генератор огнетушащего аэрозоля

Формула изобретения

Генератор огнетушащего аэрозоля, содержащий помещенные аксиально в корпусе через прослойку строительного гипса пиротехническую шашку, блок охлаждения ив гранул абляционного материала, в сообщающейся с камерой сгорания центральной огнепередаточной трубке которого закреплен воспламенитель, связанный с устройством дистанционного управления, выпуклую крышку с распределенными выходными радиальными отверстиями и сформированный в корпусе над блоком охлаждения перфорированный ресивер, отличающийся тем, что ресивер выше перфораций перекрыт алюминиевой мембраной, расположенной над воспламенителем, и геометрически замкнутой на корпусе по контуру крышкой, выходные отверстия которой закрыты бандажом из алюминиевой фольги, при этом воспламенитель связан с устройством дистанционного управления через закрытый коммутатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, генерирующим газоаэрозольные ингибиторы горения при использовании для этого пиротехнического состава сгорающей шашки, струйно выбрасываемые в защищаемый объем.

Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного аэрозольного тушения пожара по патенту RU 2164808 С2, А 62 С 13/22, 2001г., которое содержит узел инициирования (воспламенитель), шашку пиротехнического состава, установленную через прослойку строительного гипса и металлическом корпусе, закрытом крышкой с выходными отверстиями, теплообменник и ресивер.

Это устройство снабжено дополнительным кольцевым реверсивным каналом, который образован внешней относительно корпуса перфорированной металлической оболочкой теплообменника, укрепленной коаксиально шашке в кожухе через прослойку строительного гипса, что обеспечивает высокую функциональную надежность при эффективном охлаждении продуктов газоаэрозольной тушащей смеси внутри устройства за счет конвективного теплообмена и массопереноса и расширяет технологические возможности его использования в качестве ручного средства тушения пожара.

К недостаткам описанного генерирующего устройства следует отнести:

- повышенные габариты, которые обусловлены коаксиальной конструктивной схемой размещения функциональных элементов;

- балластную массу гипса на донной части корпуса, необходимую для ее термозащиты от прямых потоков горячих продуктов горения пиротехнического состава шашки, которые накапливаются и реверсируются, направляясь в кольцевой теплообменник, к выходным отверстиям;

- автономный ручной запуск воспламенителя, исключающий управление инициированием генерирования аэрозоля ингибиторов горения, подавляющего пожар в защищаемом объеме, с центрального пульта охранной сигнализации.

Указанные недостатки устранены в генераторе огнетушащей газоаэрозольной смеси, описанном в патенте RU 2136338 С1, А 62 С 13/22, 1999г., который по числу совпадающих существенных признаков и достигаемому техническому результату основного действия выбран в качестве наиболее близкого аналога.

Известный генератор содержит помещенные аксиально в корпусе через прослойку строительного гипса пиротехническую шашку, блок охлаждения из гранул абляционного материала, в котором смонтирован сообщающийся с камерой сгорания воспламенитель, электрически связанный с устройством дистанционного управления, и выпуклую крышку с распределенными выходными радиальными отверстиями, при этом между блоком охлаждения и выходными отверстиями крышки в корпусе сформирован перфорированный ресивер.

Известный генератор характеризуется высокой эффективностью полезного действия пожаротушения относительно большей массы аэрозольгенерирующей шашки, размещенной в меньших габаритах устройства повышенной конструкционной жесткости, и термопрочностью несущей прослойки корпуса.

Металлический корпус дополнительно служит аккумулятором тепла для эффективного выпаривания из функциональной прослойки связанной с гипсом воды, которая в виде пара активно смешивается с генерируемыми газоаэрозольными продуктами горения шашки, чем снижается их температура и увеличивается ингибирующее действие тушащей смеси.

Распределение в крышке радиальных выходных отверстий обеспечивает динамичное равномерное в объеме распространение тушащей смеси.

Для обеспечения оптимальных условий воспламенения шашки воспламенитель размещен в фокусе относительно ее торца и закреплен у центральной огнепередаточной втулке, канал которой формирует компактный направленный форс пламени, гарантированно поджигающий пиротехнический состав по всей поверхности горения аэрозольобразующего заряда.

