An Introduction to Spark Arrestors SPARK ARRESTERS AND THE PREVENTION OF WILDLAND FIRES

History
Spark arresters have been used in the United States since the early 1800s when screens were placed on the stacks of Jupiter locomotives, which were notorious for starting fires. Pierwsze przepisy wymagające stosowania iskierników zostały uchwalone w 1905 roku i dotyczyły silników i kotłów pracujących w, przez lub w pobliżu terenów pokrytych lasami, zaroślami lub trawą.

Wysiłki Służby Leśnej Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) w zwalczaniu pożarów związanych z wyposażeniem rozpoczęły się w latach 20-tych od silników spalinowych (osłów parowych) używanych przy wyrębie lasu.

Na początku lat 50-tych, Służba Leśna USDA zainteresowała się zmniejszeniem liczby pożarów spowodowanych przez spalinowe urządzenia do pozyskiwania drewna. Wysiłki te były oparte na raporcie J.P. Fairbanksa i Roya Bainera z 1934 r. zatytułowanym „Spark Arresters for Motorized Equipment”, opublikowanym przez Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley. Badania wykazały, że cząstki spalin o średnicy 0,023 cala lub większe były odpowiedzialne za większość zapłonów pożarów.
Ostrzegacz iskier jest urządzeniem mechanicznym, które zatrzymuje lub niszczy gorące cząstki spalin wydalane z silnika spalinowego. Ponieważ ograniczniki iskier zapobiegły wielu pożarom, uchwalono przepisy wymagające stosowania ograniczników iskier w niektórych typach silników. Rezultat wysiłków Służby Leśnej USDA z 1950 roku doprowadził do ustanowienia programu testowania i kwalifikacji przerywaczy iskier w Centrum Technologii i Rozwoju San Dimas (SDTDC), znajdującym się w San Dimas, CA.

W kwietniu 1968 roku Stowarzyszenie Inżynierów Samochodowych (SAE) we współpracy ze Służbą Leśną USDA i producentami małych silników opublikowało normę SAE J335. Ustanowiła ona standard dla małych silników (piły łańcuchowe, podkaszarki, itp.), który nie tylko zabrania wydostawania się cząstek węgla większych niż 0.023 in, ale także reguluje dopuszczalne temperatury gazów spalinowych i temperaturę powierzchni układu wydechowego. Specyfikacja 5100-1 Służby Leśnej USDA określa specyfikacje wydajności dla układów wydechowych z iskrownikiem stosowanych w silnikach ogólnego przeznaczenia (generatorach, motocyklach, sprzęcie rolniczym itp.).

Obecnie znaczna liczba stanów, gmin, terenów zarządzanych federalnie i wszystkie regiony Służby Leśnej USDA wymagają, aby wszystkie silniki spalinowe wewnętrznego lub zewnętrznego spalania były wyposażone w iskrownik, który spełnia wymagania ustanowione przez normę SAE J335 lub specyfikację 5100-1 Służby Leśnej USDA. Kodeks Przepisów Federalnych, 36 CFR 261.52, oraz zarządzenia oficerów liniowych Służby Leśnej USDA wyjaśniają te wymagania.

Węgiel i silnik spalinowy
Wszystkie silniki spalinowe wytwarzają cząstki spalin, które są głównie węglem z zanieczyszczeniami. Cząstki te pochodzą z osadów tworzących się na wewnętrznych powierzchniach silnika lub układu wydechowego. Gazy spalinowe i cząstki węgla mogą być wydalane z bloku silnika w temperaturach przekraczających 3000 °F. Powierzchnie układu wydechowego mogą osiągać temperatury rzędu 1 000 °F. Paliwa z terenów dzikich mogą jednak zapalić się w temperaturze zaledwie 400 do 500 °F. Mając na uwadze te liczby, oczywiste jest, że pożary mogą być wzniecane przez paliwa z terenów dzikich wchodzące w kontakt z gorącymi gazami spalinowymi lub z kontaktem z gorącymi powierzchniami układu wydechowego.

Stan silnika, lub jak dobrze jest dostrojony, może wpływać na jego zdolność do wzniecenia pożaru ze względu na temperaturę spalin oraz wielkość i ilość cząstek węgla, które wytwarza. Rodzaj i jakość gazu i oleju oraz proporcje mieszanki mogą mieć wpływ na wielkość i skład cząstek spalin. Konstrukcja i umiejscowienie samego układu wydechowego może w znacznym stopniu wpłynąć na to, czy dany sprzęt wznieci pożar w terenie otwartym. Temperatura, wilgotność i gęstość przyczyniają się do tego jak dobrze pali się paliwo w terenie dzikim.

Kategorie przerywaczy iskier
Przerywacze iskier można podzielić na dwie szerokie kategorie: wielopozycyjne do małych silników (MSE) i ogólnego przeznaczenia (GP). Wielopozycyjne przerywacze iskier do małych silników są przeznaczone do silników używanych w sprzęcie ręcznym, takim jak piły łańcuchowe, podkaszarki, dmuchawy i kosy do zarośli. Większość przerywaczy iskier MSE wykorzystuje ekran do wychwytywania cząstek spalin.

Ostrzegacze iskier typu GP są przeznaczone do stosowania w silnikach pracujących w jednej pozycji, takich jak ciągniki, motocykle lub lokomotywy kolejowe. Istnieje wiele różnych konstrukcji przerywaczy iskier dla silników ogólnego przeznaczenia. Najpopularniejsze typy to pułapka, sito i dysk.

