RU2210413C1 - Method of prevention of ignition and explosion of fire hazardous medium and device for method embodiment - Google Patents

Method of prevention of ignition and explosion of fire hazardous medium and device for method embodiment Download PDF

Info

Publication number
RU2210413C1
RU2210413C1 RU2002112802/12A RU2002112802A RU2210413C1 RU 2210413 C1 RU2210413 C1 RU 2210413C1 RU 2002112802/12 A RU2002112802/12 A RU 2002112802/12A RU 2002112802 A RU2002112802 A RU 2002112802A RU 2210413 C1 RU2210413 C1 RU 2210413C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
carbon dioxide
supply
fire
ignition
Prior art date
Application number
RU2002112802/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Э.М. Янулевич
Ю.П. Назаров
конова О.С. Дь
О.С. Дьяконова
Р.Н. Карасёва
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения"
Priority to RU2002112802/12A priority Critical patent/RU2210413C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2210413C1 publication Critical patent/RU2210413C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: methods and devices for prevention of ignition and explosion of fire hazardous media. SUBSTANCE: method includes two-stage injection to fire center of gaseous inhibitors; formation in fire hazardous medium of through ventilation cavities in which dynamics of temperature variation is observed; formation at the first stage of temperature rise in medium, prior to beginning of ignition, is periphery inflow velocity laminar flow of supply, to possible fire centers, of cooled nitrogen with temperature of 40-60C below temperature of ambient air; injection at the second stage, at beginning of ignition, to nitrogen laminar flow center zone of liquefied carbon dioxide with initial pressure of 60-70 atm. Supply of liquefied carbon dioxide shall satisfy the condition of the equation given in invention description. Device for method embodiment has fan and disk sprayer with electric drives, channels for supply of ingredients to fan and sprayer. Device includes coaxially secured in common casing: pipeline with diffuser for supply of compressed nitrogen, conical splitter of gas flow and longitudinal plates fastened to casing internal side. Disk sprayer is made in form of perforated hollow disks secured to perforated and rigidly interconnected branch pipes and blades installed on hollow sealed hub hydraulically connected to perforated branch pipes, disks and pipeline for supply of liquefied carbon dioxide to sprayer. Each branch pipe installed on hub has spring-loaded movable working piston. Holes on sprayer disks are made on side of sprayer rotation axis. Electric drives of fan and disk sprayer are made in form of d.c. motors electrically connected with temperature pickups and electropneumatic valves of cylinders with compressed nitrogen and liquefied carbon dioxide. EFFECT: increased efficiency of neutralization of fire hazardous medium and reduced consumption of inhibitors. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области пожаротушения и, в частности, к средствам предотвращения или ликвидации очагов возгорания и взрывов в пожароопасной среде. Предложение может найти применение для поддержания необходимого интервала температур при возможном интенсивном повышении теплоотдачи среды, например в замкнутых объемах космических объектов, подводных лодок, в элеваторах для хранения зерна и т.п. The invention relates to the field of fire extinguishing and, in particular, to means of preventing or eliminating fires and explosions in a fire hazardous environment. The proposal may find application to maintain the required temperature range with a possible intensive increase in heat transfer of the medium, for example, in confined spaces of space objects, submarines, in elevators for grain storage, etc.

В некоторых случаях при определенной степени увлажнения, например, зерна может произойти протекающая в условиях прогрессивного самоускорения химическая реакция, связанная с накоплением в среде теплоты. В дальнейшем по мере выделения тепла скорость химической реакции резко возрастает, происходит возгорание элементов среды и последующий взрыв газообразных продуктов реакции. In some cases, with a certain degree of moisture, for example, grain, a chemical reaction may occur under conditions of progressive self-acceleration, associated with the accumulation of heat in the medium. Subsequently, as the heat is released, the rate of the chemical reaction increases sharply, ignition of the elements of the medium and subsequent explosion of gaseous reaction products occurs.

В этих условиях существующие системы вентиляции и пожаротушения, например, элеваторов или других хранилищ продукции оказываются малоэффективными. Поэтому весьма актуальной является задача разработки способов и систем эффективного терморегулирования и средств активного своевременного воздействия на пожароопасную среду для предотвращения возгораний и последующих взрывов. Under these conditions, the existing ventilation and fire extinguishing systems, for example, elevators or other product storages, are ineffective. Therefore, it is very urgent to develop methods and systems for effective thermal control and means of timely active exposure to a fire hazardous environment to prevent fires and subsequent explosions.

В настоящее время получают распространение пожаротушащие средства на основе, в частности, активированного ингибирующего аэрозоля, который должен образоваться в процессе горения с выходом активных радикалов. Таким образом аэрозоль должен иметь высокую температуру, на уровне 1500÷1700oС.At present, fire extinguishing agents based on, in particular, activated inhibitory aerosol, which should be formed during combustion with the release of active radicals, are spreading. Thus, the aerosol must have a high temperature, at the level of 1500 ÷ 1700 o C.

В то же время для обеспечения эксплуатационной безопасности температура во многих случаях не должна превышать 250÷300oС. При этом в целях снижения токсичности аэрозоля необходимо обеспечить догорание на воздухе недоокисленного из-за низкого кислородного баланса продуктов горения аэрозольно-генерирующего состава (СО, Н, NO) с образованием наименее токсичных окислов. Однако высокотеплотворные доокисления монооксида углерода и водорода приводят к повышению температуры образующегося аэрозоля.At the same time, in order to ensure operational safety, the temperature in many cases should not exceed 250 ÷ 300 o С. In this case, in order to reduce the toxicity of the aerosol, it is necessary to ensure that the products of combustion of the aerosol-generating composition (CO, N), which are unoxidized due to the low oxygen balance, must be burned out in air , NO) with the formation of the least toxic oxides. However, high-heat oxidation of carbon monoxide and hydrogen leads to an increase in the temperature of the resulting aerosol.

