а.с. NN 1210855; 1155273; 1553148; 1516123; 1326284 и др.).

В последнее время разработаны и все более используются на практике способы аэрозольного пожаротушения путем введения в защищенный объем аэрозольного ингибитора горения, получаемого в результате термического разложения (горения) специальных аэрозолеобразующих огнетушащих составов (АОС), содержащих соединения щелочных металлов. Как правило, АОС в виде прессованных зарядов (элементов) помещают в устройства, именуемые генераторами огнетушащего аэрозоля - аэрозольными генераторами.

При этом аэрозоль, истекающий из генератора в защищаемый объем, может быть высокотемпературным (пламенным) или охлажденным специальным образом (пат. РФ NN 2019214 A 62 C 2/00; 1834669 A 62 C 35/00; 2005516 A 62 C 2/00; 2008045 A 62 C 3/00; заявка РФ N 94020391 A 62 C 3/00; пат. США NN 5423385 A 62 C 5/00; 5425426 A 62 C 3/00 и др.)
Общей особенностью способов аэрозольного пожаротушения является их недостаточная эффективность в отношении тушения конденсированных материалов, способных накапливать тепло в своих внутренних слоях (дерево, уголь, текстиль и др.). Эффективность данного способа во многом определяется скоростью и равномерностью заполнения защищаемого объема ингибирующим аэрозолем, направлением и взаимодействием аэрозольных потоков, наличием и расположением имеющихся или возможных мест разгерметизации защищаемых объемов и т.д.

Так, согласно патенту СССР N 1834669 A 62 C 35/00 эффективность пожаротушения повышают подачей аэрозолей за счет кинетической энергии сверхзвуковой струи. Способ не предусматривает охлаждение аэрозоля, вследствие чего при определенных условиях может сам способствовать возникновению пожара, например, в случае ложного срабатывания генератора при создании недостаточной огнетушащей концентрации.

Согласно а. с. СССР N 1741816 A 62 C 2/00 образование газоаэрозольной смеси осуществляют на высоте 0,8-0,9 H, где H - высота защищаемого объема, а смесь подают в очаг пожара сформированными на расстоянии 2-3 l одна от другой попарно и встречно направленными на очаг пожара струями, где l - длина струи газоаэрозольной смеси. Способ аэрозольного пожаротушения по а.с. N 1821982 A 62 C 2/00 предусматривает подачу аэрозоля в защищаемый объем двумя порциями, причем подачу второй порции задерживают на время, равное времени сгорания первой порции, и осуществляют в верхнюю зону защищаемого объема. Общим недостатком этих способов является использование неохлажденного аэрозоля. Оба способа недостаточно защищают нижние слои объема, что может привести к образованию "мертвых" зон, особенно вблизи мест имеющихся неплотностей.

Широко известны способы тушения пожаров комбинированными средствами, например огнетушащим порошком и сжиженным инертным газом (а.с. N 1362484 A 62 C 13/50); многофазным мелкодисперсным аэрозолем, полученным за счет одновременной подачи в зону пожара газопорошкового потока и диспергированного хладоагента (а. с. N 1314995 A 62 C 2/00); подачей в защищаемый объем струй огнетушащего порошка с образованием порошкового облака с последующим распылением воды на это облако (а.с. N 1614812 A 62 C 2/00); подачей в струю азота мелкораспыленной воды (а.с. N 971354 A 62 C 2/00). Известен способ пожаротушения, когда вначале на очаг пожара (горящие ЛВЖ и ГЖ) подают огнетушащий порошок, затем на нагретое оборудование и конструкции - огнетушащий порошок в воздушном потоке и, наконец, импульсами подают поток распыленной воды (авт. РФ N 2016597 A 62 C 2/00). Указанные способы пожаротушения, как правило, используют сжатые газы и установки высокого давления для их хранения и эксплуатации, которые являются металлоемкими и требуют постоянного контроля их герметичности. Вследствие этого усложняется эксплуатация, уменьшается надежность и эффективность самих способов пожаротушения.

Согласно патенту РФ N 2050866 A 62 C 3/00 воду насыщают солями и вытеснение огнетушащего раствора проводят газами - продуктами сгорания АОС, после окончания вытеснения жидкости из установки оставшийся аэрозоль подают в зону пожара для дотушивания возможных мелких очагов горения. Способ недостаточно эффективен при тушении горючих жидкостей, несмешивающихся с водой, т. к. подача воды увеличивает площадь горящей поверхности и затрудняет тушение пожара.

Известен способ тушения пожаров в герметичных отсеках, технологических помещениях путем подачи в защищаемый объем вначале ингибирующего аэрозоля, затем с задержкой во времени относительно времени работы генератора подают инертный газ азот (а.с. N 1741815 A 62 C 2/00) либо огнетушащий порошок на основе бикарбоната натрия (а.с. N 1741817 A 62 C 2/00).

Оба способа осуществляют подачу огнетушащих средств из разных устройств, являются громоздкими по технологическому оснащению, а аэрозоль подают неохлажденным.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения среди известных способов тушения пожаров комбинированными средствами является последний способ по а.с. N 1741817, хотя прямым прототипом он не может являться.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности тушения и тем самым расширение областей применения аэрозольного пожаротушения
Поставленная задача решается созданием способа пожаротушения путем комплексного воздействия на очаг горения ингибирующего аэрозоля и огнетушащего вещества, причем подают их одновременно из единого устройства (или нескольких таких же устройств) в виде потока распыленного в охлажденном ингибирующем аэрозоле огнетушащего вещества. Использование охладителя позволяет получить охлажденный аэрозоль (аэрозоль с пониженной температурой), что наряду с повышением безопасности пожаротушения особенно важно при использовании газов для вытеснения порошков, поскольку в данном случае исключается отрицательное воздействие высокой температуры на порошок (его спекаемость, забивка таким порошком устройства для его выхода), обеспечивается лучшая аэрация и полнота вытеснения порошка. При этом полностью сохраняются огнетушащие свойства порошка. Более того, применение охлажденного аэрозоля позволяет повысить эффективность способа за счет рационального использования тепловой энергии аэрозоля вследствие получения дополнительного количества газообразных продуктов в результате теплового разложения выбранных в качестве охладителя веществ или композиций с эндотермическим эффектом разложения.

