RU2112572C1

RU2112572C1 - Pulverized liquid fire-extinguishing module

Info

Publication number: RU2112572C1
Application number: RU97102071A
Authority: RU
Inventors: В.И. Долотказин; А.Л. Душкин; Н.Н. Рязанцев; В.Д. Смирнов
Original assignee: Душкин Андрей Леонидович; Закрытое акционерное общество "Инженерный центр-Спецавтоматика"
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: fire-extinguishing with aid of fire-extinguishing liquid. SUBSTANCE: module uses a bottle with fire-extinguishing liquid that is under pressure of compressed gas, siphon tube installed in it, having through lateral holes, made in such a manner that flow area beginning from location of holes equals area of holes and flow area of section lying below; area of lateral through holes makes up 0.2 to 0.25 of flow area of expanded siphon tube section, and length of this section to bottle neck equals 1/3 to 1/4 of length of siphon tube; siphon tube through a shut-off device and pipeline is connected to an atomizer, having an internal cylindrical cavity, which receives an inversor of gas-liquid flow installed with a radial clearance, made as a blind cup with lateral holes, whose area is 1.2 to 1.4 times larger than area of atomizer outlets; besides, module bottle is installed vertically, and fire-extinguishing module is furnished with a pressure indicator, control device and defectors. EFFECT: module efficiency is conditioned both by low time of fire-extinguishing (less than 20 s), and by absence of places with a large or small quantity of fire-extinguishing liquid in room under protection. 5 cl, 1 dwg , 1 tbl

Description

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для тушения пожаров автоматическими стационарными или мобильными установками с использованием распыленной нейтральным газом жидкости (воды) в учреждениях культуры, в помещениях вычислительной техники, на судах, самолетах, складах и других объектах, в которых находятся люди и ценное оборудование. The invention relates to the field of fire fighting equipment and is intended to extinguish fires by automatic stationary or mobile installations using liquid (water) sprayed with neutral gas in cultural institutions, in computer facilities, on ships, aircraft, warehouses and other objects in which people and valuable equipment.

Известен модуль для пожаротушения распыленной жидкостью, включающий сосуды для жидкости и нейтрального газа, запорно-пусковое устройство (ЗПУ), установленное на сосуде с газом, и сифонную трубку в сосуде с жидкостью, имеющую боковые сквозные отверстия в ее верхней части [1]. Недостаток устройства заключается в раздельном аккумулировании газа и жидкости, что усложняет обеспечение необходимого расходов газа и жидкости, а также увеличивает весовые и габаритные характеристики модуля. A known module for fire extinguishing with sprayed liquid, including vessels for liquid and neutral gas, a locking-starting device (ZPU) mounted on a vessel with gas, and a siphon tube in a vessel with liquid, having lateral through holes in its upper part [1]. The disadvantage of this device is the separate accumulation of gas and liquid, which complicates the provision of the required flow of gas and liquid, and also increases the weight and overall characteristics of the module.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для пожаротушения, содержащее баллон с огнетушащей жидкостью, находящейся под давлением сжатого газа, и распылитель, соединенный с расположенной в баллоне сифонной трубкой, причем участок сифонной трубки, находящейся в газовом объеме баллона, имеет сужения, в местах которых сифонная трубка снабжена боковыми сквозными каналами [2]. Названное устройство обеспечивает подачу в распылитель газожидкостной смеси, которая затем подвергается распылению в выходных отверстиях распылителя. Недостаток названного устройства заключается в неравномерности орошения помещения и вследствие этого большим временем тушения (≈ 1 мин). Это объясняется тем, что газожидкостная смесь при течении в сифонной трубке и трубопроводе до распылителя имеет неравновесную по времени и площади структуру (раздельную, снарядную, пробковую и т.п.). Этот недостаток усиливается при уменьшении во время работы модуля давления газа в баллоне, наличием в трубопроводе горизонтальных и вертикальных участков, поворотов и т.д. The closest in technical essence and the achieved result is a fire extinguishing device containing a cylinder with a fire extinguishing liquid under pressure of compressed gas, and a spray connected to a siphon tube located in the cylinder, and the section of the siphon tube located in the gas volume of the cylinder has a narrowing, in places where the siphon tube is equipped with lateral through channels [2]. The named device provides the supply of a gas-liquid mixture to the atomizer, which is then sprayed in the outlet openings of the atomizer. The disadvantage of this device is the uneven irrigation of the premises and, as a result, the long extinguishing time (≈ 1 min). This is explained by the fact that the gas-liquid mixture flowing in a siphon tube and pipeline to the atomizer has a structure that is not in equilibrium in time and area (separate, shell, cork, etc.). This disadvantage is amplified by a decrease in the gas pressure module in the cylinder during operation, by the presence of horizontal and vertical sections, turns, etc. in the pipeline.

