Устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров

 

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения высокодисперсных твердых частиц - аэрозоля, образующегося при горении пиротехнической композиции и выделяющегося в защищаемый объем. Устройство содержит соосные, закрепленные с кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой внутри, закрытый крышкой с воспламенителем и распределенными выходными отверстиями, внутри которого размещена пиротехническая шашка. Новым является то, что на торце пиротехнической шашки аксиально закреплена дополнительная металлическая обечайка, установленная с зазором под крышкой, образуя ресивер. Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров характеризуется конструкционной прочностью, функциональной надежностью стабильной равномерной работы по генерированию огнегасительной смеси, качественно охлаждаемой внутри изделия для более эффективного подавления очагов возгорания, а также более высокой экологической чистотой при работе огнетушителя и его утилизации после работы. 4 ил.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно, к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения высокодисперсных твердых частиц-аэрозоля, образующегося при горении пиротехнической композиции и выделяющегося в защищаемый объем.

Для объемного аэрозольного тушения пожаров используются генераторы, содержащие помещенные в теплозащитном корпусе пиротехническую шашку со средством воспламенения и выходным отверстием, выполненным в виде радиальной щели или осевого сопла (см. например, а.с. N 1269787, кл. А 62 С 13/22, 1986 г. ; патенты Германии N 2250643 от 25.04.74, Великобритании N 2020971 от 22.11.79 и N 2028127, 1990 г., России N 2008045, опубл. 28.02.94 г., и N 2046614, опубл. 27.10.95 г., А 62 С 5/04).

При горении пиротехнической композиции шашки выделяется газоаэрозольная смесь, включающая как газообразные соединения, так и высокодисперсные твердые частицы - эффективные ингибиторы горения, подавляющие очаг пожара. Получаемая при сжигании шашки огнетушащая смесь содержит, преимущественно, соли окислов щелочных и щелочноземельных металлов, нейтральные газы, образующиеся в результате эндотермического разложения абляционного покрытия корпуса, которые являются экологически безопасными.

Недостатком указанных конструкций является высокая температура выбрасываемой в защищаемый объем тушащей смеси, которая создает проблемы при практическом использовании генераторов, так как кратно превышают температуру воспламенения органических соединений.

Генерируемый аэрозоль эффективно подавляет пожар в замкнутом объеме, но при прямом воздействии высокотемпературного газоаэрозольного потока на материальный объект может вызвать его оплавление, прожоги, коробление и служить источником вторичного возгорания.

Отмеченный недостаток устранен в устройстве для объемного тушения пожаров по патенту РФ N 2118191, опубл. в Бюллетене N 24 - 98, А 62 С 13/22, который содержит дополнительно установленный с эжекционным радиальным зазором, осесимметричный охлаждающий цилиндр над выходными отверстиями крышки корпуса, распределенными по ее периферии. В этом генераторе, разбавленный газообразными продуктами термораспада теплозащиты корпуса (прослойки пищевой соды), аэрозоль под давлением струйно выбрасывается в цилиндр блока охлаждения, где каждая струя локально обдувается инжектируемым через кольцевой зазор воздухом защищаемого объема и заметно снижает температуру тушащей смеси. В цилиндре охлаждения происходит перемешивание газоаэрозольных продуктов струй и инжектированного воздуха.

Однако, недостатком известного устройства для объемного аэрозольного тушения пожаров являются физические потери аэрозоля в порах теплозащитной прослойки из пищевой соды и высокая температура конденсированной фазы тушащей смеси, потому что перемешивание газообразных продуктов разложения прослойки с продуктами горения шашки происходит непосредственно в зоне горения, что снижает эффективность охлаждения тушащей смеси и дестабилизирует сам процесс горения пиротехнической композиции, тормозя протекание экзотермических окислительно-восстановительных реакций химического превращения композиции шашки.

Кроме того, при выгорании шашки теплозащитная прослойка из сыпучего материала и солевого остатка теряет устойчивость и самопроизвольно оседает на горящий торец шашки, активно препятствуя горению по определению, искажая газодинамику транспортирования тушащей смеси в охлаждающий цилиндр, которая поступает неравномерно по времени и поперечному сечению, с большим градиентом температуры.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности пожаротушения и конструкционной прочности устройства.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожаров, содержащем соосные, закрепленные с кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой внутри, закрытый крышкой с воспламенителем и распределенными выходными отверстиями, внутри которого размещена пиротехническая шашка, согласно изобретению, теплозащитная прослойка выполнена из строительного гипса, а на торце пиротехнической шашки аксиально закреплена металлическая обечайка, установленная с зазором под крышкой, образуя ресивер.

Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности основного действия огнетушителя и функциональную его надежность.

Ресивер под выходными отверстиями предназначен для накопления без потерь генерируемого аэрозоля, перемешивании с подаваемым автономно от теплозащитной прослойки радиально под выходные отверстия крышки пара, разбавляющего аэрозоль, снижая его температуру, и для выравнивания давления, обеспечивающего равномерное струйное истечение в цилиндр охлаждения.

Ограниченная дополнительной обечайкой зона горения функционирует стабильно и стационарно в течение всего рабочего цикла.

Использование в качестве материала теплозащиты простого строительного гипса обеспечило надежную изоляцию корпуса, но, главное, позволило вмонтировать в его несущий монолит дополнительного элемента - металлической обечайки, что повысило конструкционную прочность устройства в целом, причем шашка также зафиксирована гипсом.