Дистанционное управление инициирования воспламенителя позволяет повысить эффективность пожаротушения помещений больших объемов при одновременном действии параллельно подключенных генераторов, распределено смонтированных на огнеопасных участках.

Однако недостатком известного генератора является неудовлетворительная функциональная надежность при эксплуатации в условиях хранения при повышенной атмосферной влажности, в частности, на судах (речных и морских) из-за нечувствительности к штатному тепловому импульсу воспламенителя отсыревшего при этом пиротехнического состава шашки.

Атмосферная влага через выходные отверстия крышки проникает внутрь генератора и по капиллярам насыпного абляционного материала блока охлаждения подается в камеру сгорания, где конденсируется и впитывается лиофильным пиротехническим составом шашки.

Как показала практика, легко сгорающий полимерный пленочный материал упаковки шашки, поверхность которой остается доступной для огневого импульса воспламенителя, является проницаемым для атмосферной влаги, то есть существует антагонистическое противоречие между влагоизоляцией открытой для надежного воспламенения торцевой поверхности горения шашки.

При защите одного объема несколькими генераторами для эффективного пожаротушения необходим одновременный их запуск с центрального пульта рубки управления судна, с блокировкой линии запуска воспламенителя от несанкционированного срабатывания, что не предусмотрено в известной конструкции.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности и расширение технологических возможностей эксплуатации генератора огнетушащего аэрозоля на водных судах.

Требуемый технический результат достигается тем, что генератор огнетушащего аэрозоля, содержащий помещенные аксиально в корпусе через прослойку строительного гипса пиротехническую шашку, блок охлаждения из гранул абляционного материала, в сообщающейся с камерой сгорания центральной огнепередаточной трубке которого закреплен воспламенитель, связанный с устройством дистанционного управления, и выпуклую крышку с распределенными выходными радиальными отверстиями, и сформированный в корпусе над блоком охлаждения перфорированный ресивер, и согласно изобретению тем, что ресивер выше перфораций перекрыт алюминиевой мембраной, расположенной над воспламенителем, и геометрически замкнутой на корпусе по контуру крышкой, выходные отверстия которой закрыты бандажом из алюминиевой фольги, при этом воспламенитель связан с устройством дистанционного управления через закрытый коммутатор.

Установка под крышкой с выходными отверстиями, выше перфораций ресивера, алюминиевой мембраны, геометрически замкнутой по контуру между сопрягаемыми открытым торцом корпуса и крышкой, и бандажа на радиальных выходных отверстиях крышки из алюминиевой фольги обеспечивают герметичность внутреннего объема генератора, а главное, пиротехнической шашки в условиях длительного служебного хранения при повышенной атмосферной влажности.

Выбор материала мембраны и бандажа определен тем, что алюминий и его сплавы, имея на поверхности естественную оксидную защитную пленку и при минимальной конструкционной толщине их пластинок, являются влагонепроницаемыми, обеспечивая при служебном хранении генераторов неизменными основные показатели назначения, в частности, по чувствительности к запускающему импульсу.

Кроме того, алюминиевые мембрана и бандаж являются технологичными по пластичности для беззазорной сборки в соединениях элементов генератора, выполняя функции уплотнителя между соединяемыми крышкой и корпусом.

Алюминиевая фольга мембраны практически мгновенно сгорает при взаимодействии с газообразными продуктами горении пиротехнического состава, повышая общую энергетику генерируемой при этом тушащей смеси, что стабилизирует переходные процессы начала горения шашки в замкнутом объеме корпуса огнетушителя.

Закрытый коммутатор устройства дистанционного управления запуском предотвращает случайное срабатывание воспламенителя генератора.

Связь устройства дистанционного управления с воспламенителем через закрытый коммутатор предотвращает несанкционированный запуск последнего и расширяет технологические возможности пожаротушения при совместном функционировании нескольких генераторов от общего импульса запуска, а также при их автономном или последовательном действии в зависимости от характера, объема и месторасположения очагов пожара в охраняемом помещении, режим которого устанавливается оперативной командой из рубки управления судна.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть получена не сумма эффектов, а эффект суммы.