Образующиеся при этом газообразные продукты также являются рабочим телом для вытеснения огнетушащего вещества.

Таким образом достигается утилизация тепла горячего аэрозоля и более полное вытеснение порошка из устройства. В качестве веществ, разлагающихся с эндометрическим эффектом, могут использоваться, например, оксалаты аммония и металлов, карбонаты, основные карбонаты, гидроксиды металлов, полимерные композиции на их основе, природные минералы, металлы.

Количество аэрозоля, получаемого при горении АОС, выбирают на уровне, обеспечивающем полное распыление огнетушащего вещества и создание огнетушащей концентрации в защищаемом объеме. Именно совокупность всех рассмотренных выше факторов в целом составляет новизну и обеспечивает технический эффект изобретения.

Подачу в очаг горения огнетушащего вещества, распыленного в аэрозоле, можно осуществлять любым путем: автоматически по сигналу с пульта управления, от какого-либо датчика - теплового, дымового, спектрального, либо от огнепроводного шнура, либо автономно от источника электрического тока, либо от совокупности этих средств, либо от иного запускающего устройства, либо вручную направлением струи в зону горения. В качестве огнетушащего вещества по предлагаемому способу используют огнетушащие порошки - вещества с эндотермическим эффектом разложения, выбранным из групп, включающих карбонаты или основные карбонаты металлов I, II групп, фосфаты аммония и металлов I, II, VIII групп, хлориды и сульфаты металлов I и II групп оксиды или их смеси. С целью предотвращения слеживаемости порошков и их влагопоглощения в них целесообразно вводить соответствующие добавки, например аэросил, силикагель.

Предлагаемый способ комплексного воздействия на очаг пожара ингибирующего аэрозоля и огнетушащего порошка, при котором очаг изолируется потоком порошка в охлажденном ингибирующем аэрозоле, значительно повышает эффективность и расширяет область применения аэрозольного пожаротушения по сравнению с чисто аэрозольным пожаротушением, поскольку сам по себе аэрозоль, например, неэффективен при тушении материалов, способных накапливать тепло в своих внутренних слоях (дерево, текстиль, многожильный электрический кабель в полимерных оплетках и др.), их тление может через некоторое время снова перейти в горение. Эффективность пожаротушения повышается также за счет введения предварительно охлажденного аэрозоля в очаг пожара.

Пример 1. В камере (2,08 • 0,8 • 0,6 м) объемом 0,907 м³ помещены на дне по углам камеры четыре емкости с бензином по 0,5 л каждая, а на высоте 100 мл над поддоном с ветошью, обильно пропитанной бензином, на сетке размещена в 4 ряда связка из 48 отрезков многожильного электрического кабеля (диаметром 12 мм) в полимерной оплетке. Камера в верхней части (в месте прилегания крышки) имеет негерметичность 0,2%. Генератор, имеющий блок охлаждения аэрозоля, с АОС массой 60 г и огнетушащим порошком (основной карбонат магния) - 200 г установлен в средней части левой боковой стенки камеры.

После поджига и устойчивого разгорания ЛВЖ и кабеля от подожженной в поддоне ветоши крышка камеры закрывалась, и дистанционно инициировалось включение генератора. После выдержки в течение 1 мин крышка камеры открывалась и фиксировался результат эксперимента. Кроме того, за процессом тушения источников пожара наблюдали через окна из органического стекла, которыми снабжена камера над каждым очагом пожара. Все шесть источников огня (4 ЛВЖ, ветошь и связка кабеля) были потушены практически за время работы генератора (3,5 с). Чисто аэрозольным генератором (без порошка) связка кабеля была потушена только при массе АОС 263 г.

С целью расширения возможностей данного комплексного способа пожаротушения разработан его вариант, который позволяет повысить эффективность тушения пожара. Способ заключается в том, что на очаг пожара подают одновременно или последовательно по меньшей мере из двух разных устройств, например из одного устройства - ингибирующий аэрозоль, а из другого - поток распыленного в охлажденном ингибирующем аэрозоле огнетушащего порошка и/или огнетушащей жидкости, распыленной горячим или охлажденным аэрозолем, причем в качестве охладителя аэрозоля и в качестве огнетушащего порошка используют вещества, указанные для первого варианта способа пожаротушения, при этом ингибирующий аэрозоль получают в результате горения аэрозольобразующего состава, а его количество выбирают на уровне, обеспечивающем полное распыление огнетушащего вещества и создание огнетушащей концентрации аэрозоля в защищаемом объеме, и в огнетушащие порошки вводят антислеживающие и влагопоглощающие добавки. В качестве огнетушащей жидкости используют воду, водные растворы солей металлов I, II групп, предпочтительными являются насыщенные растворы солей, поскольку при этом уменьшаются потери аэрозоля на его растворение в воде.