Цель изобретения - увеличение равномерности орошения защищаемого помещения по мере выработки газа и жидкости и, как следствие, уменьшение времени тушения очагов возгорания. Кроме того, увеличение равномерности подачи газожидкостного потока в распылитель уменьшает размер капель распыленной жидкости, так как во времени остается постоянным соотношение объемных расходов газа и жидкости. The purpose of the invention is to increase the uniformity of irrigation of the protected premises as gas and liquid are generated and, as a result, reduce the time to extinguish fires. In addition, increasing the uniformity of the gas-liquid flow into the atomizer reduces the size of the droplets of the atomized liquid, since in time the ratio of the volumetric flow rates of gas and liquid remains constant.

Эта цель достигается тем, что в распылитель с радиальным зазором перед выходными отверстиями установлено устройство, осуществляющее инверсию двухфазного газожидкостного потока, так называемый инверсор, сифонная трубка в газовом объеме баллона выполнена с увеличением проходного сечения, на площадь боковых сквозных каналов, начиная с места расположения боковых сквозных отверстий. При этом поток после инверсора приобретает структуру, равномерную по расходам газа и жидкости и по сечению перед выходными отверстиями оросителя. Если инверсор установить в сифонной трубке или трубопроводе, то повышается вероятность вторичного расслоения газожидкостного потока по мере продвижения смеси к распылителю. Увеличение проходного сечения сифонной трубки способствует уменьшению временного запирания двухфазного потока в месте подмешивания газа через сквозные каналы участка сифонной трубки в газовом объеме баллона. При этом проходные сечения названных каналов должны составлять 0,2 - 0,25 площади для прохода газа и жидкости по участку сифонной трубки в газовом объеме баллона. Это соотношение площадей и увеличение проходного сечения участка сифонной трубки, расположенного в газовом объеме, по сравнению с проходным сечением участка сифонной трубки, расположенного в объеме жидкости, именно на площадь сквозных боковых отверстий в сифонной трубке определяет постоянство объемного газосодержания, которое из соображения сохранения огнетушащей способности жидкости, например воды, и обеспечения мелкодисперсного дробления равномерного газожидкостного потока лежит в диапазоне 0,75 - 0,8. This goal is achieved by the fact that a device is installed in the atomizer with a radial clearance in front of the outlet openings, which inverts a two-phase gas-liquid flow, the so-called inverter, the siphon tube in the gas volume of the cylinder is made with an increase in the flow area, to the area of the side through channels, starting from the location of the side channels through holes. In this case, the flow after the inverter acquires a structure that is uniform in gas and liquid flow rates and in cross section in front of the irrigation outlet openings. If the inverter is installed in a siphon tube or pipe, the likelihood of a secondary separation of the gas-liquid stream increases as the mixture moves to the atomizer. The increase in the cross section of the siphon tube helps to reduce the temporary blocking of the two-phase flow at the place of mixing gas through the through channels of the section of the siphon tube in the gas volume of the cylinder. In this case, the cross-sections of the said channels should be 0.2 - 0.25 of the area for the passage of gas and liquid along the section of the siphon tube in the gas volume of the cylinder. This ratio of the areas and the increase in the cross section of the section of the siphon tube located in the gas volume, compared with the cross section of the section of the siphon tube located in the liquid volume, determines the constancy of the volumetric gas content by the area of the through side openings in the siphon tube, which, for reasons of maintaining fire extinguishing ability liquid, such as water, and ensuring fine crushing of a uniform gas-liquid flow lies in the range of 0.75 - 0.8.

