Устройство для объемного аэрозольного тушения пожара

 

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, генерирующим огнетушащую газоаэрозольную смесь, образующуюся в результате горения пиротехнического состава шашки и струйно выбрасываемую в защищаемый объем. Устройство содержит скрепленные аксиально с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и смонтированный на несущем кронштейне теплоизолированный изнутри гипсовой прослойкой корпус с пиротехнической шашкой, над которой сформирован ресивер, закрытый крышкой, где укреплен воспламенитель и концентрично распределены сквозные выходные отверстия, направленные в цилиндр охлаждения. Согласно изобретению корпус имеет поперечные цапфы, одна из которых жестко связана с коромыслом, несущим стержневой стопор, избирательно совмещаемый с отверстиями стойки кронштейна для углового позиционирования продольной оси устройства, на выходном срезе которого температура аэрозольной смеси не превышает 260^oС. Изобретение расширяет технологические возможности использования устройства и повышает мобильность локализации очага воспламенения и подавления пожара. 2 ил.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, генерирующим огнетушащую газоаэрозольную смесь, образующуюся в результате горения пиротехнического состава шашки и струйно выбрасываемую в защищаемый объем.

Из патентной литературы известны устройства для объемного тушения пожаров, включающие воспламенитель пиротехнической шашки, установленной в теплоизолированном корпусе с выходными отверстиями eгo крышки, направленными внутрь соосного цилиндра охлаждения, который смонтирован с кольцевым инжекционным зазором относительно корпуса (см., например, патенты RU 2008045, А 62 С 3/00, 1994 г.; 2101057, А 62 С 13/22, 1998 г.; 2118191, А 62 С 3/00, 1998 г.).

Продукты горения пиротехнической шашки выделяются и виде аэрозольной смеси, включающей и себя как газообразные, так и твердые ультрадисперсные частицы - аффективные ингибиторы горения. В охлаждающем цилиндре за счет перемешивания с эжектируемым воздухом из защищаемого помещения температура огнетушащей смеси заметно снижается.

Для более эффективного охлаждения огнетушащей смеси в указанных устройствах дополнительно используются соответственно абляционная облицовка цилиндра охлаждения, наклон выходных отверстий крышки, создающий турбулизацию струйных потоков в цилиндре охлаждения для активного их перемешивания, и подвижная установка цилиндра охлаждения относительно корпуса для изменения инжекционного кольцевого зазора при использовании шашек с разной скоростью горения пиротехнического состава.

Общим недостатком этих огнетушащих устройств являются физические потери генерируемого аэрозоля в порах теплозащитной прослойки корпуса из пищевой соды и практически недостаточное охлаждение конденсированной фазы тушащей смеси, потому что перемешивание газообразных продуктов эндотермического разложения прослойки с продуктами горения шашки происходит непосредственно в зоне горения, что снижает эффективность охлаждения тушащей смеси в целом и дестабилизирует сам процесс горения пиротехнической композиции, тормозя протекание окислительно-восстановительных реакций.

Кроме того, при выгорании шашки теплозащитная прослойка из сыпучего материала и солевого остатка теряет конструкционную устойчивость и самопроизвольно оседает на горящий торец шашки, физически препятствуя горению, искажая расчетную газодинамику потоков внутри устройства, в результате чего выбрасываемая в защищаемый объем тушащая смесь имеет большой градиент температуры и подается неравномерно по времени и поперечному сечению.

Отмеченные недостатки устранены в устройствах для объемного аэрозольного тушения пожаров следующего поколения, которые имеют подобную конструктивную аксиальную схему взаимосвязи структурных элементов, но теплоизолирующая оболочка корпуса выполнена в виде монолитного несущего блока из строительного гипса, содержащего связанную с сульфатом кальция и присоединенную порами воду для эндотермического выпаривания при контакте с горячими продуктами горения шашки и разбавления тушащей смеси, описанных в патентах RU 2135238 и 2140310, А 62 С 13/22, 1999 г.

Гипс представляет собой технологичный конструкционный материал для формирования несущей конструкции, пластичный и текучий, быстросхватывающийся и твердеющий. При этом низкая теплопроводность гипса практически исключает теплопередачу от горячих, генерируемых при работе устройства продуктов горения шашки на корпус.