Одновременно использование гипса в качестве аблирующей теплоизолирующей оболочки позволило обеспечить более высокую экологическую чистоту получаемого огнетушащего аэрозоля за счет охлаждения его инертными парами воды, а не продуктами разложения пищевой соды. Вместе с тем практически экологически безопасным становится процесс утилизации отработанных, а также отслуживших свой срок огнетушителей.

Металлическая обечайка, закрепленная на шашке, служит конвектором аккумулированного тепла для выпаривания воды из объема гипсовой прослойки, во-вторых, направляющей для раздельной подачи поперек ресивера пара вне зоны горения шашки, в открытый выходной торец обечайки, внутренний объем которой образует ресивер между шашкой и выходными отверстиями крышки.

Выполнение теплозащитной прослойки из строительного гипса (гидрофильного материала с плохой теплопроводностью) обеспечивает фиксирование нового элемента многофункциональной металлической обечайки и крепление шашки в корпусе непосредственно, без специальных устройств, прочно и жестко.

Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров не известно по итогам сопоставительного анализа, сравнительно с аналогами уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста пожарной безопасности, и может быть промышленно изготовлено, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняет чертеж, где схематично изображены; на фиг.1 - предлагаемое устройство; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 1.

Предложенное устройство содержит соосно укрепленные, связанные между собой корпус 1 и цилиндр 2 охлаждения большего диаметра, частично перекрывающий корпус 1 с образованием кольцевого эжекционного зазора 3. В корпусе 1 установлена шашка 4 с гарантированным зазором 5, на верхнем торце которой смонтирована металлическая обечайка 6. Гарантированный зазор 5 между корпусом 1 и шашкой 4, корпусом 1 и обечайкой 6 залит строительным гипсом, CaSO 0,5 H₂O - быстросхватывающимся и быстротвердеющим материалом, который образует теплоизолирующую прослойку 7. Над обечайкой 6 в корпусе 1 установлена крышка 8, несущая воспламенитель 9, связанный с блоком управления запуском (условно не показан). В крышке 8 распределены сквозные отверстия 10, в частности, диаметром 8,5 мм в количестве 12 шт, для коммуникации ресивера 11, образованного внутренним объемом обечайки 6, с цилиндром 2.

Работает устройство следующим образом.

Воспламенитель 9 запускается автоматически (от системы противопожарной автоматики), вручную или автономно, срабатывая от превышения порога допустимой температуры воздуха защищаемого замкнутого объема.

Тепловой импульс воспламенителя 9 поджигает шашку 4, при горении которой образуется газоаэрозольная смесь, включающая в себя как газообразные соединения, так и высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхностной энергии являются эффективными ингибиторами горения.

Активно образующийся аэрозоль накапливается в ресивере 11 и разогревает металлическую обечайку 6, которая выполняет функцию конвектора, выпаривающего воду из объема прослойки 7 посредством естественной теплоотдачи. Пары воды по зазору 12 радиальным потоком поступают сверху в ресивер 11, где перемешиваются с аэрозолем, охлаждая его. Радиальные потоки паров воды создают завесу под крышкой 8, препятствуя свободному истечению аэрозоля в цилиндр 2. В ресивере 11 происходит накопление газоаэрозольных продуктов горения шашки 4, их охлаждение при перемешивании с парами воды, выравнивание пульсаций давления и далее струйное истечение с напором через выходные отверстия 10 в цилиндр 2.

В цилиндре 2 газоаэрозольная смесь перемешивается с инжектируемым через зазор 3 воздухом защищаемого объема, который локально обдувает каждую струю, эффективно охлаждая смесь.

Из цилиндра 2 охлаждения газоаэрозольная смесь подается потоком в защищаемый объем, в зону пожара. В зоне горения органических веществ происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов и при достижении необходимой концентрации 75 - 100 г/м³ ингибиторов горения - подавление пожара. Высокая дисперсность активных частиц обуславливает высокую огнетушащую способность газоаэрозольной смеси.

Гипс прослойки 7, обладая плохой теплопроводностью, защищает корпус 1 от разогрева, температура которого не поднимается выше 30^o за весь цикл работы огнетушителя.

Предложенный генератор предназначен для объемного тушения пожаров класса B и подкласса A2 в герметичных, или условно герметичных объемах, твердых и жидких горючих веществ, а также электрооборудование, в том числе находящегося под напряжением.

Устройство работоспособно при температуре среды ± 50^oC и относительной влажности до 100%.

Аэрозольная смесь не оказывает вредного воздействия на человека, не вызывает порчи имущества. Снижения концентрации кислорода в воздухе при этом не происходит.

При выгорании шашки 4 обечайка удерживается монолитной гипсовой прослойкой 7, которая не теряет своей устойчивости при температуре горения шашки 4 и не разлагается.

Эффективность охлаждения тушащей смеси в устройстве предложенной конструкции подтверждается тем, что температура на выходе из цилиндра 2 составляет 150 - 200^oC.

Следовательно, каждый отдельно взятый существенный признак необходим, а их устойчивая взаимосвязь в совокупности являются достаточными для получения новизны качества, то есть нового сверхэффекта, не присущего признакам в их разобщенности.

Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров характеризуется конструкционной прочностью, функциональной надежностью стабильной работы по генерированию огнегасительной смеси, качественно охлаждаемой внутри изделия для более эффективного подавления очагов возгорания.

Формула изобретения

Устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров, содержащее соосные, закрепленные с кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой внутри, закрытый крышкой с воспламенителем и распределенными выходными отверстиями, внутри которого размещена пиротехническая шашка, отличающееся тем, что теплозащитная прослойка выполнена из строительного гипса, а на торце пиротехнической шашки аксиально закреплена дополнительная металлическая обечайка, установленная с зазором под крышкой, образуя ресивер.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4