Автономное огнегасящее изделие с возможностью получения характеристик объекта и способ изготовления такого изделия

Область техники

Изобретения относятся к средствам тушения пожаров в различных объемах (далее объектах), изготовленных по технологии термоактивируемых огнетушащих веществ (далее - термо ОТВ), а именно к автономным установкам пожаротушения (далее -изделиям) содержащим микрокапсулированный и/или гранулированный огнегасящий агент и/или состав, в которые встроены транспондеры RFID (Radio Frequency Identification

- Радиочастотной Идентификации) активного и/или пассивного принципа действия (далее - радиометки).

Изобретения могут быть использованы для повышения качества производственного процесса, складирования и организации продаж, контроля качества монтажа, а так же оперативности получения информации о состоянии установленных систем автономного пожаротушения: по дате выпуска, сроке эксплуатации, воздействии огня (пожаре), наличии температурных и/или механических воздействий, а так же текущей работоспособности и пр.

Предшествующий уровень техники

Известно, что любое решение на основе радиочастотной идентификации состоит из трех основных компонентов: радиометки - средства маркировки отслеживаемых объектов, устройства чтения и записи таких радиометок, серверное программное обеспечение, которое расшифровывает полученную со считывателей информацию и представляет ее в формате, подходящем для систем автоматизации, учета и управления.

Сфера применения технологий радиочастотной идентификации объектов достаточно обширна. К ней относятся контроль оборота лекарственных средств, алкогольной продукции, боеприпасов, оружия, опасных веществ и пр. например, RU 2 305 327, опубл. 27.08.2007 Бюл. №24; RU 2 292 587, опубл. 27.01.2007 Бюл. №3; RU 2 342 679, опубл. 27.12.2008 Бюл. №36; RU 2 385 496, опубл. 27.03.2010 Бюл. №9; RU 2 513 920, опубл. 20.04.2014, Бюл. №11.

Из информационных источников известны огнегасящие изделия, созданные с применением термо ОТВ и/или составов на основе микрокапсулированных и гранулированных огнегасящих агентов. Изделия могут быть выполнены в виде точечных (корпусных) огнегасящих установок, огнегасящих пластин, шнуров, паст, красок, пен и пр. Они применяются для автономной работы или совместно с техническими средствами (антеннами, датчиками и сенсорами), позволяющими информировать пост пожарный охраны о срабатывании, а также могут быть интегрированы с элементами принудительной активации в составе автоматических систем пожаротушения, например, патенты RU 2 631 868, B01J 13/02, опубл. 27.09.2017, Бюл. №27; RU 2 631 867, опубл. 27.09.2017, Бюл. №27; заявка PCT/RU2016/000528; RU 2 559 480, A62D 1/00 опубл. 10.08.2015 Бюл. №22; RU 2 559 480, опубл. 10.08.2015.

В качестве ближайшего аналога - прототипа принято техническое решение по патенту RU 2 686 714, опубл. 30.04.2019, Бюл. №13, A62D 1/00, под названием «Микрогранулированный огнегасящий агент комбинированного действия, способ его получения, огнегасящее изделие, содержащее такой агент». Огнегасящее изделие, выполнено в виде конструктивного изделия, содержащего оболочку, наполненную микрогранулированным огнегасящим агентом.

Изделие может быть выполнено в виде: - шнура, оплетка которого заполнена микрогранулированным огнегасящим агентом; - автономной установки пожаротушения в различных объемах, в корпусе которой размещена сердцевина в виде чулка, оболочка которого наполнена микрогранулами; - пожаротушащей забрасываемой гранаты, в корпусе которой размещена сердцевина в виде чулка, наполненного микрогранулами.

К недостаткам конструкций известных огнегасящих изделий можно отнести отсутствие оперативной информации о состоянии установленных объектов автономного пожаротушения, например, информации о дате выпуска, сроке эксплуатации, наличии температурных и/или механических воздействий, а так же о текущей работоспособности.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка новой конструкции огнегасящего изделия, обладающей возможностью радиочастотной идентификации, фиксации и передачи информации о состоянии объекта и воздействиях на изделие и нового способа изготовления такого изделия.

Достигаемый технический эффект заключается в получении достоверной информации и повышении контроля за надежностью установленного огнегасящего изделия за счет дистанционного получения оперативной и достоверной информации о его состоянии, работоспособности, наличии воздействий и контроле гарантийного срока эксплуатации.

