PL177502B1

PL177502B1 - Sposób i urządzenie do gaszenia pożarów

Info

Publication number: PL177502B1
Application number: PL94311742A
Authority: PL
Inventors: Kenneth Hillier; Mitchell E. Byfield
Original assignee: Invention Tech Pty Ltd
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1999-11-30
Also published as: FI951174A0; NO311788B1; HU9500940D0; IL110274A; TW299239B; BG99571A; DE69434671D1; CZ291504B6; HU218540B; EP0667795A1; ZA944999B; EP0667795A4; CZ64995A3; CN1113380A; KR100308245B1; PL311742A1; NZ268550A; US6637518B1; LT95041A; RU95110696A

Abstract

1 . Sposób gaszenia pozarów klasy A i B w za- mknietych pomieszczeniach, na przyklad w silowniach, w salach komputerowych, jak równiez na statkach, w sa- molotach i pojazdach kosmicznych, przez rozpryski- wanie cieczy gasniczej pod cisnieniem, znamienny tym, ze ciecz gasnicza doprowadza sie pod cisnieniem rzedu 2000 kPa, w ilosci do 1 l cieczy gasniczej na 1 min. i 1 m3 obszaru zagrozenia i w czasie przynajmniej 90 s, do ukladu dysz (18), w którym doprowadzona do nich ciecz gasnicza przeksztalca sie w mgielke kropelkowa o srednicy kropelek od 50 do 500 µm, korzystnie od 250 do 400 µm, i kieruje ja na zagrozony obszar. Fig 1 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób gaszenia pożarów klasy A i B w zamkniętych pomieszczeniach, na przykład w siłowniach, salach komputerowych, jak również na statkach, w samolotach i pojazdach kosmicznych, przez rozpryskiwanie cieczy gaśniczej pod ciśnieniem.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do gaszenia pożarów klasy A i B w zamkniętych pomieszczeniach wyposażone w zbiornik cieczy gaśniczej, w połączony z nim za pomocą sterowanego zaworu zespół zasilający, złożony z rur, zaopatrzonych w układ dysz rozpylających oraz w układ czujników połączonych z zaworem.

Z opisu polskiego wzoru użytkowego nr Ru 14399 znane jest urządzenie przeciwpożarowe z sygnalizacją złożone z kilku zespołów gaśniczych, z których każdy jest wyposażony w układ specjalnej konstrukcji topikowych czujników temperatury, sprzężonych hydraulicznie z zaworem membranowym, otwierającym po zadziałaniu czujnika dopływ wody do rury gaśniczej, wyposażonej w dysze rozbryzgowe. Dysze te pokrywijjąstrumiemami wody znaczną część powierzchni, na której występuje pożar-. Czujniki temperatury są ponadto połączone elektrycznie ze stycznikiem ciśnieniowym, który zamykając obwód elektryczny włącza alarm, na przykład syrenę, a ponadto w sygnalizator numerowy, wskazujący na ten zespół gaśniczy, który rozpoczął działanie.

Wadą tego rozwiązania jest słaba efektywność działania, duże zapotrzebowanie wody oraz zalewanie nie gaszonego pomieszczenia, co najczęściej związane jest z niebezpieczeństwem spięć instalacji elektrycznej oraz szkodami przez zalanie.

Ze zgłoszenia patentowego PCT/GB90/01767 znane jest urządzenie do rozpryskiwania wody, wyposażone w dyszę rozpryskującą z komorą wirową i stożkiem wylotowym tworzącym w przypadku przepływu laminarnego - stożkowy płaszcz wodny, a w przypadku przepływu burzliwego - kropelkowe strugi, zraszające miejsce pożaru. Ponadto urządzenie to jest wyposażone w źródło gazu pirotechnicznego, wytwarzanego na przykład w wyniku utlenienia azydku metalu alkalicznego, wytwarzającego w zbiorniku wodnym odpowiednie ciśnienie oraz w układ sterujący oddzielnie każdym jego zespołem. Urządzenie może pracować przy dwóch różnych ciśnieniach w zbiorniku wody: niskim, powodującym laminarny wypływ wody, oraz wysokim, powodującym wypływ burzliwy, w postaci nieciągłych strug kropelkowych.

Istotną niedogodnością tego rozwiązania jest stosunkowo duże zużycie wody oraz niebezpieczeństwo związane z możliwością zalania urządzeń elektrycznych lub elektronicznych przez strugi gaszącej wody, tym bardziej, że urządzenie będące przedmiotem patentu ma zastosowanie między innymi do gaszenia pożarów w samolotach i pojazdach kosmicznych.

Istniejątrzy główne czynniki podtrzymujące pożar: wysoka temperatura, dostęp powietrza lub tlenu i palący się materiał czyli paliwo. Podczas gaszenia pożaru należy starać się o wyeliminowanie co najmniej jednego z tych czynników. Zazwyczaj do gaszenia pożaru używa się wodę, dwutlenek węgla (CO2), albo halon, w postaci proszku lub piany. Działanie gaśnicze wody polega głównie na pobieraniu z płonącego materiału ciepła parowania, natomiast działanie dwutlenku węgla - na redukcji tlenu w bezpośrednim otoczeniu pożaru.

177 502

Charakterystycznym zjawiskiem, występującym w procesie spalania jest reakcja łańcuchowa sprzyjająca podtrzymywaniu tego procesu i polegająca na powstawaniu wolnych rodników·'. Stosowany do gaszenia halon, łączy się w wolnymi rodnikami, przerywa reakcję łańcuchową i zapobiega dalszemu procesowi spalania.

