Генератор аэрозоля

Изобретение относится к области пожаротушения, к устройствам, генерирующим газоаэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при горении пиротехнического состава шашки и организованно направляемые в защищаемый объем. Генератор аэрозоля содержит узел инициирования пиротехнической шашки, закрепленной через прослойку строительного гипса в коаксиальном металлическом корпусе, имеющем коммуникационные отверстия сообщения с реверсивным кольцевым каналом ресивера, совмещенного с корпусом и перекрытого торцевой крышкой с выходными отверстиями, помещенные внутри перфорированной оболочки теплообменника, связанной теплозащитной прослойкой из строительного гипса с наружным кожухом. Новым является то, что кожух выполнен в форме трубы, а на оболочке теплообменника с обоих торцов закреплены имеющие выходные отверстия крышки, жестко связанные с металлическим корпусом, и размещены симметрично относительно ресивера, расположенного между пиротехническими шашками, каждая из которых оснащена автономным узлом инициирования, причем оболочка снабжена зигами крепления в гипсе теплозащитной прослойки. Предложенное техническое решение повысило функциональную надежность генератора аэрозоля путем дублирования воспламенительного импульса от двух независимых узлов инициирования запуска и позволило увеличить интенсивность горения пиротехнической шашки с двух торцов одновременно при подаче огнетушащей смеси в противоположных направлениях. Конструкция технологичного в сборке генератора компактна, характеризуется повышенной несущей прочностью, что позволяет увеличить давление для организации высокоскоростных тушащих потоков. 2 ил.

 

Изобретение относится к области пожаротушения, а более конкретно к устройствам, генерирующим газоаэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при сгорании пиротехнического состава шашки и организованно направляемые в защищаемый объем. Генератор предназначен для использования как в автономных, так и в автоматических системах пожаротушения, при стационарной установке и при тушении пожара вручную.

Уровень техники данной области характеризует генератор аэрозоля по патенту RU 2142836, А 62 С 35/00, 13/22, 1999 г., который содержит жестко связанные в конструкционном единстве через несущие термоизолирующие абляционные прослойки из строительного гипса, размещенные коаксиально пиротехническим шашкам, металлические перфорированные корпус, совмещенный с ресивером, и оболочку теплообменника, установленную в кожухе, несущем соосный цилиндрический охладитель с эжекционными окнами и средствами крепления к опоре в защищаемом помещении.

В донной части кожуха смонтирован центральный узел инициирования.

Между корпусом и оболочкой теплообменника сформирован кольцевой реверсивный канал, перекрытый диафрагмой.

Особенность описанного генератора заключается в том, что металлические перфорированные цилиндры корпуса и оболочки выполняют кроме несущих функций аккумуляторов энергии продуктов горения пиротехнической шашки, а также радиатора для выпаривания связанной и присоединенной воды из гипса примыкающих термоизолирующих прослоек за счет конвективной теплопередачи.

Пар воды из гипса поперечными распределенными струями поступает с двух сторон в кольцевой реверсивный канал, где разбавляет газоаэрозольную тушащую смесь и, активно перемешиваясь, охлаждает ее.

Этот эффективный массо- и теплоперенос внутри генератора обеспечил отбор большей части тепловой энергии от генерируемых газоаэрозольных продуктов тушащей смеси.

Изменение направления потока продуктов горения пиротехнической шашки на противное в реверсивном кольцевом канале обеспечивает их торможение и дополнительное охлаждение.

Сообщение цилиндрической крышки с реверсивным кольцевым каналом посредством диафрагмы обеспечивает газодинамический подпор в последнем для повышения скорости огнетушащего потока, который дополнительно охлаждается эжектируемым через концентрично расположенные окна цилиндрической крышки воздухом защищаемого помещения.

Недостатками описанного генератора являются повышенные габариты и неудовлетворительная жесткость конструкции из-за наличия дополнительной цилиндрической крышки охлаждения, смонтированной аксиально на кожухе.

Отмеченные недостатки устранены в устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара по патенту RU 2164808, А 62С 13/22, 35/00, 1999 г., которое по числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога.

Известное устройство (генератор аэрозоля) содержит узел инициирования пиротехнической шашки, закрепленной через прослойку строительного гипса в металлическом коаксиальном корпусе, имеющем коммуникационные отверстия сообщения с реверсивным кольцевым каналом ресивера, совмещенного с корпусом и перекрытого торцевой крышкой с выходными отверстиями, помещенные внутри перфорированной оболочки теплообменника, связанной теплозащитной прослойкой из строительного гипса с наружным кожухом.

Крышка генератора закреплена на донной части корпуса и геометрически замкнута кожухом посредством закатки его открытого торца, при этом выходные отверстия крышки располагаются над кольцевым реверсивным каналом.

Известное устройство представляет собой компактное конструкционное единство, составленное из жестко связанных между собой структурных элементов.

