RU2143937C1

RU2143937C1 - Устройство и способ гашения огня

Info

Publication number: RU2143937C1
Application number: RU95110696/12A
Authority: RU
Inventors: Хиллиер Кеннет (AU); Хиллиер Кеннет; Эдвин Байфилд Митчелл (AU); Эдвин Байфилд Митчелл
Original assignee: Инвеншн Текнолоджис Пти. Лтд.
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 2000-01-10
Also published as: JPH08501481A; BG64375B1; ATE320834T1; NZ268550A; NO311788B1; DE69434671D1; ZA944999B; IL110274A; HUT72880A; EP0667795A4; RU95110696A; CZ64995A3; NO950962D0; BG99571A; UA41336C2; LT95041A; HU9500940D0; CN1113380A; PL177502B1; IL110274A0

Abstract

Изобретение относится к средствам тушения пожаров и обеспечивает экономичность расхода воды. Устройство для гашения огня создает туман водяного пара со средним диаметром капель, находящимся в пределах от 50 до 500 мкм для гашения огня в ограниченной опасной зоне. Туман создается через сопла при давлении менее 20,4 кгс/см². Устройство для гашения огня использует менее 1 л воды на 1 м³ опасной зоны, в которой заключен огонь. 2 с. и 38 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для гашения огня и способу его работы на основе негорючей жидкости, например воды, для гашения пожаров класса A и B туманом, образуемым из относительно небольшого количества жидкости при относительно низком давлении. Устройство для гашения огня предназначено для использования в закрытых помещениях, например таких, как двигательные отделения, насосные отделения, помещения для машинного оборудования, компьютерные помещения, хранилища и тому подобном. Более точно, настоящее изобретение относится к устройству для гашения огня, предназначенному для использования в качестве замены существующих огнетушительных устройств, в которых используется запрещенный в настоящее время халон.

Ниже настоящее изобретение будет описано со ссылкой на использование с жидкостью, которой является вода, хотя оно могло бы использоваться с другими негорючими жидкостями, которые поглощают тепло при их испарении.

Предпосылки для создания изобретения
Из опыта борьбы с пожарами известно, что существуют три основных фактора, влияющих на продолжительность пожара. Этими факторами являются нагрев, наличие кислорода и горючего вещества, причем взаимосвязь этих факторов ясно показана на фиг. 6. Обычно при тушении пожаров пожарные устраняют по меньшей мере один из трех элементов, необходимых для сгорания. Пожарные, как правило, используют воду. CO₂, халон, сухие химикалии либо пену. Вода действует таким образом, чтобы отобрать тепло от горючего вещества в то время, как двуокись углерода действует посредством замещения кислорода.

Другим аспектом горения является цепная реакция горения, обозначенная окружностью, которая содержит треугольник, как показано на фиг. 6. Цепная реакция горения основана на свободных радикалах, которые создаются в процессе сгорания и важны для его продолжительности. Халон действует посредством присоединения к свободным радикалам и тем самым препятствует дальнейшему сгоранию за счет прерывания цепной реакции горения.

Основной недостаток воды заключается в том, что для пожаротушения требуется значительное количество воды, а это приводит к значительным повреждениям водой. Кроме того, в некоторых случаях не может быть получено надлежащее количество воды для тушения пожара. Недостаток двуокиси углерода и халона состоит в том, что необходимо эвакуировать всех людей с той площади, где предполагается их использование, поскольку люди не смогут дышать. По этой причине пожарные, применяющие такие гасящие агенты, должны использовать респираторные устройства. Кроме того, при тушении пожара CO₂ или халоном какая-либо вентиляция этой зоны должна быть отключена. Халон обладает дополнительным недостатком, заключающимся в том, что он чрезвычайно токсичен и весьма вреден для окружающей среды. По этим причинам использование халона при тушении пожаров в большинстве случаев запрещено.

Настоящее изобретение позволяет устранить вышеуказанные недостатки посредством использования невоспламеняемой жидкости, например воды, для снижения нагрева пара вокруг горючего вещества, уменьшения нагрева горючего вещества, вытеснения кислорода и прерывания цепной реакции горения. То есть, жидкость атакует все составные части процесса горения, за исключением удаления горючего вещества. Изобретение основано на образовании относительно тонкого тумана из жидкости (тумана), например воды, которая вытесняет кислород, а затем на нагреве паров и их увеличении в объеме для дальнейшего вытеснения кислорода. При расширении водяной туман поглощает тепло от паров вокруг горючего вещества, а также от горючего вещества. Кроме того, туман прерывает цепную реакцию горения посредством присоединения к свободным радикалам. Туман также оказывает на пламя успокаивающее и охлаждающее воздействие. По этим причинам туман приводит к неожиданному результату, заключающемуся в том, что относительно небольшое количество воды может быть надежно использовано для гашения пожаров класса A, B и C, а также электрозагораний.

Туман, создаваемый устройством для гашения огня согласно настоящему изобретению, действует на пламя не по сценарию воздействия на него водой. Его воздействие более похоже на газообразные среды гашения огня, такие как CO₂ или халон.

