способ и устройство для распыления гасящего средства в стационарном противопожарном устройстве

Формула изобретения

1. Способ распыления жидкого гасящего средства в противопожарных устройствах, заключающийся в том, что перед соплом к гасящему средству добавляют инертный газ, отличающийся тем, что инертный газ добавляют в жидкой форме для получения двухфазного пенистого потока, причем инертный газ подают под давлением большим, чем давление гасящего средства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к гасящему средству в качестве инертного газа подают СО₂.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что инертный газ подают предпочтительно дискретно.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что подаваемое количество инертного газа больше, чем то, которое растворяется в жидком гасящем средстве.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что средства, протекающие в трубопроводе, на выходе из трубопровода распыляют таким образом, что они образуют аэрозоль или водяной туман.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что количество подаваемого жидкого инертного газа регулируют в зависимости от концентрации инертного газа в зоне тушения.

7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что количество подаваемого жидкого инертного газа регулируют в зависимости от протекания пожара.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что распыление с помощью тушильных сопел осуществляют с регулируемым углом раскрытия, и угол раскрытия регулируют в зависимости от очага пожара и протекания пожара, в частности давлением в тушильных соплах.

9. Устройство для распыления гасящего средства в противопожарных устройствах, содержащее подвод для жидкого гасящего средства, приспособление для подачи гасящего средства, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну емкость для жидкого инертного газа и, по меньшей мере, один смесительный узел для смешивания жидкого гасящего средства и жидкого инертного газа, подаваемого под давлением, большим, чем давление гасящего средства.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно в качестве смесительного узла содержит емкость для непрерывной подачи жидкого инертного газа к протекающему гасящему средству.

11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один детектор для определения концентрации инертного газа в зоне тушения с, по меньшей мере, одним приспособлением для обработки данных, которое соединено с, по меньшей мере, одним регулирующим приспособлением для регулировки количества инертного газа.

12. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один детектор для определения протекания пожара и управления тушением.

13. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что приспособления для подачи жидкого гасящего средства имеют регулируемый угол раскрытия, и угол раскрытия можно изменять в зависимости от количества добавляемого инертного газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству для смешивания жидкого инертного газа с жидким гасящим средством (например, водой) и последующего распыления для борьбы с пожаром. Это находит применение в стационарных и мобильных противопожарных устройствах.

Обычно применяются противопожарные устройства с использованием спринклера, пены, разбрызгиваемой воды и газа.

Эти противопожарные устройства в особых случаях применения имеют также недостатки. Так, например, в установках с использованием спринклера и разбрызгивания воды используется очень много воды. Как следствие, это может привести к значительным повреждениям. С другой стороны, необходимо иметь большие запасы воды и мощности машин. Пенные противопожарные устройства требуют повышенных технических затрат. Это приводит к слишком высоким затратам на монтаж. Кроме того, возникают высокие расходы на утилизацию. В противопожарных устройствах с использованием газа, в которых эффект тушения основан, помимо всего прочего, на снижении концентрации кислорода путем инертизации в зоне тушения, необходимы значительные затраты на безопасность персонала, в частности, в установках с использованием СO₂, представляющего для него опасность. Другие газы для тушения, применявшиеся до сих пор, например Halon, больше не могут применяться вследствие запрещения действующими законами. Такие гасящие средства, как, например, аргон, относительно дороги.

Из WO 95/24274 известен способ и устройство для распыления жидкого гасящего средства, содержащее подвод для гасящего средства, приспособление для подачи газа, резервуар и смесительный узел. Предложенный способ работает с перекрываемым потоком, который только на выходе из сопла принимает пульсирующий характер. Кроме того, в приспособлении для смешивания обе среды имеют одинаковое давление, так как газообразная среда из емкости используется в качестве вспенивающего агента для гасящего средства. Применение жидкого инертного газа не описано.

Задачей изобретения является снижение количества жидкого гасящего средства, используемого для тушения пожара в обычных противопожарных устройствах, в стационарно применяющихся противопожарных устройствах с использованием разбрызгивания воды.

Эта задача решается за счет того, что к жидкому гасящему средству перед соплом добавляют инертный газ в жидком виде. Понятие "инертный газ" здесь не относится к агрегатному состоянию на момент времени подачи к жидкому гасящему средству, а инертный газ может добавляться предпочтительно в жидком виде к жидкому гасящему средству.

Добавление жидкого инертного газа может осуществляться либо путем его смешивания при повышенном давлении с гасящим средством, либо гасящее средство примешивают к нему при повышенном давлении.

Жидкое гасящее средство (вода) обычно пропускается в водопроводной сети под давлением 8-10 бар, независимо от предварительного запаса воды, например, городской водопроводной сети, емкости и т.д.

В противоположность этому жидкий инертный газ подают при повышенном давлении в водопроводную сеть. В комбинации с подходящими смешивающими устройствами и приспособлениями для регулирования давления в водопроводной сети, например обратным клапаном, запорным клапаном, регулировочным клапаном, для сред это приводит к повышению давления в приспособлениях для подачи жидкого гасящего средства, например гасящим соплом.

За счет этого на тушильных соплах повышается не только скорость выхода воды, но также и капельное распределение и дальность выброса.

Посредством различных сопел можно влиять на размеры капель и дальность выброса. В частности, значения дальности выброса могут достигать 10 м.

Предпочтительно жидкий СО₂ добавляют к жидкому гасящему средству (воде).

При этом следует принять во внимание, что с помощью способа получают двухфазный пенистый поток, Bubble Flow, добавляя больше инертного газа, чем это предусмотрено в растворе. Посредством этого двухфазного пенистого потока в системе трубопроводов на сопле можно простыми способами получить аэрозоль с оптимальным размером капель для тушения пожара.

