PL177859B1

PL177859B1 - Sposób i urządzenie do wykrywania zagrożenia pożarowego i zapobiegania pożarowi

Info

Publication number: PL177859B1
Application number: PL95320696A
Authority: PL
Inventors: Tom W. Ostlyngen; Bjorn Thronaes
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 2000-01-31
Also published as: WO1996016699A1; ATE213962T1; PL320696A1; UA42871C2; CZ157197A3; ES2171566T3; JP3523265B2; EP0794816A1; DE69525767T2; JPH10511018A; AU4190996A; CN1082823C; MX9703958A; RU2156629C2; BR9509846A; KR100414614B1; DE69525767D1; US5934379A; EP0794816B1; NO180033B

Abstract

1 Sposób wykrywania zagrozenia pozarowego i zapobiegania pozarowi oraz gaszenia pozaru, zwlaszcza w pojazdach samocho- dowych z silnikami spalinowymi, obejmujacy etapy automatyczne- go wykrywania uderzenia pojazdów bioracych udzial w kolizji, z uzyciem wykrywaczy czujnikowych uderzenia, oraz uwolnienia czynnika gasniczego przez dysze dzialaniem zaworów polaczonych z co najmniej jednym wylotem zbiornika czynnika gasniczego, zna- m ienny tym , ze jako czynnik chlodzacy/gasniczy stosuje sie CO 2 obecny w pojezdzie w zbiorniku 1 stosowany jako czynnik chlodzacy w ukladzie klimatyzacji uwalniany zgodnie z ustalonym programem czasowym z uzyciem szeregu niezaleznie dzialajacych dysz rozmie- szczonych w róznych miejscach pojazdu 6 Urzadzenie do wykrywania zagrozenia pozarowego i zapo- biegania pozarowi oraz gaszenia pozaru w pojazdach samochodo- wych obejmujace jeden lub wieksza liczbe czujnikowych wykrywaczy uderzenia, jednostke przetwarzajaco-sterujaca uakty- wniaja c a zawór polaczony z co najmniej jednym wylotem zbiornika czynnika gasniczego polaczonego rurkami i dyszami z przestrzenia silnikowa oraz ewentualnie z przedzialem pasazerskim i zbiorni- kiem paliwa, a co najmmej jeden czujnikowy wykrywacz uderzenia i jednostka sterujaca sa czesciami ukladu wykrywania uderzenia i uaktywniania co najmniej jednej poduszki powietrznej, znamienne tym, ze czynnik gasniczy CO2 jest obecny w pojezdzie w zbiornik (2) jako czynnik chlodzacy w ukladzie klimatyzacji pojazdu, przy czym zbiornika (2) ma co najmniej jeden wylot czynnika gasniczego uwal- niajacy CO2 korzystnie w fazie cieklej, usytuowany w dnie lub w pobli- zu dna tego zbiornika (2) Fig. 1 ( 1 2 ) OPIS PATENTOWY (1 9 )PL (13)B1 P L 177859 B 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkuj est sposób i urządzenie do wykrywania zagrożenia pożarowego i zapobiegania pożarowi oraz; gaszenia pożaru, zwłaszcza w pojazdach wyposażonych w silnik spalinowy wewnętrznego spalania.

Pojazdy samochodowe z silnikami wyżej wymienionego typu biorące udział w wypadkach i narażone na gwałtowne uderzenia (zderzenia) majątendencję do zapalania się w trakcie wypadku lub bezpośrednio po nim. Dotyczy to w szczególności pojazdów wyposażonych w silniki wtryskowe, w przypadku których pompa paliwowa nadal podaje paliwo pod ciśnieniem, stwa177 859 rzając duże zagrożenie dla pasażerów pojazdu. Użycie przenośnych gaśnic do gaszenia ognia w przedziale silnikowym jest zadaniem ryzykownym i czasochłonnym, związanym z narażeniem ludzi na działanie dymu i płomieni, zwłaszcza osób otwierających przedział silnikowy (przestrzeń silnikową), a w efekcie umożliwiającym dopływ powietrza pod maskę do przedziału silnikowego sprzyjający rozprzestrzenianiu się ognia.

W rezultacie w ostatnim okresie opracowano różne układy oparte o automatyczne wykrywanie i gaszenie ognia, opisane w kilku zgłoszeniach patentowych i/lub patentach. Tak więc w FR 2674441 ujawniono układ oparty o zastosowanie Halonu 13-01 jako czynnika gaśniczego, umieszczanego w przedziale silnikowym (przestrzeni silnikowej) w zbiorniku ciśnieniowym uaktywnianym przez wykrywacze uderzenia czołowego lub bocznego, względnie dodatkowo przez wykrywacze dymu i/lub płomieni. Po takim wykryciu układ rurek i dysz zapewnia automatyczne uwolnienie Halonu bezpośrednio do przedziału silnikowego z jednoczesnym wyłączeniem pompy paliwowej.