В случае использования способа последовательной подачи аэрозоля и распыленного в аэрозоле огнетушащего вещества в первую очередь в защищаемый объем подают ингибирующий аэрозоль, что приводит к подавлению пламени, а затем подают огнетушащий порошок, распыленный в охлажденном аэрозоле, и/или жидкость, распыленную в аэрозоле, причем жидкость целесообразно подавать после подачи огнетушащего порошка. Таким образом, блокируя тлеющие поверхности, окончательно и надежно ликвидируют пожар. При тушении пожара предлагаемым способом аэрозольгенерирующие устройства размещают в защищаемом объеме таким образом, чтобы в начальный момент обеспечить локальную максимальную концентрацию аэрозоля выше огнетушащей в местах наиболее вероятного загорания, а заполнение объема аэрозолем происходило бы снизу вверх, начиная от уровня пола. В местах же имеющейся или возможной разгерметизации защищаемого помещения создают завесу из аэрозоля таким размещением аэрозольных генераторов, чтобы распространие аэрозоля происходило в направлении от мест разгерметизации, и концентрация аэрозоля в этом районе была наибольшей. В целом пожаротушение данным способом, как и в первом варианте, осуществляют либо в автоматическом режиме, либо вручную.

Пример 2. В камере объемом 9 м³ (1,9•1,9•2,5 м), имеющей в передней стенке дверь, на полу в углу за дверью над поддоном размещены штабель в 6 рядов из 36 реек из древесины хвойных пород сечением 30•30 мм и длиной 300 мм, а на высоте 0,5 м от реек закреплен блок поролона размером 250•200•100 мм, по остальным трем углам камеры размещены две емкости с бензином по 0,5 л каждая и противень с ветошью, пропитанной бензином. Два генератора, один из них аэрозольный с блоком охлаждения и аэрозольобразующим элементом с массой АОС 100 100 г и второй аэрозольно-порошковый генератор с блоком охлаждения, аэрозольобразующим элементом с массой АОС 200 г и огнетушащим порошком - пирантом П-1А в количестве 1,5 кг, установлены в верхней части камеры на высоте 1,5 м от пола на разных боковых стенках с направлением аэрозольнопорошкового потока в сторону очага пожара с дровами. С целью поджига дрова обливались бензином, от подачи дров загорался поролон. После устойчивого разгорания дров, поролона, ветоши и ЛВЖ в течение 5 мин дверь камеры закрывалась и через 30 с инициировалось включение генераторов посредством воспламенения огнепроводного шнура. Выдержка очагов пожара в среде образовавшегося аэрозоля и аэрозольно-порошковой взвеси составляла 5 мин. После открывания камеры и рассеивания аэрозоля визуально фиксировали полное тушение всех очагов пожара и отсутствие тления дров и ветоши. Таким образом, пожар классов A (A₁ и A₂) и B в объеме 9 м³ был потушен одним аэрозольным и одним аэрозольно-порошковым огнетушителями при общей концентрации аэрозоля 33 г/м³ и расходе порошка 1,5 кг (или 100 г/м² в расчете на поверхность горения деревянных реек и поролона), в то время как при использовании двух просто аэрозольных генераторов с такой же массой АОС (100 и 200 г) полное гашение дров и поролона не было достигнуто.

Таким образом, разработан по существу универсальный способ пожаротушения, позволяющий использовать его для объемного тушения пожаров классов A (подклассов A₁ и A₂), B, С: твердых веществ, таких как дерево, уголь, текстиль, изделия из полимерных материалов; легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, газов.

Предлагаемый способ пожаротушения, реализованный в конкретных устройствах, прошел успешные испытания в стендовых и натурных условиях и показал свою эффективность.

Известно множество конструкций порошковых огнетушителей, в которых для вытеснения и распыления огнетушащего порошка используются газообразные продукты, получаемые с помощью газогенерирующего устройства. Все они включают емкость с огнетушащим веществом, узел подачи порошка, систему приведения газогенератора в действие и отличаются конструкцией газогенерирующего устройства, его расположением (внутри или над емкостью с порошком), наличием средства охлаждения газов и аэратора порошка.

Так, в а.с. N 753436 A 62 C 13/22 средство для охлаждения газообразных продуктов выполнено в виде цилиндра с продольными газоходными каналами, стенки которых покрыты химическим веществом на основе оксалатов. Такое средство охлаждения достаточно сложно в исполнении.

Патент РФ N 2050873 A 62 C 35/00 предлагает порошковый огнетушитель с расположением газогенератора вне контейнера с огнетушащим веществом и подсоединением его в донной части контейнера. Истечение пороховых газов в контейнер происходит через инжектор, связанный с газогенератором и расположенный внутри контейнера.

В патенте РФ N 2060740 A 62 C 19/00 рассматриваются варианты огнетушителя с расположением газогенератора внутри разрывного баллона с порошком. Варианты различаются исполнением перфорации корпуса газогенерирующего устройства, а также наличием отражателя для направленного действия порошка. В а.с. N 1637813 A 62 C 13/22 предлагается огнетушитель, в котором внутри корпуса с огнетушащим порошком установлено газогенерирующее устройство в виде длинной цилиндрической камеры разложения с газогенерирующим зарядом. Истечение газа осуществляется через боковые отверстия в нижней части камеры разложения.

В патенте РФ N 1473158 A 62 C 35/00 предлагается устройство для подавления загораний, содержащее емкость с огнегасительным веществом и размещенным на ней источником сжатого газа (газогенератором). Истечение газа осуществляется через ограничительное сопло, соединенное с аэратором, в конце которого установлен отражатель.

Рассмотренные огнетушители относятся к чисто порошковым. Недостатком их является отсутствие охлаждения газов, используемых для вытеснения и распыления огнегасительных порошков, что может привести к спеканию и снижению их эффективности, а также ограничению типов используемых порошков.