Główną wadą bezpośredniego stosowania do gaszenia pożaru strumienia wody jest konieczność użycia do tego celu znacznych jej ilości, a także możliwość spowodowania szkód, będących wynikiem zalania, j ak również nieprzydatność wody do gaszenia niektórych substancj i chemicznych.

Użycie dwutlenku węgla CO2 i halonu wiąże się z koniecznością ewakuacji ludzi i zwierząt, gdyż spowodowana przez te środki redukcja tlenu, uniemożliwia oddychanie w otoczeniu pożaru. Z tego powodu osoby gaszące pożar za pomocą gaśnic CO₂, lub halonowych muszą nosić aparaty tlenowe. Inną wadą halonu jest jego silna toksyczność, powodująca długotrwałe zatrucie środowiska; z tych względów używanie go do gaszenia jest w wielu przypadkach zabronione.

Celem wynalazku jest zastąpienie stosowanych dotychczas sposobów i urządzeń do gaszenia pożarów wymagających użycia dużej ilości cieczy gaszącej albo też toksycznego halonu przez sposób i urządzenie, w którym do gaszenia używana jest woda lub inna niepalna ciecz gasząca w bardzo niewielkiej ilości, dzięki czemu są one szczególnie przystosowane do gaszenia pożarów na statkach, w samolotach i pojazdach kosmicznych, w których ilość dysponowanej cieczy jest bardzo ograniczona.

Powyższy cel realizuje sposób i urządzenie do gaszenia pożarów w zamkniętych pomieszczeniach według wynalazku, które eliminują wymienione wady znanych sposobów i urządzeń do gaszenia pożarów dzięki stosowaniu niepalnej cieczy gaśniczej, zwłaszcza wody, w postaci rozpylonej mgiełki, która umożliwia równoczesną redukcję temperatury oparów otaczających pożar, pobranie znacznej ilości ciepła parowania od płonącego ośrodka, jak również wyparcie tlenu z otoczenia pożaru i przerwanie reakcji łańcuchowej procesu spalania, a więc równoczesne wyeliminowanie wszystkich trzech czynników podtrzymujących pożar.

Sposób gaszenia pożarów klasy A i B w zamkniętych pomieszczeniach według wynalazku przy użyciu cieczy gaśniczej pod ciśnieniem charakteryzuje się tym, że ciecz gaśniczą doprowadza się pod ciśnieniem rzędu 2000 kPa, w ilości do 1l cieczy gaśniczej na min. i 1 m³ obszaru zagrożenia i w czasie przynajmniej 90 s, do układu dysz, w którym doprowadzoną do nich ciecz gaśniczą przekształca się w mgiełkę kropelkową o średnicy kropelek od 50 do 500 gm, korzystnie od 250 do 400 gm, i kierują ją na zagrożony obszar.

Jako ciecz gaśniczą stosuje się wodę, względnie wodę zawierającą dodatkowe środki, zwłaszcza środki zwiększające absorpcję ciepła oraz emulgatory.

Określoną wyżej całkowitą objętość cieczy gaśniczej doprowadza się do dysz rozpylających, korzystnie w czasie znamionowym krótszym od 90 s.

Urządzenie do gaszenia pożarów według wynalazku charakteryzuje się tym, że połączony ze zbiornikiem zespół zasilający składa się z rur, tworzących zamknięte pętle i zaopatrzonych w dysze o charakterystyce odpowiadającej średnicy kropelek mgiełki kropelkowej o od 50 do 500 gm, przy czym łączna przepustowość objętości cieczy gaśniczej ze zbiornika do dysz w czasie krótszym od 90 sekund.

Ciecz gaśnicza a w zbiorniku znajduje się pod ciśnieniem wynoszącym korzystnie około 2000 kPa.

Zbiornik cieczy gaśniczej jest ponadto częściowo wypełniony środkiem wytwarzającym ciśnienie, stanowiącym korzystnie suchy azot.

Zespół sterujący otwieraniem dysz jest korzystnie sprzężony z zaworem zamykającym zbiornik cieczy gaśniczej oraz korzystnie z układem czujników do wykrywania pożaru.

Zespół zasilający urządzenia jest wyposażony w liczbę NN dysz rozpylających, określoną jako funkcja objętości AV powietrza w obszarze zagrożenia i szybkości przepływu cieczy gaśniczej przez dysze według wzoru

177 502

N AV

Ν 90FRCF gdzie CF - jest współczynnikiem kompensacji, a 90 FR - wyraża objętość wody przepływającej przez jedną dyszę w czasie 90 sek., przy czym poszczególne dysze rozpylające mają przepustowość mniejszą od 2 l /minutę, natomiast ich kąt rozpylania większy od kąta bryłowego wynoszącego 70°.

Dysze rozpylające ze znaną komorą wirową są zaopatrzone na wejściu w filtr oddzielający drobiny materiałów stałych, a na wyjściu w perforowany stożek do wytwarzania mgiełki kropelkowej.

Poszczególne dysze są korzystnie umieszczone przynajmniej w odległości 1m od obszaru zagrożenia.

Układ czujników urządzenia do wykrywania pożaru jest wyposażony w czujniki temperatury, nastawione na przedział temperatur od 60°C do 100°C oraz czujniki szybkości zmian temperatury nastawione na szybkość wzrostu większą niż 9°/min. oraz dodatkowo w detektory dymu.

