Пенные огнетушители

Пенообразующие составы для борьбы с огнем были впервые предложены в 1904 г. русским химиком А. Лораном. Пена представляет собой массу пузырьков, стенки которых состоят из тонкой жидкостной пленки, вмещающей инертный газ или воздух в зависимости от способа ее получения, пенные огнетушители подразделяются на  химические (общеизвестные огнетушители типа «Богатырь») и воздушно-пенные, иногда называемые так же механически-пенными.

Применяемые в горноспасательных частях пенные огнетушители принадлежат к двум группам:

• а) легкие (портативные) огнетушители с химическим пенообразованием;
• б) тяжелые (возимые) огнетушители с физическим пенообразованием.

В качестве легких огнетушителей используются общеизвестные стандартные жидкопенные огнетушители «Богатырь» № 1 и густопенные «Богатырь» № 3. Эти огнетушители дают струю пены длиной около 8 м, действуют в течение 1,5 минут и выбрасывают около 50 л пены. Огнетушители, рассчитанные на работу при низкой температуре (до —30°), снабжаются труднозамерзающими зарядами с добавкой поваренной соли и технического глицерина.

Тяжелый воздушно-пенный огнетушитель ЦНИЛ МВП-3, смонтированный на рудничной платформе, показан на рис. 127. Он состоит из стального бака 1 емкостью 0,7 м3, двух бачков с пенообразователем емкостью каждый 20 л и двух баллонов со сжатым под давлением 120 ат воздухом 6, емкостью каждый 40 л. Рис. 127. Внешний вид мощного воздушно-пенного огнетушителя ЦНИЛ МВП-3: 1 — бак для  воды:2 — выпускной штуцер; 3 — предохранительный клапан: 4 — трубка коллектора; .5— вентиль коллектора; 6 — баллон со сжатым воздухом; 7 — вентиль баллона; 8 — бачок с пенообразующей жидкостью; 9 — манометр; 10— стяжка; 11 — рудничная платформа

Для пуска огнетушителя в действие необходимо присоединить выпускной штуцер 2 с выкидным рукавом и пенным стволом, показанным на рис. 128, залить содержнмое одного бачка с пенообразователем (смесь керосинового контакта, клея и этилового спирта) в бак с водой и открыть вентили баллонов 6 и вентиль коллектора 5. Сжатый воздух, входя в бак с водой, гонит последнюю через выкидной рукав в воздушно-пенный ствол, выполненный в виде инжектора, засасывающего воздух через отверстие в цилиндрической части ствола 5 и диффузора 4.

Рис. 128. Воздушно-пенный ствол к огнетушителю ЦНИЛ МВП-3: 1 — гайка быстросмыкаюшегося соединения; 2 — регулирующий кран; 3 — инжектор; 4 — диффузор, 5 — ствол, 5 — корпус ствола

При давлении воды с пенообразуюшим раствором перед стволом от 4 ат и выше происходит энергичное  перемешивание воздуха  с разведенным пенообразующим раствором, в результате чего к концу подается пена в отношении 10:1. Максимальная длина выкидного рукава диаметром не меньше 50 мм и максимальная величина угла подъема, на которые рассчитываются работы огнетушителя— 100 м и 15°. При этих условиях в баке должно быть создано максимально допускаемое рабочее давление — 7 ат для того, чтобы получить компактную пенную струю с расходом 2 жидкости в секунду. При прокладке выкидного рукава по горизонтальным выработкам длина его может быть увеличена д 180 м. При давлении в баке выше 7 ат открывается предохранительный клапан 3.

Огнетушитель применяется со шлангами и воздушно-пенными стволами диаметром 50, 75 и 100 мм, причем в зависимости от диаметра выкидных рукавов и ствола продолжительность действия огнетушителя колеблется от 22 до 6 минут (см. табл. 24).

Tаблица 24. Продолжительность действия огнетушителя ЦНИЛ МВП-3 в зависимости от давления перед стволом и диаметра ствола

Во многих ВГСЧ огнетушители с успехом используются также в сочетании со стандартными пенными стволами конструкции ЦНИИПО.

В настоящее время горноспасательные части оснащаются облегченными огнетушителями того же типа  — МВП-5. Они отличаются от огнетушителей МВП-3 меньшей емкостью бака, наличием одного бачка с пенообразователем и щитка для защиты манометра и коллектора к баллонам сжатого воздуха. Продолжительность действия огнетушителя МВП-5 около 4 минут, емкость его цистерны — 500 л.

При наличии водопровода  водяная струя может быть преобразована в воздушно-пенную при помощи воздушно-пенного ствола ВПС-М-2. (см. рис. 129). Пенообразующая часть аналогична стволу огнетушителя МВП-3. Смесительная часть, показанная на рис. 130 в увеличенном виде, представляет  собой  водяной инжектор, регулируемый краном 3, засасывающий жидкий пенообразователь, который подается через патрубок в количестве, регулируемом краном 4.

Рис. 129. Общий вид воздушно-пенного ствола ВПС-М-2: 1 — корпус ствола; 2 — диффузор; 3 — регулировочный кран для подачи воды; 4 — вентиль пенообразователя; 5 — ствол

Сосуд для пенообразователя выполнен в виде носимого на спине ранца емкостью 20 л. В такой комбинации воздушно-пенный ствол может применяться только горноспасателями, включенными в легкие изолирующие или фильтрующие противогазы (носимые на боку). Однако воздушно-пенный ствол может действовать и при наличии любого другого сосуда с пенообразователем, причем продолжительность действия будет зависеть только от емкости сосуда.