Эти удивительные результаты получаются благодаря очень высокой скорости испарения, возможной в случае тонкого легкого тумана, полученного из жидкости (с размерами частиц обычно 50-500 микрон), характеристикам воды в отношении поглощения тепла, когда она испаряется, способности легкого тумана уменьшить конвекцию тепла от пламени к окружающим объектам и способности тумана вытеснять кислород. Это происходит благодаря коэффициенту расширения при переходе воды из жидкого состояния в пар.

В случае устройства для тушения пожара, выполненного согласно настоящему изобретению, обычный пожар в комнате или подобном помещении, может быть полностью погашен за время порядка 30 секунд с помощью ряда сопел, каждое из которых распыляет примерно 0,4 литра воды в виде тумана под давлением порядка 20,4 кгс/см², с одним соплом на 2,65 м³. Это весьма малая норма применения воды для гашения пожара по сравнению с известными устройствами.

Краткое изложение существа изобретения
Целью настоящего изобретения является создание устройства для гашения огня, в котором используется туман, создаваемый из невоспламеняемой жидкости, применяемой в относительно небольших объемах для прерывания процесса горения в закрытом пространстве.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения поставленная цель достигается тем, что устройство для гашения огня, расположенное в пожароопасной зоне, содержит резервуар, содержащий невоспламеняемую жидкость, распыляющее средство для распыления жидкости в пожароопасной зоне и образования тумана, имеющего размер капель, который усиливает воздействие тумана на пламя, а следовательно повышает способность жидкости гасить огонь менее, чем за 90 сек,
подающее средство для подачи невоспламеняемой жидкости из резервуара с объемом менее 1 литра на кубический метр объема опасной зоны через распыляющее средство под давлением 2000 кПа или менее для образования тумана,
сенсорное средство для обнаружения загорания в пожароопасной зоне,
средство управления, связанное с сенсорным средством, для управления подающим средством для подачи жидкости из резервуара.

Согласно другому аспекту изобретения поставленная цель достигается тем, что способ гашения огня содержит следующие операции
направление средства распыления в пожароопасную зону,
подачу невоспламеняемой жидкости через средство распыления под давлением для образования тумана, имеющего размер капель и создающего атмосферу, которая не поддерживает горения.

Невоспламеняемой жидкостью обычно является вода.

Предпочтительно, чтобы средство распыления включало в себя множество сопел, взаимосвязанных трубами, причем скорость выпуска воды из сопел менее 2 л/мин.

Предпочтительно, чтобы туман имел размер капель со средним объемным диаметром примерно 500 микрон или менее.

Обычно подающее средство представляет собой газ, содержащийся в резервуаре под повышенным давлением. Как правило, газ представляет собой сухой азот. До работы устройства для гашения огня газ обычно находится в резервуаре под давлением порядка 20,4 кгс/см².

Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение подробно поясняется со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид сверху машинного отделения корабля со смонтированным в нем устройством для гашения огня, согласно изобретению,
фиг. 2 изображает график, показывающий возможности устройства для гашения огня, проверенные на испытательном оборудовании при воспламенении изопропанола, бензина и дизельного топлива, согласно изобретению;
фиг. 3 изображает графики возможности тушения пожара заявленным устройством для гашения огня и при использовании двуокиси углерода при воспламенении бензина, согласно изобретению;
фиг. 4 изображает график, показывающий типичные максимальные температурные характеристики пламени, погашенного устройства для гашения огня, согласно изобретению;
фиг. 5 изображает каскадное испытательное оборудование для испытаний устройства для гашения огня, согласно изобретению;
фиг. 6 изображает треугольник горения и круг цепной реакции горения.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления конструкции
Устройство 10 (фиг. 1) для гашения огня содержит находящийся под давлением резервуар 12, трубопроводы 14 и 16, большое количество сопел 18, большое количество датчиков 20 загорания и панель 22 управления.

Кроме того, на фиг. 1 показано двигательное отделение 100 с окружающей стенкой 102, внутри которой расположены двигатель 104, топливные баки 106, выхлопная труба 108, глушитель выхлопа 110, теплообменник 112 и колодец 114 гребного винта. Двигательное отделение 100 представляет собой типичную компоновку двигательного отделения корабля.

Резервуар 12 обычно изготавливается из оцинкованных металлических материалов и способен противостоять давлению, например, до 30,6 кгс/см². Обычно резервуар 12 заправлен дистиллированной водой, находящейся под давлением посредством зарядки сухим азотом. Емкость резервуара 12 обычно составляет примерно от 5 до 30 литров. Однако резервуар 12 по существу мог бы иметь любой объем, хотя по характеру работы настоящего изобретения такой резервуар 12 может быть гораздо меньше известных резервуаров.

Обычно находящийся под давлением резервуар 12 расположен в непосредственной близости от окружающей стенки 102. Резервуар 12 имеет управляющий клапан 30, прикрепленный к его выходному отверстию для управления выбросом воды под давлением из резервуара 12. Управляющий клапан 30 может приводиться электрически или механически, это может осуществляться автоматически или вручную.