В заявке РФ N 94005722 A 62 C 13/22 рассматривается порошковый огнетушитель, содержащий низкотемпературный генератор экологически чистого инертного газа (азота), который исключает необходимость охлаждения газа. Однако данный огнетушитель является также часто порошковым.

Порошковый огнетушитель по а.с. N 1217430 A 62 C 13/22 предлагает в качестве газогенератора огнепроводный шнур, размещенный в корпусе огнетушителя и одним концом соединенный с механизмом запуска. Газогенератор для порошкового огнетушителя по а.с. N 1475685 A 62 C 13/22 оснащен устройством для охлаждения газов в виде лабиринта коаксиально расположенных камер, средняя из которых содержит терморазлагающийся порошок - теплопоглотитель, и кроме того, газогенератор имеет дополнительные сопла для лучшего охлаждения газов. В заявке РФ N 94002970 A 62 C 35/00 предлагается устройство пожаротушения, содержащее контейнер для огнетушащего заряда с выпускным направляющим патрубком, воспламенителем и пускателем, причем огнетушащий заряд является комбинированным, состоящим, как вариант, из аэрозольгенерирующего и порошкового огнетушащего зарядов (при содержании порошков от 30 до 100%). Устройство позволяет повысить эффективность пожаротушения огнетушающим порошком за счет дополнительного использования огнетушащего аэрозоля в качестве газогенераторного газа, однако отсутствие средств охлаждения последнего значительно снижает эффект и безопасность пожаротушения. Как показывает обзор известных средств пожаротушения с использованием огнетушащих порошков, при многообразии их конструкций они либо вовсе не используют средства охлаждения газов, генерируемых различного типа газогенераторами, либо эти средства довольно громоздки и дороги. Устройство по заявке N 94002970, как наиболее близкое техническое решение, выбрано в качестве прототипа.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков при одновременном повышении эффективности пожаротушения.

Поставленная задача решается разработкой конструкции, которая создает поток распыленного в охлажденном ингибирующем аэрозоле огнетушащего порошка, обеспечивая при этом огнетушащую концентрацию аэрозоля в защищаемом объеме и таким образом реализуя предлагаемый способ пожаротушения на основе комплексного ингибирующего действия охлажденного аэрозоля и огнетушащего вещества. Снижение температуры аэрозоля достигается введением в устройство дополнительных элементов.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в устройство пожаротушения, выполненное в виде аэрозольно-порошкового генератора, содержащего корпус с размещенным в нем зарядом из аэрозолеобразующего огнетушащего состава с узлом воспламенения и емкость с огнетушащим веществом, жестко присоединенную к корпусу, содержащее также средство для выхода аэрозоля и огнетушащего вещества, дополнительно введено средство для охлаждения аэрозоля, выполненное в виде слоя из теполопоглощающего материала, с одной стороны отделенное от заряда свободной полостью, в которой формируются и взаимодействуют аэрозольные потоки, а с другой стороны ограниченное средством для выхода аэрозоля. Емкость с огнетушащим веществом выполнена в виде баллона цилиндрической, конусообразной, шарообразной формы или их сочетания и присоединена к корпусу генератора таким образом, что между ними образована внутренняя дополнительная полость, снабженная диаграммой в нижней части емкости. При этом слой теплопоглощающего вещества может быть выполнен в виде моноблока со сквозными отверстиями любой геометрической формы, либо в виде собранных в пучок (пучки) цилиндрических трубок, либо гранул, таблеток, резаных цилиндрических трубок. Огнетушащее вещество в виде порошка может находиться в емкости в герметичной полимерной оболочке или с двух сторон ограничено легкоразрушаемыми мембранами. При необходимости емкость снабжается аэратором порошка - цилиндрической трубкой с отверстиями, закрытыми легкоразрушаемой оболочкой, что способствует процессу вспушивания порошка аэрозолем и более полному его вытеснению из емкости. Боковые поверхности емкости могут быть перфорированы целиком или частично, а корпус имеет внутреннюю теплоизоляцию полную или частичную. Заряд из аэрозолеобразующего состава выполнен в виде одной или нескольких твердотопливных шашек, а средство для выхода потока аэрозоля с огнетушащим веществом выполнено в виде диафрагмы (решетки) либо, как варианты, в виде сопла или патрубка. Узел воспламенения заряда выполнен в виде электровоспламенителя и/или огнепроводного шнура, или пиротехнического капсюля - воспламенителя с или без огнепроводного шнура.

Внутренняя дополнительная полость, образованная между средством выхода аэрозоля из генератора и емкостью с порошком, необходима для формирования аэрозольного потока, создания определенного давления для аэрации порошка и, как следствие, формирования аэрозольно-порошковой струи на выходе из емкости.

О целесообразности охлаждения аэрозоля для вытеснения и распыления порошка сказано выше в способе пожаротушения. В предлагаемом устройстве образуется охлажденный аэрозольно-порошковый поток, оказывающий наиболее эффективное воздействие на очаг пожара, т. к. сказывается двойное ингибирующее действие: аэрозоля и огнетушащего порошка.

Причем применение термически разлагающегося охладителя наряду со снижением температуры аэрозоля увеличивает объем газообразных продуктов, т.е. утилизирует тепло горячего аэрозоля, что позволяет обеспечить более полный выброс огнетушащего порошка из устройства. Данное решение позволяет использовать практически все известные огнетушащие порошки, в том числе и такие эффективные с низкой температурой разложения или плавления, как, например, пиранты, оксалаты металлов, карбамиды, карбонат аммония и др.

