устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров

Формула изобретения

Устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров, содержащее соосные, закрепленные с кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой внутри, закрытый крышкой с воспламенителем и распределенными выходными отверстиями, внутри которого размещена пиротехническая шашка, отличающееся тем, что теплозащитная прослойка выполнена из строительного гипса, а на торце пиротехнической шашки аксиально закреплена дополнительная металлическая обечайка, установленная с зазором под крышкой, образуя ресивер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно, к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения высокодисперсных твердых частиц-аэрозоля, образующегося при горении пиротехнической композиции и выделяющегося в защищаемый объем.

Для объемного аэрозольного тушения пожаров используются генераторы, содержащие помещенные в теплозащитном корпусе пиротехническую шашку со средством воспламенения и выходным отверстием, выполненным в виде радиальной щели или осевого сопла (см. например, а.с. N 1269787, кл. А 62 С 13/22, 1986 г. ; патенты Германии N 2250643 от 25.04.74, Великобритании N 2020971 от 22.11.79 и N 2028127, 1990 г., России N 2008045, опубл. 28.02.94 г., и N 2046614, опубл. 27.10.95 г., А 62 С 5/04).

При горении пиротехнической композиции шашки выделяется газоаэрозольная смесь, включающая как газообразные соединения, так и высокодисперсные твердые частицы - эффективные ингибиторы горения, подавляющие очаг пожара. Получаемая при сжигании шашки огнетушащая смесь содержит, преимущественно, соли окислов щелочных и щелочноземельных металлов, нейтральные газы, образующиеся в результате эндотермического разложения абляционного покрытия корпуса, которые являются экологически безопасными.

Недостатком указанных конструкций является высокая температура выбрасываемой в защищаемый объем тушащей смеси, которая создает проблемы при практическом использовании генераторов, так как кратно превышают температуру воспламенения органических соединений.

Генерируемый аэрозоль эффективно подавляет пожар в замкнутом объеме, но при прямом воздействии высокотемпературного газоаэрозольного потока на материальный объект может вызвать его оплавление, прожоги, коробление и служить источником вторичного возгорания.

Отмеченный недостаток устранен в устройстве для объемного тушения пожаров по патенту РФ N 2118191, опубл. в Бюллетене N 24 - 98, А 62 С 13/22, который содержит дополнительно установленный с эжекционным радиальным зазором, осесимметричный охлаждающий цилиндр над выходными отверстиями крышки корпуса, распределенными по ее периферии. В этом генераторе, разбавленный газообразными продуктами термораспада теплозащиты корпуса (прослойки пищевой соды), аэрозоль под давлением струйно выбрасывается в цилиндр блока охлаждения, где каждая струя локально обдувается инжектируемым через кольцевой зазор воздухом защищаемого объема и заметно снижает температуру тушащей смеси. В цилиндре охлаждения происходит перемешивание газоаэрозольных продуктов струй и инжектированного воздуха.

Однако, недостатком известного устройства для объемного аэрозольного тушения пожаров являются физические потери аэрозоля в порах теплозащитной прослойки из пищевой соды и высокая температура конденсированной фазы тушащей смеси, потому что перемешивание газообразных продуктов разложения прослойки с продуктами горения шашки происходит непосредственно в зоне горения, что снижает эффективность охлаждения тушащей смеси и дестабилизирует сам процесс горения пиротехнической композиции, тормозя протекание экзотермических окислительно-восстановительных реакций химического превращения композиции шашки.

Кроме того, при выгорании шашки теплозащитная прослойка из сыпучего материала и солевого остатка теряет устойчивость и самопроизвольно оседает на горящий торец шашки, активно препятствуя горению по определению, искажая газодинамику транспортирования тушащей смеси в охлаждающий цилиндр, которая поступает неравномерно по времени и поперечному сечению, с большим градиентом температуры.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности пожаротушения и конструкционной прочности устройства.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожаров, содержащем соосные, закрепленные с кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой внутри, закрытый крышкой с воспламенителем и распределенными выходными отверстиями, внутри которого размещена пиротехническая шашка, согласно изобретению, теплозащитная прослойка выполнена из строительного гипса, а на торце пиротехнической шашки аксиально закреплена металлическая обечайка, установленная с зазором под крышкой, образуя ресивер.

Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности основного действия огнетушителя и функциональную его надежность.

Ресивер под выходными отверстиями предназначен для накопления без потерь генерируемого аэрозоля, перемешивании с подаваемым автономно от теплозащитной прослойки радиально под выходные отверстия крышки пара, разбавляющего аэрозоль, снижая его температуру, и для выравнивания давления, обеспечивающего равномерное струйное истечение в цилиндр охлаждения.

Ограниченная дополнительной обечайкой зона горения функционирует стабильно и стационарно в течение всего рабочего цикла.

Использование в качестве материала теплозащиты простого строительного гипса обеспечило надежную изоляцию корпуса, но, главное, позволило вмонтировать в его несущий монолит дополнительного элемента - металлической обечайки, что повысило конструкционную прочность устройства в целом, причем шашка также зафиксирована гипсом.

