Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройству газового пожаротушения на основе низкотемпературных твердотопливных устройств, генерирующих инертную смесь газов и паров воды в процессе сгорания твердого химического топлива, которые могут быть использованы как самостоятельные устройства для тушения пожаров в замкнутых объемах в автоматическом, автономном или ручном режимах.

Из уровня техники известны устройства газового пожаротушения, содержащие источник со сжатым или сжиженным газовым огнетушащим веществом (патенты РФ №№2108828, опубл. 20.04.1998 г., 2288763, опубл. 10.12.2006 г., заявка РФ №2010135414 опубл. 10.03.2012 г.). Общим недостатком известных устройств является наличие резервуара со сжатым или сжиженным газовым огнетушащим веществом, находящимся под высоким (до 15 МПа включительно) давлением, что приводит к повышению габаритно-массовых характеристик, усложнению обслуживания, снижению надежности и безопасности при эксплуатации. При этом известные технические решения предусматривают в своей компоновке дополнительные конструктивные элементы, предназначенные для запуска устройства и вытеснения газового огнетушащего вещества в зону пожара. Наличие газового огнетушащего вещества в сжатом или сжиженном состоянии требует постоянного контроля давления на случай возможных утечек, а при выявлении факта утечек - трудоемкой работы по дозаправке, устранению причины утечек или замене резервуара с газовым огнетушащим веществом. Такие же сложности, в плане заправки устройства газовым огнетушащим веществом, возникают после срабатывания устройства, что может привести к временному нахождению объекта без пожарной защиты. Таким образом, известные громоздкие устройства газового пожаротушения имеют ограничения по эксплуатационным возможностям и удобствам.

Известен газогенератор, принятый за прототип (патент РФ №2404847, опубл. 27.11.2010 г.), содержащий сменные газогенерирующие элементы, выполненные в отдельных корпусах с отверстиями на боковой поверхности, в каждом из корпусов размещены газогенерирующий заряд, воспламенительный состав, расположенный в центральном канале заряда, фильтр-охладитель, контактирующий с корпусом каждого газогенерирующего элемента.

Данный газогенератор хотя и реализует модульную (блочную) компоновку разъемно скрепленных между собой конструктивных элементов с газогенерирующими зарядами, но обладает рядом недостатков. Блоки с газогенерирующими зарядами не являются взаимозаменяемыми, так как не унифицированы. Не представляется возможным заменить какой-либо один блок независимо от других, так как они скреплены друг с другом. Конструктивное выполнение известного устройства предусматривает последовательное соединение блоков с газогенерирующими зарядами, что приводит к образованию пространственно протяженной конструкции, ухудшает габаритные характеристики и не позволяет достичь компактности устройства. Все это снижает эксплуатационные возможности и удобства известного газогенератора.

Кроме того, данное устройство в том виде как оно есть невозможно использовать в качестве устройства газового пожаротушения вообще и, особенно, в условиях вероятного образования в воздухе взрывоопасных смесей по газу или пыли, так как предусмотренный проволочный фильтр-охладитель не способен снизить температуру генерируемых газов на выходе из устройства до приемлемых показателей и исключить присутствие в них конденсированных частиц. То есть известный газогенератор имеет строгие функциональные ограничения. Последовательное задействование элементов с газогенерирующими зарядами приводит к некоторой инерционности устройства и не позволяет в максимально короткие сроки подать газ, что является существенным для пожаротушения.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного устройства газового пожаротушения, обеспечивающего удобство и надежность эксплуатации за счет создания условий по достижению сбалансированности температуры его корпуса и газа на выходе из устройства, приемлемых для использования по прямому назначению, с такой важной характеристикой, как состав газового огнетушащего вещества, содержащего только инертные газы (например, азот, углекислый газ и т.п.) и пары воды при отсутствии в нем твердых частиц и горючих газов, а также по одновременному обеспечению сочетания компактности и вариативности количества генерирующих газ элементов в соответствии с конкретным защищаемым объемом, возможности ускорения и упрощения восстановления работоспособности устройства после его срабатывания непосредственно на защищаемом объекте.