Wypełniająca zbiornik ciecz gaśnicza jest nietrująca dla organizmu człowieka, korzystnie stanowijąwoda, względnie woda zawierająca dodatkowe środki, zwłaszcza środki zwiększające absorpcję oraz emulgatory.

Zbiornik urządzenia ma objętość w litrach równą wyrażonej w metrach sześciennych objętości obszaru zagrożenia.

Zaletą sposobu gaszenia według wynalazku, polegającego na wytworzeniu rozproszonej cieczy gaśniczej, zwłaszcza wody w postaci mgiełki kropelkowej, która w zetknięciu z gazami o wysokiej temperaturze, zamienia się szybko w parę wodną, absorbującą znaczne ilości ciepła parowania z otoczenia, a ponadto łatwo łączy się z wolnymi rodnikami i powoduje przerwanie reakcji łańcuchowej procesu spalania, a więc wykazuje zarówno efekt tłumiący, jak i oziębiający otoczenie pożaru. Mgiełka wodna oddziaływuje więc na pożar zupełnie odmiennie niż bezpośrednie użycie strumienia wody, ajej działanie jest zbliżone do działania gazowych środków gaśniczych, takich jak CO₂ lub halon.

Efekty gaszenia osiąga się dzięki dużej szybkości, z jakąż drobniutkiej mgiełki cieczy gaśniczej, złożonej z kropelek o średnicy od 50 do 500 mikronów, tworzy się para cieczy. Absorpcja ciepła parowania z otoczenia pożaru przekształca mgiełkę wodną w parę, mającą zarówno zdolność zmniejszenia przewodzenia ciepła z płomienia pożaru do obiektów otaczających, jak i wypierania tlenu z otoczenia pożaru. Wskutek tego 'istotną cechą gaszenia pożaru sposobem według wynalazku jest bardzo małe zapotrzebowanie cieczy gaśniczej, zwłaszcza wody, wynoszące mniej niż 11 na min. i m³ obszaru zagrożenia, dzięki czemu sposób ten jest specjalnie przystosowany do gaszenia pożaru na statkach, w samolotach i pojazdach kosmicznych oraz we wszystkich przypadkach, gdy ilość dysponowanej cieczy gaśniczej jest bardzo ograniczona.

Badania eksploatacyjne wynalazku wykazały, że przy użyciu niewielkiej ilości wody, nie przekraczającej 2 l/m* obszaru zagrożenia, urządzenie według wynalazku umożliwia bezpieczne ugaszenie zarówno pożarów klasy A lub B, jak i pożaru urządzeń elektrycznych, co nie jest możliwe przy użyciu żadnego ze znanych sposobów.

Za pomocą urządzenia według wynalazku, typowy pożar w zamkniętym pomieszczeniu może być ugaszony przy użyciu odpowiedniej liczby dysz w 30 sek., przy czym każda dysza rozpyla przy nadciśnieniu około 20 barów około 0,4 litra wody, generując około 2,6 m* mgiełki. Urządzenie według wynalazku zapewnia więc znaczące zmniejszenie zużycia wody niezbędnej do ugaszenia pożaru, w porównaniu z tradycyjnym sposobem gaszenia.

Urządzenie do gaszenia pożarów według wynalazkujest szczególnie korzystnie stosowane w tych przypadkach, gdy stosunkowo mała objętość mgiełki, generowanej z wody, wystarcza do przerwania procesu spalania, a więc do ugaszenia pożaru w pomieszczeniach zamkniętych, w szczególności zaś obszarze zagrożenia, w którym w wyniku pożaru mogą wystąpić inne niekorzystne zjawiska, na przykład wybuch.

177 502

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia salę maszynowni na statku, wyposażonąw urządzenie do gaszenia pożaru, w widoku perspektywicznym; fig. 2 - wykres skuteczności gaszenia przez urządzenie według fig. 1, określonej zależnością temperatury pożaru w funkcji czasu w przypadku pożaru materiałów palnych, a mianowicie: izopropanolu, benzyny i ropy; fig. 3 - wykres skuteczności gaszenia, przez urządzenia według fig. 1, płonącej benzyny przy użyciu jako cieczy gaśniczej dwutlenku węgla; fig. 4 - wykres temperatury pożaru w funkcji czasu w pomieszczeniu według fig. 1 we wszystkich fazach gaszenia przy użyciu urządzenia według fig. 1, jak również z zastosowaniem kaskady według fig. 5; fig. 5 kaskadę do badania urządzeń do gaszenia pożaru; fig. 6 - wykres procesu spalania i reakcji łańcuchowej pożaru.

Figura 1 przedstawia urządzenie do gaszenia pożarów 10, wyposażone w zbiornik 12 cieczy gaśniczej pod ciśnieniem, w zespół zasilający złożony z rur 14 i 16, zaopatrzonych w dysze rozpylające 18, w układ czujników 20 do wykrywania pożaru oraz w zespół sterujący 22 otwieraniem dysz rozpylających 18. Urządzenie lOjest zainstalowane w typowej maszynowni 100 statku, w której znajduje się silnik napędowy 104, połączony ze zbiornikiem paliwa 106 i wyposażony w rurę wydechową 108, oraz tłumik 110, chłodnica 112 i układ napędowy 114.

Zbiornik 12 cieczy gaśniczej, wykonany ze stali pokrytej galwanicznie, jest typowym zbiornikiem ciśnieniowym na ciśnienie rzędu 3000 kPa, o pojemności od 5 do 30 litrów i zawiera korzystnie wodę destylowaną pod ciśnieniem wytworzonym przez umieszczony w nim suchy azot.