Таким образом при разработке средств пожаротушения в виде аэрозольных огнетушителей необходимо решить три основные проблемы:
- обеспечить высокую эффективность тушения при наиболее пожаротушащей концентрации ингибитора в аэрозоле;
- максимально снизить температуру аэрозоля до уровня безопасной 250÷300oС на выходе из генератора;
- снизить токсичность продуктов горения до уровня, безопасного для человека (Ю.М. Милехин, Е.Ф. Жаров. Новые высокоэффективные универсальные быстродействующие средства пожаротушения. В сб. "Конверсия в машиностроении". М., 6, 2001).
Thus, when developing fire extinguishing means in the form of aerosol fire extinguishers, it is necessary to solve three main problems:
- to provide high extinguishing efficiency at the most extinguishing concentration of inhibitor in aerosol;
- minimize the temperature of the aerosol to a safe level of 250 ÷ 300 o C at the outlet of the generator;
- reduce the toxicity of combustion products to a level that is safe for humans (Yu.M. Milekhin, EF Zharov. New highly effective universal high-speed fire extinguishing agents. In the collection "Conversion in mechanical engineering." M., 6, 2001).

Известен способ проветривания карьеров (СССР, а.с. 1245713, Е 21 F 1/00, 1984 г. ), включающий удаление загрязненного воздуха из застойной зоны карьера посредством вентилятора и регулирование зоны подачи загрязненного воздуха к вентилятору. С целью повышения эффективности проветривания карьера за счет увеличения количества отсасываемого загрязненного воздуха из застойной зоны вентилятор устанавливают между вентиляционными траншеями, а направляющий щит располагают над застойной зоной под острым отрицательным углом к плоскости вращения вертолетного винта. A known method of ventilating quarries (USSR, AS 1245713, E 21 F 1/00, 1984), including the removal of contaminated air from the stagnant zone of the quarry by means of a fan and the regulation of the zone of supply of contaminated air to the fan. In order to increase the efficiency of ventilating the quarry by increasing the amount of contaminated suction air from the stagnant zone, a fan is installed between the ventilation trenches, and a guide board is placed above the stagnant zone at an acute negative angle to the plane of rotation of the helicopter rotor.

Этот способ достаточно сложен и применим исключительно для проветривания горных карьеров. This method is quite complicated and is applicable exclusively for ventilation of mountain quarries.

Известен способ предотвращения взрыва газовоздушных смесей (СССР, а.с. 1245714, Е 21 F 5/00, 1977 г.), заключающийся в подаче в взрывоопасную среду ингибитора. С целью повышения эффективности нейтрализации взрывоопасной среды и уменьшения расхода ингибитора за счет повышения точности определения времени введения ингибитора до образования взрывоопасной ситуации предварительно регистрируют концентрацию газовоздушной смеси. При приближении ее к предельно допустимым взрывоопасным концентрациям в зону предполагаемого скопления взрывоопасных газов подают ингибитор до момента образования в ней взрывоопасной концентрации. A known method of preventing the explosion of gas mixtures (USSR, AS 1245714, E 21 F 5/00, 1977), which consists in supplying an inhibitor to an explosive atmosphere. In order to increase the efficiency of neutralization of an explosive atmosphere and reduce the consumption of an inhibitor by increasing the accuracy of determining the time of administration of an inhibitor before the formation of an explosive situation, the concentration of the gas-air mixture is preliminarily recorded. When approaching the maximum permissible explosive concentrations, an inhibitor is fed into the zone of the alleged accumulation of explosive gases until an explosive concentration is formed in it.

Однако этот способ не учитывает динамику изменения температуры взрывоопасной среды. However, this method does not take into account the dynamics of the temperature of the explosive atmosphere.

Известен способ тушения и локализации пожаров в твердых горючих ископаемых - прототип (СССР, а.с. 1245717, Е 21 F 5/00, 1985 г.), включающий двухстадийное нагнетание к очагу пожара смесей антипирогенов. С целью повышения эффективности тушения, локализации и предотвращения возникновения рецидивов пожаров за счет создания теплоизолирующего и газонепроницаемого слоев на первой стадии нагнетают смесь антипирогенов, состоящую из сульфитно-спиртовой бурды, диаммония фосфата и поверхностно-активного вещества. На второй стадии нагнетают смесь антипирогенов, состоящую их жидкого стекла, поверхностно-активного вещества и глицерина. A known method of extinguishing and localizing fires in solid fossil fuels is a prototype (USSR, AS 1245717, E 21 F 5/00, 1985), including two-stage injection of flame retardant mixtures to the fire source. In order to increase the efficiency of extinguishing, localizing and preventing relapse of fires by creating heat-insulating and gas-tight layers, a mixture of flame retardants consisting of sulfite-alcohol mud, diammonium phosphate and a surfactant is injected in the first stage. In the second stage, a mixture of flame retardants, consisting of water glass, surfactant and glycerin, is injected.