Отличительные признаки обеспечили генератору огнетушащего аэрозоля увеличение функциональной надежности при длительном хранении в условиях повышенной влажности и расширение эксплуатационных возможностей при централизованном управлении запуском, с рубки управления судна, чти повышает пожаробезопасность охраняемых объектов и мобильность подавления возникающих очагов пожаров направленными и дозированными действиями.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предлагаемый генератор oгнетушащего аэрозоля.

Ниже приведен практический пример выполнения генератора, который не ограничивает объема прав формулы, а лишь иллюстрирует реализацию изобретения.

Габаритные размеры генератора для защиты закрытого объема 21 м³ составляют 167 мм диаметр и 180 мм высота, при массе аэрозольобразующей шашки 1,6 кг. Время эффективной работы генератора 40+6 с.

В цилиндрическом корпусе 1, выполненном с двойной оболочкой, зазор между которыми представляет собой прослойку 2 из быстросхватывающегося и твердеющего на воздухе вяжущего материала, который образует монолитный несущий блок, а более конкретно, залит строительным гипсом - сульфатом калия.

В донной части корпуса 1 укреплена пиротехническая шашка 3, содержащая компоненты в стехиометрическом соотношении, мас.%: окислителя - калия азотнокислого 70, горючего связующего - идитола 11 и охладителя - дициандиамида 19.

Через конструктивный зазор - камеру сгорания 4 в корпусе 1 смонтирован газопроницаемый блок 5 охлаждения, кольцевой объем которого заполнен насыпным гранулятом 6 абляционного материала - гидрокарбоната натрия, основного карбоната магния гранулированного, диаметром 8 мм.

По продольной оси блока 5 охлаждения установлена центральная огнепередаточная трубка 7, в верхней части которой закреплен воспламенитель 8, электрически соединенный с коммутатором 9, помещенным в закрытом шкафчике 10 и связанным с устройством дистанционного управления (на чертеже условно не показано), в частности, на пульте рубки управления судна.

Над блоком 5 охлаждения в корпусе 1 сформирован ресивер 11, который посредством перфораций 12 внутренней его оболочки сообщается с функциональной прослойкой 2 гипса.

Между открытым торцом корпуса 1 и выпуклой крышкой 13 помещена алюминиевая мембрана 14 (пластинка толщиной 0,1-0,5 мм из алюминиевого сплава), защемленная по контуру в геометрическом замыкании силовой сборки элементов. Мембрана 14 размещена над воспламенителем 8 и перекрывает ресивер 11 над перфорациями 12, чем изолирует внутренний объем генератора от атмосферы.

В крышке 13 распределены сквозные радиальные выходные отверстия 15, в служебном обращении закрытые снаружи бандажом 16 из алюминиевой фольги, приклеенной к крышке 13, дополнительно перекрывая доступ внутрь генератора.

Функционирует предложенный генератор в качестве огнетушителя следующим образом.

Генераторы следует устанавливать в нижней части защищаемого помещения, чтобы обеспечить максимально быстрое и равномерное заполнение объема огнетушащим аэрозолем.

При использовании нескольких генераторов для защиты одного объема необходимо обеспечить одновременное их срабатывание от общего импульса запуска с устройства дистанционного управления.

При тушении пожаров необходимо принудительное отключение вентиляции в защищаемом помещении при запуске работы генераторов для того, чтобы сократить вынос аэрозоля через открытые проемы (двери, люки, иллюминаторы, вентиляционные отверстия).

При срабатывании системы противопожарной автоматики от превышения порога допустимой температуры воздуха в защищаемом замкнутом объеме аварийный сигнал поступает на центральный пульт управления судна, согласно которому ответственный дежурный переключает коммутатор 9 на инициирование воспламенителя 8.

Воспламенитель 8 в общем служебном обращении может запускаться от сигнала противопожарной сигнализации непосредственно или вручную автономно, что расширяет область его применения.