Jest on przymocowany do ściany 102 maszynowni i zaopatrzony w umieszczony na jego wylocie zawór 30 sterujący wypływem wody. Zawór tenjest uruchamiany elektrycznie lub mechanicznie, automatycznie lub ręcznie.

Rury 14 i 16 zespołu zasilającego tworzą zamkniętą pętlę 36 i są połączone ze zbiornikiem 12 przez sterowany zawór przepływowy 32, przy czym każda z rur 14,16, stanowiących ramiona pętli 36 jest zaopatrzona w układ wielu dysz rozpylających 18, rozmieszczonych wokół maszynowni 100.

Dysze rozpylające 18 są skierowane w najważniejsze punkty maszynowni 100 i zapewniają rozpylenie wody na całej jej powierzchni, umożliwiając jednak koncentrację natrysku w obszarze potencjalnie największego pożaru. Zaleca się zamocowanie rur 14 i 16 zespołu zasilającego pod sufitem maszynowni 100, w szczególności nad układem napędowym 114.

Dysze rozpylające 18 sąskierowane do dołu i lub promieniowo na zewnątrz względem rur 14 i 16 (fig. 1).

Zamknięta pętla 36 złożona z rur 14 i 16 zespołu zasilającego jest połączona ze zbiornikiem 12 za pomocą elastycznych przewodów, o średnicy nie mniejszej niż 2 mm, dostosowanych do ciśnienia co najmniej 3000 kPa. Zaleca się, aby poszczególne rury sieci były pozbawione ślepych zakończeń.

Dysze rozpylające 18 sąwykonane najkorzystniej z mosiądzu lub ze stali nierdzewnej i zaopatrzone w komorę wirowąz perforowanym stożkiem na wyjściu, powodującym rozdrabnianie strumienia przepływającej wody na kropelki o średnicach od 50 do 500 gm, korzystnie 250 do 400 μιη oraz - w stożkowy filtr, na wejściu, który zapobiega blokowaniu przepływu wody przez drobiny materiałów stałych. Kąt rozpylania mgiełki wodnej wytrysku z dysz rozpylających 18 winien wynosić około 80° przy ciśnieniu około 2000 kPa, czyli 20 barów, i przekroju otworu wylotowego około 1 mm². W celu uzyskania tak rozdrobnionych kropelek stosuj e się właśnie perforowany stożek dyszy. Tego typu dysze rozpylające 18 sąprodukowane i dostarczane w następujących wydajnościach:

177 502

Typ	Natężenie przepływu (l/min.)	Ciśnienie (bar)	Objętość wody wypływającej z dyszy w czasie 90 s (90FR) w litrach
TN4	0,65	20	0,98
TN6	0,83	20	1,25
TN8	0.96	20	1,44
TN10	1,06	20	1,59

Wydajność (przepustowość) każdego typu dysz rozpylających 18, używanych w urządzeniu 10, wyrażona objętością wody wypływającej z dyszy w czasie 90 s, jest więc mniejsza od 2 l

Rodzaj, liczba i wymiary dysz rozpylających 18 użytych w pomieszczeniu chronionym przeciwpożarowo zależy od wielu różnych czynników.

Obliczenia liczby i typu dysz dokonuje się w następujący sposób, określając przez:

GV - łączną objętość obszaru zagrożenia, czyli iloczyn wysokości H, szerokości W i długości L,

NV - objętość obszaru zagrożonego netto (czyli po odjęciu od objętości GV objętości wszystkich umieszczonych w tym obszarze przedmiotów trwałych),

WR - objętość wody niezbędnej do ugaszenia pożaru w obszarze zagrożonym w litrach,

NN - liczba niezbędnych dysz do rozpylenia i wytworzenia mgiełki w obszarze zagrożonym,

90FR - objętość wody wypływającej z każdej dyszy rozpylającej 18 przez 90 sekund pod ciśnieniem 20 barów (przeciętnie dla dyszy TN6, 1,25 litra),

CF - współczynnik kompensacji, którego wartość, określoną doświadczalnie dla różnego typu dysz podaje poniższa tcbuja:

2.8 dla dyszy typu TN-4

2.1 dla dyszy typu TN-6

1.8 dla dyszy typu TN-8

1.1 dla dyszy typu TN-10

WV - objętość wody niezbędnej do ugaszenia pożaru w obszarze zagrożenia w metrach sześciennych (czyli WR/1000),

PV - objętość w m3 pary, wytworzonej po odparowaniu objętości WV wody PV = 1700 · WY,

PFB - objętość gazowych produktów spalania, zwłaszcza CO2 i H₂O, na przykład 212 gramów ropy C₁₅H32 wytwarza po całkowitym spaleniu 1525 litrów CO2 . i H₂O, zaś 212 gramów benzyny ksylenowej C₈H₁₀ wytwarza po całkowitym spaleniu 1284 litrów CO2 i H2O,

Objętość wody WR niezbędną dla ugaszenia pożaru i liczbę wymaganych dysz NN oblicza się według poniższych wzorów:

NV

CF

NN =

WR 90 FR

Przykład 1.

Objętość obszaru zagrożenia wynosi GV = 7mx4mx 1 ,7m=47,6 m3, zaś po odjęciu objętości 3 przedmiotów, znajdujących się wewnątrz, wynoszącej odpowiednio dla pierwszego 1 m x 1 mx lrOj^ad a k dwóchpozosłafych 1,8 m x 9 , i m x 0,8 m.