Конструкция предлагаемого варианта устройства пожаротушения поясняется чертежом фиг. 1, где схематически изображено устройство согласно изобретению.

Устройство содержит корпус 1 аэрозольного генератора с зарядом 2 из АОС, узел воспламенения 3, теплопоглощающий материал 4 для охлаждения аэрозоля (охладитель), свободную полость 5, отделяющую заряд от охладителя, средство 6 для выхода аэрозоля из аэрозольного генератора (диафрагму); дополнительная полость 7 образована между корпусом 1 генератора и емкостью 8 с огнетушащим порошком 9, емкость снабжена аэратором порошка 10 и предохранительными легкоразрушаемыми мембранами 11, кроме того, она имеет средство 12 для выхода аэрозольно-порошкового потока (диафрагму). Устройство работает следующим образом. После срабатывания воспламенителя 3 (от датчика или от огнепроводного шнура, или автономно от источника питания) поджигается заряд 2 из АОС. Образующийся ингибирующий аэрозоль, проходя через охладитель 4, охлажденным входит через диаграмму 6 в полость 7 и далее через вторую диафрагму, прорывая мембрану 11, поступает в емкость 8 с порошком 9 и в аэратор 10. Вспушенный порошок совместно с аэрозолем в виде потока, прорывая мембрану, выходит через средство для выхода 12 в защищаемый объем. Оставшийся после вытеснения и распыления порошка аэрозоль используется для объемного тушения непогашенных источников пожара.

Таким образом, достигается повышенная эффективность пожаротушения, поскольку для вытеснения огнетушащего порошка используются охлажденный ингибирующий аэрозоль, являющийся эффективным огнетушащим агентом, и газообразные продукты разложения термически разлагающегося охладителя; при этом количество аэрозоля рассчитывается, исходя из необходимости огнетушащей концентрации для данного защищаемого объема и вида горючей нагрузки. Более того, к преимуществам устройства можно отнести возможность использования различных типов аэрозольных генераторов и емкостей с огнетушащим порошком в одном комплексе в различных комбинациях в зависимости от типа защищаемого объекта.

Пример 3. В камере объемом 9 м³ (1,9 • 1,9 • 2,5 м), имеющей в передней стенке дверь, в углу за дверью над поддоном размещены в 6 рядов 36 реек из древесины хвойных пород сечением 30•30 мм и длиной 300 мм, а по остальным трем углам камеры - три емкости с бензином по 0,5 л каждая. Устройство, содержащее аэрозольный генератор с блоком охлаждения и АОС массой 200 г, и емкость с огнетушащим порошком (пирант П-1А) в количестве 2 кг, установлено на боковой стенке в верхней части камеры с направлением аэрозольно-порошкового потока в сторону очага пожара с дровами. Для поджига дров использовался бензин. После устойчивого разгорания дров и ЛВЖ в течение 5 мин дверь камеры закрывалась, и через 30 с инициировалось включение генератора посредством воспламенения огрнепроводного шнура. Выдержка очагов пожара в среде образовавшейся аэрозольно-порошковой взвеси составляла 5 мин. После открывания камеры и рассеивания аэрозоля визуально фиксировали полное тушение всех очагов пожара и отсутствие тления дров. Таким образом, пожар классов A(A₁) и B был потушен предлагаемым огнетушителем при концентрации аэрозоля 22,2 г/м³ и порошка 140 г/м² (в расчете на поверхность деревянных реек), в то время как при использовании только аэрозольного генератора пожар (от дров) был потушен при концентрации аэрозоля (по массе АОС) 100 г/м³ и выдержке очагов пожара в среде аэрозоля в течение 30 мин.

С целью расширения возможностей комплексного способа пожаротушения разработан второй вариант устройства пожаротушения, содержащий корпус, в котором последовательно размещены заряд из аэрозольобразующего огнетушащего состава с узлом воспламенения, огнетушащий порошок и средство для выхода аэрозольно-порошкового потока, при этом между зарядом и порошком дополнительно помещено средство для охлаждения аэрозоля, выполненное в виде слоя из теплопоглощающего материала, отделенное с одной стороны от заряда полостью, а с другой стороны от огнетушащего порошка дополнительной полостью и диафрагмой, сам огнетушащий порошок помещен в полимерную оболочку или между двумя легкоразрушаемыми мембранами. Как и в первом варианте, введенный в устройство слой теплопоглощающего вещества может быть выполнен в виде моноблока со сквозными отверстиями любой геометрической формы, либо в виде собранных в пучок (пучки) цилиндрических трубок, либо гранул, таблеток, резаных цилиндрических трубок.

Устройство так же, как в первом варианте, может содержать аэратор порошка, а заряд выполнен в виде одной или нескольких твердотопливных шашек, при этом корпус устройства может иметь форму цилиндра, усеченного конуса либо другой геометрической фигуры и иметь полную или частичную внутреннюю теплоизоляцию. Узел воспламенения устройства аналогичен первому варианту конструкции.

Предлагаемый вариант устройства пожаротушения, обладая всеми достоинствами первого варианта, является более компактной, как правило, малогабаритной конструкцией, удобной в эксплуатации и простой в сборке и предназначен для защиты небольших объемов.

Общий вид конструкции устройства пожаротушения по второму варианту представлен на чертеже фиг. 2.

Устройство содержит корпус 1 с зарядом 2 из АОС, узел воспаления 3, теплопоглощающий материал 4 для охлаждения аэрозоля (охладитель), свободную полость 5, отделяющую заряд от охладителя, средство 6 для выхода аэрозоля (диафрагму), дополнительную полость 7, отделяющую охладитель от огнетушащего порошка 9, помещенного в полимерную оболочку 13. Корпус снабжен средством 12 для выхода аэрозольно-порошкового потока (диафрагмой).

