Генератор аэрозоля
Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения взвешенных высокодисперсных твердых частиц - аэрозоля, образующегося при горении шашки пиротехнического состава и выделяющегося в защищаемый объем. Генератор аэрозоля содержит средство инициирования функционального заряда пиротехнических шашек, распределенных в цилиндрическом термозащищенном корпусе, совмещенном с ресивером, который посредством трубопровода сообщается с реверсивным кольцевым каналом, сформированным теплообменником и смонтированными встречно с частичным перекрытием, образуя кольцевое выходное сопло, кожухом и крышкой тарельчатой формы, которые выполнены с прослойкой теплозащитного материала. Новым является то, что крышка опирается на корпус, установленный на центральном выступе кожуха, силовое замыкание которых осуществляется посредством осевой винтовой стяжки, при этом кожух расположен на монтажной плите с огнезащитным покрытием, выполняющей функции отражателя, при этом шашки пиротехнического заряда и трубопроводы ресивера закреплены в корпусе посредством строительного гипса. Изобретение обеспечило упрощение конструкции и технологии изготовления более эффективного и функционального генератора, который представляет собой конструктивное единство формы и функции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения взвешенных высокодисперсных твердых частиц - аэрозоля, образующегося при горении пиротехнической состава шашки и выделяющегося в защищаемый объем.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного аэрозольного тушения пожара по изобретению RU 2164808, А62С 13/22, 35/00. 2001 г., которое содержит узел инициирования, шашку пиротехнического состава, установленную с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выходными отверстиями, теплообменник и совмещенный с корпусом ресивер.
Особенностью этого устройства является то, что теплообменник включает внешнюю относительно металлического корпуса перфорированную оболочку, укрепленную коаксиально шашке пиротехнического состава в кожухе через прослойку строительного гипса, который также залит в зазор между шашкой и корпусом, а коммуникационные отверстия выполнены на боковой поверхности металлического корпуса.
Описанное устройство характеризуется эффективным охлаждением продуктов сгорания пиротехнической шашки, так как теплообмен происходит активно с поглощением части энергии на выпаривание связанной и накопленной гипсом воды, которая струйно в виде пара смешивается с тушащим аэрозольным потоком по всей длине поперек кольцевого реверсивного канала, снижая тем самым температуру и разбавляя тушащую смесь, являясь дополнительным экологически чистым ингибитором горения.
Этот же эффект происходит со стороны корпуса, который кроме несущих выполняет дополнительные функции теплообменника.
Совмещение корпуса с соосным ресивером упрощает конструкцию, обеспечивая равномерное торцевое горение пиротехнической шашки и практически постоянный расход генерируемой тушащей смеси в процессе действия генератора аэрозоля.
Размещение прослойки строительного гипса между корпусом и перфорированной оболочкой теплообменника обеспечивает теплоизоляцию кожуха изнутри. Коаксиальная установка при этом теплообменника относительно шашки обеспечивает компактность устройству и повышение его механической прочности.
Использование двух гипсовых прослоек с обеих сторон кольцевого выходного канала в качестве активного охладителя позволило пиротехническую композицию шашки выполнить более продуктивной, без дополнительного охладителя, что стабилизирует горение дымообразующего состава шашки, повышая эффективность пожаротушения.
Однако описанному устройству присущ следующий недостаток: относительно большая протяженность генератора и его теплопоглощающих прослоек, необходимых для эффективного охлаждения генерируемой при горении пиротехнической композиции шашки тушащей смеси. При этом функциональное снаряжение устройства нерационально из-за низкого соотношения массы шашки к массе генератора в целом, то есть коэффициент наполнения (полезного действия) низкий.
Отмеченный недостаток устранен в конструкции генератора аэрозоля с лабиринтным кольцевым каналом охлаждения тушащей газовой смеси, который характеризуется тройным поворотом на 180° направления движения аэрозоля от пиротехнических шашек до выходного сопла вдоль теплопоглощающих прослоек, описанного в патенте по изобретению RU №2108824, А62С 13/22, 1998 г. Этот генератор аэрозоля выбран по большинству совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.
Известный генератор аэрозоля представляет собой несущую конструкцию из концентрично смонтированных цилиндров и содержит корпус, средство воспламенения (инициирования горения) пиротехнического заряда, выходное кольцевое сопло, сформированное за счет частичного перекрытия встречно скрепленных кожуха и крышки тарельчатой формы, теплопоглощающую прослойку из абляционного материала и цилиндр блока охлаждения.
Цилиндр блока охлаждения установлен внутри термозащищенного корпуса, который закреплен на крышке тарельчатой формы.