Jak działają przerywacze iskier
Przerywacze iskier działają na zasadzie wyłapywania lub rozdrabniania cząstek węgla, które mają średnicę większą niż 0,023 cala. Chociaż nie zawsze są one w 100 procentach skuteczne, prawidłowo zainstalowany i konserwowany przerywacz iskier znacznie zmniejsza ryzyko pożaru. Najbardziej powszechny typ ogranicznika iskier wyłapuje cząsteczki węgla w układzie wydechowym. Jego działanie polega na odsiewaniu większych cząsteczek węgla z układu wydechowego. Poprzez siłę odśrodkową cięższe cząsteczki węgla są odrzucane na wewnętrzne ścianki ogranicznika i kierowane do pułapki. Najbardziej powszechne typy przesiewania wykorzystują sito lub tarczę. W konstrukcji typu tarczowego można dodać dodatkowe tarcze, aby zmniejszyć przeciwciśnienie i zwiększyć przepływ spalin.

Turbosprężarki, doładowania i tłumiki
Turbosprężarki wykorzystują gazy spalinowe do obracania turbiny, która działa w celu obracania sprężarki. Turbosprężarki pełnią funkcję iskrownika, gdy 100 procent gazów spalinowych przechodzi przez turbinę. Turbosprężarki z bramkami wylotowymi pozwalają części strumienia spalin ominąć koło turbiny i dlatego nie kwalifikują się jako iskrowniki. Prawidłowo konserwowany silnik z turbodoładowaniem nie potrzebuje iskrownika.

Nadsprężarki nie wykorzystują spalin, lecz są bezpośrednio sprzężone z silnikiem. Silniki wyposażone w doładowanie wymagają ogranicznika iskier.

Muflery są przeznaczone do zmniejszenia hałasu emitowanego przez silnik i nie są uważane za skuteczne ograniczniki iskier. Konwertery katalityczne również nie są uważane za skuteczne ograniczniki iskier. Mogą one osiągać temperatury wystarczająco wysokie, aby wzniecać pożary poprzez kontakt z suchą roślinnością. Istnieje kilka przerywaczy iskier MSE, które posiadają element katalityczny redukujący szkodliwe emisje. Te przerywacze iskier zostały przetestowane zgodnie z normą SAE J335 i są kwalifikowane.

Instalacja i konserwacja, kto jest odpowiedzialny?
Dobra konserwacja przerywaczy iskier jest niezbędna, ponieważ słaba konserwacja zwykle skutkuje gorszą wydajnością sprzętu i zwiększonym ryzykiem pożaru. Prawo i przepisy nie wymagają, aby ograniczniki iskier były sprzedawane już zainstalowane. Tak długo, jak ogranicznik jest dostarczany jako część sprzedaży, wymóg ten jest spełniony. Właściciel lub operator jest odpowiedzialny za zgodne z prawem użytkowanie sprzętu, który wymaga ograniczników iskier. Niedopełnienie tego obowiązku może skutkować odpowiedzialnością karną i/lub cywilną.

Ostrzegacz iskier czy tłumik, jak odróżnić?
Ostrzegacz iskier musi zawierać sposób usuwania uwięzionego węgla. Większość przerywaczy iskier GP ma wtyczkę do czyszczenia, a przerywacze iskier MSE mają sposób na wyczyszczenie ekranu. Ograniczniki iskier muszą również posiadać markę i nazwę modelu. Po zidentyfikowaniu urządzenia jako ogranicznika iskier, należy określić, czy jest ono kwalifikowane. Etykiety takie jak „Zatwierdzony przez Służbę Leśną USDA!” nie czynią ogranicznika iskier kwalifikowanym. Służba Leśna USDA wymaga jedynie, aby producent oznaczył ograniczniki iskier według marki i modelu. Ograniczniki iskier MSE są kwalifikowane wraz z jednostką zasilającą. Ze względu na mały rozmiar przerywacza iskier, trudno jest oznakować jednostki kompletnym numerem układu wydechowego i nazwą marki. Producenci są zobowiązani do umieszczenia etykiet jedynie na samej jednostce zasilającej.

Przewodnik po przerywaczach iskier
Przewodnik po przerywaczach iskier jest jedynym autorytatywnym źródłem branżowym informacji o kwalifikowanych przerywaczach iskier do stosowania w silnikach spalinowych. Z przewodnika należy korzystać przy identyfikacji kwalifikowanych ograniczników iskier. Jeżeli numer ogranicznika iskier pojawia się w przewodniku, oznacza to, że SDTDC dokonało oceny ogranicznika.

Przewodnik składa się z dwóch tomów: Ogólne zastosowanie i lokomotywa, tom 1, oraz Mały silnik wielopozycyjny, tom 2. Rewizja przewodnika jest publikowana co roku. Dlatego każdy z tomów jest publikowany co dwa lata. Przewodnik online, aktualizowany co kwartał, jest dostępny w Intranecie Służby Leśnej USDA pod adresem http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us. Jest to baza danych z możliwością wyszukiwania, która pozwala użytkownikowi na przeprowadzanie zaawansowanych wyszukiwań.

Informacje dodatkowe
Ta wskazówka techniczna oferuje szerokie wprowadzenie do ograniczników iskry. W tej serii znajdują się cztery inne Porady Techniczne. Aby uzyskać więcej informacji o iskiernikach lub otrzymać kopie innych powiązanych Porad Technicznych, skontaktuj się z:

USDA Forest Service
San Dimas Technology and Development Center
444 East Bonita Ave.
San Dimas, CA 91773

Attn: Spark Arrester Program Leader or http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us

.