Устройство работает следующим образом. После срабатывания воспламенителя 3 поджигается заряд 2 из АОС. Образующийся ингибирующий аэрозоль, проходя через полость 5 и охладитель 4, выходит охлажденным через полость 7 и диафрагму 6 и, прорывая полимерную оболочку 13, вспушивает огнетушащий порошок 9 и вместе с ним в виде потока истекает из устройства в зону пожара. Аэрозоль, истекающий из устройства после распыления порошка, повышает концентрацию аэрозоля в защищаемом объеме и дотушивает непогашенные очаги пожара.

Пример 4. В камере объемом около 1 м³ (2,08 • 0,8 • 0,6 м), имеющей в средней части параллельно боковым стенкам экран шириной 25 см на всю высоту камеры, помещены на дне по углам камеры четыре емкости с бензином по 0,5 л каждая, за экраном на расстоянии 10 см от правой боковой стенки на дне камеры над поддоном размещены в 6 рядов 36 реек из сосновых дров (сечением 30 • 30 мм и длиной 300 мм). Генератор, имеющий блок охлаждения, с АОС 50 г и огнетушащим порошком (пират П-1П) в количестве 200 г установлен в средней части левой боковой стенки камеры. Дрова обливались бензином (50 мл). После устойчивого разгорания дров и ЛВЖ в течение 5 мин крышка камеры закрывалась и через 30 с инициировалось включение генератора посредством воспламенения огнепроводного шнура. Выдержка очагов пожара в среде образовавшейся аэрозольно-порошковой взвеси составляла 5 мин; через окна из оргстекла, которыми снабжена крышка камеры над каждым источником огня, наблюдали, что пламенное горение всех источников было ликвидировано за время работы генератора. После открывания камеры визуально дополнительно фиксировали полное тушение всех очагов пожара и отсутствие тления дров.

С целью дальнейшего расширения области применения комплексного способа пожаротушения разработан третий вариант устройства пожаротушения для использования в тех случаях, когда в качестве огнетушащего вещества применяют воду или водные растворы солей металлов.

В большинстве известных жидкостных огнетушителей вытеснение жидкости проводится сжатым газом (а. с. 988300 A 62 C 35/00; а. с. 910164 A 62 C 13/04; а. с. 827083 A 62 C 35/00; а. с. 646997 A 62 C 35/00; пат. РФ N 2048825 A 62 C 3/08 и др.). В патенте РФ N 2041723 A 62 C 13/00 предлагается огнетушитель, в котором для вытеснения жидкости используются газы метательного заряда с давлением на пыж. Известно устройство пожаротушения, в которое с помощью эжектора засасывается вода либо водный раствор солей или в эжектор нагнетается жидкость, которая вытесняется аэрозолем, полученным при сгорании аэрозольобразующего состава (заявка РФ N 94002970 A 62 C 35/00). Согласно заявке N 2595574 A 62 C 37/00 (Франция) в автоматическом устройстве для тушения пожара используются как вода, так и другое огнетушащее вещество, причем тушение пожара начинают, в первую очередь, огнетушащим веществом, а при необходимости подают воду. Известен огнетушитель с применением двух огнетушащих агентов - жидкого хладона и инертного газа (азота), выброс жидкого хладона происходит при любых положениях огнетушителя (а. с. N 1563712 A 62 C 35/00). Все известные средства жидкостного пожаротушения являются громоздкими или недостаточно надежными из-за необходимости обеспечения и контроля герметичности баллонов, наличия трубопроводов, запорных устройств и т.д. В патенте РФ N 2050866 A 62 C 3/00 предлагается установка пожаротушения, выполненная в виде емкости, заполненной водным раствором соли, над зеркалом которой в горловине емкости закреплен перфорированный корпус с твердотопливным зарядом из АОС; установка снабжена механизмом запуска и трубопроводом с распылительными насадками. Расположение перфорированного корпуса с зарядом внутри емкости, заполненной агрессивной жидкостью (насыщенным раствором соли), предъявляет особые требования к герметизации корпуса и материалу, из которого он изготавливается. Кроме того, установка газогенератора (корпуса с зарядом) внутри емкости снижает полезный объем огнетушащей жидкости и тем самым уменьшает КПД устройства. Это влияние особенно заметно при небольших габаритах устройства. Данная установка, как наиболее близкая к предлагаемому устройству по техническому решению, принята в качестве прототипа.

Технической задачей изобретения является создание устройства для аэрозольно-жидкостного пожаротушения повышенной эффективности.

Задача решается созданием устройства пожаротушения, содержащего емкость с огнетушащей жидкостью, горловина которой закрыта мембраной, снабженного аэрозольным генератором с узлом поспламенения и трубопроводом с распылительным насадком, причем аэрозольный генератор выполнен со средством или без средства охлаждения аэрозоля и своим выходным отверстием установлен на горловине емкости, при этом сам генератор заключен в дополнительный защитный корпус в виде стакана, скрепленный с горловиной емкости фланцевым соединением, что позволяет фиксировать положение генератора по отношению к емкости. Кроме того, защитный корпус предохраняет аэрозольный генератор от механических и тепловых воздействий, от влаги. Расположение генератора снаружи емкости облегчает сборку устройства в целом, установку (замену) необходимого типа аэрозольного генератора в зависимости от типа защищаемого объема и количества, вида горючей нагрузки.