Одновременно использование гипса в качестве аблирующей теплоизолирующей оболочки позволило обеспечить более высокую экологическую чистоту получаемого огнетушащего аэрозоля за счет охлаждения его инертными парами воды, а не продуктами разложения пищевой соды. Вместе с тем практически экологически безопасным становится процесс утилизации отработанных, а также отслуживших свой срок огнетушителей.

Металлическая обечайка, закрепленная на шашке, служит конвектором аккумулированного тепла для выпаривания воды из объема гипсовой прослойки, во-вторых, направляющей для раздельной подачи поперек ресивера пара вне зоны горения шашки, в открытый выходной торец обечайки, внутренний объем которой образует ресивер между шашкой и выходными отверстиями крышки.

Выполнение теплозащитной прослойки из строительного гипса (гидрофильного материала с плохой теплопроводностью) обеспечивает фиксирование нового элемента многофункциональной металлической обечайки и крепление шашки в корпусе непосредственно, без специальных устройств, прочно и жестко.

Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров не известно по итогам сопоставительного анализа, сравнительно с аналогами уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста пожарной безопасности, и может быть промышленно изготовлено, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняет чертеж, где схематично изображены;

на фиг.1 - предлагаемое устройство;

на фиг.2 - разрез по А-А на фиг. 1;

на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг. 1;

на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 1.

Предложенное устройство содержит соосно укрепленные, связанные между собой корпус 1 и цилиндр 2 охлаждения большего диаметра, частично перекрывающий корпус 1 с образованием кольцевого эжекционного зазора 3. В корпусе 1 установлена шашка 4 с гарантированным зазором 5, на верхнем торце которой смонтирована металлическая обечайка 6. Гарантированный зазор 5 между корпусом 1 и шашкой 4, корпусом 1 и обечайкой 6 залит строительным гипсом, CaSO 0,5 H₂O - быстросхватывающимся и быстротвердеющим материалом, который образует теплоизолирующую прослойку 7. Над обечайкой 6 в корпусе 1 установлена крышка 8, несущая воспламенитель 9, связанный с блоком управления запуском (условно не показан). В крышке 8 распределены сквозные отверстия 10, в частности, диаметром 8,5 мм в количестве 12 шт, для коммуникации ресивера 11, образованного внутренним объемом обечайки 6, с цилиндром 2.

Работает устройство следующим образом.

Воспламенитель 9 запускается автоматически (от системы противопожарной автоматики), вручную или автономно, срабатывая от превышения порога допустимой температуры воздуха защищаемого замкнутого объема.

Тепловой импульс воспламенителя 9 поджигает шашку 4, при горении которой образуется газоаэрозольная смесь, включающая в себя как газообразные соединения, так и высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхностной энергии являются эффективными ингибиторами горения.

Активно образующийся аэрозоль накапливается в ресивере 11 и разогревает металлическую обечайку 6, которая выполняет функцию конвектора, выпаривающего воду из объема прослойки 7 посредством естественной теплоотдачи. Пары воды по зазору 12 радиальным потоком поступают сверху в ресивер 11, где перемешиваются с аэрозолем, охлаждая его. Радиальные потоки паров воды создают завесу под крышкой 8, препятствуя свободному истечению аэрозоля в цилиндр 2. В ресивере 11 происходит накопление газоаэрозольных продуктов горения шашки 4, их охлаждение при перемешивании с парами воды, выравнивание пульсаций давления и далее струйное истечение с напором через выходные отверстия 10 в цилиндр 2.

В цилиндре 2 газоаэрозольная смесь перемешивается с инжектируемым через зазор 3 воздухом защищаемого объема, который локально обдувает каждую струю, эффективно охлаждая смесь.

Из цилиндра 2 охлаждения газоаэрозольная смесь подается потоком в защищаемый объем, в зону пожара. В зоне горения органических веществ происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов и при достижении необходимой концентрации 75 - 100 г/м³ ингибиторов горения - подавление пожара. Высокая дисперсность активных частиц обуславливает высокую огнетушащую способность газоаэрозольной смеси.

Гипс прослойки 7, обладая плохой теплопроводностью, защищает корпус 1 от разогрева, температура которого не поднимается выше 30^o за весь цикл работы огнетушителя.

Предложенный генератор предназначен для объемного тушения пожаров класса B и подкласса A2 в герметичных, или условно герметичных объемах, твердых и жидких горючих веществ, а также электрооборудование, в том числе находящегося под напряжением.

Устройство работоспособно при температуре среды 50^oC и относительной влажности до 100%.

Аэрозольная смесь не оказывает вредного воздействия на человека, не вызывает порчи имущества. Снижения концентрации кислорода в воздухе при этом не происходит.

При выгорании шашки 4 обечайка удерживается монолитной гипсовой прослойкой 7, которая не теряет своей устойчивости при температуре горения шашки 4 и не разлагается.

Эффективность охлаждения тушащей смеси в устройстве предложенной конструкции подтверждается тем, что температура на выходе из цилиндра 2 составляет 150 - 200^oC.

Следовательно, каждый отдельно взятый существенный признак необходим, а их устойчивая взаимосвязь в совокупности являются достаточными для получения новизны качества, то есть нового сверхэффекта, не присущего признакам в их разобщенности.

Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожаров характеризуется конструкционной прочностью, функциональной надежностью стабильной работы по генерированию огнегасительной смеси, качественно охлаждаемой внутри изделия для более эффективного подавления очагов возгорания.