ОГНЕТУШИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК A62C13/22 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к способам тушения пожаров и к используемым для этой цели средствам. Более точно изобретение касается тех способов пожаротушения, в которых в качестве огнетушащего средства используется порошок и, соответственно, ручных огнетушителей, заправляемых огнетушащим порошком.

При использовании порошковыми огнетушителями задача по выбросу заряда порошка из огнетушителя и подаче его в очаг пожара решается, как правило, путем оснащения огнетушителя источником газа, который в нужный момент подается в емкость с зарядом порошка и за счет резкого повышения в ней давления выбрасывает порошок из огнетушителя. При этом наиболее распространенными являются решения, связанные с использованием в качестве источника газа газового баллона со сжатым или сжиженным газом, закрытого мембраной, разрушаемой при приведении огнетушителя в действие. Таким образом выполнен, например, ручной огнетушитель ОП-1Б (производство спецпредприятия ДПО "Пожтехника", г. Одесса, ТУ 220 УССР 74-76). Он содержит полый корпус с зарядом огнегасящего порошка, газогенератор в виде газобаллонного устройства с разрушаемой мембраной и пусковое устройство, взаимодействующие с последней. При разрушении мембраны пусковым устройством происходит выделение газа в корпус огнетушителя, аэрирование порошка, образование газопорошковой смеси и подача ее через выходное устройство на очаг пожара. Указанный ручной огнетушитель имеет низкую надежность из-за неконтролируемой утечки сжатого или сжиженного газа из газобаллонного устройства при длительном хранении заряженного огнетушителя. Практика показывает, что по этой причине коэффициент готовности огнетушителя в ряде случаев снижается до 0,5. Кроме того, эффективность применения данного огнетушителя невысокая, так как его устройство не позволяет получить ударно-импульсное воздействие огнегасящими средствами на очаг пожара.

Такой же принцип действия положен в основу и огнетушителя по акцептованной заявке Японии N 50-5520, также содержащего емкость с зарядом огнегасящего порошка, газогенератор и пусковое устройство.

Газогенератор представляет собой полый корпус с выходным устройством, внутри которого расположен баллон со сжатым или сжиженным газом, перекрытый разрушаемой мембраной. Емкость с зарядом огнегасящего порошка выполнена с отверстиями, расположенными на противоположных стенках емкости и перекрытыми разрушаемыми мембранами. Пусковое устройство пистолетного типа содержит корпус, в котором смонтирована пружина, механизмы взвода и спуска пружины, исполнительный элемент, взаимодействующий с баллоном со сжатым или сжиженным газом через отверстие в корпусе газогенератора, и средства, обеспечивающие поступательное перемещение исполнительного элемента под воздействием пружины после ее спуска. Выходное устройство газогенератора выполнено в виде подпружиненного золотника, на противоположных сторонах которого выполнены ножевые кромки, взаимодействующие соответственно с разрушаемой мембраной баллона со сжатым или сжиженным газом и с разрушаемой мембраной входного отверстия емкости с зарядом огнегасящего порошка. Для прохода газа из корпуса газогенератора в емкость с зарядом огнегасящего порошка в золотнике вдоль его оси выполнено сквозное отверстие.

При спуске пружины ползун под воздействием пружины перемещается в направлении газогенератора, исполнительный элемент через отверстие в корпусе газогенератора воздействует на баллон со сжатым или сжиженным газом, перемещая его в сторону выходного устройства газогенератора. Происходит разрушение мембраны баллона ножевой кромкой подпружиненного золотника и выход газа из баллона. Под действием газов золотник перемещается в направлении емкости с зарядом огнегасящего порошка и другой ножевой кромкой разрушает мембрану во входном отверстии указанной емкости.

Газ из корпуса газогенератора через сквозное отверстие в золотнике поступает в емкость с огнегасящим порошком. При повышении давления в емкости до заданной величины происходит разрушение мембраны в выходном отверстии емкости. При этом огнегасящий порошок выбрасывается газом в зону пожара. Выброс порошка носит ударно-импульсный характер, что повышает эффективность тушения пожара.

Недостатком рассматриваемого огнетушителя как и ранее указанного является низкая надежность из-за неконтролируемой утечки сжатого или сжиженного газа из газобаллонного устройства. Кроме того, проблема использования газовых баллонов усугубляется сложностью контроля за утечкой газа и сложностью выявления баллонов, из которых произошла утечка газа.