Наиболее близким аналогом по числу совпадающих признаков выбрано устройство для объемного аэрозольного тушения пожара по патенту RU 2140310 С1, которое содержит скрепленные аксиально с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и смонтированный на несущем кронштейне теплоизолированный изнутри гипсовой прослойкой корпус с пиротехнической шашкой, над которой сформирован ресивер, закрытый крышкой, где укреплен воспламенитель и концентрично распределены сквозные выходные отверстия, направленные в цилиндр охлаждения.

Недостатком известной жесткой конструкции является неприспособленность к пространственной трансформации для адаптации к реальным интерьерам защищаемых помещений, что приводит к снижению эффективности пожаротушения. То есть возникают проблемы ориентирования выбрасываемой из цилиндра охлаждения потока тушащей смеси на защищаемый объект - непосредственно на потенциальный очаг возгорания.

Задачей, решение которой положено в основу настоящего изобретения, является повышение эффективности пожаротушения известного устройства за счет локализации очага возгорания и сокращения времени на подавление пожара путем пространственного ориентирования газоаэрозольного потока.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара, содержащем скрепленные аксиально с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и смонтированный на несущем кронштейне теплоизолированный изнутри гипсовой прослойкой корпус с пиротехнической шашкой, над которой сформирован ресивер, закрытый крышкой, где укреплен воспламенитель и концентрично распределены сквозные выходные отверстия, направленные в цилиндр охлаждения, согласно изобретению на корпусе установлены две симметричные цапфы, сопряженные со стойками несущего кронштейна, причем одна из цапф жестко связана с коромыслом, несущим стержневой стопор, избирательно совмещаемые с отверстиями стойки несущего кронштейна, а температура аэрозольной смеси на выходном срезе устройства не превышает 260^oС.

Отличительные признаки позволили простыми и надежными в эксплуатации средствами достичь расширения технологических возможностей огнетушителя и повышения эффективности основного действия за счет обеспечения возможности пространственной ориентации продольной оси устройства для направленного выброса генерируемой тушащей смеси, оперативно локализующей очаг возгорания.

Коробчатой формы кронштейн позволяет жестко его базировать и монтировать на стойках цапфы поперечных поворотов корпуса.

Жесткая связь поперечной цапфы с коромыслом обеспечивает адекватность углов поворота корпуса и механизма позиционирования.

Выбранное пространственное положение устройства фиксируется стержневым стопором, устанавливаемым в совмещаемых отверстиях коромысла и одного из ряда отверстий кронштейна, соответствующего выбранному пространственному положению продольной оси устройства, осуществляя тем самым их геометрическое замыкание.

Отличительные признаки позволили расширить технологические возможности использования огнетушащего устройства без заметного усложнения и удорожания конструкции, обеспечив надежное крепление корпуса на монтажном стационарном кронштейне и пространственную ориентацию выхода его охлаждающего цилиндра в диапазоне 90 градусов, что повышает мобильность локализации очага воспламенения и подавления пожара при повышении безопасности эксплуатации.

Предложенный простейший механизм углового позиционирования продольной оси устройства упрощает монтаж огнетушителя в реальном интерьере защищаемого помещения без потери эффективности пожаротушения за счет ориентирования потока генерируемой огнетушащей смеси на пожароопасные объекты путем поворота корпуса относительно стационарного кронштейна.

Изобретение позволяет варьировать вариантами: выбирать по потребности направления газоаэрозольного тушащего потока или сохранить это направление неизменным, повернув несущий кронштейн к доступной базовой поверхности крепления в помещении.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет лишь иллюстративные цели и не ограничивает объема прав совокупности существенных признаков формулы, где изображены: на фиг.1 - предлагаемое устройство; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.

Устройство представляет собой аксиально скрепленные посредством приваренных стяжек 1, образуя инжекционный кольцевой зазор 2, корпус 3 и охлаждающий цилиндр 4.

В корпусе 3 через оболочку 5 из строительного гипса (сульфат кальция) укреплена пиротехническая шашка 6, источник аэрозоля ингибиторов горения.

На верхнем торце корпуса 3 закреплена крышка 7 ,по центру которой смонтирован воспламенитель 8, а по периферии распределены выходные отверстия 9. Между крышкой 7 и шашкой 6 сформирован ресивер 10.

На корпусе 3 установлены две симметричные цапфы 11, сопряженные с посадочным местом стоек несущего кронштейна 12, закрепляемoгo на базирующей поверхности охраняемого помещения. На одной из цапф 11 жестко закреплено коромысло 13 с отверстием 14 под стержневой стопор 15. На примыкающей к коромыслу 13 стойке кронштейна 12 по дуге выполнены отверстия 16, совмещаемые с отверстием 14 коромысла 13.