Входящий в конструкцию аэрозольного генератора охладитель, представляющий собой слой теплопоглощающего материала, выполнен в виде моноблока со сквозными отверстиями любой геометрической формы, либо в виде собранных в пучок (пучки) цилиндрических трубок, либо гранул, таблеток, резаных цилиндрических трубок. Заряд из АОС состоит из одной или нескольких твердотопливных шашек. Узел воспламенения заряда выполнен в виде электровоспламенителя и/или огнепроводного шнура, которые выведены от аэрозольного генератора через дно защитного корпуса.

Конструкция предлагаемого устройства пожаротушения поясняется чертежом на фиг. 3, изображающим общий вид устройства.

Устройства включает аэрозольный генератор, содержащий корпус 1 с зарядом 2 из АОС и узлом воспламенения 3, теплопоглощающим материалом 4 для охлаждения аэрозоля, свободной полостью 5, отделяющей охладитель 4 от заряда 2, и средством 6 для выхода аэрозоля из аэрозольного генератора (диафрагмой). Генератор установлен на горловине емкости 14 с огнетушащей жидкостью 15; горловина закрыта предохранительной мембраной 16. Генератор снабжен защитным корпусом 17 в виде стакана, который крепится на горловине емкости 14 с помощью фланцевого соединения 18; им одновременно зажимается и мембрана 16. В нижней части емкости 14 прикреплен трубопровод 19 с распылительным насадком 20.

Устройство работает следующим образом. После срабатывания воспламенителя 3 (от датчика или от огнепроводного шнура, или автономно от источника электрического тока) поджигается заряд 2 из АОС. Образующийся ингибирующий аэрозоль, проходя через свободную полость 5 и охладитель 4, выходит через диафрагму 6 и, прорывая предохранительную мембрану 16, поступает в емкость 14 с огнетушащей жидкостью 15. Под давлением аэрозоля и дополнительного газового потока, образующегося при термическом разложении охладителя, аэрозольно-жидкостная смесь поступает по трубопроводу 19 и распыляется через насадок 20 в защищаемый объем. Оставшийся после вытеснения и распыления жидкости аэрозоль используется для объемного тушения непогашенных очагов пожара.

В результате комплексного воздействия на очаг горения ингибирующего аэрозоля и огнетушащей жидкости (вода, насыщенные водные растворы солей) значительно повышается эффективность пожаротушения по сравнению с использованием только аэрозоля или воды (водных растворов солей), расширяется перечень классов пожаров, которые ликвидируются с помощью предлагаемого устройства.

Пример 5. В камере объемом 20,2 м³ (2,5 • 2,7 • 3 м) размещены 5 модельных очагов пожара классов A (A₁ и A₂ и B. В нижней части камеры по углам расположены на противне штабель из 36 реек из древесины хвойных пород сечения 30 х 39 мм и длиной 300 мм, сложенных в 6 рядов, полотно из оргстекла размерами 250 х 250 х 5 мм и две емкости с бензином по 2,5 л каждая, а в верхней части камеры на высоте 2,5 м от пола закреплен пятый источник пожара - полотно из оргстекла. Для тушения модельных очагов пожара использованы два генератора: аэрозольный с массой АОС 1,0 кг и аэрозольно-жидкостный с массой АОС 0,2 кг и 5 л насыщенного водного раствора карбоната натрия. Аэрозольный генератор закреплен в верхней части камеры под углом 45^o к вертикали, аэрозольно-жидкостный установлен в нижней части камеры, при этом шланг с распылительным насадком закреплен на высоте 2,5 м с направлением аэрозольно-жидкостной струи в сторону очага пожара из дров. После поджига всех горючих материалов и устойчивого разгорания их в течение 5 мин дверь камеры закрывали и через 30 с инициировали включение сначала аэрозольного генератора, затем через 5 с - аэрозольно-жидкостного. Через окно из оргстекла наблюдали за тушением источников огня, а спустя 5 мин после срабатывания генераторов, открывали дверь камеры и после рассеивания аэрозоля фиксировали окончательный результат тушения. Все источники огня потушены.

Таким образом, предлагаемые устройства пожаротушения, реализующие разработанный способ комплексного воздействия на очаг горения ингибирующего охлажденного огнетушащего аэрозоля и огнетушащих веществ - порошка и/или жидкости, являются вариантами по существу одного типа устройства, построенными по единому принципу, связанными единым изобретательским замыслом с предлагаемым способом пожаротушения.

На основе предлагаемого способа и устройства пожаротушения разработана система пожаротушения с широким спектром использования, позволяющая сочетать аэрозольное пожаротушение с аэрозольно-порошковым и/или аэрозольно-жидкостным.

Известны способ и система пожаротушения, основанные на использовании аэрозольных генераторов, при этом аэрозоль предварительно охлаждается с помощью воды, азота или углекислого газа (Европатент N 0561035 A 62 D 1/00).

Известна также система объемного пожаротушения, включающая инициирующее устройство, источник давления, резервуар с водой, трубопроводы и распылители. Распыление воды происходит под давлением газообразных продуктов при срабатывании инициирующего устройства (заявка РФ N 94032661 A 62 C 3/10). Все указанные системы используют в качестве пожаротушащего средства только одно средство - либо аэрозоль, либо воду.