Трубопроводы 14 и 16 образуют водопроводную систему 36, прикрепленную к клапану 32 управления скоростью потока, при этом каждый из них несет на себе большое количество сопел 18. Трубопроводы 14 и 16, а следовательно и сопла 18, из оперативных соображений расположены над двигательным отсеком 100 так, как описано ниже. Кроме того, сопла 18 ориентированы от трубопроводов 14 и 16 в стратегических направлениях. Например, сопла 18 ориентированы так, чтобы гарантировать, что вода, поступающая под давлением из резервуара 12, сможет распыляться ко всем зонам двигательного отсека 100 и будет концентрироваться на зонах с более высоким потенциалом пламени. Предпочтительно, чтобы трубопроводы 14 и 16 были ориентированы вокруг крыши двигательного отсека 100 и к колодцу 114 гребного винта. Затем сопла 18 ориентируются вниз и/или наружу от трубопроводов 14 и 16. Обычно водопроводная сеть 36 подсоединена к находящемуся под давлением резервуару 12 посредством гибкого водопровода. Диаметр водопроводной системы 36, как правило, составляет не менее 12 мм. Кроме того, предпочтительно, чтобы водопроводная система 36 могла выдерживать внутреннее давление, составляющее по меньшей мере 30,6 кгс/см². Далее предпочтительно, чтобы водопроводная система имела петлевую конструкцию и чтобы в магистралях этой водопроводной системы не было концов.

Сопла 18 обычно изготавливаются из латуни или нержавеющей стали и включают в себя вихревую камеру, а также удлиненный конический впускной фильтр. Сопла расположены на расстоянии одно от другого около 1 м. Вихревая камера повышает распыление воды, проходящей через нее, а фильтр препятствует блокированию вихревой камеры обломочными материалами. Обычно сопла 18 обеспечивают получение капель с размером от 50 до 500 микрон, а точнее от 250 до 400 микрон. Угол распыления из сопел 18, как правило, составляет 70^o и более при давлении 2000 кПа и менее (20,4 кгс/см²). Кроме того, минимальная площадь отверстия сопел 18 обычно составляет 1 мм². В соплах 18 используется лишь давление жидкости, с тем чтобы создать очень мелко распыленные капли в форме полого конуса с равномерным распределением капель для образования тумана с высокими рабочими характеристиками. Воду распыляют из сопел 18 в количестве 1 л или меньше в минуту на 1 куб.м. опасной зоны 100. Это отражено в примере и испытаниях. Каждое из сопел 18 выпускает воду со скоростью 2 л/мин или менее. Сопла 18, используемые в указанном примере варианта осуществления изобретения, представляют собой сопла, поставляемые под зарегистрированным товарным знаком UNIJET. Особенно пригодными следует считать указанные в табл. 1 сопла определенного типа (см. в конце описания).

Тип и размер сопел 18, предназначенных для использования в конкретном двигательном отсеке 100 (или иной пожароопасной зоне), зависит от определенного количества факторов и может быть рассчитан так, как показано в примере 1.

Пример 1
Для определения количества и типа используемых сопел 18 может быть выполнен приведенный ниже расчет.

Расчет проводится в соответствии с нижеуказанным перечнем терминов:
G.V. - грубо оцениваемый объем, который представляет собой объем опасной зоны (высота H х ширину W х длину L),
N.V. - чистый объем, который представляет собой грубый объем опасной зоны за вычетом всех массивных объектов внутри нее, также называемый объемом воздуха опасной зоны или просто объемом опасной зоны A.V.,
W. R. - требуемое количество воды, представляющее собой количество воды, требуемое для введения в опасную зону,
N.N. - количество сопел, требуемое для по существу равномерного распыления тумана в опасную зону,
90FR - расход за девяносто секунд, который характеризует объем воды, текущей через каждое сопло 18 за 90 секунд при давлении 20,4 кгс/см² (обычно 1,26 литра),
C. F. - компенсационный коэффициент, который мы установили экспериментальным путем для каждого расхода через сопло 18, и который приведен ниже:
2,8 для сопла 18 типа TN-4;
2,1 для сопла 18 типа TN-6;
1,8 для сопла 18 типа TN-8;
1,1 для сопла 18 типа TN-10;
W.V. - объем воды в кубических метрах (т.е. W.R./1000)
P.V. - потенциальный пар: термин, характеризующий степень расширения при испарении воды, а именно 1700хW.V;
P. F. B. - потенциальные побочные продукты сгорания топлива: этот термин характеризует количество CO₂ и H₂O, которые выделяются в виде газов в течение сгорания топлива, например, 212 грамм C₁₅H₃₂ (дизельное топливо) образуют при полном сгорании порядка 1525 литров CO₂ и H₂O, и порядка 1284 литров CO₂ и H₂O образуется из подобной массы C₈H₁₂ (ксилоловый бензин).