NV = GV - [(1x 1x 1) + 2 x (1,8 x 0,9 x 0,8)] m3 = 47,6 m3 - 3,6 m3 = 44,0 m3

W urządzeniu do gaszenia zostały użyte dysze typu TN6 (współczynnik CF = 2,1), stąd objętość wody, niezbędna dla ugaszenia pożaru

WR = NV:CF = 44,0:2,1 = 20,9 l, zaś liczba dysz NN = WR:90FR = 20,9:1,25 - 16,7, a więc NN = 17 dysz.

Skorygowana niezbędna objętość wody WR = NN x 90FR = 17 x 1,25 l = 21,25 litra.

177 502

Układ czujników 20 do wykrywania pożaru jest wyposażony w czujniki 40 temperatury, korzystnie nastawione na przedział temperatur od 60° do 100° C oraz w czujniki 42 szybkości zmian temperatury, korzystnie nastawione na szybkość wzrostu temperatury większą niż 9°/min. Czujnik 40 temperatury jest zaopatrzony w pasek bimetalowy z rdzeniem, który rozszerza się przy wzroście temperatury otoczenia, doprowadzając po przekroczeniu nastawionej wartości temperatury do zestyku elektrycznego. Czujnik 42 szybkości zmian temperatury jest zazwyczaj zaopatrzony w membranę i komorę powietrzną, do której przenika rozgrzane powietrze, powodując odchylenie membrany, które jest proporcjonalne do szybkości zmian temperatury, powodując po przekroczeniu nastawionej wartości - zestyk przewodów elektrycznych i włączenie urządzenia gaszącego 10. Układ czujników 20 jest ponadto wyposażony w czujniki - detektory dymu, umieszczone najkorzystniej w miejscu przepływu powietrza spoza obszaru zagrożenia, bowiem wraz z powietrzem dopływa do czujnika również dym.

Zespół sterujący 22 otwieraniem dysz rozpylających 18, który ze względu na możliwość jego ręcznego włączenia winien być dostępny podczas pożaru, umieszczono na zewnątrz ściany 102 maszynowni 100. Składa się on z układu wykrywania wadliwego działania urządzenia gaszącego i z układu uaktywniającego. Układ wykrywania wadliwego działania nadzoruje przez ciągłe monitorowanie połączenia kablowe z układem czujników 20 oraz z zaworami 30 i 32, wykrywaj ąc ewentualne przerwy i zwarcia w obwodach, a także niepewne połączenia przewodów, a ponadto kontroluje ciśnienie w zbiorniku 12 i włącza alarm w przypadku gdy spadnie ono poniżej nastawionej wartości. Układ uaktywniający, połączony z układem czujników 20 steruje zaworami 30 i 32, powodując doprowadzenie wody pod ciśnieniem ze zbiornika 12 do zespołu zasilającego w wodę, a więc do rur 14 i 16 i dysz rozpylających 18. Ponadto jest on zaopatrzony we włącznik przyciskowy, umieszczony pod podnoszoną pokrywą i służący do ręcznego uruchamiania urządzenia gaśniczego. Zespół sterujący 22 jest również połączony z nieuwidocznionymi na rysunku środkami alarmu wizualnego i akustycznego w maszynowni 100.

Urządzenie 10 do gaszenia pożarów jest zwykle instalowane bezpośrednio w obszarze zagrożonym, na przykład w maszynowni 100 statku, przy czym jego dysze rozpylające 18 są rozmieszczone wokół maszynowni 100 wzdłuż rur 14 i 16 zespołu zasilającego, połączonych ze zbiornikiem ciśnieniowym 12 cieczy gaśniczej przez zawory 30 i 32. Zespół sterujący 22 urządzenia 10 jest natomiast umieszczony na zewnątrz maszynowni 100 i połączony kablami ze znajdującym się wewnątrz niej układem czujników 20 i z zaworami 30 i 32 oraz ze środkami alarmu wizualnego i akustycznego.

Działanie urządzenia 10 do gaszenia pożarów według wynalazku opisano poniżej.

W przypadku będącego wynikiem pożaru szybkiego wzrostu temperatury w maszynowni 100 czujnik 40 temperatury lub czujnik 42 szybkości wzrostu temperatury powoduje zestyk elektryczny, zamknięcie obwodu i wysłanie sygnału do zespołu sterującego 22, który powoduje otwarcie zaworów 30 i 32. Woda pod ciśnieniem wypływa wówczas ze zbiornika 12 i przepływając przez rury 14 i 16 zasila dysze rozpylające 18. Przepływając przez filtr i kamerę wirową każdej z dysz rozpylających 18, woda wytwarza na wyjściu z nich drobną mgiełkę złożoną z kropelek o średnicy od 50 do 500 gm. Średnia wartość średnicy kropelek zależy w dużej mierze od rodzaju i objętości cieczy w zbiorniku. Przy zawartości cieczy do 50% pojemności zbiornika 12, po rozpyleniu cieczy tworzą się kropelki o średnicach większych od wartości średniej, natomiast przy jej zawartości mniejszej od 50% pojemności - kropelki o średnicach mniejszych od wartości średniej.