Этот способ применим исключительно в условиях горных разработок и ввиду использования в нем ядовитых компонентов не применим, например, для хранилищ зерновой и другой пищевой продукции. Здесь также не учитывается динамика тепловыделения в пожароопасной среде. This method is applicable exclusively in mining conditions and, due to the use of toxic components in it, it is not applicable, for example, for storages of grain and other food products. It also does not take into account the dynamics of heat generation in a fire hazardous environment.

Целью предлагаемого способа является повышение эффективности нейтрализации взрывоопасной среды и уменьшение расхода ингибиторов за счет формирования вентиляторами и распылителем ориентированных в пространстве потоков газообразных ингибиторов, повышения точности определения времени введения и дозировки ингибиторов до образования взрывоопасной ситуации. The aim of the proposed method is to increase the efficiency of neutralization of explosive atmospheres and reduce the consumption of inhibitors due to the formation of fans oriented in space flows of gaseous inhibitors, increase the accuracy of determining the time of introduction and dosage of inhibitors to the formation of an explosive situation.

Указанная цель достигается тем, что для своевременного воздействия на очаги возгорания, например в массе сыпучих материалов, вентиляторами и распылителем нагнетают через перфорированный трубопровод заданное количество пожаротушащих ингредиентов и проводят с помощью электронной системы регулирование и контроль работы системы. This goal is achieved by the fact that for a timely impact on the source of ignition, for example, in the bulk of bulk materials, a predetermined amount of fire-extinguishing ingredients is pumped through a perforated pipeline through a perforated pipe and the system is regulated and controlled using an electronic system.

В случае превышения температуры в зоне возможного возгорания выше заданных пределов, например на 40÷60oС, формируют периферийный приточный поток газа в виде скоростной приточной струи охлажденного азота при температуре на 40÷60oС ниже температуры окружающего воздуха и осуществляют вентилирование этим потоком сквозных полостей. При дальнейшем повышении температуры в среде при начале возгорания проводят регулируемую подачу сжиженной двуокиси углерода при начальном давлении 60÷70 атм в центральную зону приточного ламинарного потока азота до снижения температуры в зоне возможного возгорания до температуры окружающего воздуха.If the temperature in the zone of possible ignition is higher than the specified limits, for example, by 40 ÷ 60 o С, a peripheral gas supply stream is formed in the form of a high-speed supply stream of cooled nitrogen at a temperature of 40 ÷ 60 ° С below the ambient temperature and the through flow is vented cavities. With a further increase in temperature in the medium at the beginning of ignition, a regulated supply of liquefied carbon dioxide is carried out at an initial pressure of 60 ÷ 70 atm to the central zone of the supply laminar nitrogen flow to reduce the temperature in the zone of possible ignition to ambient temperature.

При этом регулирование подачи сжиженной двуокиси углерода проводят таким образом, чтобы выполнялось условие

Figure 00000003

где Gт - расход сжиженной двуокиси углерода при температуре ТoК среды, кг/с;
Gmax - максимальный расход сжиженной двуокиси углерода при максимальном нагреве среды, кг/с;
T - температура нагревающейся среды, ТoК;
Токр - температура окружающей среды, ТoК.In this case, the regulation of the supply of liquefied carbon dioxide is carried out so that the condition
Figure 00000003

where G t - the flow of liquefied carbon dioxide at a temperature T o To the environment, kg / s;
G max - the maximum consumption of liquefied carbon dioxide at maximum heating of the medium, kg / s;
T is the temperature of the heating medium, T o K;
T okr - ambient temperature, T o K.

Устройство для реализации способа предотвращения возгорания и взрыва пожароопасной среды основано на работе системы подачи пожаротушащих компонентов и регулировании скорости поступления их в зависимости от температуры в среде возможного возгорания. A device for implementing the method of preventing fire and explosion of a fire hazardous environment is based on the operation of the supply system of fire extinguishing components and controlling their arrival rate depending on the temperature in the environment of a possible fire.

Известно устройство для подачи пены (СССР, а.с. 1245319, А 62 С 31/12, 1984 г.). Устройство предназначено для нейтрализации очага возгорания и содержит пеногенератор, на выходном патрубке которого установлен насадок, выполненный в виде полого цилиндра, внутри которого установлен дефлектор. С целью увеличения дальности подачи пены при сохранении площади ее выпадения дефлектор выполнен в виде открытого усеченного полого конуса, меньшее основание которого расположено со стороны выходного патрубка пеногенератора. A device for feeding foam is known (USSR, AS 1245319, A 62 C 31/12, 1984). The device is designed to neutralize the source of ignition and contains a foam generator, on the outlet of which a nozzle is installed, made in the form of a hollow cylinder, inside of which a deflector is installed. In order to increase the range of foam supply while maintaining the area of its loss, the deflector is made in the form of an open truncated hollow cone, the smaller base of which is located on the side of the outlet of the foam generator.

Данное устройство обеспечивает лишь возможность пожаротушения и не предназначено для реагирования на температуру среды. This device provides only the possibility of fire fighting and is not intended to respond to ambient temperature.

Известна воздухоосушительная установка (СССР, а.с. 1245809, F 24 F 3/14, 1984 г.), содержащая корпус с входным и выходными патрубками, установленный в корпусе с возможностью периодического вращения вокруг своей оси ротор с четырьмя проточными полостями, нагнетатель осушаемого воздуха, соединенный с входным патрубком корпуса. С целью повышения эффективности осушения воздуха она снабжена нагревателем и датчиком влажности, а ротор установлен вдоль одной из стенок корпуса. Known air dryer (USSR, AS 1245809, F 24 F 3/14, 1984), comprising a housing with inlet and outlet nozzles, mounted in the housing with the possibility of periodic rotation around its axis, a rotor with four flow cavities, a drainable blower air connected to the inlet of the housing. In order to increase the efficiency of air drying, it is equipped with a heater and a humidity sensor, and the rotor is installed along one of the walls of the housing.