Поставленная задача решается устройством газового пожаротушения, содержащим сменные газогенерирующие элементы, выполненные в отдельных корпусах с отверстиями на боковой поверхности, в каждом из корпусов размещены газогенерирующий заряд, воспламенительный состав, расположенный в центральном канале заряда, фильтр-охладитель, контактирующий с корпусом каждого газогенерирующего элемента. Особенность заключается в том, что каждый газогенерирующий элемент снабжен электропусковым элементом, отверстия на боковой поверхности герметичного корпуса каждого газогенерирующего элемента перекрыты вскрывающимися элементами, заряд каждого газогенерирующего элемента выполнен в виде моноблока или набора шашек на основе смеси нитрата калия и нитрата аммония, центральный канал каждого заряда выполнен глухим, каждый газогенерирующий элемент герметично закреплен посредством крышки в торце дополнительного цилиндроконического корпуса с образованием быстрозаменяемого автономного газогенератора, в котором со стороны вытеснения из него газа установлен с зазором фильтр-сепаратор, выполненный из гофрированной фильтровальной бумаги, свернутой в цилиндр, внутренняя и наружная боковые поверхности которого оснащены металлическими сетками, а торцы снабжены верхней глухой и нижней с центральным отверстием металлическими крышками, причем сетка, ограничивающая фильтр-сепаратор по наружной боковой поверхности, оклеена газопроницаемой тканью, а центральное отверстие перекрыто вскрывающимся элементом, при этом нижняя крышка фильтра-сепаратора оснащена установленным в пазе эластичным уплотнительным элементом, фильтр-охладитель выполнен из таблетированного или гранулированного бикарбоната натрия, контактирует с наружной поверхностью корпуса каждого газогенерирующего элемента, заполняет весь свободный объем каждого газогенератора, отделен от фильтра-сепаратора металлической сеткой, при этом газогенераторы в количестве, необходимом для пожарной защиты помещения, размещены с зазором в корпусе устройства, форма и размеры которого выбраны из условия минимизации в нем свободного пространства и который снабжен крышкой и единым источником питания для одновременного запуска всех газогенераторов, в донной части корпуса устройства, снабженной пуклевками, выполнены отверстия, совмещенные с отверстиями каждого фильтра-охладителя, а проходное сечение верхней части корпуса устройства перекрыто съемным диском, оснащенным отверстиями под коническую часть каждого газогенератора и элементами поджатия всех газогенераторов при помощи диска к донной части корпуса устройства.

В частности, корпус каждого газогенератора выполнен из тонколистового металла и обжат относительно нижней крышки фильтра-сепаратора.

В частности, цилиндрический участок корпуса газогенератора в верхней части на 50-70% по его длине оснащен стальным защитным кожухом с толщиной стенки 0,5-1,0 мм.

В частности, электропусковые элементы объединены параллельным соединением в единую электрическую цепь запуска.

Проведенный анализ уровня техники показывает, что предлагаемое устройство газового пожаротушения, сохраняя достоинства прототипа в части модульной (блочной) компоновки конструктивных элементов, отличается: конкретизацией компонентного состава газогенерирующих зарядов и использованием активного фильтра-охладителя, при тепловом воздействии разлагающегося с поглощением тепла и выделением углекислого газа и паров воды (дополнительная функция по газообразованию); иным расположением фильтра-охладителя, который окружает корпус газогенерирующего элемента (в прототипе - внутри корпуса данного элемента); наличием фильтра-сепаратора, окончательно очищающего газообразные продукты от твердых продуктов разложения газогенерирующего состава и фильтра-охладителя и одновременно концентрирующего поток пожаротушащего газа; возможностью варьирования конструкцией заряда - моноблок или набор шашек, в зависимости от длины корпуса заряда (в прототипе - только моноблок); возможностью варьирования необходимым количеством сменных и легкозаменяемых газогенераторов (картриджей), компактно размещенных в общем корпусе; уменьшенной толщиной корпуса каждого газогенератора; организацией одновременного начала горения всех газогенерирующих зарядов (в прототипе - последовательное горение); организацией многопотокового однонаправленного газовывода из устройства (в прототипе - осуществляют разнонаправленный газовывод); наличием двойной очистки газа; возможностью срабатывания устройства в целом, даже в случае, если не сработал какой-либо газогенерирующий заряд (в прототипе - если не сработал первый заряд, то срабатывание устройства в целом исключено).

Есть все разумные основания полагать, что в целях использования известного устройства в системах вытеснения, перемещения, отделения, разделения, компонентный состав каждого газогенерирующего заряда должен быть таким, чтобы максимально снизить содержание паров воды в продуктах сгорания, так как их присутствие не лучшим образом может сказаться на состоянии вещества, которое, например, вытесняется. В заявляемой конструкции устройства газового пожаротушения пары воды только способствуют достижению наилучшего функционального результата.

Именно совокупность отличительных от прототипа признаков заявляемого решения с остальными существенными признаками позволила достичь вышеуказанный технический результат, который невозможно получить при реализации прототипа и решить поставленную задачу.

Предлагаемое устройство газового пожаротушения в качестве примера, скомпонованное из семи газогенераторов (картриджей), иллюстрируется графическими изображениями:

Фиг.1 - продольный разрез устройства газового пожаротушения;

Фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

Фиг.3 - продольный разрез каждого газогенератора (картриджа);

Фиг.4 - узел А на фиг.2 (один из видов обжатия нижней части корпуса каждого газогенератора);

Фиг.5 - узел А на фиг.2 (второй из видов обжатия нижней части корпуса каждого газогенератора).