На кронштейне 12 закреплен коммутатор 17, соединенный с воспламенителем 8 и связанный с пультом дистанционного управления запуском устройства в работу (условно не показан).

Функционирует устройство следующим образом. Предлагаемое устройство монтируется в верхней части защищаемого объема, чтобы обеспечить максимально быстрое и равномерное его заполнение огнетушащим аэрозолем при осевом истечении, направленным на очаг воспламенения для локализации и подавления пожара.

Устройство в сборе кронштейном 12 укрепляют на базовой поверхности охраняемого помещения. Затем извлекают стержневой стопор 15 из отверстий 14 и 16, освобождая корпус 3. Далее корпус 3 поворачивают и поперечных цапфах 11 относительно неподвижного кронштейна 12, направляя цилиндр 4 охлаждения на пожароопасный объект. После чего стопор 15 устанавливают в совмещенные отверстие 14 коромысла 13 и отверстие 16 кронштейна 12. Угол поворота продольной оси устройства предусмотрен в диапазоне 90 градусов.

В случае возникновения пожара, автоматически при достижении в защищаемом объеме температуры 170 градусов С или вручную с пульта дистанционного управления через коммутатор 17 подается импульс запуска на воспламенитель 8.

При срабатывании воспламенителя 8 форс пламени поджигает пиротехнический состав шашки 6, которая горит с торца с образованием газоаэрозольной смеси ингибиторов горения в виде газообразных соединений и твердых высокодисперсных частиц. При этом продукты горения шашки 6 накапливаются в ресивере 10, где перемешиваются с выпариваемой водой из гипсовой прослойки 5, в результате чего температура смеси снижается, а давление растет.

Газоаэрозольная смесь через выходные отверстия 9 струйно выбрасывается в цилиндр 4, при атом в ресивере 10 прирост давления составляет 0,3-0,6 атм, потому что расход через отверстия 9 идет с дефицитом.

Через кольцевой зазор 2 внутрь цилиндра 4 эжектируется воздух защищаемого объема, который создает турбулентность потоков и перемешивается со струями газоаэрозольной смеси из ресивера 10, обеспечивая ее дисперсность за счет термодиффузии и резкого снижения температуры при вынужденном конвективном теплообмене, потому что устройство работает в режиме струйного насоса. Газовые струи, выбрасываемые в цилиндр 4, создают разрежение, следствием которого является всасывание через зазор 2 более холодного воздуха извне. Струйные потоки разбавленных парами воды продуктов горения шашки 6 и эжектируемого воздуха в цилиндре 4 расширяются и объеме и активно перемешиваются, в результате чего температура на выходном срезе не превышает 260 градусов С, что ниже температуры воспламенения твердых горючих материалов, а на расстоянии 1,7 метра снижается ниже 70 градусов С.

При атом дополнительный технический результат заключается в том, что достигается высокая удельная эффективность пожаротушения (отношение массы генератора к защищаемому объему) с исключением вероятности воспламенения твердых горючих материалов в защищаемом объеме. Для защиты объема 60 куб.м масса снаряженного генератора с шашкой 6 массой 3.3 кг составляет 7,5 кг. Габаритные размеры описываемого устройства составляют: 178 мм - диаметр, 355 мм - длина. Время эффективной работы устройства составляет не менее 100 с.

Заявленное устройство просто в регулировке и надежно в эксплуатации.

Предложенная совокупность существенных признаков не известна по доступным источникам информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста пожарной техники, и может быть серийно промышленно воспроизведена, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Формула изобретения

Устройство для объемного аэрозольного тушения пожара, содержащее скрепленные аксиально с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и смонтированный на несущем кронштейне теплоизолированный изнутри гипсовой прослойкой корпус с пиротехнической шашкой, над которой сформирован ресивер, закрытый крышкой, где укреплен воспламенитель и концентрично распределены сквозные выходные отверстия, направленные в цилиндр охлаждения, отличающееся тем, что на корпусе установлены две симметричные цапфы, сопряженные со стойками несущего кронштейна, причем одна из цапф жестко связана с коромыслом, несущим стержневой стопор, избирательно совмещаемый с отверстиями стойки несущего кронштейна, а температура аэрозольной смеси на выходном срезе устройства не превышает 260^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2