W DE 4223293 Al ujawniono kombinowany układ ochrony przeciwpożarowej pasażerów oraz samochodów osobowych ciężarówek, obejmujący wykrywanie ognia i użycie C0₂ jako czynnika gaśniczego.

Niedogodnościami związanymi z montażem/stosowaniem tych i innych znanych układów gaśniczych są konieczność ulokowania wielkoobjętościowych pojemników i wyposażenia pomocniczego (wykrywaczy⁷, czujników, przetworników) w przestrzeni silnikowej, w której i tak niewiele jest wolnego miejsca, oraz zwiększenie ciężaru, a zatem i kosztów układu wykrywania i gaszenia ognia.

Ponadto w RU 2008046 opisano inny układ gaszenia pożaru oparty na uwalnianiu płynu chłodzącego (wody) z chłodnicy lub mieszaniny glikolu etylenowego dla gaszenia ognia, ze wspomaganiem sprężonym propelentem, np. gazowym CO₂. Jako zaletę ujawnionego rozwiązania podano wyeliminowanie z pojazdów specjalnych wielkoobjętościowych pojemników z czynnikami gaśniczymi. Jednak zastosowanie wody chłodzącej jako czynnika gaśniczego daje słabą skuteczność procesu gaszenia, ograniczoną zdolność gaszenia (przecieki i straty wynikające z bezpośredniego natryskiwania strumieniem) i zdecydowanie nie nadaje się jako zabezpieczenie przed pożarem.

W US 3788666 przedstawiono urządzenie do ochrony osób w pojeździe, obejmujące wykrywacz uderzenia, zawór kontrolny i zbiornik płynu, takiego jak czynnik gaśniczy, i nadmuchiwaną poduszkę. W przypadku kolizji poduszka napełnia się płynem aż do osiągnięcia określonego ciśnienia, po czym następuje uwolnienie płynu do wielu przedziałów pojazdu. Proponowanym czynnikiem gaśniczym do zastosowania w tym urządzeniu jest freon. Urządzenie ujawnione w tym opisie może okazać się zawodne, gdy w wyniku kolizji rozerwie się poduszka powietrzna, co spowoduje, że gaz wydostanie się do przedziału pasażerskiego pojazdu i nie dosięgnie innych części pojazdu wskutek zaniku ciśnienia.

Celem niniejszego wynalazku było dostarczenie sposobu i urządzenia zapewniających zwiększone bezpieczeństwo pasażerom pojazdów silnikowych w razie wypadku poprzez prewencyjne użycie czynników gaśniczych natychmiast po wykryciu uderzenia przy zróżnicowanym (opóźnionym) uwalnianiu czynnika gaśniczego (płynu), dopuszczalnego z punktu widzenia ochrony środowiska i korzystnie już zainstalowanego/używanego do innych celów w pojeździe, przy jednoczesnym zmniejszeniu ciężaru takiego urządzenia i obniżeniu kosztów zainstalowanego układu wykrywania i gaszenia.

Cel ten osiągnięto w sposobie według wynalazku dzięki temu, że jako czynnik chłodzący/gaśniczy stosuje się CO2 obecny w pojeździe w zbiorniku i stosowany jako czynnik chłodzący w układzie klimatyzacji uwalniany zgodnie z ustalonym programem czasowym z użyciem szeregu niezależnie działających dysz rozmieszczonych w różnych miejscach pojazdu.

Korzystnie jako czynnik gaśniczy stosuje się ciekły CO2.

Uaktywnienie dyszy chłodzącej/gaśniczej umieszczonej w przestrzeni silnikowej pojazdu rozpoczyna się równocześnie z uaktywnieniem co najmniej jednej poduszki powietrznej chroniącej pasażerów pojazdu.

177 859

Korzystnie uaktywnienie dysz gaśniczych usytuowanych w przedziale pasażerskim pojazdu opóźnia się o ustalony okres czasu względem chwili wykrycia uderzenia.

Ponadto korzystnie stosuje się czynnik gaśniczy typu INERGEN wytwarzany in situ przez dodanie CO₂ z układu klimatyzacji pojazdu do zbiornika zawierającego mieszaninę N₂ i argonu, przed uwolnieniem powstałej mieszaniny gazowej do przedziału pasażerskiego pojazdu.