Пиротехнический заряд выполнен в виде шашек, распределенных по периферии цилиндра блока охлаждения и приклеенных к дну цилиндрического корпуса.
Свободный объем корпуса образует ресивер, в котором аккумулируется генерируемый аэрозоль, сглаживается давление газовой смеси при ее неравномерной подаче от регрессивно горящих шашек пиротехнического заряда. Аэрозоль при этом активно охлаждается и разбавляется продуктами эндотермического разложения абляционного материала (углекислый газ и пары воды) теплопоглощающей прослойки из бикарбоната натрия.
Цилиндр блока охлаждения через теплопоглощающую прослойку связан с трубопроводом сообщения ресивера с лабиринтным кольцевым каналом.
Лабиринтный газовый канал с повышенным гидродинамическим сопротивлением служит для перераспределения и выравнивания температуры тушащей смеси, перемешивания аэрозоля с парогазовым потоком, что в итоге служит снижению температуры тушащей газовой смеси на выходе при конструктивно организованном многоступенчатом охлаждении.
Кольцевая щель выходного сопла формирует газоаэрозольный поток цилиндрической формы, вовнутрь которого эжектируется воздух защищаемого объема, активно перемешиваемый и интенсивно охлаждающий тушащую смесь, что заметно сокращает время пожаротушения.
Недостатком известного генератора аэрозоля является выполнение теплопоглощающих прослоек из насыпного абляционного материала, что определяет конструктивную сложность и громоздкость устройства, технологические трудности его изготовления и сборки.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции устройства для объемного тушения пожара при повышении его функциональной надежности.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе аэрозоля, содержащем средство инициирования функционального заряда пиротехнических шашек, распределенных в цилиндрическом термозащищенном корпусе, совмещенном с ресивером, который посредством трубопровода сообщается с реверсивным кольцевым каналом, сформированным теплообменником и смонтированными встречно с частичным перекрытием, образуя кольцевое выходное сопло, кожухом и крышкой тарельчатой формы, которые выполнены с прослойкой теплозащитного материала, согласно изобретению крышка опирается на корпус, установленный на центральном выступе кожуха, силовое замыкание которых осуществляется посредством осевой винтовой стяжки, при этом кожух расположен на монтажной плите с огнезащитным покрытием, выполняющей функции отражателя, при этом шашки пиротехнического заряда и трубопроводы ресивера закреплены в корпусе посредством строительного гипса.
Отличительные признаки обеспечили упрощение конструкции и технологии изготовления более эффективного и функционального генератора, который представляет собой конструктивное единство формы и функции.
Размещение крышки на корпусе, который установлен внутри кожуха на центральном выступе, позволило посредством осевой винтовой стяжки осуществить их силовое замыкание в единую несущую конструкцию заданной внутренней конфигурации лабиринтного газового канала.
Установка кожуха на монтажной плите, напротив выходного кольцевого сопла, обеспечила дополнительный реверс потока тушащей газоаэрозольной смеси, что направлено на снижение ее температуры и, следовательно, на сокращение времени тушения пожара.
Монтажная плита в качестве отражателя предотвращает прямое действие генерируемого газоаэрозольного потока на предметы в охраняемом объеме, улучшая его динамику. Поток тушащей смеси, остывая при торможении и расширяясь при реверсе, мобильно распространяется в защищаемом объеме. При этом происходит интенсивное эжектирование воздуха помещения вовнутрь кольцевого тушащего потока, где происходит активное перемешивание и дополнительное охлаждение аэрозоля.
Огнезащитное покрытие монтажной плиты повышает функциональную надежность устройства в целом.
Использование в качестве теплопоглощающего материала термозащитной прослойки строительного гипса обеспечивает требуемое снижение температуры газоаэрозольного потока и дополнительное функционирование в качестве композитного несущего материала, прочного и теплоемкого.
При этом из гипса в работе генератора выпаривается достаточное количество воды, которая отбирает излишки тепла и разбавляет газоаэрозольную тушащую смесь.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их сумма в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Предложенный генератор тушащего аэрозоля является простой и надежной, компактной и функциональной несущей конструкцией.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста пожарной техники, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генератора аэрозоля можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративные цели и не ограничивают объема притязаний формулы. На чертежах показаны:
на фиг.1 - поперечный разрез генератора; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
В цилиндрическом перфорированном корпусе 1 через прослойку строительного гипса 2 распределены шашки 3 пиротехнического заряда функциональной композиции, при горении которой генерируется тушащая газоаэрозольная смесь.