Наиболее рациональное и простое выполнение инверсора - в виде глухого стакана с боковыми отверстиями. При этом для того чтобы не влиять на процесс распыления, проходные сечения боковых отверстий выполнены в 1,2 - 1,4 раза большими, чем суммарная площадь проходных отверстий распылителя. Дальнейшее увеличение этого отношения ведет к неоправданному увеличению габаритных размеров распылителя. Такое увеличение площади для прохода газожидкостного потока через инверсор оказывается достаточным, чтобы предотвратить запирание потока и возникновения крупномасштабных пульсаций потока. Выполнение участка сифонной трубки в газовом объеме баллона длиной равной 1/3 - 1/4 от длины всей сифонной трубки позволяет автоматически обеспечить заданное начальное соотношение масс газа и жидкости, что способствует дополнительно достижению поставленной цели при вертикальном расположении баллона модуля пожаротушения. The most rational and simple implementation of the inverter is in the form of a deaf glass with side holes. At the same time, in order not to affect the spraying process, the passage sections of the side holes are 1.2 to 1.4 times larger than the total area of the nozzle passage holes. A further increase in this ratio leads to an unjustified increase in the overall dimensions of the atomizer. Such an increase in the area for the gas-liquid flow to pass through the inverter is sufficient to prevent blocking of the flow and the occurrence of large-scale flow pulsations. The implementation of the site of the siphon tube in the gas volume of a cylinder equal to 1/3 - 1/4 of the length of the entire siphon tube allows you to automatically provide a given initial ratio of the mass of gas and liquid, which further contributes to the achievement of the goal with the vertical location of the fire extinguishing module cylinder.

Схема модуля пожаротушения распыленной жидкостью представлена на чертеже. A diagram of a fire extinguishing module with atomized liquid is shown in the drawing.

Модуль пожаротушения распыленной жидкостью содержит: корпус 1, изготовленный из профилированных стальных полос, в который установлен баллон 2, разделенный уровнем жидкости на жидкостный 3 и газовый 4 объемы, баллон 2 снабжен сифонной трубкой, выполненной из двух последовательно запрессованных участков, жидкостного 5 и газового 6, в месте их соединения участок 6 сифонной трубки, расположенный в газовом объеме 4, снабжен шестью сквозными боковыми отверстиями 7, суммарное проходное сечение которых в 4,5 раза меньше проходного сечения участка 6 сифонной трубки, на этом участке сифонной трубки на выходе из баллона 2 установлено запорно-пусковое устройство (ЗПУ) 8 пиротехнического типа; трубопровод 9, который направляет газожидкостный поток от ЗПУ 8 к распылителю 10, содержащий цилиндрический корпус 11 с выходными отверстиями 12, в корпус 11 с осевым зазором по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 11 установлен инверсор 13, выполненный как глухой стакан с четырьмя боковыми отверстиями 14 для прохода газожидкостной смеси. Причем площадь кольцевого зазора между наружным корпусом инверсора 13 и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 11 распылителя 10 выполнена равной площади боковых отверстий 14 инверсора 13, которая в свою очередь превышает площадь выходных отверстий 12 в 1,2 раза. Длина участка в сифонной трубке, расположенной в газовом объеме 4 баллона 2, составляет 1/3 от суммарной длины участков 5 и 6. The sprayed liquid fire extinguishing module contains: a housing 1 made of profiled steel strips, in which a cylinder 2 is installed, divided by a liquid level into liquid 3 and gas 4 volumes, cylinder 2 is equipped with a siphon tube made of two successively pressed sections, liquid 5 and gas 6 , at the place of their connection, the section 6 of the siphon tube located in the gas volume 4 is equipped with six through side holes 7, the total passage section of which is 4.5 times smaller than the passage section of the section 6 s onnoy tube in this region siphon tube at the outlet of the cylinder 2 is mounted locking-starting device (LSD) 8 pyrotechnic type; a pipeline 9, which directs the gas-liquid flow from the ZPU 8 to the atomizer 10, comprising a cylindrical body 11 with outlet openings 12, an inverter 13 mounted in the housing 11 with an axial clearance along the inner cylindrical surface of the housing 11, made as a blank glass with four side openings 14 for passage gas-liquid mixture. Moreover, the area of the annular gap between the outer casing of the inverter 13 and the inner cylindrical surface of the casing 11 of the atomizer 10 is made equal to the area of the side openings 14 of the inverter 13, which in turn exceeds the area of the outlet openings 12 by 1.2 times. The length of the section in the siphon tube located in the gas volume of 4 cylinders 2 is 1/3 of the total length of sections 5 and 6.

Для обеспечения автоматического режима пожаротушения ЗПУ 8 соединено электрически через прибор 15 с дымовыми извещателями 16. Наличие необходимого для работы модуля давления наддува баллона 2 фиксируется сигнализатором давления 17. To ensure automatic fire extinguishing, the ZPU 8 is electrically connected through the device 15 to smoke detectors 16. The presence of the required boost pressure module of the cylinder 2 is fixed by the pressure signaling device 17.