Поставленные задачи были решены созданием нового автономного огнегасящего изделия с возможностью получения характеристик объекта, которое содержит корпус-оболочку с микрокапсулированным и/или гранулированным огнегасящим агентом и отличается тем, что оно снабжено средством формирования сигнала о состоянии изделия, представляющим собой: средство маркировки изделия в виде радиометки и, связанное с ним, средство считывания, выполненное в виде внешней антенны и/или датчика, при этом, средство маркировки изделия и, связанное с ним, средство считывания, расположены так, что занимают не более 80% от площади наружной поверхности изделия.

Кроме того, изделие может быть выполнено в виде пластины, с одной стороны которой нанесены клеевой слой и защитная пленка, а с другой - радиометка и, связанная с ней внешняя антенна и/или датчик, поверх которых расположен слой компаунда, содержащий микрокапсулированный огнегасящий агент, при этом радиометка и внешняя антенна и/или датчик расположены так, что занимают не более 80% от площади поверхности пластины.

Кроме того, допускается, что радиометка полностью покрыта слоем компаунда, а в качестве компаунда можно использовать силикон, полиуретан, эпоксидную смолу или иной радиопрозрачный материал.

Кроме того, в подложке могут быть выполнены дренажные отверстия, способствующие адгезии компаунда с подложкой.

Кроме того, изделие может быть выполнено в виде шнура, заполненного гранулированным огнегасящим агентом, в котором размещена радиометка, а внешняя антенна и/или датчик вплетены в оплетку шнура, при этом радиометка и внешняя антенна и/или датчик расположены так, что занимают не более 80% от площади поверхности оплетки. В качестве материала оплетки шнура используют стекловолокно и/или кремнезем и/или базальт и/или арселон.

Кроме того, изделие может быть выполнено в виде огнегасящей установки, в корпусе которой размещен гранулированный огнегасящий агент, а радиометка и, связанная с ней внешняя антенна и/или датчик, размещены в углублениях на внешнем корпусе установки, покрыты слоем краски и/или другим радиопрозрачным материалом и расположены так, что занимают не более 80% от площади поверхности корпуса.

Возможно, что в подложке углублений выполнены дренажные отверстия, способствующие адгезии краски с подложкой.

Кроме того, способ изготовления изделия отличается тем, что поэтапно формируют изделие, для чего микрокапсулированный и/или гранулированный огнегасящий агент в заданном количестве помещают в корпус-оболочку, затем устанавливают средство формирования сигнала о состоянии изделия, представляющее собой средство маркировки изделия в виде радиометки и, связанное с ним, средство считывания, выполненное в виде внешней антенны и/или датчика, и располагают его так, что оно занимают не более 80% от площади наружной поверхности изделия. В качестве изделия могут быть пластина, шнур, огнегасящая установка.

Примеры конкретного выполнения изобретения.

Для сбора и передачи характеристик объекта радиометки могут быть снабжены расширенными встроенными и/или внешними антеннами и датчиками (сенсорами), регистрирующие физические (температуру, влажность и пр.) параметры и механические (давление, вандальные действия и пр.) воздействия на изделия. Отказ и/или ошибка в передаче изделием характеристик объекта свидетельствует о возникновении и/или предотвращении пожара в объекте и/или резком изменении температур и/или повреждении изделия при транспортировке, хранении, монтаже, регламентных работах или эксплуатации.

Для радиочастотной идентификации в огнегасящих изделиях могут быть применены радиометки, как активного, так и пассивного типа. Под активными понимают радиометки, имеющие подключенный элемент и/или источник питания и самостоятельно излучающие радиосигнал по заданному алгоритму и/или на запрос считывающего терминала. Под пассивными - понимают радиометки, не имеющие источника питания и получающие энергию для излучения радиосигнала с помощью электромагнитных сигналов считывателя: на основе поверхностных акустических волн, резонансного эффекта и пр. Встроенные радиометки являются постоянной неотъемлемой (неизвлекаемой) частью огнегасящих изделий. Радиометки и/или подключаемые антенны и датчики (сенсоры) размещают в изделии таким образом, чтобы они занимали до 80% от общей площади внешней поверхности изделия.

Выход из строя радиометки свидетельствует о следующем: - попытке извлечь радиометки и/или датчики (сенсоры) из изделия, - попытке разобрать и/или разделить изделие на несколько частей, - возникновении избыточных температур вследствие воздействия пожара и/или неправильного монтажа и/или хранения и/или транспортировки и/или эксплуатации., - возникновении избыточного давления (вандальных действий) на изделие вследствие нарушения условий эксплуатации и/или неправильного монтажа и/или хранения и/или транспортировки, - выход из строя подключенных антенн и/или датчиков (сенсоров) вследствие нарушения условий эксплуатации и/или воздействия пожара и/или неправильного монтажа и/или хранения и/или транспортировки.