Urządzenie do wykrywania zagrożenia pożarowego i zapobiegania pożarowi oraz gaszenia pożaru w pojazdach samochodowych obejmujące jeden lub większą liczbę czujnikowych wykrywaczy uderzenia, jednostkę przetwarzająco-sterującą uaktywniającą zawór połączony z co najmniej jednym wylotem zbiornika czynnika gaśniczego połączonego rurkami i dyszami z przestrzenią silnikową oraz ewentualnie z przedziałem pasażerskim i zbiornikiem paliwa, a co najmniej jeden czujnikowy wykrywacz uderzenia i jednostka sterująca są częściami układu wykrywania uderzenia i uaktywniania co najmniej jednej poduszki powietrznej, charakteryzuje się tym, że czynnik gaśniczy Ci^jest już obecny w pojeździe w zbiorniku jako czynnik chłodzący w układzie klimatyzacji pojazdu, przy czym zbiornik ma co najmniej jeden wylot czynnika gaśniczego uwalniający CO2 korzystnie w fazie ciekłej, usytuowany w dnie lub w pobliżu dna tego zbiornika.

Korzystnie urządzenie obejmuje ponadto dodatkowy zbiornik zawierający mieszaninę gazowego azotu z gazowym argonem i połączony ze zbiornikiem czynnika gaśniczego, dla zapewnienia wytwarzania in situ gazu INERGEN do gaszenia pożaru w przedziale pasażerskim.

Zgodnie z wynalazkiem opracowano nowe, szybko reagujące urządzenie do wykrywania pożaru/zapobiegania pożarowi/gaszenia pożaru, oparte, w korzystnej postaci wynalazku, o zastosowanie C(02jako czynnika gaśniczego już znajdującego się w pojeździe w układzie klimatyzacji pojazdu pełniącego rolę czynnika chłodniczego, przy czym wykrywanie pożaru jest związane bezpośrednio z wykrywaniem uderzeń czołowych, bocznych i/lub tylnych i uaktywnieniem układu ochronnego w postaci co najmniej jednej poduszki powietrznej.

Oczywistą korzyścią użycia CO2 jako czynnika zapobiegającego pożarowi pojazdu biorącego udział w wypadku jest połączenie niżej wymienionych cech charakterystycznych:

ochłodzenie całego przedziału silnikowego poniżej temperatury zapłonu, przedłużony kontakt z czynnikiem chłodzącym dzięki powstawaniu przyczepnego śniegu z części CO2 i nastepującej potem sublimacji dostarczającej CO2 w postaci gazowej, i wreszcie skuteczne obniżenie zawartości O2 w zamkniętych/obudowanych przestrzeniach/przedziałach poniżej stężenia koniecznego dla podtrzymania spalania (reakcji utleniania).

Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pojazd wraz z elementami składowymi automatycznego urządzenia do wykrywania zagrożenia pożarowego i zapobiegania pożarowi oraz wygaszania pożaru, fig. 2 przedstawia schematycznie urządzenie i jego powiązane funkcjonalnie elementy składowe, mające zastosowanie według niniejszego wynalazku, a fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny urządzenia testowego, wykorzystywanego w testach procesu gaszenia

Figura 1 ukazuje schematycznie przekrój poprzeczny pojazdu samochodowego z umieszczoną klasycznie z przodu przestrzenią silnikową4, mieszczącą silnik pojazdu (nie pokazany na figurze), umieszczonym z tyłu zbiornikiem 1 paliwa oraz zbiornikiem 2 zawierającym np. ciekły CO2jako czynnik gaśniczy. Czujniki 6 ciśnienia (uderzenia) rozmieszczone strategiczne w miejscach i na poziomie (poziomach) możliwych uderzeń, to jest odpowiednio czujnik 6' uderzenia czołowego, czujnik 6 uderzenia bocznego i czujnik 6” uderzenia tylnego, sąpołączone funkcjonalnie liniami przesyłowymi/sygnałowymi odpowiednio 17', 17 i 17” z jednostką przetwarzająco-sterującą 8, wysyłającą poprzez linie przesyłowe 16', 16 i 16” sygnały sterujące zaworami 9', 9, 9 otwierającymi/zamykającymi dopływ czynnika gaśniczego do zespołu niezależnie działających dysz 3', 3, 3”, z których te ostatnie znajdują się w przestrzeni silnikowej 4, podczas gdy dysze 3' zapewniają uwalnianie czynnika gaśniczego nad zbiornikiem 1 paliwa, a dysze 3 uwalniają czynnik gaśniczy do przedziału pasażerskiego 5, korzystnie z określonym opóźnieniem umożliwiającym pasażerom opuszczenia pojazdu. To opóźnione uwalnianie można uzyskać dzięki obwodowi zwłocznemu w jednostce przetwarzająco-sterującej 8, zapew177 859 niającemu uwalnianie czynnika gaśniczego zgodnie z ustalonym programem czasowym. Ten ustalony program czasowy może także uwzględniać kontrolę czasu uwalniania czynnika gaśniczego w poszczególnych punktach rozmieszczenia dysz. Alternatywnie elementy opóźniające i/lub ograniczniki przepływu mogą być umieszczone w przewodach doprowadzających czynnik gaśniczy do dysz.