Работа модуля пожаротушения распыленной жидкостью осуществляется следующим образом. The operation of the fire extinguishing module with atomized liquid is as follows.

Сначала в установленный вертикально баллон 2 через ЗПУ 8 и участок 5 сифонной трубки заливается огнетушащая жидкость, например вода. При этом баллон 2 заполняется жидкостью до боковых сквозных отверстий 7 в участке 6 сифонной трубки, так как находящийся в баллоне 2 газ дренируется только через названные отверстия и участок 6 сифонной трубки. Затем баллон 2 наддувают газом, например азотом, через ЗПУ 8 до заданного давления 1 - 3 мПа. После проведения операции заправки ЗПУ 8 закрывают, подсоединяют к нему трубопровод 9 с распылителем 10. О готовности модуля пожаротушения распыленной жидкостью судят по показаниям сигнализатора давления 17. При возникновении возгорания в защищаемом помещении извещатели 16 подают сигнал на прибор управления 15, который в свою очередь вырабатывает электрический импульс на открытие ЗПУ 8, например на подрыв пиропатрона. Под действием перепада давления сжатого газа в баллоне 2 жидкость через участок 5 сифонной трубки, а газ через сквозные боковые отверстия 7 совместно устремляются через участок 6 сифонной трубки, ЗПУ 8, трубопровод 9 в распылитель 10. При любом давлении в баллоне 2 соотношение площадей 7, участков 5, 6 сифонной трубки обеспечивает подачу двухфазной смеси с одним и тем же газосодержанием. При течении по трубопроводу 9 газожидкостный поток изменяет свою структуру на горизонтальных, вертикальных участках и поворотах. При этом возникают неустойчивые снарядные, пробковые, а на горизонтальных участках расслоенные структуры. Подача такого неравномерного газожидкостного потока, разделенного на порции почти чистых жидкости или газа, на отверстия 12 распылителя 10 приводит к неравномерности орошения, ухудшению распыления и, как следствие этих двух причин, увеличению времени тушения вплоть до отсутствия гашения пламени после выпуска всей огнетушащей жидкости. Установка инверсора 13 после трубопровода 9 перед входными отверстиями 12 в корпус 11 распылителя 10 устраняет эту неравномерность подачи путем инверсии (переворачивании) предыдущей структуры газожидкостного потока. При этом газожидкостный поток тормозится и перемешивается на глухом дне инверсора 13 с повышением статического давления, которое приводит к уменьшению размеров газовой составляющей. Последующее истечение подготовленной смеси по нескольким, например четырем, отверстиям 14, равномерно расположенным по цилиндрической поверхности, в зазор между внутренней поверхностью корпусами и внешней поверхностью инверсора 13 дополнительно дробит газ и жидкость на более мелкие и, следовательно, более равномерные объемы. Такая равномерная по фракциям смесь в виде капельного или пузырькового потока истекает через отверстия 12 в защищаемое помещение. О полной выработке газа и жидкости из баллона 2 судят по сигнализатору давления 17, который подает сигнал на прибор управления 15. Предусмотрена возможность ручного запуска модуля пожаротушения распыленной жидкостью путем механического воздействия на ЗПУ 8. First, a fire extinguishing liquid, for example water, is poured into a vertically mounted cylinder 2 through a ZPU 8 and a section 5 of the siphon tube. In this case, the cylinder 2 is filled with liquid to the lateral through holes 7 in the section 6 of the siphon tube, since the gas in the cylinder 2 is drained only through the aforementioned holes and the section 6 of the siphon tube. Then the cylinder 2 is pressurized with a gas, for example nitrogen, through the ZPU 8 to a predetermined pressure of 1 to 3 MPa. After the refueling operation, the ZPU 8 is closed, the pipeline 9 with the spray gun 10 is connected to it. The readiness of the fire extinguishing module with the sprayed liquid is judged by the readings of the pressure signaling device 17. When a fire occurs in the protected room, the detectors 16 send a signal to the control device 15, which in turn generates an electrical impulse to open ZPU 8, for example to detonate a squib. Under the action of the pressure difference of the compressed gas in the cylinder 2, the liquid through the section 5 of the siphon tube, and the gas through the through side openings 7 jointly rush through the section 6 of the siphon tube, ZPU 8, pipe 9 into the atomizer 10. At any pressure in the cylinder 2, the area ratio 7, sections 5, 6 of the siphon tube provides a two-phase mixture with the same gas content. When flowing through the pipeline 9, the gas-liquid flow changes its structure in horizontal, vertical sections and turns. In this case, unstable shell, cork, and layered structures on horizontal sections arise. The supply of such an uneven gas-liquid stream, divided into portions of almost pure liquid or gas, to the openings 12 of the sprayer 10 leads to irregularity of irrigation, deterioration of spraying and, as a consequence of these two reasons, an increase in the extinction time until the flame is extinguished after the release of all extinguishing fluid. The installation of the inverter 13 after the pipeline 9 in front of the inlet openings 12 in the housing 11 of the sprayer 10 eliminates this uneven supply by inverting (turning over) the previous structure of the gas-liquid flow. When this gas-liquid flow is inhibited and mixed on the dead bottom of the inverter 13 with increasing static pressure, which leads to a decrease in the size of the gas component. The subsequent outflow of the prepared mixture through several, for example four, holes 14, evenly spaced along a cylindrical surface, additionally crushes the gas and liquid into smaller and, therefore, more uniform volumes into the gap between the inner surface of the housings and the outer surface of the inverter 13. Such a mixture uniform in fractions in the form of a drop or bubble stream flows through openings 12 into the protected room. The complete production of gas and liquid from the cylinder 2 is judged by the pressure switch 17, which sends a signal to the control device 15. It is possible to manually start the fire extinguishing module by sprayed liquid by mechanical action on the ZPU 8.