W celu zbadania skuteczności gaszenia przez urządzenie według wynalazku wykonano testy gaszenia pożarów, wywołanych przez płynne paliwa łatwopalne, zawarte w kontenerze przy jego otwartych drzwiach, przy czym dysze rozpylające 18 zainstalowano wewnątrz między ścianami kontenera. Paliwo umieszczone na tacy, na podłodze kontenera. Wyniki testów podano w poniższych tabelach:

177 502

TEST 1 Cel: demonstracja wizualna - materiał palny (paliwo): izopropanol Otwarte drzwi kontenera
Środek gaśniczy	mgiełka wodna
Paliwo	izopropanol
Ilość paliwa	3 1
Powierzchnia pożaru	0,636 m²
Czas wykrycia pożaru	/ s
Typ dysz	HF-16
Średnica otworu dyszy	E 1 mm
Natężenie przepływu wody przez dyszę
przy ciśnieniu 20 barów	0,683 //mm.
Wydajność wszystkich dysz
przy ciśnieniu 20 barów	16, 4 1/min.
Ciśnienie wody	20Ó(^Id^a (20 barów)
Kąt rozpylenia	84°
Liczba dysz	24
Liczba dysz efektywnie gaszących	14-16
Średnice kropelek	375 do 400 gm
Czas gaszenia	23 s
Szybkość spadku temperatury	21,7^<5/s.
Efektywnie gaszących dysz 18 było tylko 14 do 16, natomiast całkowita liczba dysz wyno-

siła 18. Drzwi kontenera w czasie testu były otwarte.

TEST 2 Cel: demonstracja wizualna - materiał palny (paliwo): benzyna Otwarte drzwi kontenera

Środek gaśniczy	mgiełka wodna
Paliwo	bernyma
Ilość paliwa	/ 1
Powierzchnia pożaru	0,636 m²
Czas wykrycia pożaru	3 s
Typ dysz	HF-16 HF-32
Średnica otworu dyszy	HEM 6 =11,1 m HF-32 =1,5 mm
Wydajność wszystkich dysz
przy ciśnieniu 20 barów	21, 8 mmn.
Ciśnienie wody	2000kPaa ¢20 barów)
Kąt rozpylenia	HF-16 = 84° HF -32 = 91°
Liczba dysz	22
Liczba dysz efektywnie gaszących	16
Średnica kropelek dla dysz HF-16 wynosiła 375 do 400 gm dla dysz HF-32 wynosiła 350 do 275 gm
Czas gaszenia	33 s
Szybkość spadku temperatury	L^/s

177 502

TEST 3 Cel: demonstracja wizualna - materiał palny (paliwo): ropa Zamknięte drzwi kontenera

Środek gaśniczy	mgiełka wodna
Paliwo	ropa
Ilość paliwa	3 1
Powierzchnia pożaru	03^^3 Π2²
Czas wykrycia pożaru	12 s
Typ dysz	HF46
Średnica otworu dyszy	1,1 mm
Natężenie przepływu przez dyszę
przy ciśnieniu 20 barów	0,833 Πηύη.
Wydajność wszystkich dysz
przy ciśnieniu 20 barów	16,4 1/min.
Ciśnienie wody	2000kPa (20 barów)
Kąt rozpylenia	84°
Liczba dysz	:24
Liczba dysz efektywnie gaszących	:24
Średnice kropelek	375 do 400 pm
Czas gaszenia	6 s
Szybkość spadku temperatury	0,33°/s
Cel testów 4 i 5: porównanie gaszenia przy użyciujako środka gaśniczego mgiełki wodnej
dwutlenku węgla CO2.
TEST 4
Środek gaśniczy	mgiekka wodna
Paliwo	benzyna
Ilość paliwa	2 1
Powierzchnia pożaru	0,636 rn²
Czas wykrycia pożaru	5 s
Typ dysz	MF-16
Średnica otworu dysz	1,1 imn
Natężenie przepływu przez dyszę
przy ciśnieniu 20 barów	0,833 Πιηίη.
Wydajność wszystkich dysz
przy ciśnieniu 20 barów	16,4 l/min.
Kąt rozpylania	84°
Liczba dysz	:24
Liczba dysz efektywnie gaszących	224
Średnice kropelek	3375 do 400 pm
Czas gaszenia	22s
TEST 5
Środek gaśniczy	dwutlenek węgla
Paliwo	benzyna
Ilość paliwa	21
Powierzchnia pożaru	0,636 m²
Czas wykrycia pożaru	2 s
Ilość użytego CO2	32 kg
Liczba dysz	6
Liczba dysz efektywnie gaszących	6
Czas gaszenia pożaru	17 s

177 502

W każdym z wymienionych testów zapalono paliwo, przy czym po upływie od 25 do 60 sekund, niezbędnych do jego rozpalenia, włączano urządzenie do gaszenia pożarów rozpoczynając proces gaszenia.

Temperatura wewnątrz kontenera była mierzona od chwili zapłonu paliwa do czasu ugaszenia pożaru. Wyniki testów przedstawione graficznie fig. 2 (dla testów 1,2 i 3) i fig. 3 (dla testów 4 i 5). Strzałka z oznaczeniem „I” pokazuje na osi czasu chwilę zapłonu paliwa, a strzałka z oznaczeniem „E” - czas ugaszenia pożaru.

Opisane wyżej testy badanego urządzenia gaszącego 10 wykazują że umożliwia ono skuteczne ugaszenie pożaru w stosunkowo krótkim czasie (od 6 do 23 s).