При этом преимуществом является то, что под высоким давлением жидкий инертный газ, по большей части, растворяется в жидком гасящем средстве и, таким образом, в виде капель подводится к очагу пожара, так как динамичный процесс выделения газов длится дольше, чем время подачи. Это приводит к улучшению эффекта тушения, так как капли во время полета к очагу пожара распадаются далее с тем преимуществом, что посредством тумана, полученного из очень мелких капель воды, легче погасить также и скрытый огонь.

Хотя физико-химические процессы объяснены еще не полностью, можно установить, что с помощью способа согласно изобретению пламя отделяется за счет кинетической энергии жидкого гасящего средства и путем выделения инертного газа на месте очага пожара из горючего газа.

Вследствие образования микрокапель в зоне очага пожара, в частности за счет смешивания гасящего средства и инертного газа, значительно увеличивается поверхность жидкого гасящего средства. Инертный газ, например СO₂, дополнительно абсорбирует энергию излучения, а испарение жидкого гасящего средства отбирает энергию пожара. За счет этого избыток энергии в зоне пожара уменьшается, вследствие чего достигается высокий эффект тушения, который самостоятельно недостижим при применении микрокапель без примешивания предпочтительно жидкого инертного газа.

Количество добавляемого инертного газа оптимизируется. При применении предпочтительно СO₂ оптимизирование можно осуществлять уже при проектировании путем установки наибольшего количества СО₂ в зависимости от объекта тушения.

Однако является предпочтительным, если количество добавляемого, в частности жидкого инертного газа, например СO₂, регулируется во время тушения в зависимости от концентрации в зоне тушения, для того чтобы не превысить максимально допустимое содержание газов в воздухе, равное 10 000 ppm, как, например, это имеет место в противопожарных тушильных установках Inergen (менее 4 об.%).

Согласно другому предпочтительному способу количество добавляемого жидкого инертного газа регулируют дополнительно в ходе пожара.

Кроме того, задача изобретения решается с помощью устройства согласно изобретению, которое наряду с подводом 1 жидкого гасящего средства и приспособлениями 5 для подачи жидкого гасящего средства характеризуется тем, что в нем предусмотрена, по меньшей мере, одна емкость 2 для жидкого инертного газа и, по меньшей мере, один смесительный узел 3 для смешивания жидкого инертного газа. Этот специальный смесительный узел 3 монтируется перед приспособлениями 5 для подачи жидкого гасящего средства в виде сопел предпочтительно горизонтально или вертикально в водопроводную сеть.

К устройству предпочтительно присоединен, по меньшей мере, один детектор 6 для определения концентрации инертного газа в зоне 4 тушения с, по меньшей мере, одним приспособлением 7 для обработки данных, соединенным с, по меньшей мере, одним приспособлением 8 для регулировки количества жидкого инертного газа.

Кроме того, является предпочтительным наличие устройства, в котором расположен детектор для определения протекания пожара.

Этот детектор вместе с детектором для определения концентрации инертного газа в зоне тушения может составлять один блок и быть выполненным в качестве комбинированного приспособления для замера электромагнитного излучения, а также по принципу сигнализатора задымления и сигнализатора температуры.

Согласно другому предпочтительному выполнению устройства может регулироваться угол раскрытия устройства для подачи жидкого гасящего средства, причем угол раскрытия определяется количеством примешиваемого жидкого инертного газа.

Способ согласно изобретению и устройство поясняются далее более подробно с помощью схематически показанного на чертеже примера выполнения.

Устройство согласно изобретению наряду с обычными трубопроводами и необходимыми запорными приспособлениями имеет на входе воды для тушения обратный клапан 9. В смесительном узле 3 вода для тушения смешивается с жидким инертным газом, вытекающим из емкости 2. Между емкостью 2 и смесительным узлом 3 расположены соответствующие запорные приспособления и регулирующее приспособление 8 в виде клапана.

Регулирующий клапан 8 соединен предпочтительно с устройством 7 для обработки данных для детектора 6 приспособлений 5 в виде сопел для подачи жидкого гасящего средства, определяющих зону 4 тушения. Запорные приспособления открываются, например, с помощью не показанной на чертеже установки сигнализации о пожаре и после временной задержки в зависимости от подвода воды включается регулирующий клапан 8. Эта схема может включать регулирующий клапан 8 на дискретное или непрерывное протекание, для того чтобы оставлять свободным путь для жидкого инертного газа в качестве среды повышения давления и инертизирования.

Давление и температура водопроводной сети могут регулироваться путем соотношения инертного газа и количества гасящего средства, подаваемого в единицу времени.

После примешивания во время пребывания в водопроводной сети и вследствие повышенного давления газ растворяется в гасящей жидкости с образованием раствора. За счет этого в водопроводной сети происходит увеличение объемов и тем самым повышение давления.

Чем больше давление и чем ниже температура гасящей среды, тем больше инертного газа может переходить в раствор.

Так как масса двухфазного пенистого потока меньше, чем масса воды, сопротивление протекания в водопроводной сети уменьшается с тем преимуществом, что могут быть выбраны меньшие поперечные сечения.

При выходе гасящего средства из сопла и на пути к очагу пожара гасящая среда разделяется на свои компоненты при одновременном образовании аэрозоля жидкого гасящего средства. Большая часть газа попадает, однако, без разделения непосредственно в очаг пожара.

При оптимальном проектировании или в комбинации с детектором 6 и устройством 7 для обработки данных количество СO₂, подаваемое в зону 4 тушения, остается ниже токсической границы. В зависимости от применяемого сопла, после выхода из водопроводной системы, вода выходит в виде струи и делится на мельчайшие капли сначала на пути к очагу пожара, причем достигается увеличенная дальность выброса, или она выходит в виде мельчайших капель с незначительной дальностью выброса.