Расход воды и требуемое количество сопел 18 определяются по следующим формулам:
W.R. = N.V./C.F.

N.N. = W.R./90FR
Поэтому указанная формула W.R. = N.V./C.F дает возможность определить компенсационный коэффициент (C.F.) экспериментально для каждой величины расхода сопла 18 в соответствии с вышеизложенным описанием. Эксперимент с использованием сопел 18 проведен в опасной зоне 100, нетто-объем (N.V.), который был вычислен. Рабочие характеристики, например, величины расхода, для данных сопел 18 можно получить в технических паспортных изготовителей.

Эксперимент проведен с целью определения нужного количества воды (W.R.) для гашения огня с помощью сопел 18. По данным этого эксперимента компенсационный коэффициент (C.F.) определен по формуле C.F. = N.N./W.R. Коэффициент (C.F.) можно использовать в будущих вычислениях для устройства гашения огня согласно данному изобретению с помощью сопел 18.

Коэффициент (C.F.) является также минимальным числом, которое достигает потенциальный пар (P. V.) приблизительно 81% нетто-объема (N.V.). Он также является минимальным числом, с помощью которого можно будет определить число сопел (N. N. ), дающее достаточное число сопел 18, чтобы определить приблизительно 1-метровые минимальные интервалы между соплами.

Таким образом, для заданной опасной воды зоны с размерами 7 м х 4 м х 1,7 м, с находящимися в ней тремя препятствиями, размеры одного из которых составляют 1 м х 1 м х 1 м, а двух других 1,8 м х 0,9 м х 0,8 м, и при использовании сопел 18 типа TN-6 требуемое количество сопел 18 определяется следующим образом:
G.V. = 7 x 4 x 1,7 = 47,6 м³
N. V. = G.V. - [1 x 1 x 1 + 2x(1,8 x 0,9 x 0,8)] = 47,6 - 3,492 = 44,008 м³
W.R. = 44,008/2,1 = 20,9 л
N.N. = 20,9/1,26 = 16,58 сопел
N.N. = 17 соплам
Следует обратить внимание на то, что эта величина всегда округляется до ближайшего целого числа, то есть в данном случае количество сопел составляет 17, при этом требуемый объем воды W.R. должен быть соответствующим образом отрегулирован (т.е. в данном примере требуемое количество воды W.R. составляет 21,4 литра).

В приведенном выше примере скорость распыления (т.е. плотность потока распыления) можно определить умножением величины расхода сопла (F.R.) на число сопел (N.N.), что дает общую величину расхода, и делением на нетто-объем (N.V.). Это дает: (0,83 л/мин х 17)/44,008 м³ = 0,32 л/мин/м³ опасной зоны.

Датчики 20 загорания включает в себя датчик 40 фиксированной температуры и датчика 42 скорости повышения температуры пламени. Датчик 40 фиксированной температуры обычно включает в себя биметаллическую полосу с удлиненным стержнем, который поднимает диафрагму для обеспечения контакта в том случае, когда температура окружающей среды превышает заданную температуру. Обычно фиксированная температура составляет от 60 до 100^oC. Датчик 42 скорости повышения температуры пламени обычно включает в себя диафрагму и воздушную камеру, при этом воздух из камеры просачивается через подающую трубку в диафрагме при относительно небольших скоростях повышения температуры, но он вызывает подъем диафрагмы для обеспечения контакта при относительно высоких скоростях повышения температуры пламени. Обычно датчик 42 скорости повышения температуры пламени устанавливается таким образом, чтобы приводиться в действие, когда скорость повышения температуры составляет более 9^oC в минуту.

Датчики 20 также обычно включают в себя датчики задымления. Датчики задымления предпочтительно располагаются таким образом, чтобы анализировать воздух, вытекающий из опасной зоны, для выявления какого-либо дыма, содержащегося в воздухе.

Панель управления 22 располагается таким образом, чтобы она была легко доступна в течение пожара. Например, панель управления 22 может быть расположена с наружной стороны стенки 102, окружающей двигательное отделение 100. Панель управления 22 включает в себя контрольную систему обнаружения дефектов электропроводки. Контрольная система обнаружения дефектов контролирует электропроводку к датчикам 20 загорания и клапанам управления 30 и 32 на предмет размыкания цепи, короткого замыкания цепи и условий неустойчивой работы электропроводки. Панель управления 22 также реагирует на давление в находящемся под давлением резервуаре 22 и выдает сигнал тревоги в том случае, когда давление падает ниже заданной величины. Система приведения в действие представляет собой системы "детонаторного типа", которая заставляет клапаны 30 и 32 выдавать из резервуара 12 воду под давлением. Обычно панель управления 22 включает в себя нажимную кнопку выделения тумана с помещаемой поверх нее подъемной крышкой. Нажимная кнопка выделения тумана приводится в действие, с тем чтобы вручную вызвать выделение воды из резервуара 12. Панель управления также подсоединена к визуальной и воспринимаемой на слух тревожной сигнализации, расположенной в двигательном отделении 100.