Это устройство предназначено исключительно для осушки воздуха и не может быть использовано для пожаротушения. This device is designed exclusively for drying air and cannot be used for fire fighting.

Известно устройство для увлажнения воздуха, которое содержит электродвигатель, вентилятор со ступицей и лопастями, снабженный оболочкой из микропористого материала с внутренними каналами, которые сообщаются с внутренним пространством ступицы (СССР, а.с. 307251, В 05 В 3/10, 1971). A device for humidification of air is known, which contains an electric motor, a fan with a hub and blades, equipped with a shell of microporous material with internal channels that communicate with the inner space of the hub (USSR, AS 307251, 05 V 3/10, 1971).

По водопроводу во внутреннее пространство ступицы подается вода, которая под действием центробежных сил поступает в тело лопасти и испаряется в прогоняемый вентилятором воздух. Water is supplied through the water supply to the inner space of the hub, which, under the action of centrifugal forces, enters the body of the blade and evaporates into the air driven by the fan.

Основными недостатками этого устройства являются его неприглядности для борьбы с возникновением пожара, практически постоянное количество распыляемой воды при различных скоростях вращения вентилятора, а также отсутствие зависимости его работы от температуры окружающей среды. The main disadvantages of this device are its unsightness for fighting a fire, an almost constant amount of sprayed water at different fan speeds, and the lack of dependence of its operation on the ambient temperature.

Известен генератор аэрозоля, прототип (СССР, а.с. 1245296, А 01 М 7/00, 1985), содержащий вентилятор и дисковый распылитель, установленные на одном приводном валу, каналы подвода воздуха и жидкости к распылителю и каплеуловитель с коническим насадком на выходе факела аэрозоля из генератора. С целью повышения качества распыления путем предотвращения образования конденсата на насадке и выброса его в окружающую среду канал подвода воздуха имеет коническую форму. A known aerosol generator, prototype (USSR, AS 1245296, A 01 M 7/00, 1985), comprising a fan and a disk atomizer mounted on one drive shaft, air and liquid supply channels to the atomizer and a droplet eliminator with a conical nozzle at the outlet aerosol torch from a generator. In order to improve the quality of spraying by preventing the formation of condensate on the nozzle and its release into the environment, the air supply channel has a conical shape.

Это устройство не обладает достаточной эффективностью для борьбы с пожаром, а также в его работе не учитывается динамика изменения температуры окружающей среды. This device does not have sufficient efficiency to deal with fire, and also in its work does not take into account the dynamics of changes in ambient temperature.

Целью предлагаемого устройства является повышение эффективности нейтрализации взрывоопасной среды и уменьшение расхода ингибиторов за счет формирования вентиляторами и распылителем ориентированных в пространстве потоков газообразных ингибиторов, повышения точности определения времени введения и дозировки ингибиторов до образования взрывоопасной ситуации. The aim of the proposed device is to increase the efficiency of neutralization of explosive atmospheres and reduce the consumption of inhibitors due to the formation of fans oriented in space flows of gaseous inhibitors, increase the accuracy of determining the time of introduction and dosage of inhibitors to the formation of an explosive situation.

Указанная цель достигается тем, что для своевременного воздействия на очаги возгорания, например в массе сыпучих материалов, вентиляторами и распылителем нагнетают через перфорированный трубопровод заданное количество пожаротушащих ингредиентов и проводят с помощью электронной системы регулирование и контроль работы системы. Изобретение характеризуется всеми признаками пп.1-4 формулы изобретения. This goal is achieved by the fact that for a timely impact on the source of ignition, for example, in the bulk of bulk materials, a predetermined amount of fire-extinguishing ingredients is pumped through a perforated pipeline through a perforated pipe and the system is regulated and controlled using an electronic system. The invention is characterized by all the features of claims 1 to 4 of the claims.

Изобретение поясняет следующий графический материал. The invention explains the following graphic material.

На Фиг.1 представлен общий вид устройства. На Фиг.2 представлена конструкция дискового распылителя. На Фиг.3 представлена принципиальная электрическая схема устройства. На Фиг.4 представлена зависимость расхода (GТ) СO2 от скорости вращения (Nоб/c) распылителя и количества (n) открываемых при этом отверстий в дисках.Figure 1 presents a General view of the device. Figure 2 presents the design of the disk atomizer. Figure 3 presents the circuit diagram of the device. Figure 4 presents the dependence of the flow rate (G T ) CO 2 from the rotation speed (N r / c ) of the atomizer and the number (n) of openings in the disks.

Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит внешний цилиндрический кожух 1, по периметру которого с внутренней стороны закреплены продольные пластины 2, а во внутренней полости соосно расположены диффузор 3 подачи азота, вентилятор 4 с электроприводом 5, дисковый распылитель 6 со ступицей 7 и электроприводом 8 и конический обтекатель 9. Внутренняя полость кожуха 1 гидравлически связана с входными отверстиями трубопроводов 10 подачи пожаротушащих ингредиентов в зону возгорания через сквозные отверстия на периферии трубопроводов. A device that implements the inventive method contains an outer cylindrical casing 1, longitudinal plates 2 are fixed on the inside of the casing, and a nitrogen supply diffuser 3, a fan 4 with an electric drive 5, a disk atomizer 6 with a hub 7 and an electric drive 8 are coaxially located in the inner cavity conical fairing 9. The internal cavity of the casing 1 is hydraulically connected to the inlet openings of the pipelines 10 for supplying fire-extinguishing ingredients to the ignition zone through the through openings on the periphery of the pipelines.

