УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

Изобретение относится к области пожаротушения, к устройствам, генерирующим газоаэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при сгорании пиротехнического состава и организованно направляемые в защищаемый объем. Генераторы предназначены для использования как в автономных, так и в автоматических системах пожаротушения, могут быть использованы при станционарной установке и при тушении пожара вручную.

Уровень техники характеризует устройство для объемного тушения пожара, выбранное по числу совпадающих признаков и технической сущности в качестве ближайшего аналога, которое описано в патенте РФ N 2096055, A 62 C 13/22, опубл. 20.11.97 в бюл. N 32. Это устройство 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, щелевой теплообменник и ресивер.

Изменение направления потока продуктов сгорания пиротехнической шашки на 180^o в реверсивном кольцевом канале обеспечивает их дополнительное охлаждение, а основной отбор тепла осуществляется в спиральном щелевом теплообменнике из материала с температурой плавления выше температуры продуктов сгорания.

Размещение спирального теплообменника между шашкой и ресивером обеспечило беспламенное, без искрений дымообразование и эффективное рассредоточение потока продуктов сгорания для беспрепятственного прохождения ингибиторов горения, без их зашлаковки.

Однако недостатками известного устройства являются следующие.

Низкая производительность тушащей газоаэрозольной смеси из-за относительно малой массы шашки, так как продольная конструктивная схема взаиморасположения функциональных элементов определяет большие линейные размеры устройства и, следовательно, неудовлетворительную механическую прочность. При этом нерационально снаряжение устройства с малым отношением массы шашки к массе генератора в целом, т.е. низкий коэффициент наполнения (полезного действия).

Недостаточно охлаждение продуктов сгорания пиротехнической шашки из-за того, что аккумулированное тепло посредством теплопередачи от спирального теплообменника передается корпусу, а затем излучается в газоаэрозольный поток кольцевого реверсивного канала, вновь, вновь нагревая его продукты.

Применение известного устройства ограничено только стационарным из-за высокой температуры кожуха, разогреваемого непосредственным взаимодействием с горячим продуктами текущего потока, причем могут быть случаи его прожогов, через которые радиально истекает тушащая смесь.

Кроме того, наличие в пиротехническом составе шашки до 7 мас.% охладителя (бикарбонатата калия или натрия, или оксолата аммония) снижает пожаротушащую эффективность устройства и дестабилизирует процесс горения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности и эффективности основного действия генератора аэрозоля.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара, содержанием 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, 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 пиротехнического состава и металлическим корпусом, а коммуникационные отверстия выполнены на боковой поверхности металлического корпуса.

Предложенное техническое решение обладает конструкторским единством и является устойчивой совокупностью формы и функции, т.е. существенных признаков и их новой взаимосвязью, которые обеспечивают достижение новизны качества, а именно технического эффекта, неприсущего признакам в их разобщенности.

Относительные признаки обеспечили повышение огнетушащей способности устройству, большего объема защищаемого помещения, потому что кратно увеличилось масса пиротехнической шашки, генерирующей газоаэрозольную смесь, при тех же габаритных генератора.

Охлаждение продуктов сгорания шашки осуществляется лучше, чем в прототипе, так как теплообмен происходит активно с поглощением его части на выпаривание связанной и накопленной гипсом воды, которая струйно в виде пара смешивается с тушащим потоком на всей длине поперек кольцевого реверсивного канала, снижая температуру и разбавляя смесь, являясь дополнительным экологически чистым ингибитором горения. Причем этом же эффект происходит и со стороны корпуса, который кроме несущих функций выполняет дополнительно функции теплообменника.

Совмещение корпуса с осевым ресивером упрощает конструкцию, обеспечивает равномерное торцевое горение шашки и практически постоянный расход тушащей смеси в процессе действия генератора.

Коаксиальная установка теплообменника относительно шашки обеспечивает компактность устройству и повышение его механической прочности.

Размещение прослойки строительного гипса между кожухом и перфорированной оболочкой теплообменника обеспечивает теплоизоляцию кожуху изнутри, который не нагревается выше 40^oC, что позволяет удерживать его руками, следовательно, целенаправленно тушить пожар.

Использование двух гипсовых прослоек с обеих сторон кольцевого выходного канала в качестве активного охладителя позволило пиротехническую композицию шашки выполнить более продуктивной, исключив охладитель из ее состава, что повышает стабильность горения дымообразующей композиции и эффективность пожаротушения.