Устройство газового пожаротушения содержит корпус 1, в котором компактно размещены газогенераторы 2. Корпус 1 соединен шпильками 3 со съемным диском 4, перекрывающим проходное сечение верхней части корпуса 1, который при помощи втулок 5 поджимает газогенераторы 2 к донной части 6 корпуса 1 устройства, снабженной пуклевками 7, по центру которых выполнены отверстия (не показаны). Сверху корпус 1 закрыт крышкой 8, которая закреплена болтами 9, соединенными с втулками 5.

Каждый газогенератор 2 содержит корпус 10, оснащенный кожухом 11, который закреплен при помощи наружных элементов крепления 12 (например, хомуты, кольца, защелки и т.п.). В корпусе 10 размещены закрепленный в нем посредством крышки 13 корпус 14 газогенерирующего элемента (выполненный, например, из жести), снабженный отверстиями, перекрытыми вскрывающимися элементами 15, фильтр-охладитель 16, фильтр-сепаратор 17, выполненный из свернутой в цилиндр гофрированной фильтровальной бумаги, наружная и внутренняя боковые поверхности которого ограничены металлическими сетками 18 и 19, а торцы снабжены верхней глухой и нижней с центральным отверстием металлическими крышками 20 и 21 соответственно. Крышка 21 оснащена установленным в пазе эластичным уплотнительным элементом 22 в виде, например, резинового кольца. Сетка 18 оклеена газопроницаемой тканью 23, а центральное отверстие 24 фильтра-сепаратора 17 каждого газогенератора 2 совмещено с соответствующим отверстием в донной части 6 корпуса 1, выполненным в центре пуклевки 7, и перекрыто вскрывающимся элементом 25. В корпусе 14 каждого газогенерирующего элемента размещен заряд 26, выполненный, например, в виде двух шашек. В верхней из шашек 26 со стороны крышки 13 выполнен глухой цилиндрический канал 27, в котором размещена навеска воспламенителя 28. В крышке 13 закреплен электропусковой элемент 29 с проводами 30. Оголенные концы проводов 30 электропусковых элементов 29, скрученные по одному проводу от каждого газогенератора 2 в две группы и для обеспечения качественного контакта залуженные после скрутки, закреплены в клеммах соединительной коробки 31. Кроме того, корпус 1 устройства оснащен кронштейном 32 для крепления устройства на опорной поверхности.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

После подачи от единого источника питания электрического импульса на провода 30 электропусковых элементов 29 заряды 26 газогенераторов 2 генерируют газ, который через боковые отверстия каждого корпуса 14 поступает во внутренний объем каждого газогенератора 2, заполненный фильтром-охладителем 16. Проходя через фильтр-охладитель 16, газ подвергается предварительной очистке от механических примесей, охлаждается и термически разлагает материал фильтра-охладителя 16 с выделением дополнительной порции газового огнетушащего вещества. В зону горения газовое огнетушащее вещество поступает через фильтр-сепаратор 17 каждого газогенератора 2, где происходит полная его очистка от механических примесей, и через отверстия в донной части 6 корпуса 1 устройства газового пожаротушения, выполненные в центре пуклевок 7 и совмещенные с отверстиями 24 каждого фильтра-сепаратора 17. Уплотнительный элемент 22 препятствует прохождению газового огнетушащего вещества в зазор между фильтром - сепаратором 17 и корпусом 10 каждого газогенератора 2, обеспечивая тем самым полную его очистку на фильтровальной гофрированной бумаге фильтра-сепаратора 17. После работы устройства газового пожаротушения осуществляют простую смену (по типу смены картриджей) предварительно заряженных газогенераторов 2 и подготовку устройства к дальнейшей эксплуатации.

Газогенератор, снаряженный зарядом из двух шашек 24 общей массой 0,22 кг и таблетированным фильтром-охладителем 14 массой 0,58 кг, обеспечивает надежное пожаротушение очагов возгорания в защищаемом объеме 1 м³. По результатам отбора газового огнетушащего вещества и взвешивания его после фильтрации твердых частиц в выделенной парогазовой смеси не зафиксировано. Давление в корпусе газогенератора в период его работы не превысило 0,6 МПа.

Проведенные огневые испытания устройства газового пожаротушения показали, что устройство с тремя газогенераторами обеспечивает надежное пожаротушение очагов возгорания в объеме 3 м³, а устройство с семью газогенераторами - в объеме 7 м³. По результатам измерения температур определено, что температура корпуса устройства обеих модификаций не превышает 140°С, температура газового огнетушащего вещества непосредственно на выходе из устройства - не более 190°С, а на расстоянии 120 мм от выходных отверстий устройства - не более 80°С.

Кроме этого, проведены испытания устройства газового пожаротушения обеих модификаций с выпуском газового огнетушащего вещества соответственно в замкнутые объемы 3 и 7 м³ при работающем персональном компьютере. Работа компьютера в процессе и после испытаний не прекращалась, что косвенно подтверждает чистоту генерируемого газового огнетушащего вещества.

Таким образом, предлагаемое устройство газового пожаротушения практически реализуемо, позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.