При необходимости, радиометки могут быть снабжены дополнительными устройствами и функциями: встроенный датчик температуры; встроенный датчик давления; возможность подключения двух внешних датчиков различных типов; способность автономной работы с записью информации от датчиков во внутреннюю память; возможность работы в качестве ретранслятора радиосигналов между радиометками и изделиями до считывающего терминала до устройства контроля (контроллера).

В качестве примеров огнегасящих изделий рассмотрим пластины, шнуры, точечные (корпусные) установки.

Авторами были проведены исследования и выявлены оптимальные варианты расположения и занимаемой площади радиометки и антенны в различных конструкциях огнегасящих изделий.

Размещение радиометки, антенны, датчиков в конструкции изделия зависит от его формы. Эти элементы устанавливают таким образом, чтобы они не влияли на работу и огнетушащие свойства изделий, обеспечивали скрытность размещения радиометки и не мешали при монтаже и эксплуатации.

Изобретения поясняются рисунками 1-10, на которых представлены конструкции автономных огнегасящих изделий.

Огнегасящая пластина

Конструкции огнегасящих пластин представлены на рисунках 1-4. На рис. 1 изображен продольный разрез пластины со встроенной радиометкой, на рис. 2 - изображен вид сверху пластины со встроенной радиометкой, на рис. 3 - изображен продольный разрез пластины со встроенной радиометкой и подключенной внешней антенной, на рис. 4 - изображен вид сверху пластины со встроенной радиометкой и подключенной внешней антенной.

Огнегасящая пластина (рис. 1 и 2) состоит из ПВХ подложки 1 с одной стороны, которой нанесен клеевой слой 2 и защитная пленка 3, а с другой приклеена радиометка 4 и нанесен слой компаунда 5, содержащий микрокапсулированный огнегасящий агент 6.

Огнегасящая пластина (рис. 3 и 4) состоит из ПВХ подложки 1 с одной стороны, которой нанесен клеевой слой 2 и защитная пленка 3, а с другой приклеена радиометка 4, внешняя антенна и/или датчик (сенсор) 7 и нанесен слой компаунда 5, содержащий микрокапсулированный огнегасящий агент 6.

В качестве компаунда, в зависимости от сферы применения и требований заказчиков, могут применяться силикон, полиуретан, эпоксидная смола или другой радиопрозразный материал (далее - компаунд).

Радиометку полностью покрывают компаундом, исключая возможность ее обнаружения и/или извлечения из пластины. Для предотвращения повреждений изделий при неправильном монтаже, вандальных воздействий и попыток разделить изделие на несколько частей, а так же увеличения дальности передачи сигнала к радиометке могут подключаться внешняя антенна и/или датчики (сенсоры), которые совместно с радиометкой могут занимать до 80% от общей площади подложки. Для того, чтобы радиометка не мешала адгезии компаунда с подложкой, допускается в основании (ложементе и/или подложке) радиометки делать технологические (дренажные) отверстия.

Способ производства

- Рулон ПВХ при помощи режущего плоттера нарезают на базовые подложки формата A3.

- При помощи откалиброванных по ширине зазора валков на одну сторону базовой подложки наносится клеевой слой, поверх которого наносится защитная пленка.

- Радиометки и внешние антенны и/или датчики (сенсоры) будущих изделий через трафарет наклеивают на базовую подложку таким образом, чтобы радиометки были расположены ближе к геометрической середине изделий и при нарезании базовой подложки формата A3 на более мелкие части не попали в область реза.

- Поверх радиометки методом координатной отливки наносят компаунд, содержащий микрокапсулы с огнегасящим агентом.

- Высушенные листы формата A3 нарезаются по размеру готовых изделий: 5×10 см, 10×10 см, 10×15 см и прочие размеры в зависимости от требований заказчиков.

- Готовые огнегасящие пластины с радиометками фасуют в упаковку и датируют.

Методика проведения испытаний

Из партии готовых огнегасящих пластин отбирается не менее 3-х образцов с радиометками (далее - пластина Тип 1) и 3-х образцов с радиометками и подключенной внешней антенной и/или датчиком (сенсором) (далее - пластина Тип 2). Пластины проходят следующие испытания:

- Дальность передачи сигнала и/или отклика на запрос терминала.