Между шашками 3 установлены коммуникационные трубопроводы 4.
Корпус 1 с гарантированным кольцевым зазором, формирующим реверсивный выходной канал 5, установлен внутри коаксиального кожуха 6 на его центральном выступе 7, над теплообменником 8.
Теплообменник 8 закреплен через прослойку 9 строительного гипса на дне тарельчатой формы кожуха 6 и выполнен перфорированным.
На верхнем торце корпуса 1 установлена крышка 10 тарельчатой формы, которая расположена встречно кожуху 6, с частичным взаимным перекрытием, образуя кольцевое выходной сопло 11, а внутри корпуса 1 над шашками 3 - ресивер 12, который через трубопроводы 4 сообщается с реверсивным каналом 5.
Крышка 10, корпус 1 и кожух 6 жестко связаны в конструкционное единство посредством осевой винтовой стяжки 13, установленной в центральном выступе 7 кожуха 6 и прижатой гайкой 14 к крышке 10.
Крышка 10 изнутри термозащищена гипсовой прослойкой 15 с перфорированной металлической диафрагмой 16.
Кожух 6 закреплен на монтажной плите 17 с огнезащитным покрытием.
К пиротехнической шашке 3 прикреплено воспламенительное устройство 18, электрически связанное через разъем 19 в корпусе 1 с устройством запуска (условно не показано).
Функционирует генератор при ручном запуске и автоматическом от сигнала датчика превышения заданной температуры в защищаемом объеме следующим образом.
Тепловым импульсом средства 18 инициирования воспламеняется пиротехническая композиция шашек 3, при горении которой генерируется газоаэрозольная смесь, включающая эффективные ингибиторы горения в виде газообразных соединений и высокодисперсные конденсированные частицы.
В объеме ресивера 12 продукты сгорания пиротехнических шашек 3 накапливаются, перемешиваются с выравниванием давления и через коммуникационные трубопроводы 4 истекают в лабиринтный кольцевой канал 5, где дважды реверсируется.
При этом перфорированные диафрагма 16 крышки 10, цилиндрический корпус 1 и теплообменник 8 разогреваются и конвективным теплом выпаривают воду из структуры строительного гипса прослоек 15, 2 и 9 соответственно. Пары воды поперечными распределенными струями подаются в газоаэрозольный поток, где перемешиваются. Этот эндотермический процесс активно снижает температуру продуктов тушащей смеси в ресивере 12 и реверсивном канале 5. Пары воды (дополнительный экологически чистый ингибитор) разбавляют газоаэрозольные продукты горения шашек 3, охлаждая их.
Газоаэрозольные продукты тушащей смеси избыточным давлением в ресивере 12 транспортируются по каналу 5 на выход через кольцевое сопло 11, где они отражаются от плиты 17, дополнительно тормозятся и реверсируются, распространяясь в защищаемый объем, подавляя очаг возгорания.
При введении генерируемой газоаэрозольной смеси в зону горения происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов, в результате чего пожар подавляется. Снижения концентрации кислорода в воздухе при этом не происходит.
Высокая эффективность снижения температуры тушащей смеси внутри генератора обеспечивает пожарную безопасность и сохранение в целостности приборов, оборудования и т.п. в защищаемом помещении. Аэрозольные частицы легко удаляются протиркой, пылесосом или смываются водой.
Предложенный генератор предназначен для объемного аэрозольного тушения пожаров твердых и жидких горючих веществ, а также электрооборудования, в том числе находящегося под напряжением, может быть использован для защиты складских, промышленных помещений, гаражей, архивов, электропультов, трансформаторов и т.п.
Время тушения пожара, согласно проведенным стендовым испытаниям, практически всегда меньше времени сгорания пиротехнического заряда генератора аэрозоля расчетной массы.
1. Генератор аэрозоля, содержащий средство инициирования функционального заряда пиротехнических шашек, распределенных в цилиндрическом термозащищенном корпусе, совмещенном с ресивером, который посредством трубопровода сообщается с реверсивным кольцевым каналом, сформированным теплообменником и смонтированными встречно с частичным перекрытием, образуя кольцевое выходное сопло, кожухом и крышкой тарельчатой формы, которые выполнены с прослойкой теплозащитного материала, отличающийся тем, что крышка опирается на корпус, установленный на центральном выступе кожуха, силовое замыкание которых осуществляется посредством осевой винтовой стяжки, при этом кожух расположен на монтажной плите с огнезащитным покрытием, выполняющей функции отражателя.
2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что шашки пиротехнического заряда и трубопроводы ресивера закреплены в корпусе посредством строительного гипса.
