Беспламенный генератор огнетушащего аэрозоля

 

Изобретение относится к технике противопожарной защиты помещений и транспорта, в частности к устройствам аэрозольного пожаротушения. Беспламенный генератор огнетушащего аэрозоля (БГОА) содержит цилиндрический корпус с выпускными отверстиями, воспламенитель, заряд из аэрозольобразующего состава, охлаждающий элемент и лабиринтный блок охлаждения. В корпусе установлен металлический стакан таким образом, что между дном стакана и торцом корпуса образуется выпускной свободный объем с выпускными отверстиями на корпусе, а между стенками стакана и цилиндрической частью корпуса - лабиринтный зазор. Внутри стакана расположены заряд и охлаждающий элемент, разделенные камерой догорания продуктов горения. Выпускные отверстия имеют диаметр не более 6 мм и расположены друг от друга на расстоянии не менее трех диаметров. Суммарное количество N выпускных отверстий определяется из соотношения N= A•S/F)•((H_o/H), где S - поверхность горения заряда, мм²; F - площадь одного выпускного отверстия, мм²; H_o=2 м - базовая длина струи тушащего аэрозоля; Н - заданная длина струи тушащего аэрозоля, м; А=0,02-0,05 - эмпирический коэффициент. Предложенным БГОА можно осуществлять эффективное тушение пожара газообразных, жидких и твердых горючих веществ в стационарных помещениях промышленного, культурного и бытового назначения, а также на железнодорожном и автомобильном транспорте, речных и морских судах. 1 ил.

Изобретение относится к технике противопожарной защиты помещений и транспорта, в частности к устройствам аэрозольного пожаротушения.

В настоящее время известен генератор аэрозольного тушения пожаров (патент РФ 2101056 от 10.01.98 г.), содержащий корпус с выпускными отверстиями, расположенными на выпуклой поверхности корпуса, заряд из аэрозольобразующего состава (АОС), охлаждающий состав и узел инициирования. Использование охлаждающего состава ухудшает эксплуатационные характеристики огнетушащих устройств. Известно, что применение охлаждающего элемента снижает температуру продуктов сгорания (ПС), но одновременно и уменьшает пожаротушащую эффективность, характеризующую необходимый расход АОС в килограммах для тушения одного кубометра защищаемого помещения. Аналогом также является аэрозольный генератор (патент РФ 2087169, 1994 г.), содержащий корпус, заряд из пиротехнического аэрозольобразующего твердого топлива и воспламенитель, а также расположенную по периметру корпуса щель для выпуска аэрозоля. Недостатками такого вида генераторов являются наличие высокотемпературной зоны пламени за срезом выпускных отверстий и высокая температура истекающей струи ПС, превышающая 500^oС.

В качестве прототипа рассмотрено устройство для объемного тушения пожара (патент РФ 2096055 от 29.12.94 г.), содержащее заряд, установленный с зазором по отношению к корпусу, и теплообменник, причем корпус установлен в кожухе для разворота потока ПС на 180^o, а выпускные отверстия расположены по периметру крышки устройства. Недостатком конструкции является громоздкая и материалоемкая лабиринтная охладительная система кожуха, снижающая огнетушащую эффективность. После прохождения через лабиринт ПС не успевают охладиться, а истекающие продукты горения АОС частично теряют огнетушащую способность. В данной конструкции не исключен возможный вылет шлаков. Во всех вышеописанных устройствах ПС обладают повышенной токсичностью. Кроме того, известно, что пожаротушащая эффективность увеличивается с увеличением длины струи ПС. Это особенно актуально для помещений больших габаритов. Во всех вышеописанных устройствах продукты сгорания обладают недостаточно большой длиной тушащей струи.

Технической задачей изобретения является создание беспламенного генератора огнетушащего аэрозоля (БГОА), позволяющего обеспечить отсутствие пламени и выброс шлаков за срез выпускных отверстий, при достаточно большой длине тушащей струи и пониженной токсичности ПС.