Результаты испытаний модуля пожаротушения распыленной жидкостью приведены в таблице. The test results of the fire extinguishing module with atomized liquid are shown in the table.

В баллоне 2 модуля в испытаниях N 1 и N 2 поддерживались постоянными: давление - 3 мПа, масса воды - 46 л при объеме баллона 70 л. Испытания проводились в изолированном помещении объемом 72 м³, очаги возгорания в виде штабелей из деревянных реек (305 x 305 x 305 мм) располагались на расстоянии от вертикальной оси распылителя 0,5; 1; 1,5; 2; 2,4 м. Размер частиц определялся фотоэлектрическим спектромером с фиксаций на вторичной аппаратуре фирмы "Disa".In the cylinder 2 modules in tests N 1 and N 2 were kept constant: pressure - 3 MPa, water mass - 46 l with a cylinder volume of 70 l. The tests were carried out in an isolated room with a volume of 72 m ³ , fires in the form of stacks of wooden slats (305 x 305 x 305 mm) were located at a distance from the vertical axis of the spray 0.5; 1; 1.5; 2; 2.4 m. The particle size was determined by a photoelectric spectrometer with fixations on the secondary equipment of the company "Disa".

Проведенные испытания показали высокую эффективность модуля пожаротушения распыленной водой. Среднеквадратичное отклонение интенсивности орошения и время тушения уменьшилось в два раза, а средней размер капель распыленной жидкости - почти в четыре раза по сравнению с известным устройством без инверсора газожидкостного потока. The tests showed the high efficiency of the fire extinguishing module with atomized water. The standard deviation of the irrigation intensity and the quenching time decreased by half, and the average droplet size of the sprayed liquid was almost four times lower than in the known device without a gas-liquid inverter.

Claims

1. The module for fire extinguishing with sprayed liquid, including a cylinder with a fire extinguishing liquid under pressure of compressed gas, a spray gun connected to a siphon tube located in the cylinder, made of variable flow cross section and having lateral through holes in the gas volume of the cylinder, characterized in that a shut-off and start-up device for supplying a gas-liquid mixture is installed on the cylinder, a gas-liquid flow inverter is installed in front of the outlet in the nozzle, and a section of the siphon tube in the gas volume of the container is made with an increase in the bore, starting from the location of the through side openings.

2. The module according to claim 1, characterized in that the siphon tube is made so that the area of its bore, starting from the location of the through side holes, is equal to the sum of the areas of the lower section for the passage of liquid and all through side holes for the passage of gas, and the length this section from the side openings to the neck of the container is made equal to 1/4 - 1/3 of the total length of the siphon tube.

3. The module according to claim 1, characterized in that the gas-liquid flow inverter is made in the form of a blind glass with side openings, the area of which exceeds the area of the outlet openings of the sprayer by 1.2 - 1.4 times, and the sprayer is made with a cylindrical internal cavity, which the inverter is installed with a radial clearance.

4. The module according to claim 1, characterized in that the lateral through holes of the siphon tube are made with an area of 0.2 to 0.25 of the passage sectional area of the siphon tube at the location of the holes.

5. The module according to claim 1, characterized in that the cylinder with the extinguishing liquid is installed vertically.