Korzystnie zastosowane wykrywacze/czujniki 6 są identyczne z czujnikami opracowanymi/zastosowanymi w związku z uwalnianiem/aktywacją co najmniej jednej zainstalowanej poduszki powietrznej 7, służącej do ochrony pasażerów zajmujących przednie siedzenia pojazdu.

Zgodnie z korzystną postacią wynalazku, ciśnieniowy zbiornik 2 stanowi integralną część układu klimatyzacji, wykorzystującego CO₂ jako czynnik chłodzący. Jak to pokazano na fig. 2, ilustrującej schematycznie (schemat blokowy) połączenie między omawianym układem zapobiegania pożarowi/gaszenia pożaru a zainstalowanym zespołem klimatyzacji, czujniki 6 uderzenia są połączone za pośrednictwem linii przesyłowo/sygnałowej 15 z zaworem 9 połączonym z ciśnieniowym zbiornikiem 2, będącym integralną częścią, to jest zbiornikiem buforowym (odbiorczym), obiegu sprężania oparów (transkrytycznego), obejmującego ponadto sprężarkę 10, chłodnicę 11 gazu, przepustnicę 13 i parownik 14, połączone szeregowo w obwód zamknięty. Zaworem może być korzystnie solenoid działający dzięki czujnikom elektronicznym, przy czym zawór można również uruchamiać hydraulicznie lub pneumatycznie. Po wykryciu uderzenia co najmniej j eden czujnik wysyła sygnał poprzez linię przesyłową 15 do zaworu 9, który otwiera się, umożliwiając przepływ C0₂ przewodem 12 do rzeczywistych miejsc pożaru, w tym przypadku do zbiornika 1 paliwa, przestrzeni silnikowej 4 i przedziału pasażerskiego 5.

Tak więc zbędne jest stosowanie dodatkowych czujników uderzenia, czy też wielkoobjętościowego specjalnego zbiornika na czynnik gaśniczy. Prosta adaptacja zbiornika 2 buforowego (odbiorczego) przez zainstalowanie dodatkowego zaworu 9 i przewodu łączącego wyeliminuje konieczność montowania nowego zbiornika do celów gaśniczych.

Przykład

Przeprowadzono próbę gaszenia ognia w pojemniku mającym zamknięte ścianki boczne 20, częściowo otwartą część denną25 i płytę górnąz kilkoma niewielkimi otworami 21, jak to pokazano w przekroju poprzecznym na fig. 3.

Pojemnik miał wymiary zbliżone do wymiarów przestrzeni silnikowej przeciętnego samochodu osobowego, to znaczy wysokość 0,5 m, szerokość 0,72 m i długość 1,12 m. Objętość wnętrza zbiornika wynosiła około 400 litrów.

Urządzenie dyszowe 23 z trzema otworami, każdy o średnicy 1 mm, umieszczono centralnie na spodniej stronie płyty górnej. Zbiornik 24 o średnicy 0,19 m i wysokości 0,075 m umieszczono centralnie w dnie pojemnika.

Przed przeprowadzeniem próby gaszenia sprawdzono, że 0,2 litra benzyny może się palić przez około 10 minut.

Urządzenie gaśnicze zawierało sprężony C0₂, wyrzucany przez dysze. Wydajność urządzenia gaśniczego wynosiła około 60 g C02/sekundę.

Przeprowadzono cztery próby gaszenia, w których czynnik gaśniczy był wyrzucany przez dysze po paleniu się ognia przez około 1 minutę.

Czas gaszenia ognia był krótszy niż 5 sekund we wszystkich przeprowadzonych próbach.

W każdej próbie gaszenia zużyto mniej niż 300 g CO2.

W przypadku użycia dla celów gaśniczych sprężonego CO2, znajdującego się już w układzie klimatyzacji samochodu wykorzystującym CO2jako czynnik chłodniczy, będzie dostępne zazwyczaj około 2 kg CO2. Powinno to zapewnić ilość CO2 dostateczną dla ugaszenia ewentualnego pożaru w przestrzeni silnikowej i ewentualnych pożarów w innych miejscach samochodu.