В случае его использования устройство 10 для гашения огня устанавливается в опасной зоне, например в двигательном отделении 100, при этом предварительно вычисляется требуемое количество сопел, определяется тип сопел, которые должны быть использованы, а также рассчитывается требуемый объем воды, причем все это выполняется так, как показано в примере 1. Затем сопла 18 устанавливаются на расстоянии друг от друга вокруг двигательного отделения 100 вдоль трубопроводов 14 и 16, соединяемых с находящимся под давлением резервуаром 12 через управляющие клапаны 30 и 32. Например сопла 18 можно разместить с интервалом около 1 метра в опасной зоне 100. Однако можно использовать и другие интервалы между соплами. Панель управления 22 располагается снаружи двигательного отделения 100 и посредством электропроводки соединена с датчиками 20 и управляющими клапанами 30 и 32, а также с визуальной или воспринимающей на слух тревожной сигнализацией.

В случае загорания или быстрого повышения температуры в двигательном отделении 100 датчик 40 или 42 загорания включается для подачи на панель управления 22 команды на приведение в действие управляющих клапанов 30 и 32 с целью подачи из резервуара 12 воды под давлением. Вода под давлением проходит по трубопроводам 14 и 16 к соплам 18. Вода проходит через фильтр и вихревую камеру сопел 18 и образует тонкий туман со средним диаметром капель, составляющим от 250 до 500 микрон. Средний диаметр капли представляет собой выражение размера капли в виде объема жидкости и является величиной, где 50% полного объема распыленной жидкости создается каплями с диаметрами, большими среднего значения, а 50% меньшими среднего значения.

Указанные ниже испытания были выполнены на испытательном оборудовании, расположенном в грузовом контейнере 12,2 м с открытыми дверями на одном конце и с большим количеством сопел 18, расположенных посредине боковых стенок контейнера. Воспламеняемое топливо помещалось в поддон, расположенный на полу контейнера на середине его длины. Ниже приведены результаты испытаний.

Тест 1. Цель: визуальная демонстрация - изопропанол.

Огнетушительная среда - водяной туман
Топливо - изопропанол
Количество использованного топлива - 3 л
Площадь поверхности огня - 0,636 м²
Время обнаружения - 5 с
Типоразмер сопла - HF-16
Размер отверстия - 1,1 мм
Расход через каждое сопло при давлении 20 бар (20,4 кгс/см²) - 0,683 л/мин
Расход через все сопла при давлении 20 бар (20,4 кгс/см²) - 16,4 л/мин
Давление воды - 2000 КПа (20,4 кГс/см²)
Угол распыления - 84^o
Количество сопел - 24
Количество действующих сопел - от 14 до 16
Средний размер капель - 375-400 микрон
Время тушения - 23 с
Скорость поглощения - 21,7^oC/с
Количество задействованных сопел 18 было меньше общего количества сопел 18, поскольку двери контейнера были открыты.

Тест 2. Цель: визуальная демонстрация - бензин
Огнетушительная среда - водяной туман
Топливо - бензин
Количество использованного топлива - 3 л
Площадь поверхности огня - 0,636 м²
Время обнаружения - 3 с
Типоразмер сопла - HF - 16х16 - HF - 32х8
Размер отверстия - HF - 16 = 1,1 мм - HF -32 = 1,5 мм
Расход через сопла при давлении 20 бар (20,4 кгс/см²) - 21,8 л/мин
Давление воды - 2000 кПа - (20 бар = 20,4 кгс/см²)
Угол распыления - HF -16 = 84^o - HF - 32 = 91^o
Количество сопел - 24
Количество действующих сопел - 16
Средний размер капель - HF - 16 = 375 - 400 микрон - HF - 32 = 350 - 375 микрон
Время тушения - 13 с
Скорость поглощения - 1,123^oC/с
Тест 3. Цель: визуальная демонстрация - дизельное топливо
Огнетушительная среда - водяной туман
Топливо - дизельное топливо
Количество использованного топлива - 3 л
Площадь поверхности огня - 0,363 м²
Время обнаружения - 12 с
Типоразмер сопла - HF - 16
Размер отверстия - 1,1 мм
Расход через каждое сопло при давлении 20 бар (20,4 кгс/см²) - 0,683 л/мин
Расход через все сопла при давлении 20 бар (20,4 кгс/см²) - 16,4 л/мин
Давление воды - 2000 КПа (20,4 кгс/см²)
Угол распыления - 84^o
Количество сопел - 24
Средний размер капель - 375-400 микрон
Время тушения - 6 с
Скорость поглощения - 0,33^oC/с
Этот тест был выполнен с закрытыми дверями контейнера.