Известны также способы тушения пожара и, соответственно, огнетушители, в которых реализован иной принцип генерирования газа, используемого для выброса огнетушащего порошка из огнетушителя и подачи его в очаг пожара. Он заключается в сжигании пиротехнического состава, в процессе сгорания которого и образуется газ, используемый для перемещения огнетушащего порошка к очагу пожара. На этом принципе основано действие, например, переносного огнетушителя ОПШ10Г (ТУ 12.46 75547.270-89). Указанный огнетушитель имеет заполненный зарядом огнегасящего порошка баллон, во внутренней полости которого установлен газогенерирующий комплект ЭКГ-10 и инициатор горения ИГ-1. Инициатор горения ИГ-1, служащий для зажигания газогенерирующего комплекта ЭКГ-10, представляет собой патрон с пороховым зарядом и капсюлем "Живело", срабатывающим от ударного воздействия. Срабатывание капсюля "Живело" и воспламенение порохового заряда инициатора горения ИГ-1 носит взрывной характер, сопровождающийся резким увеличением давления в момент срабатывания инициатора. В горловине баллона установлено пусковое устройство, включающее пружину с механизмом взвода и спуска и исполнительный элемент в виде бойка, ударяющего по капсюлю при спуске пружины. Выходное отверстие баллона соединено с запорно-пусковым устройством, через которое огнегасящий порошок струей выбрасывается на очаг пожара.

Недостатком огнетушителя ОПШ10Г является значительная металлоемкость конструкции, а следовательно, и большой вес при заданных габаритах, что вызвано использованием взрывного устройства в системе газогенерирования, требующего применения в конструкции огнетушителя толстостенного прочного баллона. Другим недостатком рассматриваемого огнетушителя является невозможность получения ударно-импульсного воздействия на очаг пожара огнегасящими средствами, так как конструкция огнетушителя не содержит средств, обеспечивающих разовый (ударно-импульсный) выброс всего заряда огнегасящего порошка на очаг пожара, что снижает эффективность его применения.

В основу изобретения поставлена задача создания огнетушителя, конструктивное выполнение которого обеспечивает высокую надежность в работе, эффективное использование заряда огнегасящего порошка и более высокий эффект ударно-импульсного воздействия на очаг пожара огнегасящими средствами.

Поставленная задача решается прежде всего изменением принципа поджигания газогенерирующего состава. Вместо ударного воздействия, используемого в описанном выше огнетушителе ОПШ10 Г изобретении реализуется принцип поджигания пиротехнического газогенерирующего состава путем трения. Необходимым условием реализации такого способа является использование газогенерирующего состава в таблетированном виде.

Огнетушитель, выполненный в соответствии с предлагаемый изобретением и реализующий новый принцип поджигания газогенерирующего состава, содержит емкость для огнегасящего порошка с выходным отверстием, газогенерирующее средство, создающее давление в указанной емкости для выброса из нее указанного порошка, и устройство для зажигания газогенерирующего средства, включающее пружину с механизмами ее взвода и спуска и исполнительный элемент, перемещаемый под воздействием этой пружины.

Главной особенностью огнетушителя, выполненного по данному изобретению, является то, что газогенерирующее средство выполнено в виде таблетки, расположенной на пути перемещения исполнительного элемента, с обеспечением их взаимного трения друг о друга при перемещении последнего, и покрытой сверху слоем воспламенителя. Газогенерирующая таблетка имеет осевой канал, а исполнительный элемент перемещается внутри этого канала с трением о его стенки. Для обеспечения воспламенения исполнительный элемент выполнен в виде терки, форма и размеры которой соответствуют форме и размерам поперечного сечения указанного канала в газогенерирующей таблетке. Торец газогенерирующей таблетки со стороны исполнительного элемента может быть закрыт мембраной, на поверхность которой также может быть нанесен слой воспламенителя.

Как показали экспериментальные исследования, свойства газогенерирующей таблетки практически не изменяются при длительном хранении, что обеспечивает высокую надежность срабатывания огнетушителя.

В процессе зажигания и горения газогенерирующей таблетки детонация и процессы взрывного характера не присутствуют. Давление в газогенераторе и в емкости с зарядом огнегасящего порошка возрастает постепенно без резких скачков. Это позволяет выполнить конструкцию огнетушителя облегченной, а значит и удобной при использовании в качестве переносного средства пожаротушения.

Другой особенностью огнетушителя является особая форма емкости для огнетушащего порошка, имеющая три различных сопряженных между собой участка: конфузорный (обращенный к газогенерирующему средству), цилиндрический (центральный) и конфузорно-диффузорный (в зоне выходного отверстия). Корпус огнетушителя в месте присоединения емкости для порошка выполнен в виде форсунки с центральным и периферийными каналами, причем последние ориентированы параллельно образующим конфузорного участка емкости для порошка.