Według innego wynalazczego aspektu niniejszego układu obecność już zainstalowanego zbiornika buforowego CO2 w układzie klimatyzacji umożliwia uzyskanie in situ łagodniejszego czynnika gaśniczego do wykorzystania w przedziale pasażerskim. Tak więc w przedziale pasażerskim można zainstalować np. dodatkowy zbiornik ciśnieniowy (nie pokazany na fig. 1), zawierający mieszaninę gazowego azotu i gazowego argonu, i połączyć go ze zbiornikiem C02 w taki

177 859 sposób, że dzięki skoordynowanemu „upływowi” pewnej ilości CO₂ do tej mieszaniny gazowej po wykryciu uderzenia możliwe będzie uzyskanie in situ specjalnego czynnika zwanego INERGEN® lub podobnych czynników, z uniknięciem wstrząsowego potraktowania (wyziębienia) pasażerów pojazdu, a nawet niebezpieczeństwa uduszenia wskutek zastosowania czystego CO₂.

Zakres niniejszego wynalazku opisany i zilustrowany przykładami korzystnych jego postaci nie jest do nich ograniczony. Ujawnione idee wynalazcze automatycznego wykrywania zagrożenia pożarowego i układu gaszenia pożaru mogą być także stosowane np. w pojazdach o napędzie akumulatorowym, przy czym w ramach niniejszego wynalazkujest możliwe użycie automatycznych, półautomatycznych lub nawet ręcznych środków uaktywniających/wyłączających.

177 859

23

Fig. 3

177 859

CD

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wykrywania zagrożenia pożarowego i zapobiegania pożarowi oraz gaszenia pożaru, zwłaszcza w pojazdach samochodowych z silnikami spalinowymi, obejmujący etapy automatycznego wykrywania uderzenia pojazdów biorących udział w kolizji, z użyciem wykrywaczy czujnikowych uderzenia, oraz uwolnienia czynnika gaśniczego przez dysze działaniem zaworów połączonych z co najmniej jednym wylotem zbiornika czynnika gaśniczego, znamienny tym, że jako czynnik chłodzący/gaśniczy stosuje się C0₂ obecny w pojeździe w zbiorniku i stosowanyjako czynnik chłodzący w układzie klimatyzacji, uwalniany zgodnie z ustalonym programem czasowym z użyciem szeregu niezależnie działających dysz rozmieszczonych w różnych miejscach pojazdu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako czynnik gaśniczy stosuje się ciekły CO2.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że uaktywnienie dyszy chłodzącej/gaśniczej umieszczonej w przestrzeni silnikowej pojazdu rozpoczyna się równocześnie z uaktywnieniem co najmniej jednej poduszki powietrznej chroniącej pasażerów pojazdu.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że uaktywnienie dysz gaśniczych usytuowanych w przedziale pasażerskim pojazdu opóźnia się o ustalony okres czasu względem chwili wykrycia uderzenia.
5 Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się czynnik gaśniczy typu INERGEN wytwarzany in situ przez dodanie CO₂ z układu klimatyzacji pojazdu do zbiornika zawierającego mieszaninę N2 i argonu, przed uwolnieniem powstałej mieszaniny gazowej do przedziału pasażerskiego pojazdu.
6. Urządzenie do wykrywania zagrożenia pożarowego i zapobiegania pożarowi oraz gaszenia pożaru w pojazdach samochodowych obejmujące jeden lub większą liczbę czujnikowych wykrywaczy uderzenia, jednostkę przetwarzająco-sterującą uaktywniającą zawór połączony z co najmniej jednym wylotem zbiornika czynnika gaśniczego połączonego rurkami i dyszami z przestrzenią silnikową oraz ewentualnie z przedziałem pasażerskim i zbiornikiem paliwa, a co najmniej jeden czujnikowy wykrywacz uderzenia i jednostka sterująca są częściami układu wykrywania uderzenia i uaktywniania co najmniej jednej poduszki powietrznej, znamienne tym, że czynnik gaśniczy CO2 jest obecny w pojeździe w zbiorniku (2) jako czynnik chłodzący w układzie klimatyzacji pojazdu, przy czym zbiornik (2) ma co najmniej jeden wylot czynnika gaśniczego uwalniający CO2 korzystnie w fazie ciekłej, usytuowany w dnie lub w pobliżu dna tego zbiornika (2).
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że urządzenie obejmuje ponadto dodatkowy zbiornik zawierający mieszaninę gazowego azotu z gazowym argonem i połączony ze zbiornikiem (2) czynnika gaśniczego, dla zapewnienia wytwarzania in situ gazu INERGEN do gaszenia pożaru w przedziale pasażerskim.

* * *