Тест 4. Цель: сравнение тумана с CO₂
Огнетушительная среда - водяной туман
Топливо - бензин
Количество использованного топлива - 2 л
Площадь поверхности огня - 0,636 м²
Время обнаружения - 5 с
Типоразмер сопла - HF-16
Размер отверстия - 1,1 мм
Расход через каждое сопло при давлении 20 бар (20,4 кгс/см²) - 0,683 л/мин
Расход через все сопла при давлении 20 бар (20,4 кгс/см²) - 16,4 л/мин
Угол распыления - 84^o
Количество сопел - 24
Количество действующих сопел - 24
Средний размер капель - 375 - 400 микрон
Время тушения - 12 с
Этот тест называется "тест тумана".

Тест 5. Цель: сравнение тумана с CO₂.

Огнетушительная среда - Двуокись углерода
Топливо - бензин
Количество использованного топлива - 2 л
Площадь поверхности огня - 0,636 м²
Время обнаружения - 5 с
Количество CO₂ - 32 кг
Количество сопел - 6
Время тушения - 17 с
Этот тест называется "тест CO₂".

В соответствии с изложенным выше описываемые испытания 1-5 были проведены в сорокафутовом (40) (12,18 м) грузовом контейнере. Это - стандартный контейнер с габаритами 12 х 3 х 3 м, что составляет 108 м³. Скорость распыления (т. е. плотность потока распыления) можно определить делением общего расхода сопел 18 (который назван "производительностью всех сопел при 20 бар" в указанных выше данных испытания) на объем опасной зоны, т.е. 108 м³".

Для испытания 1, 3 и 4 это дает: (16,4 л/мин/108 м³ = 0,15 л/мин/м³: для Испытания 2 это дает (21,8 л/мин)/108 м³ = 0,20 л/мин/м³.

В процессе проведения тестов каждое из видов топлива было воспламенено, при этом допускалось его горение за период от 25 до 60 секунд, после чего для гашения огня было приведено в действие устройство 10. Температура внутри контейнера контролировалась от времени воспламенения топлива до гашения созданного пламени. Эти результаты графически показаны на фигурах 2 и 3. Фиг. 2 относится к тестам с 1 по 3, а тесты 4 и 5 графически представлены на фиг. 3. Стрелка, обозначенная позицией "1", характеризует момент времени, когда устройство для гашения огня было приведено в действие, а стрелка, обозначенная позицией "E", указывает на момент времени, когда огонь был потушен.

Результат каждого теста заключается в том, что огонь был погашен устройством 10 для гашения огня за относительно короткий период времени, обычно менее 25 секунд. Также следует заметить, как показано на фиг. 3, что действие устройства 10 для гашения огня в отношении снижения температуры сильнее действия двуокиси углерода. Это происходит из-за того, что когда температура в опасной зоне увеличивается, объем водяного тумана резко увеличивается, поскольку он изменяет состояние от водяного тумана к водяному пару. Объем водяного пара в 1700 раз больше объема воды, из которой он был создан. Следовательно, водяной пар осуществляет дополнительное вытеснение кислорода из опасной зоны и препятствует сохранению горения в опасной зоне. Кроме того, при переходе воды из жидкого состояния в газообразное она поглощает в 540 раз больше тепла, чем в случае жидкой фазы. Кроме того, увеличение температуры опасной зоны приводит к снижению удельного веса воды, что повышает ее скорость, уменьшает размер капель и увеличивает поток воды через опасную зону. То есть, при повышении температуры в опасной зоне водяной туман становится более эффективным. Этого обычно не происходит в случае использования других средств борьбы с огнем.

На фиг. 4 представлен график зависимости температуры от времени, демонстрирующий минимальные рабочие характеристики устройства 10 для гашения огня. График показывает период, предшествующий горению и обозначенный P, период стабилизации температуры, обозначенный ST (который обычно составляет 90 секунд) и в конце которого приводится в действие устройство 10 для гашения огня. После этого осуществляется гашение огня за период, обозначенный E, который обычно составляет менее 60 секунд, при этом резервуар 12 полностью разгружается в течение периода, обозначенного D, который обычно составляет более 90 секунд. В течение периода, предшествующего сгоранию, опасная зона обычно достигает температуры, превышающей 300^oC, причем эта температура сохраняется в течение периода ST стабилизации температуры. Обычно перед тем как резервуар 12 полностью разгружается, температура в опасной зоне уменьшается на 60% по сравнению с температурой, имеющей место в период ST стабилизации температуры. Конечная температура в опасной зоне, как правило, составляет менее 250^oC. Тесты, представленные на фиг. 2 и 3, показывают, что эти результаты достижимы при использовании устройства 10 для гашения огня, выполненного согласно настоящему изобретению.

Вышеупомянутые тесты были проведены с использованием каскадного устройства 200, представленного на фиг. 5. Лоток 204 каскада сконструирован таким образом, чтобы смоделировать утечки топлива на горячий коллектор. Каскадное устройство 200 содержит относительно большой коробчатый поддон 202, площадь которого составляет приблизительно 1 квадратный метр, плоский поддон 204 каскада, площадь поверхности которого составляет приблизительно 0,5 квадратного метра, на котором располагается относительно небольшой коробчатый поддон 206. Небольшой коробчатый поддон 206 имеет большое количество отверстий 208 для возможности падения дизельного топлива с коробчатого поддона 206 на плоский поддон 204 каскада. Поддон 204 каскада имеет ножки 210, с помощью которых он располагается над поддоном 202, а ножки 212 поддона 206 обеспечивают его расположение на поддоне 204 каскада. Обычно в поддоне 202 находится бензин/изопропанол. При его использовании поддон 204 каскада становится чрезвычайно горячим и вызывает взрыв воспламененного топлива на поддоне 206 и его выброс с каскадного устройства 200.