Оптимизированные геометрические соотношения и взаимосвязи функциональных элементов известного генератора позволили получить распределенные выходными отверстиями торцевой крышки высокоскоростные струйные потоки газоаэрозольной тушащей смеси, которые активно охлаждаются за счет автономного подсоса к ним более холодного воздуха помещения без специального цилиндрического охладителя с эжекционными окнами.

Однако недостатком этого генератора аэрозоля является неудовлетворительная функциональная надежность из-за удаленного на протяженность ресивера расположения узла инициирования от воспламеняемой пиротехнической шашки, что замедляет запуск и может служить причиной отказа.

Одностороннее торцевое горение пиротехнической шашки определяет относительно большое время создания тушащей концентрации ингибиторов горения в защищаемом объеме, что снижает эффективность пожаротушения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация пожаротушения и повышение функциональной надежности генератора аэрозоля.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе аэрозоля, содержащем узел инициирования пиротехнической шашки, закрепленной через прослойку строительного гипса в коаксиальном металлическом корпусе, имеющем коммуникационные отверстия сообщения с реверсивным кольцевым каналом ресивера, совмещенного с корпусом и перекрытого торцевой крышкой с выходными отверстиями, помещенные внутри перфорированной оболочки теплообменника, связанной теплозащитной прослойкой из строительного гипса с наружным кожухом, согласно изобретению, кожух выполнен в форме трубы, а на оболочке теплообменника с обоих торцов закреплены имеющие выходные отверстия крышки, жестко связанные с металлическим корпусом и которые размещены симметрично относительно ресивера, расположенного между пиротехническими шашками, каждая из которых оснащена автономным узлом инициирования, причем оболочка теплообменника снабжена зигами крепления в гипсе теплозащитной прослойки.

Отличительные признаки обеспечили повышение надежности воспламенения пиротехнических зарядов шашки путем дублирования воспламенительного импульса от двух независимых узлов инициирования и повысили интенсивность горения шашки с двух торцов одновременно.

Предложенные усовершенствования технологически упростили сборку конструкции в габаритах прототипа при сохранении несущей прочности генератора.

Выполнение кожуха генератора в форме трубы упрощает конструкцию и технологию сборки. В связи с тем, что кожух при функционировании генератора не испытывает тепловых и механических нагрузок, может быть использована труба из любого конструкционного материала, в частности, пластмассовая.

Оснащение цилиндрической оболочки теплообменника с двух сторон торцевыми крышками, имеющими выходные отверстия, соосные кольцевому каналу реверсирования газоаэрозольного потока от общего ресивера, помещенного между пиротехническими шашками, заметно повышает производительность генератора аэрозоля двухстороннего действия.

Двухсторонняя подача аэрозоля от одновременно горящих пиротехнических шашек в общий ресивер создает турбулизацию продуктов горения с последующим их разделением на противно направленные потоки по кольцевому каналу для струйного высокоскоростного истечения через выходные отверстия торцевых крышек оболочки. При этом газоаэрозольные продукты охлаждаются более эффективно и на расстоянии 100 мм от генератора их температура не превышает 100°С.

Жесткая связь закрепленных на оболочке крышек с металлическим корпусом, несущим через коаксиальную гипсовую прослойку пиротехнические шашки, обеспечивает конструкционную жесткость сформированного при этом кольцевого канала реверсирования в пространственной взаимосвязи с выходными отверстиями перекрывающих его с обеих сторон крышек. При этом стало возможным уменьшить диаметр выходных отверстий крышек для повышения давления аэрозоля внутри генератора для интенсификации истечения тушащей смеси за более короткое время.

Симметричное двухстороннее реверсивное распределение генерируемого аэрозоля при одновременном горении обеих пиротехнических шашек из общего ресивера практически полностью компенсирует динамические осевые нагрузки на оболочку, которую возможно разместить в трубе кожуха.

Оснащение каждой шашки автономным узлом инициирования обеспечивает дублирование запуска генератора, чем повышается функциональная надежность их воспламенения при срабатывании только одного узла инициирования через общий ресивер.

Зиги оболочки, расположенные в гипсе теплозащитной прослойки, обеспечили геометрическое замыкание корпуса собственно генератора аэрозоля с трубчатым кожухом, в монолитное единство жесткой конструкции.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а эффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - генератор в разрезе;

на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

В металлическом перфорированном корпусе 1 через прослойку 2 из строительного гипса закреплены две пиротехнические шашки 3, расположенные с противных сторон общего ресивера 4, который выполнен заодно с корпусом 1.

На открытом торце шашек 3, со стороны ресивера 4, закреплены узлы инициирования 5, которые представляют собой залитые клеящим воспламенительным составом маломощные резисторы, автономно связанные с источником тока на пульте управления (условно не показаны).

Ресивер 4 коммуникационными отверстиями 6 сообщается с кольцевым каналом 7, образованным между коаксиальными корпусом 1 и перфорированной металлической оболочкой 8 теплообменника.

