Устройство пожаротушения и автоматическая система пожаротушения

Широко известно устройство пожаротушения в виде порошкового огнетушителя, содержащего емкость с высокодисперсным порошкообразным огнетушащим агентом, и генератор потока текучей среды, вь 1 полненнь 1 й в виде баллона высокого давления с запорным вентилем, содержащего либо сжатый, газ, либо жидкую двуокись углерода (Огнетушитель порошковый ОП-1 Турист 2 ПО-17 В. Паспорт. Щучинский завод ППМ, 1979).При открытии запорного вентиля газ или жидкость под давлением поступает в емкость с огнетушащим агентом, формируя скоростной поток, распь 1 ляющий огнетушащий агент с образованием воздушнопорошковой взвеси и транспортирующий полученную взвесь в зону очага пожара, за счет чего осуществляется пожаротушение.В качестве огнетушащего агента в таком огнетушителе используются порошки на основе фосфорноаммонийных солей, карбонатов и бикарбонатов натрия, хлоридов натрия и калия, оксамидов, гидроокиси алюминия и другие.В зависимости от типа применяемого порошка механизм тушения пожара может быть различным. Возможно использование как физического, так и химического факторов подавления горения или их сочетания.К физическим факторам подавления горения относятся охлаждение пламени за счет затрат тепла на нагрев и испарение частиц порошка, а также изоляция очага пламени от кислорода атмосферы, т. е. образование на горящих поверхностях изолирующего слоя, предотвращающего доступ кислорода.В качестве огнетушащих агентов, подавляющих горение с помощью физического фактора используются кремнезем, оксиды меди, бария, магния и другие инертные вещества.К химическим факторам подавления горения относятся охлаждение пламени за счет затрат тепла на разложение огнетушащего агента, а также ингибирование горения за счет связывания активных центров цепных реакций окисления, протекающих на поверхности горения.В качестве огнетушащих агентов, подавляющих горение с помощью химического фактора, используются сульфаты калия или натрия, хромат калия, нитрат бария, хлориды алюминия, калия, натрия или аммония,бромид калия, карбонаты калия или натрия и т.д., являющиеся химическими ингибиторами.Огнетушащие порошки являются универсальными в их применении для пожаротушения, в том числе при тушении различного механического оборудования, электрооборудования и т. д., когда вода и другие средства неприменимы. Кроме того, огнетушащие порошки обладают малой токсичностью или нетоксичнь 1 вовсе и имеют широкий температурный диапазон применения.Однако, огнетушащие порошки характеризуются повышенной склонностью к влагонасыщению, слеживаемости и, следовательно, к образованию комков и имеют относительно высокую пожаротушащую концентрацию (1,4-1,8 кг/м 2).Кроме того, наибольшая эффективность пожаротушения для данных порошков достигается при высокой дисперсности частиц порошка (порядка 1 мкм),что приводит к технологическим трудностям при получении порошка нужной дисперсности и к значительному его удорожанию. К тому же, высокодисперсные порошки в наибольшей степени подвержены слеживаемости.Условия эксплуатации порошкового огнетушителя могут ограничивать область его применения. Так,использование порошкового огнетушителя в транспортных средствах затруднительно из-за жестких условий эксшгуатации, длительного воздействия вибраций, ударных нагрузок, влажности и т. д.Также наличие в данном устройстве баллона высокого давления, а следовательно, запорного вентиля и соединительных трубок, делает конструкцию громоздкой и сложной. Далее из-за трудностей поддержания герметичности баллона в течение длительного времени не обеспечивается высокая надежность пожаротушения и быстрота срабатывания при тушении пожара, особенно при использовании данного устройства в транспортных средствах. Известно также устройство пожаротушения (а. с. СССР М 1537279, кл. А 62 С 13/76,1990) в виде порошкового огнетушителя, с генератором потока текучей среды, содержащим камеру сгорания, внутри которой размещен основной твердотопливный заряд, выполненный в виде Цилиндра со сквозным отверстием. Внутри отверстия цилиндра расположен газовод, представляющий собой перфорированную металлическую трубку, на одном конце которой закреплен еще один твердотопливный заряд небольшого размера. Вблизи него расположен воспламенитель. После подачи сигнала на воспламенитель начинает гореть твердотопливный заряд небольшого размера, и газы, поступая по газоводу в корпус порошкового огнетушителя, осуществляют предварительный поддув (вспушивание) огнетушащего агента. Через небольшой промежуток времени за счет горения твердотопливного заряда небольшого размера осуществляется поджог основного твердотопливного заряда, и основной поток газа через отверстия в газоволе поступает в корпус порошкового огнетушителя и выдувает предварительно вспушенный огнетушащий агент в зону горения.Такое выполнение генератора потока текучей среда позволяет формировать скоростной газовый поток без использования аппаратуры высокого давления,а также позволяет осуществлять предварительное вспушивание огнетушащего агента, что обеспечивает наиболее полное распыление порошка. Надежность и быстродействие такого генератора потока текучей среды значительно выше, чем у генератора в виде баллона высокого давления.Однако, отсутствие в устройстве эффективной системы охлаждения газов, выходящих из газовода, приводит к спеканию частиц огнетушащего агента и его преждевременному терморазложению под действием горячих газов из газовода, что снижает, соответственно, как физический, так и химический факторы подавления горения, и в целом значительно ухудшает эффективность устройства.Кроме того, данному устройству также присущи все перечисленные выше недостатки порошковых огнетушителей. Известно, кроме того, устройство пожаротушения (а. с. СССР Не 1475685, кл. А 62 С 13/22,1989) текучей среды, содержащее корпус, в котором размещены камера сгорания с твердотопливным зарядом и воспламенителем, и средство охлаждения продуктов сгорания, выполненное в виде лабиринтного канала, образованного тремя соединенными между собой коаксиально расположенными камерами. На боковой поверхности камеры меньшего диаметра имеются тангенциально размещенные сопла, а средняя камера содержит порошкообразное теплопоглошаюшее вещество.После срабатывания воспламенителя сгорает твердотопливный заряд, и горячие газообразные продукты сгорания с высокой скоростью выходят в лабиринтный канал. На всем пути прохождения лабиринтного канала происходит частичное охлаждение газа за счет теплообмена со стенками камер. Попадая в камеру меньшего диаметра, поток частично охлажденного газа разделяется на два потока, один из которых проходит в среднюю камеру с порошкообразным теплопоглощающим веществом, захватывая его и отдавая ему часть тепла, а второй через тангенциально размещенные сопла, закручиваясь, попадает на выход средней камеры. Сюда же поступает первый поток с захваченными частицами порошкообразного теплопоглошающего вещества, и при движении этого двухфазного потока происходит интесивный теплообмен газа с порошком и со стенками камер. При этом, поглощая тепло, порошок разлагается с образованием газообразных продуктов. Охлажденные газы поступают в порошковый огнетушитель.Такое выполнение генератора потока текучей среды за счет наличия средства охлаждения продуктов сгорания позволяет получать охлажденный поток газа,который при распылении порошкообразного огнетушащего агента не вызывает его спекания, комкуемости и преждевременного разложения. Данный генератор потока текучей среды за счет выделения газообразных продуктов при разложении теплопоглощающего порошка обеспечивает получение большого количества газообразных продуктов сгорания, транспортирующих порошкообразный огнетушащий агент к месту пожара.Однако, описываемый генератор потока текучей среды так же, как и все другие вышеописанные генераторы, сам по себе не может использоваться для тушения пожара и применим только вместе с порошковым огнетушителем, поэтому данному устройству6 присущи все перечисленные выше недостатки порошковых огнетушителей.Кроме того, данная конструкция является сложной, громоздкой и материалоемкой, т. к. включает, кроме генератора потока текучей среды с большим по размеру средством охлаждения продуктов сгорания,еще И огнетушитель с огнетушащим порошком.Известно применение аэрозольобразующего огнетушащего состава (ЫЗ, А, 3972820), включающего смесь галоидного соединения - 25-85 масс. , хлората или перхлората натрия или калия -15-45 масс. , и эпоксидной смолы - 3-50 масс., для пожаротушения, но неизвестно использование устройства пожаротушения,в котором применялся бы данный аэрозольобразующий огнетушащий состав. Например, если в качестве твердотопливного заряда в устройстве по патенту США Не 1475685, кл. А 62 С 1/00, 1976, применить данный аэрозольобразующий состав, то образовавшийся при сгорании твердотопливного заряда аэрозоль, проходя через лабиринтный канал, будет осаждаться на стенках коаксиально расположенных камер и, следовательно,аэрозольная взвесь разрушится раньше, чем достигнет места пожара.Для автоматизации процесса пожаротушения и для повышения надежности работы огнетушащих устройств используются автоматические системы пожаротушения.Известна автоматическая система пожаротушения (Заявка Японии 62-50151, кл. А 62 С 37/00, 1988),содержащая устройства пожаротушения с инициаторами их запуска, датчики температуры и управляемый ключ.Каждому датчику температуры соответствует,по меньшей мере, одно устройство пожаротушения.Управляемый ключ содержит две группы аналоговых переключателей, счетчик и многоступенчатый блок сравнения выходных сигналов датчиков температуры. Входы первой группы аналоговых переключателей подсоединены к выходам датчиков температуры, выходы первой группы переключателей соединены с входами многоступенчатого блока сравнения выходных сигналов датчиков температуры. Входы второй группы аналоговых переключателей подсоединены к выходам многоступенчатого блока сравнения вь 1 ходных сигналов датчиков температуры, а выходы второй группы переключателей соединены с инициаторами запуска устройств пожаротушения. Управляющие входы обоих групп аналоговых переключателей подсоединены к счетчику.Счетчик через равные промежутки времени выдает управляющие сигналы на переключатели для их замыкания. При замыкании переключателей сигналы с датчиков температуры поступают на многоступенчатый блок сравнения, где они сравниваются с эталонным сигналом. Если сигнал с датчика температуры превышает эталонный сигнал, то блок сравнения формирует управляющий сигнал на инициатор запуска соответствующего устройства пожаротушения.При возникновении пожара сигнал с датчика7 температуры возрастает И начинает превышать эталонный сигнал многоступенчатого блока сравнения и,таким образом, подается управляющий сигнал на инициатор запуска соответствующего устройства пожаротушения.Такая автоматическая система пожаротушения является достаточно надежной, позволяет производить эффективное тушение пожара без вмешательства людей.Однако, данная система является сложной, и,следовательно, всегда есть вероятность того, что она не сработает. Кроме того, не предусмотрено срабатывание системы при выходе из строя датчика температуры или при нарушении питания.В основу изобретения поставлена задача создать устройство пожаротушения, имеющее такую конструкцию, которая была бы приспособлена для использования состава, обеспечивающего объемное пожаротушение, и при этом была бы достаточно простой,имела бы небольшие габариты и была бы безопасной в обращении, а также создать автоматическую систему пожаротушения с применением такого устройства,обладающую высокой надежностью и срабатывающую при выходе из строя датчика температуры или при нарушении системы питания.Эта задача решается тем, что в устройстве пожаротушения, содержащем корпус, в котором расположены камера сгорания с твердотопливным зарядом и воспламенителем, расположенным вблизи твердотопливного заряда, средство охлаждения продуктов сгорания, выполненное в виде слоя теплопоглощающего материала, расположенное за камерой сгорания по направлению выхода продуктов сгорания, согласно изобретению твердотопливный заряд выполнен из аэрозольобразующего состава, обьем камеры сгорания по меньшей мере на 30 превышает объем твердотопливного заряда, который размещен в камере сгорания с образованием в ней свободного пространства со стороны слоя теплопоглощающего материала, при этом за слоем теплопоглощающего материала по ходу продуктов сгорания расположено средство выхода продуктов сгорания с отверстиями, которые сообщены с камерой сгорания через сквозные проходы в слое теплопоглощающего материала.Для устранения больших потерь аэрозоля при прохождении через слой теплопоглощающего материала И обеспечения эффективного охлаждения продуктов сгорания площадь суммарного поперечного сечения сквозных проходов слоя теплопоглощающего материала целесообразно выбирать в пределах О,25-0,7 от площади поперечного сечения слоя теплопоглощающего материала.Для обеспечения беспрепятственного выхода из устройства продуктов сгорания предпочтительно суммарную площадь отверстий средства выхода продуктов сгорания выполнять равной по меньшей мере 0,25 от площади поперечного сечения слоя теплопоглощающего материала.Для уменьшения потерь аэрозоля при его про 34548 хождении через средство выхода продуктов сгорания полезно данное средство выполнять в виде пластины с отверстиями, размер каждого из которых составляет по меньшей мере 1,5 мм.Возможно, также вблизи пластины располагать сетку с ячейками, размер каждой из которых составляет 1,5-25 мм.Для пространственного разделения твердотопливного заряда и слоя теплопоглощающего материала в камере сгорания предпочтительно устанавливать распорный элемент. Целесообразно выполнять распорный элемент в виде кольца. Полезно выполнять распорный элемент в виде пружины. Возможно в качестве слоя теплопоглощающего материала использовать сыпучее вещество с размером частиц от 3 до 25 мм,причем средство охлаждения продуктов сгорания в этом случае необходимо отделить от камеры сгорания вторым средством выхода продуктов сгорания, аналогичным первому.Для применения в малогабаритных устройствах полезно в качестве сыпучего вещества использовать металлические частицы.Для применения в устройствах, предназначенных для стационарного использования, Целесообразно в качестве сыпучего вещества использовать частицы из природного минерала.Предпочтительно в качестве природного минерала использовать гравий, алюмосиликаты или оксиды.Для повышения эффективности работы устройства при одновременной минимизации его веса наиболее предпочтительно в качестве сыпучего вещества использовать частица полимерной композиции, содержащей по меньшей мере 5 масс. связующего и от 60 до 95 масс. наполнителя.Полезно в качестве полимерной композиции использовать смесь пластифицированного эфира целлюлозы и компонента с высокой теплоемкостью, или смесь пластифицированного синтетического полимера и компонента с высокой теплоемкостью, или смесь пластифицированного синтетического полимера и компонента с высоким эндотермическим эффектом разложения, или смесь пластифицированного эфира целлюлозы, компонента с высокой теплоемкостью и компонента с высоким эндотермическим эффектом разложения, или смесь пластифицированного синтетического полимера, компонента с высокой теплоемкостью и компонента о высоким эндотермическим эффектом разложения.Для повышения эффективности работы устройства и его удешевления предпочтительно частицы полимерной композиции выполнять в виде гранул или резаных трубочек с диаметром от 3 до 25 мм причем длину гранул или резаных трубочек целесообразно выбирать в пределах от 0,5 до 2,5 их диаметра.Для обеспечения возможности выполнения средства охлаждения продуктов сгорания, удовлетворяющего любым требуемым характеристикам, в качестве сыпучего вещества предпочтительно использо 9 вать смесь из Металлических частиц, частиц из природного минерала И частиц полимерной композиции, содержащей поменьшей мере 5 масс связующего и от 60 до 95 масс. наполнителя, взятых в любых сочетаниях и соотношениях.В целях достижения дополнительного пожаротушения эффекта полезно, чтобы часть сыпучего вещества содержала частицы аэрозольобразующего состава, причем масса аэрозольобразующего состава 0,10,4 общей массы сыпучего вещества.Для повышения надежности работы устройства пожаротушения при воздействии на него длительных вибрационных нагрузок предпочтительно выполнять слой теплопоглощающего материала в виде пучка из множества трубочек, ориентированных в направлении выхода продуктов сгорания, простирающихся на всю длину слоя и образующих в нем сквозные проходы,которые соединяли бы отверстия средства выхода продуктов сгорания с камерой сгорания, причем размер поперечного сечения прохода каждой трубочки полезно выбирать в пределах 1,5-30 мм., а средство охлаждения продуктов сгорания необходимо отделять от камерь 1 сгорания вторым средством выхода продуктов сгорания с отверстиями, аналогичным первому.Для этой же цели еще более предпочтительно выполнять слой теплопоглощающего материала в виде моноблока из твердого вещества со сквозными проходами в слое теплопоглоЩаюЩего материала, которые соединяли бы отверстия средства выхода продуктов сгорания с камерой сгорания и были бы выполнены в виде каналов в моноблоке, причем размер поперечного сечения каждого канала целесообразно выбирать 1,5-30 мм.Для повышения эффективности работы устройства при наименьшем его весе возможно выполнять пучок из множества трубочек или моноблок из полимерной композиции, содержащей по меньшей мере 5 масс. связующего и от 60 до 95 масс. наполнителя.Полезно в этом случае в качестве полимерной композиции использовать смесь пластифицированного эфира целлюлозы и компонента с высокой теплоемкостью, или смесь пластифицированного синтетического полимера и компонента с высокой теплоемкостью , или смесь пластифицированного эфира целлюлозы и компонента с высоким эндотермическим эффектом разложения, или смесь пластифицированного синтетического полимера и компонента с высоким эндотермическим эффектом разложения, или смесь пластифицированного эфира целлюлозы, компонента с высокой теплоемкостью и компонента с высоким эндотермическим эффектом разложения, или смесь пластифицированного синтетического полимера, компонента с высокой теплоемкостью и компонента с вь 1 соким эндотермическим эффектом разложения.В случае использования устройства пожаротушения больших размеров целесообразно твердотопливный заряд выполнять в виде, по меньшей мере, двух отдельных шашек.С целью исключения чрезмерного нагрева по 345410 верхности корпуса устройства пожаротушения горячими продуктами сгорания полезно внутреннюю поверхность камеры сгорания экранировать прокладкой из теплопоглоЩаюЩего материала толщиной по меньшей мере 1 мм.Предпочтительно в качестве теплопоглоЩаюЩего материала использовать полимерный материал.Для повышения эффективности работы устройства пожаротушения путем возможности создания двух потоков аэрозоля предпочтительно размещать твердотопливный заряд в центральной части камеры сгорания и располагать второе средство охлаждения продуктов сгорания и второе средство выхода продуктов сгорания, аналогичные первым, соответственно, симметрично им.Поставленная задача решается также тем, что в автоматической системе пожаротушения, содержащей по меньшей мере, одно устройство пожаротушения с инициатором его запуска, подключенным к источнику питания через нормально разомкнутый управляемый ключ, вход управления которого подключен к выходу датчика температуры, согласно изобретению, устройство пожаротушения содержит твердотопливный заряд из аэрозольобразующего состава, размещенный в камере сгорания и средство охлаждения продуктов сгорания, инициатор запуска устройства пожаротушения выполнен в виде воспламенителя твердотопливного заряда, и имеется резервный источник питания, вь 1 полненный в виде конденсатора, подключенного параллельно основному источнику питания через защитный диод.Для обеспечения срабатывания системы при длительном отсутствии электрического питания целесообразно устройство пожаротушения снабдить бь 1 стродействующим огнепроводным шнуром, подсоединненным к твердотопливному заряду.С помощью предлагаемого устройства пожаротушения, благодаря конструкции средства охлаждения продуктов сгорания и используемому материалу твердотопливного заряда обеспечивается объемный механизм пожаротушения при полном отсутствии пламени на выходе устройства.Кроме того, в лунном устройстве нет необходимости применять дополнительные огнетушащие средства в виде порошка или жидкости.Устройство, также, характеризуется простотой конструкции, малыми габаритами, высокой огнетушащей эффективностью и доступностью используемых материалов.Предлагаемая автоматическая система пожаротушения за счет простоты конструкции, наличия резервного источника питания и обеспечения срабать 1 вания системы при длительном отсутствии электрического питания обладает повышенной надежностью и безопасностью работы.В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых согласно изобретению