Дополнительный тест устройства 10 для гашения огня, выполненного согласно настоящему изобретению, был проведен в опасной зоне объемом 500 м³ (10 м х 10 м х 5 м) с такими же соплами 18 в количестве 190 штук, которые были использованы в предыдущем тесте. При этом было использовано 90 литров топлива площадью 7 м². Топливо находилось в каскадном поддоне 204 и в шести других поддонах, включающих в себя разлитое пламя, а также фонтанирующее пламя дизельного топлива (характеризовавшее пламя из разрушенной топливной магистрали). Все поддоны были воспламенены, причем перед приведением в действие устройства 10 для гашения огня обеспечивалась возможность горения в течение двух минут.

В течение теста было выявлено, что цвет побочных продуктов сгорания изменился с густого черного до белого сразу же после того, как было приведено в действие устройство 10 для гашения огня. Результаты заключался в том, что все пламя было погашено в течение 30 секунд, а наблюдатели могли пройти в опасную зону до завершения 90 секундного периода, в течение которого в опасную зону выпускался туман.

В течение этого времени наблюдатели не испытывали затруднений дыхания. Из этого следует, что устройство 10 для гашения огня приводит к подавлению дыма и заставляет побочные продукты сгорания выпадать из воздуха.

Устройство 10 для гашения огня, выполненное согласно настоящему изобретению, обладает преимуществом, заключающемся в том, что оно может использовать водяной туман для заполнения опасной зоны, чтобы прервать цепную реакцию горения для предотвращения горения в опасной зоне. Кроме того, водяной пар создает воздействие по значительному уменьшению нагрева внутри опасной зоны и вытеснению кислорода внутри опасной зоны вследствие перехода воды из жидкого состояния в парообразное (туман). При этом устройство 10 для гашения огня приводит к неожиданному результату, состоящему в том, что оно может использовать относительно небольшое количество воды для гашения пламени, вызванного относительно большим количеством легко воспламеняемой жидкости. В табл. 2 приведены сравнительные характеристики устройства 10 для гашения огня, выполненного согласно настоящему изобретению (указано в таблице как MISTEX), по сравнению с обычными системами для гашения огня.

В объеме настоящего изобретения могут быть выполнены его варианты и модификации, очевидные для квалифицированных специалистов. Так, к воде для повышения ее способности гашения огня может быть добавлен поглотитель тепла и эмульгатор топлива, например, в виде жидкости с товарным знаком PHIREX. Кроме того, в устройстве для гашения огня может быть использована любая форма датчика загорания, например датчики загорания на основе радиоизотопов, датчики с ионной камерой, лучевые датчики, ультрафиолетовые датчики или что-либо подобное.

Claims

1. Устройство для гашения огня, расположенное в опасной зоне и содержащее резервуар с невоспламеняющейся жидкостью, средство для распыления жидкости в опасную зону и образования тумана, средство подачи жидкости из резервуара через средство распыления под давлением для образования тумана, сенсорное средство для обнаружения наличия огня в опасной зоне, связанное через средство управления со средством подачи жидкости из резервуара в опасную зону, отличающееся тем, что объем резервуара составляет менее 1 л на 1 м³ объема опасной зоны, а средство распыления обеспечивает подачу невоспламеняющейся жидкости под давлением менее 20,4 кгс/см² в количестве около 1 л/мин на 1 м³ опасной зоны со средним размером капель до 500 мкм для усиления воздействия тумана на пламя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средний размер капель находится в пределах от 50 до 500 мкм.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средний размер капель находится в пределах от 250 до 400 мкм.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что средство распыления работает около 90 с или менее, чтобы погасить огонь.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство подачи содержит предварительно сжатый газ.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что средство управления предназначено для дистанционного включения средства доставки.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что средство управления средством доставки содержит, по меньшей мере, один клапан.

8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что средство распыления имеет большое количество сопел, требуемых для опасной зоны, которое определяется как функция воздушного объема опасной зоны, скорости течения через сопла и компенсационного коэффициента, и выражается уравнением
N.N. = A.V./C.F./90FR,
где N.N. - количество сопел;
A.V. - воздушный объем опасной зоны;
C.F. - компенсационный коэффициент, как указано;
90FR - объем воды, который протекает через одно из сопел за данный период, например, менее 90 с.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что сопла имеют выпускную скорость, которая меньше 2 л/мин.

10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что каждое сопло имеет угол распыления больше 70^o.

11. Устройство по любому из пп.8 - 10, отличающееся тем, что каждое из сопел имеет полую форму распыления.