На обоих торцах оболочки 8 закреплены торцевые крышки 9 с равнораспределенными выходными отверстиями 10 (фиг.2). Крышки 9 жестко связаны центральными винтами 11 с корпусом 1 через приваренные к нему гайки 12.

Цилиндрическая оболочка 8 снабжена зигами 13, размещенными в теплозащитной прослойке 14, на которой смонтирован трубчатый пластмассовый кожух 15. Зиги 13 образуют с гипсом прослойки 14 замковое соединение, предотвращающее смещения несущей оболочки 8 относительно кожуха 15, от возможной разницы растягивающих осевых реактивных усилий разнонаправленных потоков тушащей смеси.

Предложенное огнетушащее устройство практически представляет собой два встречно установленных собственно лабиринтных генератора аэрозоля с общими ресивером 4 и кожухом 15, имеющим теплозащитную прослойку 14, в которой закреплена несущая наружная оболочка 8.

Работает генератор следующим образом. Усиленный тепловой импульс от узлов инициирования 5, срабатывающих от электрического сигнала системы противопожарной сигнализации о превышении в защищаемом объеме установленного температурного порога, воспламеняет шашки 3. При этом маломощный резистор узла инициирования 5 перегорает, выделяя тепло, воспламеняющее состав его покрытия, тепловой импульс от сгорания которого и воспламеняет пиротехнический состав шашек 3.

При горении пиротехнического состава шашек 3 образуется газоаэрозольная смесь, включающая газообразные соединения и высокодисперсные конденсированные частицы, которые являются эффективными ингибиторами горения.

Генерированная газоаэрозольная смесь встречно поступает в ресивер 4, где потоки турбулизируются, перемешиваются и охлаждаются, давление в ресивере 4 при этом выравнивается.

Газоаэрозольная смесь из ресивера 4 через коммуникационные отверстия 6 поступает в реверсивный кольцевой канал 7, где разделяется на два противоположно направленных потока к выходным отверстиям 10 крышек 9. Горячие продукты газоаэрозольной смеси разогревают металлические корпус 1 и оболочку 8 (кольцевой теплообменник), теряя при этом температуру.

Аккумулированное тепло корпуса 1 и оболочки 8 расходуется на выпаривание воды из структуры и пор гипса прослоек 2 и 14.

Разогреваемые корпус 1 и оболочка 8 излучают конвективно тепло в сторону, менее нагретой среды прослоек 2 и 14, вовнутрь гипса, из которого выпариваемая вода в виде поперечных распределенных струй, формируемых перфорациями этого кольцевого теплообменника. Струи пара поступают в кольцевой канал 7, где перемешиваются с газоаэрозольной смесью и, охлаждая, разбавляют ее. Вода является дополнительным экологически чистым ингибитором горения, при этом воды выпаривается до трети массы гипса прослоек 2 и 14.

Этот эндотермический процесс активно снижает температуру продуктов газоаэрозольных потоков на всем протяжении реверсивного канала 7 в обоих направлениях.

Тепло на кожух 15 практически не передается, потому что гипс имеет низкую теплопроводность.

Тушащая смесь из генератора выбрасывается в защищаемый объем под давлением распределенными струями через выходные отверстия 10 крышек 9 в обе стороны. Высокоскоростные струи газоаэрозольной смеси создают на выходе из генератора разрежение и инжектируют окружающий более холодный воздух помещения, с которым дополнительно перемешиваются, охлаждаются и заполняют защищаемый объем, подавляя пожар.

Предложенная компактная конструкция генератора, сравнительно с прототипом, обеспечивает производительность по газоприходу вдвое выше и, следовательно, более интенсивное пожаротушение.

Согласно сопоставительному анализу предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение не следует явным образом для специалиста по противопожарной технике, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генераторов аэрозоля, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Стендовые и натурные испытания опытных образцов генераторов показали большие, чем в прототипе, эффективность и скорость пожаротушения.

Генератор предназначен для монтажа в производственных, служебных и бытовых помещениях, объектах энергетики, на транспортных средствах. В случаях необходимости может применяться в качестве ручного огнетушителя.

Генератор аэрозоля, содержащий узел инициирования пиротехнической шашки, закрепленной через прослойку строительного гипса в коаксиальном металлическом корпусе, имеющем коммуникационные отверстия сообщения с реверсивным кольцевым каналом ресивера, совмещенного с корпусом и перекрытого торцевой крышкой с выходными отверстиями, помещенные внутри перфорированной оболочки теплообменника, связанной теплозащитной прослойкой из строительного гипса с наружным кожухом, отличающийся тем, что кожух выполнен в форме трубы, а на оболочке теплообменника с обоих торцов закреплены имеющие выходные отверстия крышки, жестко связанные с металлическим корпусом и размещенные симметрично относительно ресивера, расположенного между пиротехническими шашками, каждая из которых оснащена автономным узлом инициирования, причем оболочка теплообменника снабжена зигами крепления в гипсе теплозащитной прослойки.