Дисковый распылитель 6 включает в себя корпус герметизированной ступицы 7 (Фиг. 2), на котором установлены перфорированные патрубки 11 с жестко закрепленными на них полыми дисками 12 с выполненными в них отверстиями со стороны оси вращения ступицы. Внутренняя полость ступицы 7 гидравлически связана с патрубками 11, дисками 12 и трубопроводом 13 подачи сжиженной двуокиси углерода. Disk sprayer 6 includes a housing of a sealed hub 7 (Fig. 2), on which perforated nozzles 11 are mounted with hollow disks 12 rigidly fixed to them with holes made in them from the axis of rotation of the hub. The inner cavity of the hub 7 is hydraulically connected to the nozzles 11, disks 12 and the liquefied carbon dioxide supply pipe 13.

В каждом из патрубков размещен со стороны оси вращения подвижный поршень 14, подпружиненный цилиндрической пружиной 15, закрепленной с другой стороны патрубка. Между дисками 12 на каждом патрубке 11 закреплены фрагменты лопасти 16 для инициирования подачи CO2 в сторону выходных отверстий кожуха.In each of the nozzles, a movable piston 14, spring-loaded with a coil spring 15, mounted on the other side of the nozzle, is placed on the side of the axis of rotation. Between the disks 12, fragments of the blade 16 are fixed on each nozzle 11 to initiate the supply of CO 2 towards the outlet openings of the casing.

Электроприводы вентилятора 4 и дискового распылителя 6 выполнены в виде электродвигателей постоянного тока 17 с регулируемой скоростью вращения путем изменения тока возбуждения в обмотке с помощью регулировочного реостата 18 и пускового реостата 19 (Пиотровский Л.М. Электрические машины. Л.-М., 1960). The electric drives of the fan 4 and the disk atomizer 6 are made in the form of DC motors 17 with an adjustable rotation speed by changing the excitation current in the winding using an adjustment rheostat 18 and a starting rheostat 19 (Piotrovsky L.M. Electric machines. L.-M., 1960) .

Токосъемники реостатов механически связаны с микродвигателями 20, электрически связанными через первый выход многополюсного электрореле 21, усилитель тока 22 с датчиком температуры 23, выполненным, например, на пиропьезоэлектрических элементах. The current collectors of rheostats are mechanically connected with micromotors 20, electrically connected through the first output of a multi-pole electric relay 21, a current amplifier 22 with a temperature sensor 23, made, for example, on pyro piezoelectric elements.

В свою очередь, второй выход электрореле 21 электрически связан с электропневмоклапаном 24 баллона 25 со сжатым СO2 при давлении, например, 60÷70 атм, а третий выход - с электропневмоклапаном 26 баллона 27 с азотом, под давлением, например, 2-3 атм и температурой минус (20÷30)oС, а емкости 24 и 27 гидравлически связаны соответственно с внутренней полостью втулки распылителя и диффузором подачи азота. Для ручного включения системы управления устройством в него введен электропереключатель 28.In turn, the second output of the electric relay 21 is electrically connected to the electro-pneumatic valve 24 of the cylinder 25 with compressed CO 2 at a pressure of, for example, 60–70 atm, and the third output is connected to the electro-pneumatic valve 26 of the cylinder 27 with nitrogen, under pressure, for example, 2-3 atm and a temperature of minus (20 ÷ 30) o С, and tanks 24 and 27 are hydraulically connected, respectively, with the internal cavity of the atomizer sleeve and the nitrogen supply diffuser. To manually turn on the device control system, an electric switch 28 is inserted into it.

Данный способ реализуется следующим образом (Фиг.1). This method is implemented as follows (Figure 1).

Использование на первом этапе азота, охлажденного до температуры на 40÷60oС ниже окружающего воздуха, обусловлено тем, что азот в химическом отношении отличается большой инертностью и не поддерживает горение, а низкая температура газа, поступающего в виде ламинарного потока в зону начинающегося интенсивного тепловыделения среды, может затушить возможный очаг возгорания.The use of nitrogen in the first stage, cooled to a temperature of 40 ÷ 60 o C below the ambient air, is due to the fact that nitrogen is chemically very inert and does not support combustion, and the low temperature of the gas entering in the form of a laminar flow into the zone of the beginning of intense heat environment, can extinguish a possible source of ignition.

При этом движение по трубопроводам азота в виде ламинарного, а не турбулентного потока снижает его прогрев по толщине от наружных стенок. In this case, the movement through the pipelines of nitrogen in the form of a laminar, rather than turbulent, flow reduces its heating in thickness from the outer walls.

В случае продолжения нагрева среды, например, влажного зерна, который регистрируется датчиками температуры, включается система регулируемой подачи в зону пожаротушения сжиженной двуокиси углерода. Под давлением около 60 атм двуокись углерода сохраняется в виде жидкости при обыкновенной температуре в стальных баллонах. Поступая в дисковый распылитель, эта жидкость при быстром расширении интенсивно возгоняется с понижением температуры до минус 78,5oС.In the case of continued heating of the medium, for example, wet grain, which is recorded by temperature sensors, the system of controlled supply of liquefied carbon dioxide to the fire fighting zone is activated. At a pressure of about 60 atm, carbon dioxide is stored in the form of a liquid at ordinary temperature in steel cylinders. Entering the disk atomizer, this liquid with rapid expansion is rapidly sublimated with decreasing temperature to minus 78.5 o C.