Należy także odnotować, że szybkość spadku temperatury w trakcie gaszenia jest większa przy użyciu jako środka gaśniczego mgiełki wodnej niż przy użyciu CO₂. Wynika to z faktu, że wysoka temperatura w obszarze zagrożonym powoduje zarówno gwałtowny wzrost objętości, gdy mgiełka wodna przekształca się w parę wodną a następnie dalszy jej wzrost w wyniku rozszerzalności cieplnej (objętość pary wzrasta 1700-krotnie w stosunku do objętości wody, z której powstała). Ponadto przy zmianie stanu ciekłego wody w stan gazowy (parę) występuje olbrzymia absorpcja ciepła, przy czym para wodna wypiera z obszaru zagrożenia tlen, zapobiegając w ten sposób podtrzymywaniu procesu palenia. Okazało się także, że wzrost temperatury występujący w czasie pożaru w obszarze zagrożonym zmniejsza gęstość wody, a przez to zwiększa prędkość jej przepływu, a równocześnie zmniejsza średnicę kropelek, w wyniku czego wraz ze wzrostem temperatury w obszarze zagrożonym, mgiełka wodna, w odróżnieniu od innych środków gaśniczych, staje się bardziej efektywna.

Figura 4 przedstawia wykres temperatury w funkcji czasu dla testu gaszenia pożaru za pomocą urządzenia 10, z dodatkowym użyciem omówionego dalej urządzenia kaskadowego. Okres przed rozwinięciem się pożaru oznaczony jest na wykresie literą P, okres ustabilizowanej temperatury (w czasie 90 s) - przez ST. W końcu tego okresu uruchomiono urządzenie 10 do gaszenia pożarów, przy czym okres gaszenia (część E wykresu) wynosi około 60 s, zaś zbiornik 12 został całkowicie opróżniony w dłuższym czasie oznaczonym na wykresie literąD, wynoszącym około 90 s. W okresie pożaru powstała w obszarze zagrożonym temperatura przekraczająca 300°C i.utrzymywała się na tym poziomie w okresie ST. Przed opróżnieniem zbiornika 12 temperatura w obszarze zagrożenia została zredukowana do 60% jej wartości w okresie ST, zaś po ugaszeniu pożaru była niższa od 250°C.

Test, którego wyniki przedstawia wykres na fig. 4, wykonano przy użyciu urządzenia kaskadowego 200 (fig. 5) wyposażonego w stosunkowo dużą tacę 202 o powierzchni około 1 m², w umieszczoną nad nią na nogach 210 tacę kaskadową204 o powierzchni około 0,5 m2 oraz w osadzonąjeszcze wyżej na nogach 212 małą tacę 206, zaopatrzoną na obrzeżu w liczne otwory 208, którymi ścieka znajdująca się w niej ropa, spływając na tacę kaskadową204. Na tacę 202 wlewa się zwykle benzynę i/lub izopropanol. Po ogrzaniu tacy kaskadowej 204 następuje zapłon paliwa na małej tacy 206 co doprowadza do eksplozji i rozprzestrzenienia się ognia na całe urządzenie kaskadowe 200.

Test wykonano w obszarze zagrożonym o objętości 500m3(10mx10mx5m), przy czym użyto w nim urządzenie 10 do gaszenia pożaru, wyposażone w 190 dysz typu HF-16.

Na tacy 204 i na 6 innych tacach rozlano 90 litrów ropy. Zapłon nastąpił równocześnie na wszystkich tacach, a po 2 minutach uaktywniło się samoczynnie urządzenie 10 do gaszenia pożarów według wynalazku.

W czasie testu zaobserwowano, że początkowo kolor produktów spalania zmienia się z czarnego na biały, po czym niezwłocznie włącza się urządzenie gaszące 10. Wyniki pożaru obserwowano podczas gaszenia ognia, czyli w czasie rozpylania mgiełki wodnej, przy czym obserwatorzy weszli do obszaru zagrożonego nie mając żadnych kłopotów z oddychaniem. Wynika stąd, że działanie urządzenia gaszącego 10 przyczynia się do szybkiej redukcji dymu i wydalania produktów spalania z otoczenia pożaru.

Urządzenie 10 do gaszenia pożarów, według wynalazku, ma tę zaletę, że dzięki użyciu do gaszenia pożaru mgiełki wodnej, przerywa reakcj ę łańcuchową spalania, przy czym wytworzona

177 502 z mgiełki para wodna zarówno absorbuje bardzo duże ilości ciepła z tego obszaru, jak i wypiera z niego tlen. Dzięki temu uzyskuje się nadzwyczajną efektywność gaszenia dużej ilości płonącego paliwa przy użyciu stosunkowo małej ilości wody.

W tabeli 1 przedstawiono porównawczo zalety urządzenia 10 do gaszenia pożarów według wynalazku w stosunku do konwencjonalnych urządzeń.

Tabela 1

Cechy techniczne urządzenia:	Urządzenie z motopompą wodną lub zbiornikiem z wodą pod ciśnieniem	Urządzenie gaśnicze halonowe	Urządzenie gaśnicze z CO2	Urządzenie gaśnicze wg wynalazku
Toksyczność działania	nie	tak	tak	nie
Zastosowanie do gaszenia pożarów klasy A i klasy B	nie	tak	tak	tak
Ekologiczność działania	tak	nie	nie	tak
Konieczność użycia pompy	czasem tak	nie	nie	nie
Niewielki ciężar	nie	tak	nie	tak
Duża absorpcja ciepła	tak	nie	nie	tak
Opłacalność podniesionej efektywności gaszenia	nie	tak	nie	tak
Ciągłe monitorowanie sprawności urządzenia	czasem tak	nie	nie	tak
Wymóg ewakuacji	nie	tak	tak	nie
Obsługa serwisowa i napełnianie zbiorników gaśniczych	czasem tak	nie	nie	tak
Efektywność działania w obszarach częściowo otwartych	tak	nie	nie	tak

Wynalazek nie ogranicza się do podanego przykładu urządzenia i sposobu gaszenia. Stwierdzono na przykład, że dodanie do wody w zbiorniku ciśnieniowym 12 preparatu Phirex zwiększa absorpcję ciepła przez parującą mgiełkę wodną oraz emulguje płonące paliwo, przyczyniając się do zwiększenia efektywności gaszenia.