Указанные особенности обеспечивают эффективное использование заряда огнегасящего порошка за счет использования мертвых зон в емкости с зарядом порошка, аэрации его во всем объеме емкости, и, наконец, выброса всего заряда порошка компактной струей на выходе огнетушителя.

На фиг.1 в качестве примера показан один из возможных вариантов конструкции заявляемого огнетушителя пистолетного типа, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 вид А на фиг.1; на фиг.3 конструкция газогенерирующей таблетки, вид сбоку в разрезе.

Огнетушитель функционально состоит из емкости с зарядом огнегасящего порошка, газогенератора и устройства для запуска газогенератора. Последнее содержит корпус 1, в расточке которого расположен ползун 2, соединенный с исполнительным элементом 3, пружину 4, головку 5 взвода пружины, шток 6, спусковой крючок 7, взаимодействующий с пружиной 8 и фиксатором 9, и рукоятку 10, соединенную с корпусом 1. Головка 5 взвода пружины выполнена в виде закрытой с одного торца втулки, охватывающей цилиндрический участок корпуса 1 с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и фиксации в двух крайних положениях. Один из возможных вариантов обеспечения продольного перемещения головки взвода пружины 5 в рассматриваемом примере (фиг.2) реализован за счет винтовой канавки 11, выполненной на головке 5 взвода пружины, и штифта 12, установленного на цилиндрической части корпуса 1. Пружина 4 установлена в корпусе 1 между торцом ползуна 2 и головкой взвода пружины 5. Шток 6 неподвижно соединен с головкой 5 взвода пружины, а свободный конец штока 6 выполнен в виде головки 13, диаметр которой превышает диаметр штока 6. В ползуне 2 со стороны пружины 4 выполнена глухая полость 14. Головка штока 6 размещена в полости 14 ползуна 2 с возможностью перемещения вдоль продольной оси ползуна 2. Полость 14 ползуна 2 с торца перекрыта гайкой 15, осевое отверстие в которой обеспечивает свободное перемещение проходящего через это отверстие штока 6 и зацепление с головкой 13 штока 6. С противоположной стороны на ползуне 2 выполнены заплечики 16, взаимодействующие с фиксатором 9, конический участок 17, в вершине которого закреплен стержень 18 с исполнительным элементом 3. Стержень 18 проходит через отверстие 19 корпуса 1, а конический участок 17 ползуна 2 образует с коническим участком 20 указанного отверстия 19 запорный клапан. Исполнительный элемент 3 выполнен в виде цилиндрической головки на конце стержня 18, на поверхность которой нанесена насечка.

Корпус газогенератора в рассматриваемом варианте выполнен как часть корпуса 1 пускового устройства. Возможны варианты выполнения корпуса газогенератора в виде отдельной детали, соединяемой с корпусом 1 разъемным соединением. Газогенерирующая таблетка 21 установлена в расточке корпуса 1 пускового устройства и представляет собой цилиндрическое тело соответствующего химического состава, обеспечивающего при горении интенсивное выделение газообразных веществ.

В рассматриваемом примере в качестве вещества, из которой изготовлена газогенерирующая таблетка 21, использована смесь на основе активированного угля как горючего вещества и активного окислителя, например азотнокислого калия (KNO₃).

В газогенерирующей таблетке 21 выполнено продольное отверстие 22, диаметр которого обеспечивает возможность перемещения исполнительного элемента 3 с терочной поверхностью со скольжением вдоль отверстия 22. На поверхность отверстия 22 нанесен слой воспламенителя 23. Торец газогенерирующей таблетки 21 со стороны расположения терки 3 закрыт мембраной 24, на которую нанесен слой 25 состава, инициирующего зажигание. Противоположный торец газогенерирующей таблетки 21 может быть (но не обязательно) закрыт мембраной, предотвращающей попадание огнегасящего порошка в полость отверстия 22. Длина отверстия 22 соответствует величине продольного перемещения терки 3 при спуске пружины. Выходное устройство газогенератора выполнено в виде форсунки 26 с центральным 27 и периферийными каналами 28.

Емкость с зарядом огнегасящего порошка включает цилиндрический участок 29, вмещающий основную часть огнегасящего порошка 30, входной участок, соединенный с выходным устройством газогенератора и выполненный в виде конфузора 31, и выходной участок, выполненный в виде сопла 32 конфузорно-диффузорного типа. Сопло 32 перекрыто разрушаемой мембраной 33. Возможно выполнение перекрытие сопла 32 при помощи крышки, напряженно надетой на выходное отверстие сопла 32. Периферийные каналы 28 форсунки 26 выходного устройства газогенератора направлены параллельно образующим конфузора 31 входного участка емкости с зарядом огнегасящего порошка.