Двуокись углерода поступает в зону возгорания внутри потока ламинарной струи азота, выполняющего роль теплового изолятора. При этом СО2 также обладает свойством не гореть и не поддерживать горения, что обеспечивает возможность ускорения ликвидации очага воспламенения.Carbon dioxide enters the ignition zone inside the laminar stream of nitrogen, which acts as a thermal insulator. Moreover, CO 2 also has the property of not burning and not sustaining combustion, which makes it possible to accelerate the elimination of the source of ignition.

Регулирование интенсивности подачи двуокиси углерода в данном способе осуществляется автоматически посредством изменения скорости вращения дискового распылителя в соответствии с вышеприведенной зависимостью от температуры, полученной эмпирическим путем. The control of the carbon dioxide supply intensity in this method is carried out automatically by changing the rotational speed of the disk atomizer in accordance with the above temperature dependence obtained empirically.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При повышении температуры среды выше нормы сигнал от датчиков температуры автоматически включает все элементы устройства (Фиг.3). При этом задействуются системы подачи азота и сжиженного СО2 и электротока электродвигателей 5 и 8. При медленном нарастании электротока в цепи вал электродвигателя 5 вместе с вентилятором начинает ускоренное вращение. И азот через диффузор 3, расширяясь и еще больше при этом охлаждаясь, нагнетается формируемым пластинами 2 ламинарным потоком на выходе из кожуха 1 через трубопроводы 10 и вентиляционные полости в зону повышенных температур среды. На первой стадии работы устройства в зону подъема температур подается лишь охлажденный азот, под воздействием которого инициируется снижение температуры до заданных пределов. По сигналу термодатчиков происходит автоматическое выключение всей системы. В случае продолжения подъема температуры начинается вторая стадия работы всего устройства. По сигналу датчиков температуры возрастает ток в цепи электродвигателей, увеличивается скорость их вращения. При этом с продолжающейся подачей азота включается система впрыска сжижения СO2. При этом поршни 14 в патрубках 11 под действием центробежной силы, сжимая пружины 15, начинают смещаться вдоль патрубков, открывая доступ СO2 к отверстиям в патрубках и дисках.When the temperature of the medium rises above normal, the signal from the temperature sensors automatically turns on all the elements of the device (Figure 3). This involves the supply of nitrogen and liquefied CO 2 and the electric current of electric motors 5 and 8. With a slow increase in electric current in the circuit, the shaft of the electric motor 5 together with the fan starts accelerated rotation. And nitrogen through the diffuser 3, expanding and further cooling, is pumped by the laminar flow formed by the plates 2 at the outlet of the casing 1 through pipelines 10 and ventilation cavities into the zone of elevated ambient temperatures. At the first stage of the device’s operation, only cooled nitrogen is supplied to the temperature rise zone, under the influence of which a temperature decrease to predetermined limits is initiated. At the signal of the temperature sensors, the entire system is automatically turned off. In case of continued rise in temperature, the second stage of operation of the entire device begins. The signal from the temperature sensors increases the current in the circuit of the electric motors, and their rotation speed increases. At the same time, with a continuing supply of nitrogen, the CO2 liquefaction injection system is switched on . In this case, the pistons 14 in the nozzles 11 under the action of centrifugal force, compressing the springs 15, begin to move along the nozzles, giving CO 2 access to the holes in the nozzles and disks.

С ускорением вращения дискового распылителя поршни 14 все больше отжимаются к концам патрубков, а сжиженный СO2 при интенсивном расширении охлаждается до температуры ~(-78oС) и впрыскивается через отверстие в дисках в сторону оси вращения распылителя. Одновременно лопастями 16, установленными вдоль патрубков, охлажденный газ выбрасывается в центральную зону ламинарного потока азота и далее направляется в зону возгорания среды.With the acceleration of rotation of the disk atomizer, the pistons 14 are more and more squeezed out to the ends of the nozzles, and the liquefied СО 2 with intensive expansion is cooled to a temperature of ~ (-78 o С) and injected through the hole in the disks towards the axis of rotation of the atomizer. At the same time, blades 16 installed along the nozzles, the cooled gas is ejected into the Central zone of the laminar flow of nitrogen and then sent to the zone of ignition of the medium.

Реализация управляющего воздействия функции (I) осуществлена посредством неравномерного распределения отверстий в дисках распылителя 6 в соответствии с графиком (Фиг.4). The implementation of the control action of function (I) is carried out by uneven distribution of holes in the disks of the atomizer 6 in accordance with the schedule (Figure 4).

Если учесть, что температура воздуха Токр изменяется сравнительно незначительно по сравнению с пожароопасным нагревом среды (обычно), то
T-Toкp=ΔТ
зависит только от степени нагрева среды. Тогда

Figure 00000004

При этом скорость вращения вентилятора и распылителя определяет зависимость:
Nоб/с1J=К2ΔТ,
где J - сила тока от датчиков температуры;
ΔТ - рост температуры;
К1, К2 - коэффициенты пропорциональности.If we take into account that the air temperature T okr varies relatively insignificantly compared with fire hazardous heating of the medium (usually), then
TT ocp = ΔT
depends only on the degree of heating of the medium. Then
Figure 00000004

In this case, the rotation speed of the fan and atomizer determines the relationship:
N r / s = K 1 J = K 2 ΔT,
where J is the current strength from temperature sensors;
ΔТ - temperature increase;
K 1 , K 2 - proportionality coefficients.