Решение указанной задачи состоит в том, что в генераторе, содержащем цилиндрический корпус с выпускными отверстиями, воспламенитель, заряд из АОС, охлаждающий элемент и лабиринтный блок охлаждения, внутри корпуса установлен металлический стакан. Для сохранения высокой пожаротушащей эффективности необходимо использовать как можно меньший вес охлаждающего элемента, что достигается за счет уменьшения диаметра выпускных отверстий и увеличения расстояния между ними. Выпускные отверстия диаметром не более 6 мм расположены друг от друга на расстоянии не менее трех диаметров, что не позволяет струям смешиваться между собой и обеспечивает эффективное снижение температуры пламени. Между дном стакана и торцом корпуса образован выпускной свободный объем с выпускными отверстиями на корпусе, в котором при горении заряда ПС охлаждаются, а раскаленные шлаки задерживаются в нем и не выбрасываются наружу. Стакан образует с цилиндрической частью корпуса лабиринтный зазор. Размеры выпускного свободного объема выбираются такими, чтобы на стенке корпуса могло расположиться любое необходимое количество выпускных отверстий. Внутри стакана расположены заряд и охлаждающий элемент, разделенные камерой догорания. При прохождении через эту камеру в продуктах горения завершаются химические реакции, что позволяет существенно понизить их токсичность. Стакан крепится к цилиндрической части корпуса с помощью перегородки с отверстиями. Эта перегородка образует лабиринтный зазор между стаканом и корпусом, обеспечивая дополнительное охлаждение ПС. Для того чтобы реализовать заданную длину струи Н тушащего аэрозозоля, которая обеспечивает эффективное тушение в помещении больших габаритов, необходимо выбрать количество N выпускных отверстий. Экспериментально установлено, что это количество при проектировании БГОА должны выбираться из соотношения N=A•(S/F)•(H_o/H), (1) где S - поверхность горения заряда, мм²; F - площадь одного выпускного отверстия, мм²; Н_о=2м - базовая длина струи тушащего аэрозоля; Н - заданная длина струи тушащего аэрозоля, м; А=0,02...0,05 - эмпирический коэффициент.

Внешний вид БГОА показан на чертеже. Генератор содержит корпус 11 с установленными в нем стаканом 5 и воспламенителем 10. Выпускные отверстия 7 в корпусе, из которых истекает огнетушащий аэрозоль 6, выполнены в районе выпускного свободного объема 8. Внутри стакана расположены заряд 4 и охлаждающий элемент 12, разделенные камерой догорания 3 продуктов сгорания. Стакан крепится к цилиндрической части корпуса с помощью перегородки с отверстиями 9. Между стаканом и корпусом образован лабиринтный зазор 2. Охлаждающий элемент установлен на сухарях 1.

В качестве примера выбран БГОА, у которого параметры цилиндрического канального заряда АОС составляют: длина - 29 мм, внутренний диаметр - 20 мм, наружный диаметр - 75 мм. Диаметр выпускных отверстий составляет 5,8 мм. Расстояние между любыми рядом расположенными отверстиями составляет не менее 20 мм. Расчеты по формуле (1) позволили выбрать необходимое количество N отверстий для обеспечения заданной длины струи Н=4м: N=0,03•(16863/26,4)•(2/4)=9,55.

Таким образом, для обеспечения струи не менее 4 м необходимо выбрать 9 отверстий диаметром 5,8 мм.

БГОА работает следующим образом. При пожаре инициируется воспламенитель, который зажигает заряд АОС. При горении заряда перед тем как попасть к охладителю ПС проходят камеру догорания. Здесь завершаются химические реакции и ПС теряют токсические свойства. Затем поток ПС поворачивает на 180 градусов и через лабиринтный зазор попадает в выпускной свободный объем. За пределами БГОА зона пламени отсутствует, а продукты сгорания истекают без шлаков, т.к. они задерживаются в лабиринтном зазоре и внутри выпускного свободного объема.

При испытаниях БГОА было установлено, что температура истекающего аэрозоля за срезом выпускных отверстий не превышает 250^oС. Струя тушащего аэрозоля составила более 4 м. Прошедшие натурные испытания подтвердили пожаротушащую эффективность БГОА. Сравнительные испытания генераторов с зарядами и охлаждающими элементами, имеющими соответственно одинаковую массу, показали, что огнетушащая эффективность предложенной конструкции превышает огнетушащую эффективность других существующих в настоящее время конструкций более чем в полтора раза.

Предложенным БГОА можно осуществлять эффективное тушение пожара газообразных, жидких и твердых горючих веществ в стационарных помещениях промышленного, культурного и бытового назначения, а также на железнодорожном и автомобильном транспорте, речных и морских судах.

Формула изобретения

Беспламенный генератор огнетушащего аэрозоля, содержащий цилиндрический корпус с выпускными отверстиями, воспламенитель, заряд из аэрозольобразующего состава, охлаждающий элемент и лабиринтный блок охлаждения, отличающийся тем, что в корпусе установлен металлический стакан таким образом, что между дном стакана и торцом корпуса образован выпускной свободный объем с выпускными отверстиями на корпусе, стакан образует с цилиндрической частью корпуса лабиринтный зазор, внутри стакана расположены заряд и охлаждающий элемент, разделенные камерой догорания продуктов горения, а выпускные отверстия имеют диаметр не более 6 мм и расположены друг от друга на расстоянии не менее трех диаметров, причем суммарное количество N выпускных отверстий определяется из соотношения N=A•(S/F)•(H_o/H),
где А=0,02-0,05 - эмпирический коэффициент;
S - поверхность горения заряда, мм²;
F - площадь одного выпускного отверстия, мм²;
H_o=2 м - базовая длина струи тушащего аэрозоля;
Н - заданная длина струи тушащего аэрозоля, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1