Рассматриваемый огнетушитель пистолетного типа работает следующим образом.

В состоянии готовности огнетушителя к работе емкость заполнена огнегасящим порошком 30 и закрыта мембраной 33. Газогенератор снабжен газогенерирующей таблеткой 21. Головка 5 взвода пружины вместе со штоком 6 находится в крайнем заднем положении, пружина 4 расслаблена. Ползун 2 головкой 13 штока 6 перемещен в заднее положение. Фиксатор 9 выдвинут до упора в заплечики 16 ползуна 2, терка 3 размещена в пределах отверстия 19.

При возникновении возгорания оператор, удерживая огнетушитель за рукоятку 10 поворотом головки 5 взвода пружины перемещает ее в крайнее переднее положение. При этом ползун 2 остается неподвижным, шток 6 перемещается в полости 14 ползуна 2, а пружина 4 сжимается между ползуном 2 и головкой взвода пружины. Оператор направляет выходное сопло 32 огнетушителя на очаг пожара с расстояния 2-8 метров и нажимает на спусковой крючок 7.

При этом преодолевается сопротивление плоской пружины 8, фиксатор 9 утапливается и освобождает ползун 2. Ползун 2 под действием пружины 4 перемещается вперед. Терка 3 пробивает мембрану 24 и вносит инициирующий зажигание состав 25 в отверстие 22 таблетки 21. В отверстии 22 за счет трения инициирующего зажигание состава 25 по слою воспламенителя 23 происходит зажигание газогенерирующей таблетки 21. Горение газогенерирующей таблетки 21 сопровождается интенсивным выделением газа. При этом конический участок 17 ползуна 2 запирает отверстие 19, препятствуя проникновению газов во внутреннюю полость пускового устройства. Усилие запирания обеспечивается пружиной 4. Газ через каналы 27 и 28 форсунки 26 поступает во внутреннюю полость емкости с зарядом огнегасящего порошка, аэрируя огнегасящий порошок 30. При достижении определенной величины давления в емкости с огнегасящим порошком разрушается мембрана 33, и огнегасящий порошок 30 ударной волной выбрасывается через сопло 32 на очаг пожара.

Огнетушитель прост в конструкции, удобен в эксплуатации, надежен в работе и обеспечивает эффективное тушение очагов пожара. Конструкция проверена при огневых испытаниях на модельных очагах пожара (пожары класса В). Результаты испытаний показали, что эффективность заявляемого огнетушителя превышает эффективность известных огнетушителей в тех же условиях в 4-5 раз.

Использование: в противопожарной технике. Сущность изобретения: порошок подают в очаг пожара газом, который генерируют путем сжигания пиротехнического состава. Поджигание такого состава осуществляют путем трения о брикет из пиротехнического состава, перемещающегося относительно его исполнительного элемента, который выполнен в виде терки и управляется пружинным механизмом пистолетного типа. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ОГНЕТУШИТЕЛЬ, содержащий расположенную в корпусе газогенерирующее средство с исполнительным механизмом, перемещаемым посредством пружины с механизмом ввода и спуска, и средство для подключения огнетушителя к питающей емкости, расположенное в корпусе, отличающийся тем, что газогенерирующее средство выполнено в виде брикета, на поверхность которого нанесен слой воспламенителя для взаимодействия с обеспечением трения с поверхностью исполнительного механизма при его перемещении. 2. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что газогенерирующий брикет имеет осевой канал, ось которого совпадает с осью перемещения исполнительного механизма, перемещающегося внутри канала с трением о стенки канала. 3. Огнетушитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что поверхность трения исполнительного механизма выполнена в виде терки, форма и размеры которой соответствует форме и размерам поперечного сечения осевого канала газогенерирующего брикета. 4. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что торец газогенерирующего брикета со стороны, обращенной к исполнительному механизму, закрыт мембраной, на поверхность которой нанесен слой воспламенителя. 5. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что емкость для огнетушащего порошка имеет конфузорную форму в месте присоединения к корпусу, цилиндрическую в средней части и конфузорно-диффузорную на выходном конце, а корпус огнетушителя в месте присоединения емкости для огнегасящего порошка выполнен в виде форсунки с центральным и периферийным каналами, при этом периферийные каналы ориентированы параллельно образующим конфузорного участка указанной емкости.