Тогда, например, при монотонном нарастании температуры среды и, соответственно, скорости вращения вентилятора в единицу времени происходит открытие все большего количества отверстий по сравнению с предыдущим периодом. При этом максимальный расход двуокиси углерода (все отверстия в распылителе открыты) исчисляется из предельно допустимой теплоотдачи среды. Then, for example, with a monotonous increase in the temperature of the medium and, accordingly, the fan speed per unit time, an opening of a larger number of holes occurs compared to the previous period. In this case, the maximum consumption of carbon dioxide (all openings in the atomizer are open) is calculated from the maximum allowable heat transfer of the medium.

Преимуществами рассматриваемого способа являются:
- возможность изменения массы подаваемых ингредиентов в широких пределах в зависимости от объекта применения;
- возможность изменения объемной скорости подачи ингредиентов (м3/с) в зависимости от требований пожаротушения;
- регулирование как линейной скорости истечения ингредиентов, так и направления исходящего потока (одностороннее, двухстороннее, радиальное - всестороннее);
- возможность стационарного закрепления устройства на защищаемом объекте.
The advantages of this method are:
- the possibility of changing the mass of the supplied ingredients over a wide range depending on the application;
- the possibility of changing the volumetric feed rate of the ingredients (m 3 / s) depending on the requirements of fire fighting;
- regulation of both the linear speed of the outflow of ingredients and the direction of the outgoing flow (one-sided, two-sided, radial - comprehensive);
- the possibility of stationary fixing the device to the protected object.

При этом, как было сказано выше, в число защищаемых объектов по предлагаемому способу можно отнести как хозяйственные объекты (склады, овоще- и зернохранилища, магазины и т.п.), так и многие спецобъекты, например, космические пилотируемые корабли, подводные лодки, тяжелые самолеты и пр. В этих случаях сквозные вентиляционные полости в виде перфорированных трубопроводов могут быть проложены между переборками, настилами полов или настенными покрытиями. At the same time, as mentioned above, the number of protected objects by the proposed method can include both economic objects (warehouses, vegetable and grain storages, shops, etc.), and many special objects, for example, space manned ships, submarines, heavy aircraft, etc. In these cases, through ventilation cavities in the form of perforated pipelines can be laid between bulkheads, flooring or wall coverings.

Таким образом, эффективность данного способа и устройства в целом обусловлена относительной простотой и надежностью, возможностью его многоцелевого использования, а также снижением затрат труда, энергоресурсов и времени на изготовление системы. Thus, the effectiveness of this method and device as a whole is due to the relative simplicity and reliability, the possibility of its multipurpose use, as well as the reduction of labor costs, energy resources and time to manufacture the system.

Claims (4)

1. Способ предотвращения возгорания и взрыва пожароопасной среды, включающий двухстадийное нагнетание к возможному очагу пожара газообразных ингибиторов, отличающийся тем, что в пожароопасной среде образуют сквозные вентиляционные полости, в которых проводят наблюдение динамики изменения температуры и на первой стадии роста температуры в среде до начала возгорания формируют периферийный приточный скоростной ламинарный поток подачи к возможным очагам возгорания охлажденного азота с температурой на 40÷60oС ниже температуры окружающего воздуха, а на второй стадии, при начале возгорания, нагнетают в центральную зону ламинарного потока азота сжиженную двуокись углерода при начальном давлении 60÷70 атм, причем подачу двуокиси углерода осуществляют таким образом, чтобы выполнялось условие
Figure 00000005

где Gт - расход сжиженной двуокиси углерода при температуре ТoК среды, кг/с;
Gmax - максимальный расход сжиженной двуокиси углерода при максимальном нагреве среды, кг/с;
Т - температура нагревающей среды, ТoК;
Токр - начальная равновесная температура среды, ТoК.
1. A method of preventing ignition and explosion of a fire hazardous environment, comprising two-stage injection of gaseous inhibitors to a possible fire source, characterized in that through fire cavities form through ventilation cavities in which dynamics of temperature changes are monitored and at the first stage of temperature increase in the medium before ignition forming a peripheral speed laminar flow supply feed to possible flashpoint cooled nitrogen with temperature at 40 ÷ 60 o C below the temperature Ambient of air and the second stage at the beginning of ignition, is injected into the central zone of the laminar stream of nitrogen, liquefied carbon dioxide at an initial pressure of 60 ÷ 70 atm, and supply of carbon dioxide is carried out so as to satisfy the condition
Figure 00000005