Проведенный патентный поиск и сопоставительный анализ с выявленным ближайшим аналогом позволили сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует критериям патентоспособности, потому что оно не известно по доступным источникам информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста пожарного, и может быть промышленно воспроизведено по разработанной технической документации серийно.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображены
на фиг. 1 - схематично предложенное устройство;
на фиг. 2 - вид сверху по фиг. 1.

Пиротехническая шашка 1, содержащая компоненты в стехиометрическом соотношении, мас.%: окислителя - калия азотнокислого (70), горючего связующего - идитола (11) и аэрозоль образователя - дициандиамида (19), размещена внутри перфорированного цилиндрического корпуса 2, к которому прикреплена посредством прослойки 3 из строительного гипса. Соосно шашке 1 в корпусе 2 выполнен ресивер 4, который сообщается с реверсивным кольцевым каналом 5, предназначенным для поворота газоаэрозольных продуктов горения шашки 1 на 180^o.

С наружной стороны реверсивный кольцевой канал 5 ограничен перфорированной оболочкой 6 из материала с температурой плавления, превышающей температуру продуктов горения, которая выполняет функции теплообменника.

Оболочка 6 связана с наружным кожухом 7 посредством прослойки 8 из строительного гипса, заполняющего зазор между ними. Кожух 7 с торца закрыт крышкой 9, оснащенной распределенными по периметру выходными отверстиями 10.

Со стороны ресивера 4 в торец шашки 1 в кожухе 7 укреплен узел 11 инициирования.

Работает устройство следующим образом. Тепловой импульс от узла 11 инициирования, который срабатывает от импульса системы противопожарной сигнализации, превышения температурного порога, или вручную поджигают шашку 1. При горении пиротехнического состава шашки 1 образуется газоаэрозольная смесь, включающая в себя как газообразные соединения, так и высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой удельной поверхности являются эффективными ингибиторами горения.

В объеме ресивера 4 продукты сгорания состава шашки 1 накапливаются, перемешиваются с выравниванием давления и истекают через перфорации в реверсивный кольцевой канал 5, где их поток в виде газоаэрозольной смеси разворачивается на 180^o к выходным отверстиям 10 крышки 9.

Горячие продукты газоаэрозольной смеси разогревают металлические оболочку 6 и корпус 2, теряя теплоту при этом и на выпаривание воды из структуры и пор гипса прослоек 3 и 8.

Разогретые оболочки 6 и 2 излучают конвективно тепло в сторону менее нагретой среды прослоек 3, 8 внутрь гипса, где выпаривается вода, поступающая через перфорации оболочек 2, 6 в виде поперечных распределенных струй в реверсивный кольцевой канал 5. Этот эндотермический процесс активно снижает температуру продуктов газоаэрозольного потока на всем протяжении кольцевого канала 5, причем пары воды в виде двухстороннего спреера перемешивают смесь, разбавляя газоаэрозольные продукты сгорания шашки 1 и охлаждая их.

Гипс - материал с плохой теплопроводностью, поэтому тепло на кожух 7 практически не передается и за время работы устройства в течение 1,5 минут его температура не поднимается выше 40^oC, что позволяет использовать генератор вручную, целенаправленно управлять огнегасительным потоком.

Газоаэрозольные продукты, транспортирующиеся избыточным давлением по реверсивному кольцевому каналу 5, струйно выбрасываются через распределенные в крышке 9 выходные отверстия 10 в защищаемый объем, где дополнительно перемешиваются между собой и "пульверизуемым" окружающим воздухом, что дополнительно охлаждает генерируемые продукты и формирует огнетушащий поток. Температура на расстоянии 0,5 м от крышки 9 устройства не превышает 100^oC.

При введении в зону горения газоаэрозольной смеси происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов, в результате чего пожар подавляется.

Предложенная конструкция устройства, генерирующего газоаэрозольную смесь, компактна, производительна и универсальна, надежна в работе с гарантированным функционированием структурных элементов.

Высокая эффективность снижения температуры тушащей смеси внутри устройства обеспечивает пожарную безопасность и сохранение в целостности защищаемого помещения, приборов, оборудования.

Отличная теплоизоляция наружного кожуха устройства позволяет использовать его для тушения пожара вручную, где это возможно и целесообразно. Устройство предназначено для монтажа в производственных, служебных и жилых помещениях, объектах энергетики, на транспортных средствах.

Стендовые и натурные сопоставительные испытания на базе ВНИИ ПО опытных образцов по изобретению и известных аналогов показали большую эффективность и скорость пожаротушения предложенными устройствами.