При давлении воды перед стволом 4 ат и диаметре инжектора 10 мм расход пенообразователя составляет 4 л/мин, расход воды -130 л/мин и расход пены 1300 л/мин. Таким образом, длительность работы пенного ствола в сочетании с ранцем составляет 5 минут. Рис. 130. Разрез корпуса воздушно-иеиного ствола ВПС-М-2: 1 — корпус ствола; 2 — головка диффузора; 3 — peгyлировочный кран для    подачи воды; 4 — peryлировочный вентиль для подачи пенообразующей жидкости; 5 —диффузор; 6 — ствол

Основным ценным качеством пены является ее малый удельный вес — от 0,1 до 0,2. Благодаря этому свойству пена в особенности пригодна для тушения горящих жидкостей. Другим ценным качеством пены является то, что необходимые для eё образования вещества занимают объем  в 7—15 раз  меньший объема образующейся пены, благодаря чему пенные огнетушители сравнительно портативны. Наконец, пена довольно устойчива при покрывании ею предметов самой разнообразной формы и при образовании слоя толщиной 5—10 см хорошо изолирует горящее тело от окружающего воздуха. Пенообразующие порошки могут долгое время храниться вне огнетушителя, а устройство и приведение в действие пеногенераторов весьма несложно.

В подземных выработках пенные огнетушители являются важнейшим средством ликвидации пожаров в месте их возникновения. Как известно, тушение пожара в начальной стадии его развития является самым действительным средством успешной и быстрой ликвидации аварии.

B отношении тушения электрооборудования под током пена обладает тем же недостатком, что и вода, но в значительно меньшей степени: она является проводником электрического тока только при высоких напряжениях тока и небольшой длине струи (меньше 2 м).

Первым пенообразующим веществом был лакричный экстракт (экстракт солодкового корня), наиболее важной частью которого в отношении  пенообразования  является солодковый  сахар — аммонийная соль аморфной глицирхициновой кислоты. Вместо лакричного экстракта может применяться также лакричный порошок, получающийся путем сушки и помола корней лакрицы; пенообразующие свойства порошка ниже, чем у экстракта, кроме того, имеющаяся в порошке нерастворимая клетчатка может засорять спрыски огнетушителей. Лакричный порошок в качестве пенообразующего вещества широко применяется и в настоящее время, хотя со времени его внедрения в практику пожаротушения было предложено несколько десятков других пенообразующих составов, в частности — экстракт мыльного корня — сапонин C₃₂H₅₄O₁₈, препарат сульфитного щелока, являющегося отходом целлюлозного производства, составы, включающие глюкозу, декстрин, клеящие вещества. По рецепту в состав пенообразователя входят: керосинового контакта 8 частей, водного раствора клея 35 частей и этилового спирта-сырца 1 часть.

Химическое пенообразование в применяемых в настоящее время огнетушителях получается в результате взаимодействия кислотного и щелочного растворов в присутствии пенообразователя— вяжущего вещества.способствующего образованию упругих стенок пузырьков, т. е. обеспечивающего стабилизацию пены. Так, например, при взаимодействии серной кислоты с двууглекислым натрием (огнетушители типа «Богатырь») в присутствии лакричного экстракта образуются пузырьки, стенки которых coстоят из водного сернокислого натрия и вмещают углекислый газ:

2NaHCO₃+H₂SО₄=Na₂SO₄+2H₂О+2СО₂.

Для снаряжения ручных огнетушителей применяют серную кислоту от 45 до 65° Боме (от 55,5 до 90% чистой H₂SO₄) и раствор двууглекислого натрия с концентрацией от 8 до 9,5% (насыщенный раствор при 15° содержит 13,2% NaHCО₃) с добавлением 1/12— 1/18 части по вecy лакричного порошка. Чем выше концентрации растворов, тем гуще образующаяся пена. Для того чтобы в зимнее время растворы не замерзали, к щелочному раствору добавляются поваренная соль, хлористый кальций и технический глицерин. Объем пены, получаемой химическим взаимодействием растворов, превосходят объем вступающих в реакцию веществ всего в 5—7 раз.

При механическом способе получения пены все вещества, необходимые для пенообразования, содержатся в сухом порошке или в пенообразующей жидкости. Пенообразование происходит при энергичном смешивании порошка или жидкости с водой (взбалтывание, инжекция). Для приготовления порошка используются те же щелочной компонент и пенообразователь, как и для приготовлении химической пены, вместо серной кислоты применяют сернокислый алюминий Al₂(SO₄). Ниже приведен примерный состав сухого щелочно-кислотного пенообразующего порошка:

• сернокислый алюминий — 50 частей
• двууглекислый натрий — 50
• лакричный экстракт — 5

В пузырьках механической пены содержится не углекислый газ, а воздух, однако, поскольку основным назначением пены является изоляция горящего материала от окружающей атмосферы, полнота которой прежде всего зависит от стабильности пузырьков (прочности их стенок), заполнение пузырьков воздухом почти не ухудшает огнегасительных свойств механической пены. Состав пенообразующей жидкости указан выше.

С другой стороны — механическая пена обладает рядом преимуществ: объем ее в 10—12 раз больше объема реагирующих веществ; примерное соотношение воздуха, воды и пенообразователя составляет в ней: 90:9,8:0,2. На 1000 л пены расходуется лить около ⅓ кг пенообразователя.

Благодаря этим преимуществам мощные механические пенообразователи нашли широкое применение в горноспасательных частях.