where G t - the flow of liquefied carbon dioxide at a temperature T o To the environment, kg / s;
G max - the maximum consumption of liquefied carbon dioxide at maximum heating of the medium, kg / s;
T is the temperature of the heating medium, T o K;
T okr - the initial equilibrium temperature of the medium, T o K.
2. Устройство для предотвращения возгорания и взрыва пожароопасной среды, содержащее вентилятор и дисковый распылитель с электроприводами, трубопроводы подвода ингредиентов к вентилятору и распылителю, отличающееся тем, что в него введены закрепленные соосно в общем кожухе диффузор подачи сжатого азота, конический рассекатель газового потока и укрепленные на внутренней стороне кожуха продольные пластины, а дисковый распылитель выполнен в виде перфорированных полых дисков, закрепленных на перфорированных жестко связанных между собой патрубках и лопастях, которые установлены на полой герметичной ступице, гидравлически связанной с перфорированными патрубками, дисками и трубопроводом подачи к распылителю сжиженного углекислого газа. 2. A device for preventing ignition and explosion of a fire hazardous environment, comprising a fan and a disk atomizer with electric drives, pipelines for supplying ingredients to the fan and atomizer, characterized in that a compressed nitrogen supply diffuser, a conical gas flow divider and reinforced are mounted coaxially in the common casing on the inner side of the casing are longitudinal plates, and the disk atomizer is made in the form of perforated hollow disks mounted on perforated rigidly interconnected nozzles and blades that are mounted on a hollow sealed hub hydraulically connected to perforated nozzles, discs and a supply pipe to the atomizer of liquefied carbon dioxide. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что каждый из установленных на ступице патрубков снабжен подпружиненным подвижным рабочим поршнем, а отверстия на дисках распылителя выполнены со стороны оси вращения распылителя. 3. The device according to claim 2, characterized in that each of the nozzles installed on the hub is equipped with a spring-loaded movable working piston, and the holes on the spray disks are made from the side of the spray axis of rotation. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что электроприводы вентилятора и дискового распылителя выполнены в виде электродвигателей постоянного тока, электрически связанных с датчиками температуры и электропневмоклапанами баллонов со сжатым азотом и сжиженным углекислым газом. 4. The device according to claim 2, characterized in that the electric drives of the fan and the disk atomizer are made in the form of direct current motors electrically connected to temperature sensors and electro-pneumatic valves of cylinders with compressed nitrogen and liquefied carbon dioxide.
RU2002112802/12A 2002-05-16 2002-05-16 Method of prevention of ignition and explosion of fire hazardous medium and device for method embodiment RU2210413C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112802/12A RU2210413C1 (en) 2002-05-16 2002-05-16 Method of prevention of ignition and explosion of fire hazardous medium and device for method embodiment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112802/12A RU2210413C1 (en) 2002-05-16 2002-05-16 Method of prevention of ignition and explosion of fire hazardous medium and device for method embodiment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2210413C1 true RU2210413C1 (en) 2003-08-20

Family

ID=29246653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002112802/12A RU2210413C1 (en) 2002-05-16 2002-05-16 Method of prevention of ignition and explosion of fire hazardous medium and device for method embodiment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2210413C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515581C2 (en) * 2012-07-31 2014-05-10 Сергей Иванович Бурдюгов Gas turbine plant protection special acs complex
RU2552968C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas spill response using air-and-water foam with medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2552971C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of reduction of spills of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas using air-and-water foam with medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2552972C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of reduction of spill of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas using combined air-and-water foam with low and medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2552969C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas spill response using combined air-and-water foam with low and medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2589562C2 (en) * 2014-06-18 2016-07-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of preventing explosion and localising spill of liquefied natural gas and liquefied hydrocarbon gas with combined air-water foam with low and medium expansion ratio and fire-extinguishing agent and system for implementation thereof

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515581C2 (en) * 2012-07-31 2014-05-10 Сергей Иванович Бурдюгов Gas turbine plant protection special acs complex
RU2552968C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas spill response using air-and-water foam with medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2552971C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of reduction of spills of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas using air-and-water foam with medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2552972C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of reduction of spill of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas using combined air-and-water foam with low and medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2552969C1 (en) * 2014-02-14 2015-06-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of liquefied natural gas or liquefied hydrocarbon gas spill response using combined air-and-water foam with low and medium expansion ratio (versions) and system for its implementation
RU2589562C2 (en) * 2014-06-18 2016-07-10 Закрытое акционерное общество НПО "Современные пожарные технологии" (ЗАО НПО "СОПОТ") Method of preventing explosion and localising spill of liquefied natural gas and liquefied hydrocarbon gas with combined air-water foam with low and medium expansion ratio and fire-extinguishing agent and system for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1718413B1 (en) Method and apparatus for generating a mist
CA2556649C (en) Improvements in or relating to a method and apparatus for generating a mist
US10507480B2 (en) Method and apparatus for generating a mist
CA2398052C (en) Inert gas generator for fire suppressing
RU2118551C1 (en) Fire-extinguishing method (versions), apparatus (versions) and fire-extinguishing system
US5014790A (en) Method and apparatus for fire control
KR0136270B1 (en) Method and spray nozzle for fire control
RU2210413C1 (en) Method of prevention of ignition and explosion of fire hazardous medium and device for method embodiment
CZ291504B6 (en) Method for extinguishing a fire and apparatus for making the same
WO1994006515A1 (en) Fire extinguishing device
RU2244579C1 (en) Fire-fighting method and apparatus
KR102051451B1 (en) Flying Sparks Generating Device
RU2253494C1 (en) Fire-extinguishing aerosol generator
RU2633955C1 (en) Device of automatic local fire protection and method of destruction of shell of capsule with nanopowder
RU2422178C1 (en) Fire-extinguishing aerosol generator
RU2092203C1 (en) Method of fire fighting
RU2201779C2 (en) Volumetric fire-extinguishing apparatus
RU2278711C1 (en) Fire suppression method system
RU2292927C1 (en) Method and generator for fire and explosion prevention in different structures
RU2109534C1 (en) Method of fire extinguishing
RU2095099C1 (en) Method for fire extinguishing and device for its embodiment
RU2375091C1 (en) Method for extinguishing of spot fires
RU2140801C1 (en) Spatial fire extinguishing apparatus
JP2005027765A (en) Method and apparatus for extinguishing fire
RU2182026C2 (en) Fire extinguishing method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040517