АЭРОЗОЛЬНЫЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК A62C13/22 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к конструкции аэрозольных огнетушителей, предназначенных для объемного тушения пожаров.

Наиболее распространенным средством объемного тушения пожаров являются хладоновые установки (патент Великобритании N 2020971, кл. А 62 С 37/00, 1979).

Недостатком таких установок является вредное влияние хладонов на окружающую среду, в том числе озоноразрушающий эффект и высокий уровень токсичности при максимальных огнетушащих концентрациях. Кроме того, эти установки имеют достаточно большие габаритно-массовые характеристики, что снижает эффективность их использования, например, на транспорте.

Указанные недостатки устранены в устройстве для объемного тушения пожаров (заявка Великобритании N 2028127, кл. А 62 С 13/22, 1980), содержащем корпус с выходным отверстием, заряд, генерирующий огнетушащее вещество, и узел инициирования. Данное устройство принято за прототип.

В этом устройстве при срабатывании узла инициирования воспламеняется твердотопливный заряд, газообразные продукты сгорания которого являются огнетушащим веществом (аэрозолем) и, поступая через выходное отверстие в зону пожара, осуществляют его тушение. Для упрощения конструкции корпуса избыточное давление аэрозоля в корпусе сводится к минимуму и лежит в пределах 0,1-1,5 кГс/см. Это позволяет использовать корпуса простой конструкции с малой толщиной стенок.

Недостатком этого устройства является невозможность увеличения интенсивности подачи аэрозоля без ухудшения габаритно-массовых характеристик огнетушителя.

Для повышения интенсивности подачи аэрозоля в данном устройстве необходимо увеличивать поверхность и скорость горения заряда. Увеличение поверхности горения заряда возможно за счет усложнения его формы и увеличения размеров, что приводит к увеличению габаритов всего огнетушителя и усложнению технологии изготовления заряда. Повышение скорости горения заряда за счет изменения его химического состава в огнетушителе, работающем при давлении в корпусе, близком к атмосферному, невозможно без потери пожаротушащей эффективности, экологической и токсической безопасности огнетушителя. Таким образом, использование данного устройства при тушении очагов горения, требующих интенсивной подачи огнетушающего аэрозоля, является нерациональным, так как при этом устройство теряет свои преимущества по габаритно-массовым характеристикам, токсической и экологической безопасности.

Цель изобретения - увеличение интенсивности подачи огнетушающего аэрозоля при сохранении малых габаритно-массовых характеристик огнетущителя и его экологической безопасности.

Для этого корпус огнетушителя выполнен из наружного и внутреннего полукорпусов, изготовленных в виде стаканов. Заряд, генерирующий огнетушащий аэрозоль, располагается во внутреннем полукорпусе. Внутренний полукорпус коаксиально установлен в наружном полукорпусе таким образом, что кольцевой зазор между обечайками полукорпусов образует газоход для истечения аэрозоля.

Суть предлагаемого изобретения заключается в увеличении скорости горения заряда за счет повышения его температуры. Повышение температуры заряда обеспечивается нагревом от продуктов его сгорания (аэрозоля). Аэрозоль, распространяясь по кольцевому газоходу между наружным и внутренним полукорпусами, нагревает заряд, расположенный во внутреннем полукорпусе. Известно, что увеличение температуры заряда приводит к увеличению скорости его горения (Бахман Н.Н. и Беляев А.Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем - М.: Наука, 1967, с.225). В результате происходит увеличение интенсивности подачи аэрозоля.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аэрозольный огнетушитель; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Предлагаемый аэрозольный огнетушитель содержит наружный полукорпус 1, внутренний полукорпус 2, аэрозолегенерирующий заряд 3, узел инициирования 4, газоход 5, теплозащитное покрытие 6 и элементы 7 крепления наружного полукорпуса.

Для получения максимально возможной степени увеличения интенсивности подачи аэрозоля размеры газохода должны быть в строго определенном соответствии со средней величиной площади поверхности горения заряда и размерами внутреннего полукорпуса. Расчетно-экспериментальные исследования, проведенные математическим моделированием, методом конечных элементов по адекватной математической модели (Аликин В.Н. и др. Применение методов конечных элементов в задачах нефтегазопромысловой механики. М.:, Недра, 1992, с.262) и опытная отработка конструкции огнетушителя показали, что максимальное увеличение интенсивности подачи аэрозоля при условии обеспечения расчетного режима работы огнетушителя (послойного горения заряда) реализуется при длине газохода l = (0,4-1,0)L и кольцевом зазоре между обечайками полукорпусов h = (0,1-0,3)S/d, где h - кольцевой зазор между обечайками полукорпусов; l - длина газохода (кольцевого зазора); L - длина обечайки внутреннего полукорпуса; d - диаметр внутреннего полукорпуса; S - средняя площадь поверхности горения заряда.

Если величина зазора превышает величину 0,3S/d, то происходит уменьшение скорости потока аэрозоля и в результате уменьшается теплообмен между аэрозолем и внутренним полукорпусом, что приводит к недостаточному прогреву заряда и, следовательно, недостаточной степени увеличения интенсивности подачи аэрозоля.

Если величина зазора менее 0,1 S/d, то происходит возрастание скорости потока аэрозоля, приводящее к чрезмерному нагреву заряда до температуры самовоспламенения, и в результате возникает нерасчетный режим работы огнетушителя.

При длине газохода меньше 0,4L не происходит прогрев заряда по всей его длине. В результате после выгорания прогретых слоев заряда интенсивность подачи аэрозоля уменьшается.

Увеличение длины газохода более 1,0L не имеет смысла, так как при этом происходит увеличение габаритно-массовых характеристик огнетушителя, не приводящее к увеличению интенсивности подачи аэрозоля.

На фиг.3 графически изображена зависимость вероятности получения максимальной интенсивности подачи аэрозоля в функции величины кольцевого зазора между обечайками полукорпусов. Требуемая величина вероятности Р равна 0,997 (правило трех сигм).

Натурные огневые испытания огнетушителей предлагаемой конструкции показали их высокую эффективность, позволили достичь увеличения интенсивности подачи аэрозоля в 1,3-2,4 раза при сохранении преимуществ по габаритно-массовым характеристикам огнетушителя и его экологической безопасности.

Положительный эффект предлагаемого огнетушителя достигается повышением интенсивности подачи аэрозоля, приводящим к увеличению пожаротушащей эффективности огнетушителя и снижению трудозатрат на его изготовление.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет отличительный признак от существующих и удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

Использование: в пожаротушении с помощью аэрозоля, генерируемого при горении специальных составов. Сущность изобретения: аэрозольный огнетушитель состоит из наружного и внутреннего полукорпусов, заряда из аэрозолегенерирующего состава и узла инициирования. Предлагаемая конструкция полукорпусов, их расположение и геометрические параметры обеспечивают увеличение интенсивности образования аэрозоля и повышают эффективность пожаротушения без увеличения габаритно-массовых характеристик огнетушителя. 3 ил.

АЭРОЗОЛЬНЫЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ, состоящий из корпуса, узла инициирования и аэрозолегенерирующего заряда, отличающийся тем, что корпус состоит из наружного и внутреннего полукорпусов, выполненных в виде стаканов, причем внутренний полукорпус с расположенным в нем зарядом установлен коаксиально в наружном полукорпусе, а кольцевой зазор между обечайками полукорпусов имеет длину 0,4 - 1,0 длины обечайки внутреннего полукорпуса и равен (0,1 - 0,3) · S /d, где S - средняя площадь поверхности горения заряда, d - диаметр внутреннего полукорпуса.