- Разрушение радиометки при воздействии температур.

- Разрушение радиометки при воздействии механического давления.

Дальность передачи сигнала и/или отклика на запрос терминала проверяют при помощи лазерного дальномера и терминала для считывания радиометок. Терминал устанавливают на максимально возможном расстоянии для считывания состояния изделия.

Разрушение радиометки при воздействии температур проверяют методом нагревания на дериватографе - фиксируют температуру разрушения радиометки, а так же охлаждения в холодильной камере - фиксируют температуру прекращения считывания радиометки и температуру возврата в рабочее состояние. Разрушение радиометки при воздействии механического давления проверяют методом сдавливания изделия механическими клещами через динамометр.

Все проходящие испытания изделия, взвешивают до начала и после проведения испытаний. Промежуточные и итоговые результаты испытаний и параметры изделий записывают в протокол с последующим формированием сводной таблицы.

Результаты успешных испытаний должны соответствовать характеристикам изделий, указанным в таблице №1.

Огнегасящий шнур

Конструкции огнегасящих шнуров представлены на рисунках. На рис. 5 изображен продольный разрез шнура со встроенной радиометкой, на рис. 6 - изображен продольный разрез шнура со встроенной радиометкой и подключенной внешней антенной.

Огнегасящий шнур (рис. 5) состоит из шнур-чулка 8, обжатого (герметизированного) оконечными устройствами 9, наполненного гранулированным огнегасящим составом комбинированного принципа действия 10 и содержащего радиометку 11.

Огнегасящий шнур (рис. 6) состоит из шнур-чулка 8, обжатого (герметизированного) оконечными устройствами 9, наполненного гранулированным огнегасящим составом комбинированного принципа действия 10, содержащего радиометку И, связанную с внешней антенной и/или датчиком (сенсором) 12, которая вплетена в оплетку шнура.

В качестве материала шнур-чулка, в зависимости от сферы применения и требований заказчиков, могут быть использованы стекловолокно и/или кремнезем и/или базальт и/или арселон.

Радиометки размещают под оплеткой шнура таким образом, чтобы не влиять на гибкость и не мешать при монтаже изделия. Для предотвращения повреждений изделий при неправильном монтаже, вандальных воздействий и попыток разделить изделие на несколько частей, а так же для увеличения дальности передачи сигнала радиометка и/или антенна и/или подключенные датчики и сенсоры могут вплетаться (встраиваться) в текстуру и занимать до 80% от общей длины оболочки шнура. Для того, чтобы не вплетать антенну и/или датчик (сенсор) в текстуру оболочки шнура, допускается размещать антенну и/или датчик (сенсор) внутри шнура между гранулированным огнегасящим составом и шнур-чулком (оплеткой).

Способ производства

- Рулон шнур-чулка нарезают на заготовки для изделий длиной: 2 м, 3 м, 5 м, 8 м, 10 м и прочие длины в зависимости от требований заказчиков.

- Радиометку помещают внутрь с одного из концов шнур-чулка. В случае необходимости установки радиометки в произвольном месте внутри шнура - радиометка закладывается внутрь штуцера.

- Гранулированный состав засыпается в трубку Вентури и подсоединяется к штуцеру.

- Поверх штуцера натягивается шнур-чулок нужной длины.

- Подаваемый компрессором воздух стягивает со штуцера шнур-чулок потоком гранул.

- Внешние антенны и/или датчики (сенсоры) подключаются к радиометке при помощи токопроводящего клея.

- Заполненные изделия обжимают и изолируют с обоих концов.

- Готовые огнегасящие шнуры с радиометками фасуют в упаковку и датируют.

Методика испытаний

Из партии готовых огнегасящих шнуров отбирают не менее 3-х образцов с радиометками (далее - шнур Тип 1) и 3-х образцов с радиометками и подключенной внешней антенной и/или датчиком (сенсором) (далее - шнур Тип 2). Шнуры проходят следующие испытания:

- Дальность передачи сигнала и/или отклика на запрос терминала.

- Разрушение радиометки при воздействии температур.

- Разрушение радиометки при воздействии механического давления.

Дальность передачи сигнала и/или отклика на запрос терминала проверяют при помощи лазерного дальномера и терминала для считывания радиометок. Терминал устанавливают на максимально возможном расстоянии для считывания состояния изделия. Разрушение радиометки при воздействии температур проверяют методом нагревания на дериватографе - фиксируют температуру разрушения радиометки, а так же охлаждения в холодильной камере - фиксируют температуру прекращения считывания радиометки и температуру возврата в рабочее состояние. Разрушение радиометки при воздействии механического давления проверяют методом сдавливания изделия механическими клещами через динамометр.