Również w konstrukcji układu czujników urządzenia przewiduje się możliwość stosowania innych niż opisane czujników do wykrywania pożaru, na przykład czujników dymu z komorą jonizacyjną, z izotopami promieniotwórczymi, z promieniowaniem ultrafioletowym i innych.

m 502

ΠΊ 502 (°C)

< 250‘C ttm40%ofT

5EC ffl 502

---ISOPROPANCL

----BOMZyK/ł

ffl 502

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób gaszenia pożarów klasy A i B w zamkniętych pomieszczeniach, na przykład w siłowniach, w salach komputerowych, jak również na statkach, w samolotach i pojazdach kosmicznych, przez rozpryskiwanie cieczy gaśniczej pod ciśnieniem, znamienny tym, że ciecz gaśniczą doprowadza się pod ciśnieniem rzędu 2000 kPa, w ilości do 11 cieczy gaśniczej na 1 min. i 1 m³ obszaru zagrożenia i w czasie przynajmniej 90 s, do układu dysz (18), w którym doprowadzoną do nich ciecz gaśniczą przekształca się w mgiełkę kropelkową o średnicy kropelek od 50 do 500 pm, korzystnie od 250 do 400 pm, i kieruje ją na zagrożony obszar.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz gaśniczą stosuje się wodę.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz gaśniczą stosuje się wodę, zawierającą dodatkowe środki, zwłaszcza środki zwiększające absorpcję ciepła oraz emulgatory.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że całkowitą objętość cieczy gaśniczej doprowadza się do dysz rozpylających (18) w czasie znamionowym, krótszym od 90 s.
5. Urządzenie do gaszenia pożarów klasy A i B w zamkniętych pomieszczeniach wyposażone w zbiornik cieczy gaśniczej, w połączony z nim za pomocą sterowanego zaworu zespół zasilający złożony z rur, zaopatrzonych w układ dysz oraz w układ czujników połączonych z zaworem, znamienne tym, że połączony ze zbiornikiem (12) zespół zasilający składa się z rur (14,16), tworzących zamknięte pętle (36) i zaopatrzonych w dysze (18), o charakterystyce odpowiadającej średnicy kropelek mgiełki kropelkowej od 50 do 500 pm, korzystnie od 250 do 450 pm, przy czym łączna przepustowość wszystkich dysz układu jest mniejsza od 11 cieczy gaśniczej na 1 min. i 1 m3 objętości obszaru zagrożenia.
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że ciecz gaśnicza w zbiorniku (12) znajduje się pod ciśnieniem wynoszącym około 2000 kPa.
7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik (12) jest częściowo wypełniony środkiem wytwarzającym ciśnienie, stanowiącym korzystnie suchy azot.
8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zespół sterujący (22) otwieraniem dysz (18) jest sprzężony z zaworem (30) zamykającym zbiornik (12) cieczy gaśniczej.
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że zespół sterujący (22) jest sprzężony z układem czujników (20) do wykrywania pożaru.
10. Urządzenie wenług zashg . 5, tnamlenne tym, że jegozesgól zasilaj ącyjest wyposażony w liczbę NN dysz rozpylających (18), określoneecko funkcja objętości AV powietrza w obszarach zagrożenia i szybkości przepływu cieczy gaśniczej przez dysze według wzoru

N AV N 90FRCF gdzie CF - jest współczynnikiem kompensacji, c 90 FR - wyraża objętość wody przupływceecee przez juaną dyszę w czasie 90 sek.
11. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że jego dysze rozpylające (18) mają przepustowość mniejszą od 2 l/ minutę.
12. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że każda dysza rozpylająca (18) ma kąt środkowy rozpylania większy od kąta bryłowego wynoszącego 70°.
13. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że jego dysze rozpylające (18) ze znaną komorą wirową są zaopatrzone na wejściu w filtr oddzielający drobiny materiałów stałych, a na wyjściu w perforowany stożek do wytwarzania mgiełki kropelkowej.
14. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że dysze (18) są umieszczone przynajmniej w odległości 1 m od obszaru zagrożenia.

177 502
15. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że jego układ czujników (20) do wykrywania pożaru jest wyposażony w czujniki (40) temperatury nastawione na przedział temperatur od 60°C do 100°C oraz w czujniki (42) szybkości zmian temperatury nastawione na szybkość wzrostu większą niż 9°/min.
16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że układ czujników (20) do wykrywania pożaru jest dodatkowo wyposażony w detektory dymu.
17. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że wypełniającą zbiornik (12) cieczągaśniczą jest woda.
18. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że wypełniającą zbiornik (12) cieczągaśnicząjest woda zawierająca dodatkowo środki zwiększające absorpcję ciepła i emulgatory'.
19. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że jego zbiornik (12) ma objętość w litrach równą objętości obszaru zagrożenia wyrażonej w metrach sześciennych.

* * *