В качестве прототипа предлагаемой системы пожаротушения выбрана система комбинированного пожаротушения, содержащая различные средства пожаротушения, как наиболее близкая по техническому решению (заявка РФ 94002970 A 62 C 35/00). Система включает средства обнаружения загорания, устройства для тушения, средства соединения указанных устройств между собой и со средствами обнаружения пожара и задействования указанных устройств. В качестве устройств для тушения могут быть использованы генераторы - аэрозольно-порошковый генератор и аэрозольно-жидкостной, в котором вода (или водный раствор соли) засасывается или нагнетается через эжектор. При этом указанные устройства связаны между собой газодинамически и могут работать одновременно или последовательно. При использовании предлагаемой в прототипе конструкции аэрозольно-жидкостного генератора с дополнительным эжекторным устройством вся система пожаротушения становится громоздкой и сложной в эксплуатации. Недостатком системы является также отсутствие охладителя в аэрозольно-порошковом огнетушителе. Об отрицательных последствиях использования горячего аэрозоля сказано выше.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков при одновременном повышении эффективности пожаротушения.

Задача решается созданием системы пожаротушения, содержащей средство обнаружения загорания, по меньшей мере два разнотипных устройства пожаротушения, включающихся одновременно или последовательно, и средство их инициирования, при этом в качестве одного из устройств используется по меньшей мере один аэрозольный генератор любого типа, содержащий охладитель, а в качестве другого либо других - по меньшей мере один аэрозольно-порошковый с охладителем аэрозоля (в соответствии с вышеописанными конструкциями) и/или аэрозольно-жидкостный с охладителем или без него в соответствии с вышеописанной конструкцией.

Инициирование устройств пожаротушения (воспламенение зарядов из АОС) в системе осуществляется автоматически по сигналу с пульта управления или от датчика (теплового, дымового, спектрального), или от огнепроводного шнура, или автономно от источника питания, или их совокупности, при этом с целью обеспечения надежности системы средства инициирования (воспламенители) могут быть дополнительно связаны между собой огнепроводным или бикфордовым шнуром, а при последовательном запуске устройств пожаротушения они могут также содержать счетчик времени (реле времени) для обеспечения необходимой последовательности срабатывания генераторов.

Схема предлагаемой системы пожаротушения представлена на фиг. 4. Система состоит из средства обнаружения загорания 21 (датчик, огнепроводный шнур и др. ), средств инициирования генераторов 22 - 24, разнотипных устройств пожаротушения - генераторов: аэрозольного с охладителем, аэрозольно-порошкового, аэрозольно-жидкостного 25 - 27, распылителя аэрозольно-жидкостного потока 28.

Принцип работы системы: при возникновении пожара по сигналу от средства обнаружения загорания (например, теплового датчика) срабатывают инициирующие устройства, включающие генераторы. В зависимости от заданного режима включение генераторов может происходить одновременно или последовательно.

Разнотипные устройства пожаротушения, входящие в систему, закрепляются в различных точках защищаемого объема.

Целесообразно установку генераторов осуществлять в защищаемом объеме таким образом, чтобы при их срабатывании аэрозольно-порошковый и/или аэрозольно-жидкостный потоки были направлены на наиболее вероятные очаги возгорания материалов, которые при горении способны накапливать во внутренних слоях тепловую энергию и тлеть.

Предлагаемая система пожаротушения позволяет эффективно тушить пожары практически любого типа. При срабатывании аэрозольного генератора в защищаемом объеме создается ингибирующая среда, которая ликвидирует пламенное горение углеводородных материалов (ЛВЖ, ГЖ, горючих газов), даже в труднодоступных местах, а также полимерных материалов и очагов пожара подкласса A₁ (древесина, текстиль, уголь), а тление последних прекращается за счет воздействия аэрозольно-порошкового потока и, в особенности эффективно, аэрозольно-жидкостной струей.

Система, включающая аэрозольные и аэрозольно-порошковые генераторы, была проверена с положительными результатами в натурных условиях при тушении модельного пожара на тепловозе ТЭП-60 на узловой станции "Фаянсовая" Калужской области. Объем внутреннего помещения тепловоза составлял 122 м³, площадь открытых проемов (жалюзи, щели, дверь) составляла более 2 м² (степень негерметичности порядка 2%). В качестве горючих материалов использовали солярку - 36 л, хлопчатобумажную ветошь - 7 кг, размещенные на разных уровнях от пола, и дополнительно под дизелем в поддоне площадью 3,5 м² и глубиной 0,5 м примерно на 1/3 глубины поддона были помещены солярка, смазочные масла, кабель, поролон, хлопчатобумажная ветошь. После поджига и устойчивого разгорания всех горючих материалов включалась система пожаротушения и весь пожар был полностью потушен за 10 с после срабатывания генераторов. Дополнительное время выдержки в среде ингибирующего аэрозоля составило 15 мин.

Реферат

Изобретение относится к области пожаротушения, в особенности связанной с использованием аэрозольных ингибиторов горения. Изобретение решается созданием способа пожаротушения путем комплексного воздействия на очаг горения ингибирующего аэрозоля и огнетушащего вещества, которые подаются одновременно из единого устройства в виде потока распыленного в охлажденном ингибирующем аэрозоле огнетушащего вещества. Разработан вариант способа, заключающийся в одновременной или последовательной подаче на очаг горения по меньшей мере из двух разных устройств охлажденного ингибирующего аэрозоля и распыленного в охлажденном аэрозоле огнетушащего порошка и/или огнетушащей жидкости, распыленной аэрозолем. Пожаротушение производят в автоматическом режиме или вручную. Для осуществления предлагаемых вариантов способа пожаротушения разработаны варианты устройств, представляющие собой конструкции, включающие аэрозольный генератор и емкости с огнетушащими порошком или жидкостью, соединенные между собой. На основе предлагаемых способа и устройств разработана система пожаротушения с широким спектром использования, позволяющая сочетать аэрозольное пожаротушение с аэрозольно-порошковым и аэрозольно-жидкостным. Использование изобретения обеспечивает эффективное тушение пожаров различных классов. 6 с. и 38 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула