Патент на изобретение №2311937

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к установкам тушения пожаров инертными газами в защищаемом объеме. С помощью предлагаемой установки возможно тушение пожаров класса А (горение твердых материалов) и класса В (горение жидких продуктов) в закрытых отапливаемых помещениях, например библиотеках, архивах, музеях, офисах, аппаратных залах, помещениях водного транспорта, железнодорожных вагонах, складах, помещениях текстильных, обувных и других производств.

Инертные газы обладают свойством быстро смешиваться с горючими парами и газами, понижая при этом концентрацию кислорода, способствуя прекращению горения большинства горючих веществ. Огнетушащее действие инертных газов объясняется также тем, что они разбавляют горючую среду, снижая при этом температуру в очаге пожара, в результате чего происходит затруднение процесса горения.

Известен способ объемного пожаротушения (п. РФ №2200044, А62С 5/00, опубл. 10.03.2003), в котором в зоне горения создают огнетушащую концентрацию азота путем его непрерывной генерации, из объема защищаемого помещения удаляют кислород, при этом генерацию азота и удаление кислорода осуществляют газоразделительными установками с забором азота из объема защищаемого помещения, из объемов соседних помещений, снаружи или в комбинациях забора, причем для усиления огнетушащего эффекта азот охлаждают или сжижают и подают в зону горения в распыленном виде, а в необслуживаемых помещениях создают избыточное давление газовой смеси с пониженным содержанием кислорода до 5 об.% и менее, не вызывающей горения.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является автоматическая установка азотного пожаротушения (п. РФ №2041724, А62С 35/00, опубл. 20.08.1995), содержащая баллоны со сжатым азотом, редуктор, электроуправляемые клапаны, заправочный трубопровод, газосброс, испаритель наддува, изотермическую емкость, полые трубы, соединенные через управляемые клапаны и трубопроводы с газификатором, который соединен с распределительной сетью и выпускными насадками. Датчики пожара соединены с блоком управления. Датчик давления установлен на напорном трубопроводе и подключен к блоку управления.

Недостатками данных технических решений являются:

– невозможность регулирования подачи огнетушащего вещества в зависимости от интенсивности возгорания объекта, вследствие чего возможна невосполнимая утрата окружающих объект предметов;

– неэкономичное использование запасов инертного газа.

Задачей изобретения является оптимальное использование запасов инертного газа за счет регулирования фазового состава огнетушащего вещества, который обеспечивается путем регулирования интенсивности подачи криогенной жидкости по криогенному трубопроводу.

Поставленная задача решается тем, что в криогенной азотной установке для тушения пожара в замкнутых объектах, содержащей криогенную емкость с жидким азотом, газосброс, трубопровод подачи огнетушащего вещества, регулируемый клапан, по крайней мере, один датчик обнаружения, испаритель, который расположен вне криогенной емкости и нижним концом сообщен с нижней ее частью, заполненной жидким азотом, а верхним – с объемом ее наджидкостного пространства, причем на начальном участке испарителя установлен регулируемый клапан, трубопровод подачи огнетушащего вещества выполнен в виде криогенного трубопровода, на нем установлен регулируемый клапан, один конец криогенного трубопровода связан с криогенной емкостью в зоне, заполненной жидким азотом, на другом его конце установлен датчик обнаружения пожара, связанный с регулируемыми клапанами трубопровода и испарителя. Датчик обнаружения пожара может представлять собой датчик температуры, или датчик задымленности, или датчик загазованности. Датчик температуры может быть выполнен в виде биметаллического кольца, изготовленного в виде кольцевого постоянного магнита, покрытого оболочкой из ферромагнитного материала с точкой Кюри, близкой к температуре кипения жидкого азота, при этом биметаллическое кольцо теплоизолировано от корпуса муфты, напротив биметаллического кольца, в корпус муфты вмонтирован магнитоуправляемый контакт – геркон. Термочувствительный клапан может содержать корпус, входной и выходной патрубки, собственно клапан, седло, причем выходной патрубок выполнен в виде диффузора, а собственно клапан связан с рабочей термочувствительной пружиной, выполненной из материала с памятью формы (металл с памятью формы или биметаллическая пластина) и закрепленной в корпусе клапана. Установка может быть снабжена пультом управления. Криогенная емкость может иметь возможность перемещения, например, посредством колесной пары.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию “новизна”.

Предложенная конструкция криогенной азотной установки для тушения пожара в замкнутых объектах имеет две ступени подачи огнетушащего вещества, отличающиеся по интенсивности его подачи, что приводит к оптимальному использованию запасов инертного газа и максимальному сохранению тушащего объекта и окружающих его предметов, представляющих нередко особую ценность (историческую, материальную, научную и т.д.).

Использование криогенного трубопровода с регулируемым клапаном, связанного с датчиком обнаружения пожара, позволяет существенно снизить время и повысить качество процесса регенерации, т.к. в конструкции значительно уменьшен откачиваемый объем и существенно снижены гидравлические сопротивления, что в свою очередь значительно снижает потребляемую мощность средств откачки и снижает энергетические затраты средств откачки.

На фиг.1 представлена конструкция криогенной установки для тушения пожара в замкнутых объектах. На фиг.2 изображен термочувствительный клапан.

Криогенная азотная установка для тушения пожара в замкнутых объектах содержит криогенную емкость 1 с азотом, газосброс 2, датчик обнаружения пожара 3, испаритель 4, который расположен вне криогенной емкости 1 и нижним концом сообщен с нижней ее частью, заполненной жидким азотом Р₂, а верхним – с объемом ее наджидкостного пространства P₁, причем на начальном участке испарителя 4 установлен регулируемый клапан 5, криогенный трубопровод 6 подачи огнетушащего вещества, на нем установлен регулируемый клапан 7. Один конец криогенного трубопровода 6 связан с криогенной емкостью 1 в зоне, заполненной жидким азотом Р₂, на другом его конце установлен датчик обнаружения пожара 3, связанный с регулируемыми клапанами 5, 7 испарителя и трубопровода соответственно. Трубопровод 6 снабжен муфтами 8 и раструбом 9. Датчик обнаружения пожара 3 может представлять собой датчик температуры, или датчик задымленности (например, оптический датчик), или датчик загазованности (например, датчик концентрации). Датчик температуры выполнен в виде биметаллического кольца, изготовленного в виде кольцевого постоянного магнита, покрытого оболочкой из ферромагнитного материала с точкой Кюри, близкой к температуре кипения жидкого азота, при этом биметаллическое кольцо теплоизолировано от корпуса муфты, напротив биметаллического кольца, в корпус муфты вмонтирован магнитоуправляемый контакт – геркон. Термочувствительный клапан (фиг.2) содержит корпус 13, входной 12 и выходной 17 патрубки, собственно клапан 16, седло 15, выходной патрубок 17 выполнен в виде диффузора, а собственно клапан 16 связан с рабочей термочувствительной пружиной 14, выполненной из материала с памятью формы и закрепленной в корпусе клапана. Установка может быть снабжена пультом управления 10. Криогенная емкость 1 может быть снабжена колесной парой 11.

Установка работает в двух режимах в зависимости от интенсивности подачи огнетушащей жидкости: а) минимальная подача (экономная) и б) максимальная подача. В первом случае производится подача жидкого азота по криогенному трубопроводу 6 в закрытое помещение до прекращения выделения продуктов сгорания, а интенсивность подачи жидкого азота регулируется клапаном 7, связанным с датчиком обнаружения пожара 3 таким образом, чтобы на выходе из трубопровода 6 подавался жидкий азот. В защищаемом объекте пары азота, имеющие пониженную температуру, способствуют снижению температуры газовой среды и поверхностей в объекте хранения и снижают содержание кислорода в газовой среде путем вытеснения из нее воздуха с одновременным перемешиванием с оставшейся его частью. Если не достигается требуемая в данном объекте температура, посредством датчика обнаружения пожара 3 подается сигнал на открытие клапана 5 испарителя 4, через который жидкий азот поступает из криогенной емкости 1 в испаритель 4, где благодаря большому притоку тепла из окружающей среды жидкий азот быстро испаряется, создавая большое избыточное давление в объеме наджидкостного пространства P₁, необходимое для выброса жидкого азота в криогенный трубопровод 1, при этом образуется большая зона изоляции доступа кислорода к очагу пожара, что повышает эффективность тушения пожара. Уровень необходимого давления (в случае нештатного превышения давления) в наджидкостном пространстве регулируется газосбросом 2.

Предложенная установка тушения пожара позволяет решить проблемы тушения пожара на техногенных комплексах, размещенных в замкнутых объектах при самовозгорании или при проведении в них или в непосредственной близости с ними процессов различной природы, например, химических (кабельные каналы на стартовых заправочных комплексах ракетоносителей), физико-химических, физических (например, при проведении взрывных экспериментов во взрывозащитных камерах), а также при самовозгорании кабельных каналов в башнях (телевизионные, навигационные и т.д.), в тоннелях, корабельных отсеках и т.д.

Формула изобретения

1. Криогенная азотная установка для тушения пожара в замкнутых объектах, содержащая криогенную емкость с жидким азотом, газосброс, трубопровод подачи огнетушащего вещества, регулируемый клапан, по крайней мере, один датчик обнаружения пожара, испаритель, который расположен вне криогенной емкости и нижним концом сообщен с нижней ее частью, заполненной жидким азотом, а верхним – с объемом ее наджидкостного пространства, причем на начальном участке испарителя установлен регулируемый клапан, отличающаяся тем, что трубопровод подачи огнетушащего вещества выполнен в виде криогенного трубопровода, на нем установлен регулируемый клапан, один конец криогенного трубопровода связан с криогенной емкостью в зоне, заполненной жидким азотом, на другом его конце установлен датчик обнаружения пожара, связанный с регулируемыми клапанами трубопровода и испарителя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что датчик обнаружения пожара представляет собой датчик температуры, или датчик задымленности, или датчик загазованности.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что датчик температуры выполнен в виде биметаллического кольца, изготовленного в виде кольцевого постоянного магнита, покрытого оболочкой из ферромагнитного материала с точкой Кюри, близкой к температуре кипения жидкого азота, при этом биметаллическое кольцо теплоизолировано от корпуса муфты напротив биметаллического кольца, в корпус муфты вмонтирован магнитоуправляемый контакт – геркон.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что регулируемый клапан, выполненный в виде термочувствительного клапана, содержит корпус, входной и выходной патрубки, собственно клапан, седло, выходной патрубок выполнен в виде диффузора, а собственно клапан связан с рабочей термочувствительной пружиной, выполненной из материала с памятью формы и закрепленной в корпусе клапана.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена пультом управления.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что криогенная емкость имеет возможность перемещения, например, посредством колесной пары.

РИСУНКИ