Все проходящие испытания изделия, взвешивают до начала и после проведения испытаний. Промежуточные и итоговые результаты испытаний и параметры изделий записывают в протокол с последующим формированием сводной таблицы. Результаты успешных испытаний должны соответствовать характеристикам изделий, указанным в таблице №2.

Огнегасящие установки

Конструкции огнегасящих установок представлены на рисунках. На рис. 7 изображен продольный разрез установки со встроенной радиометкой, на рис. 8 - изображен вид сверху установки со встроенной радиометкой, на рис. 9 - изображен продольный разрез установки со встроенной радиометкой и подключенной внешней антенной, на рис. 10 - изображен вид сверху установки со встроенной радиометкой и подключенной внешней антенной.

Огнегасящая установка (рис. 7 и 8) состоит из корпуса 13, содержащего гранулированный огнегасящий состав 14, и, расположенной на корпусе, радиометки 15.

Огнегасящая установка (рис. 9 и 10) состоит из корпуса 13, содержащего гранулированный огнегасящий состав 14, радиометку 15 и, связанную с ней внешнюю антенну и/или датчик (сенсор) 16.

Радиометки устанавливают посредством вклеивания, в специальные углубления во внешнем корпусе огнегасящей установки. Затем на корпус установки наносят слой радиопрозрачной краски и/или покрывают слоем радиопрозрачного материала. Для предотвращения повреждений установки при неправильном монтаже, вандальных воздействий и попыток разобрать изделие, а так же для увеличения дальности передачи сигнала радиометка и подключенные внешние антенны и/или датчики (сенсоры) могут вклеиваться (встраиваться) в текстуру и занимать до 80% от поверхности корпуса. Для того, чтобы радиометка не мешала адгезии краски и/или радиопрозрачного материала с подложкой, допускается в основании (ложементе и/или подложке) радиометки делать технологические (дренажные) отверстия.

Способ производства

- Гранулированный огнегасящий состав взвешивают и засыпают в корпус установки.

- Заполненный корпус герметизируют (заклепывают).

- Радиометку и внешнюю антенну и/или датчик (сенсор) вклеивают в специальные углубления на внешней поверхности корпуса изделия.

- Внешние антенны и/или датчики (сенсоры) подключают к радиометке при помощи токопроводящего клея.

- Корпус красят и/или покрывают радиопрозрачным компаундом.

- Собранные, покрашенные и/или покрытые защитным покрытием изделия проходят стадию сушки.

- Готовые огнегасящие установки с радиометками фасуют в упаковку и датируют.

Методика испытаний

Из партии готовых огнегасящих установок отбирают не менее 3-х образцов с радиометками (далее - установка Тип 1) и 3-х образцов с радиометками и подключенной внешней антенной и/или датчиком (сенсором) (далее - установка Тип 2).

Огнегасящие установки проходят следующие испытания:

- Дальность передачи сигнала и/или отклика на запрос терминала.

- Разрушение радиометки при воздействии температур.

- Разрушение радиометки при воздействии механического давления.

Дальность передачи сигнала и/или отклика на запрос терминала проверяют при помощи лазерного дальномера и терминала для считывания радиометок. Терминал устанавливают на максимально возможном расстоянии для считывания состояния изделия.

Разрушение радиометки при воздействии температур проверяют методом нагревания на дериватографе - фиксируют температуру разрушения радиометки, а так же охлаждения в холодильной камере - фиксируют температуру прекращения считывания радиометки и температура возврата в рабочее состояние. Разрушение радиометки при воздействии механического давления проверяют методом сдавливания изделия механическими клещами через динамометр. Все проходящие испытания изделия, взвешивают до начала и после проведения испытаний. Промежуточные и итоговые результаты испытаний и параметры изделий записывают в протокол с последующим формированием сводной таблицы.

Результаты успешных испытаний должны соответствовать характеристикам изделий, указанным в таблице №3.

Промышленная применимость

Для производства изделий не требуется специального оборудования. Изобретения найдут применение для повышения качества производственного процесса, складирования и организации продаж, контроля качества монтажа, а так же оперативности получения информации о состоянии установленных систем автономного пожаротушения: по дате выпуска, сроке эксплуатации, воздействии огня (пожаре), наличии температурных и/или механических воздействий, а так же текущей работоспособности и пр.