Тепловой импульс от воспламенителя 8 сконцентрированным в огнепередаточной трубке 7 форсом пламени поджигает пиротехнический состав шашки 3. Образующиеся при горении шашки 3 аэрозольные ингибиторы горения в виде газообразных соединений и ультрадисперсных конденсированных частиц с развитой энергетической поверхностью, накапливаясь в камере 4 сгорания, повышают давление, под действием которого через капиллярные поры между гранулами 6 абляционного материала блока 5 охлаждения поступают в ресивер 11.

При этом внутренняя металлическая оболочка корпуса 1 разогревается и конвективным теплом выпаривает связанную с сульфатом калия гипсовой прослойки 2 воду, которая черев перфорации 12 в виде пара подается поперечными струями в ресивер 11, где, активно перемешиваясь, охлаждает аэрозоль.

В ресивере 11 происходит накопление газообразных продуктов горения шашки 3, их охлаждение при перемешивании с парами воды, выравнивание пульсаций давления и в итоге - разрыв мембраны 14.

Алюминиевая мембрана 14 является высокоэнергетической добавкой при ее воспламенении и сгорании для увеличения давления в ресивере 11 после времени выдержки с момента накоплении газоаэрозольной смеси в нем. Дополнительное энерговыделение от горения алюминия мембраны 14 способствует более интенсивному догоранию пиротехнического состава шашки 3 в начальный период функционирования генератора, что стабилизирует переходные газодинамические процессы в нем.

Далее генерируемая тушащая смесь заполняет объем под крышкой 13, вызывая рост давления и последующий прорыв фольги бандажа 16, перекрывающей выходные отверстия 15. Тушащая смесь струйно радиальными высокоскоростными потоками через выходные отверстия 15 истекает в защищаемый объем, динамично заполняя его.

При введении в зону пожара газоаэрозольной смеси происходит обрыв цепного механизма образования активных радикалов за счет их рекомбинации, а также за счет удержания их на поверхности аэрозоля, каждая частица которого выполняет роль конденсатора энергии, выделяемой при реакции рекомбинации активных радикалов, что обеспечивает подавление пожара при достижении необходимой концентрации 75-100 г/м³ ингибиторов горения.

Гипс прослойки 2, обладая плохой теплопроводностью, защищает корпус 1 от разогрева, температура которого за время работы не поднимается выше 45^oC.

В связи с тем что шашка 3 имеет торцевое горение, толщина прослойки 2 гипса на донной части корпуса 1 минимальна, из условий конструкционной жесткости генератора в целом.

Испытания опытных образцов предложенного генератора на полигоне ВНИИПО МВД РФ в режиме локализации и тушения пожаров в закрытых объемах твердых и жидких горючих веществ, а также электрооборудования, находящегося под напряжением до 40 кВ, подтвердили соответствие требованиям международного стандарта YSD/CD21/SC2 и 146Е по классам А, В, С и Е "Борьба с пожарами. Переносные огнетушители. Эксплуатация и конструкция".

Генератор продемонстрировал устойчивую работу при температуре окружающей среды 60^oC и 98% относительной влажности при 25^oC, которая гарантируется в течение 5 лет служебного хранения.

Новый генератор характеризуется повышенной конструкционной прочностью и функциональной надежностью, компактен и имеет более широкую область использования.

В структуре судовой системы пожаротушения предложенный генератор удовлетворительно функционирует при нормативных механических воздействиях, что соответствует требованиям Российского Морского Регистра Судоходства:

- бортовая качка до 22,5^o,

- килевая качка до 10^o по вертикали,

- дифферент до 30^o,

- удары с ускорением 5g и частотой 40-80 ударов в минуту,

- вибрация в диапазоне частот от 2 до 100 Гц.

Генераторы в заводской упаковке могут транспортироваться всеми видами транспортных средств без ограничения расстояний, удовлетворяя условия климатических воздействий по ГОСТ 15150-69 и механических нагрузок по ГОСТ 23216-87.

Согласно сопоставительному анализу с выявленными аналогами уровня техники, из которого предложенное техническое решение явным образом не следует для специалиста пожарной безопасности, генератор по изобретению не известен, а с учетом возможности промышленного воспроизводства можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.