12. Устройство по любому из пп.8 - 11, отличающееся тем, что сопла отстоят друг от друга в опасной зоне на расстояние около 1 м.

13. Устройство по любому из пп.8 - 12, отличающееся тем, что каждое сопло содержит камеру для повышения степени распыления невоспламеняющейся жидкости, протекающей через него.

14. Устройство по любому из пп.8 - 13, отличающееся тем, что сопла размещены так, чтобы невоспламеняющаяся жидкость распылялась по всем участкам опасной зоны.

15. Устройство по любому из пп.1 - 14, отличающееся тем, что средство обнаружения содержит датчик температуры, который настроен на заданную температуру.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что датчик температуры настроен на включение при температуре от 60 до 100^oС.

17. Устройство по любому из пп.1 - 16, отличающееся тем, что средство обнаружения также содержит датчик скорости изменения температуры, настроенный так, чтобы обнаруживать скорости изменения температуры более 9^oС/мин.

18. Устройство по любому из пп.1 - 17, отличающееся тем, что средство обнаружения также содержит датчик задымления.

19. Устройство по любому из пп.1 - 18, отличающееся тем, что образованный туман обеспечивает возможность дыхания.

20. Устройство по любому из пп.1 - 19, отличающееся тем, что невоспламеняемой жидкостью является вода.

21. Устройство по любому из пп.1 - 20, отличающееся тем, что в качестве невоспламеняющейся жидкости использован водный раствор.

22. Устройство по пп.1 - 21, отличающееся тем, что невоспламеняющаяся жидкость содержит добавки.

23. Способ гашения огня, заключающийся в том, что содержит стадии направления распыленной невоспламеняемой жидкости от распыляющего средства к опасной зоне, при этом распыляющее средство имеет резервуар, и подачи невоспламеняемой жидкости через распыляющее средство под давлением для образования тумана и создания атмосферы, которая не будет поддерживать горение, отличающееся тем, что объем резервуара составляет менее 1 л на 1 м³ объема опасной зоны, а средство распыления обеспечивает подачу невоспламеняющейся жидкости под давлением менее 20,4 кгс/см² в количестве около 1 л/мин на 1 м³ опасной зоны со средним размером капель до 500 мкм для усиления воздействия тумана на пламя.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что невоспламеняющуюся жидкость распыляют в опасную зону для образования тумана, имеющего средний размер частиц в диапазоне от 50 до 500 мкм.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что невоспламеняющуюся жидкость распыляют в опасную зону для образования тумана, имеющего размер частиц в диапазоне от 250 до 400 мкм.

26. Способ по пп. 23 - 25, отличающийся тем, что средство управления осуществляет подачу жидкости дистанционно.

27. Способ по любому из пп.23 - 26, отличающийся тем, что средство управления используют для включения средства управления доставкой жидкости после обнаружения наличия огня в опасной зоне средством обнаружения.

28. Средство по любому из пп.23 - 27, отличающееся тем, что используют средство распыления, имеющее большое количество сопел, требуемых для опасной зоны, которое определяют как функцию воздушного объема опасной зоны, скорости течения через сопла и компенсационного коэффициента, и выражается уравнением
N.N. = A.V./C.F./90FR,
где N.N. - количество сопел;
A.V. - воздушный объем опасной зоны;
C.F. - компенсационный коэффициент, как указано;
90FR - объем воды, который протекает через одно из сопел за данный период, например, менее 90 с.

29. Способ по п.28, отличающийся тем, что жидкость распыляют через сопла с выпускной скоростью, которая меньше 2 л/мин.

30. Способ по п.28 или 29, отличающийся тем, что жидкость распыляют через каждое сопло, имеющее угол распыления больше 70^o.

31. Способ по любому из пп.28 - 30, отличающийся тем, что каждое из сопел имеет полую форму распыления.

32. Способ по любому из пп.23 - 27, отличающийся тем, что сопла размещают друг от друга в опасной зоне на расстоянии около 1 м.

33. Способ по любому из пп.28 - 32, отличающийся тем, что размещают сопла так, что невоспламеняющуюся жидкость распыляют во все области опасной зоны.

34. Способ по любому из пп.23 - 33, отличающийся тем, что определяют наличие огня путем определения повышения температуры выше заданного предела.

35. Способ по п.34, отличающийся тем, что заданная температура находится в пределах от 60 до 100^oС.

36. Способ по любому из пп.23 - 35, отличающийся тем, что определяют наличие огня путем определения скорости повышения температуры больше, чем 9^oС/мин.

37. Способ по любому из пп.23 - 36, отличающийся тем, что определяют наличием огня путем определения наличия дыма в опасной зоне.

38. Способ по любому из пп.23 - 37, отличающийся тем, что невоспламеняющейся жидкостью является вода.

39. Способ по любому из пп.23 - 38, отличающийся тем, что невоспламеняющейся жидкостью является водный раствор.

40. Способ по любому из пп.23 - 39, отличающийся тем, что невоспламеняющаяся жидкость содержит добавки.