ПОРОШКОВЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК A62C35/10 

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к автоматическим огнетушителям для локальной защиты объектов, при тушении пожаров твердых и жидких горючих материалов в кладовых, кабельных галереях, бункерах, электрических шкафах и др. а также может быть использовано в автоматических противопожарных установках для защиты больших площадей (объемов) группой огнетушителей, сблокированных между собой и управляемых (включаемых) дистанционно от системы противопожарной автоматики. Это позволяет снизить материальные затраты на противопожарную защиту и повысить надежность ее работы.

Известен порошково-газовый огнетушитель для локального тушения пожаров, содержащий баллон-пушку с огнетушащим порошком, газогенерирующую камеру со взрывчатым зарядом и пиропатроном, систему автоматического управления и контроля, разработанный ВНИИПО МВД СССР, ИХФ АН СССР и ВМИ в 1978 году.

Данный огнетушитель описан в Рекомендациях ВНИИПО МВД СССР, М. 1978 год, УДК 614.844.4, с. 12, 16, 30, рис. 5 и 4.

Одной из особенностей огнетушителя является то, как установлено экспериментально, что разогретый огнетушащий порошок в жерле пушки до температуры его разложения (100-120^о) и введенный в зону очага пожара мгновенно ликвидирует горение за счет ингибирующих свойств продуктов разложения огнетушащего порошка и флегматизации зоны горения инертными газами. Это повышает огнетушащую эффективность нагретого порошка в 3-5 раз по сравнению с обычным холодным порошком, кроме того, незначительная, пожаробезопасная температура истекающих газов и порошка (400^оС) позволяет использовать его во взрывоопасных установках.

К недостаткам данного огнетушителя следует отнести следующее:
повышенный удельный вес огнетушителя по отношению к его огнетушащему заряду;
высокое давление (100 МПа) и высокая температура (1500-2000^оС) в газогенерирующей камере;
высокое создаваемое давление (10 МПа) в баллоне огнетушителя;
сложность использования огнетушителя в технологических производствах из-за высокой скорости истечения (250 м/с) огнетушащего состава;
повышенная опасность для обслуживающего персонала.

Известен способ тушения пожаров с помощью герметичного сосуда с огнетушащим составом, разрушающегося под воздействием внутреннего давления газа от разлагающегося огнетушащего состава при высокой температуре пожара.

Данный способ тушения пожаров описан в авторском свидетельстве N 1729529 от 30.04.92 г.

Отличительной особенностью данного способа тушения пожаров является то, что для повышения эффективности тушения и ускорения разрушения сосуда в качестве огнетушащего состава используют огнетушащий порошок и азодикарбонамид при следующем соотношении компонентов, мас. Огнетушащий порошок 80-97 Азодикарбонамид (ЧХЗ-21) 3-20
К недостаткам данного способа тушения пожаров следует отнести следующее:
высокая тепловая инерционность срабатывания (разрушения) герметичного сосуда из-за нестабильности разложения как огнетушащего порошка, так и порафора ЧХЗ-21. Так, например, химикалии огнетушащего порошка при температуре 60-70^оС начинают медленно разлагаться и этот процесс возрастает при температуре 85-120^оС (см. книгу авторов Г.Шрайбер и П.Порст. Огнетушащие порошки. М. Стройиздат, 1975, с. 201).

Азодикарбонамид плавится при температуре 180^оС с разложением и самовоспламеняется при температуре 796^оС (см. справочник. Пожарная опасность веществ и материалов. М. Издательство литературы по строительству, 1966, с. 13):
технологически невозможно изготовить герметичный сосуд огнетушителя со стабильными заранее заданными параметрами (внутренним давлением) разрушения стенок сосуда, что ведет к нестабильности температурных параметров его работы;
из-за низкой скорости теплопередачи огнетушащего порошка внутри объема сосуда огнетушителя, а также значительного расхода тепла от поверхности стенок сосуда на газообразование (разложение порошкового состава) ведет к повышенной инерционности работы огнетушителя при защите электротехнических установок;
в огнетушителе отсутствуют элементы контроля о его срабатывании и дистанционного пуска;
некомпактный корпус сосуда огнетушителя.

Известен автоматический огнетушитель [1] содержащий стеклянный баллон, заполненный огнетушащей жидкостью, средство для разрушения баллона, выполненный в виде токопроводящего элемента, подсоединенного к источнику питания посредством электродов и датчика температуры.

Отличительной особенностью данного устройства является то, что он имеет дополнительный стеклянный баллон, заполненный огнетушащим порошком, а токопроводящий элемент средства для разрушения баллона выполнен в виде слоя эл. проводящего состава, напыленного на баллон с огнетушащей жидкостью, размещенного внутри дополнительного баллона с кольцевым зазором, а соотношение объемов баллонов составляет (1:2)-(1:10) (прототип).

К недостаткам данного огнетушителя следует отнести следующие:
повышенная инерционность его работы из-за продолжительного прогрева огнетушащей жидкости до температуры ее кипения, объем которой составляет (1: 2)-(1:10) объема огнетушащего порошка;
зависимость его работы от наличия внешнего источника электропитания и системы автоматического (ручного) контроля за внешней средой защищаемого помещения (установка пожарной сигнализации).

Известны также полимерные приводы, которые по отношению запасенной энергии к своему весу (см. А.С. N 769067, 931946, 1118800) значительно опережают пружинные. Полимеры в высокоэластичном (резиноподобном) состоянии могут удлиняться в 5-10 раз и развивать при этом напряжения порядка 1000 кг/см².

Менее известно, что многие полимеры имеют так называемую температуру стеклования, выше которой они находятся в высокоэластичном состоянии, а ниже в стеклообразном. Причем температура стеклования у различных полимеров может быть самой разной: у резины порядка 70^оС, у полиэтилметакрилата 65^оС, у поливинилхлорида 80^оС, а у полиметилметакрилата 100^оС и т.д.

Если полимерный стержень, например, из ПММА нагреть выше температуры стеклования (100^оС), растянуть в несколько раз и в растянутом состоянии охладить до комнатной температуры, то после снятия нагрузки он будет долго сохранять растянутую форму, т.е. привод окажется во взведенном состоянии. Теперь достаточно нагреть стержень выше температуры стеклования (100^оС) и он начнет сокращаться, развивая то же усилие, что было затрачено на его взведение (см. Полимеры на всякий пожарный случай Изобретатель и рационализатор, 1989, N 2, с. 13).

Целью данного изобретения является повышение быстродействия срабатывания (разрушение сосуда огнетушителя) при заданных температурных параметрах.

Эта цель достигается за счет того, что в порошковом автоматическом огнетушителе, содержащем герметичный разрушаемый сосуд с огнетушащим порошком, автономный источник генерации рабочего газа и пусковое устройство с термочувствительным и электронагревательным элементами, размещенными внутри герметичного разрушаемого сосуда, термочувствительный элемент выполнен в виде обруча из термочувствительного полимерного материала, прилегающего к внутренней поверхности стенки разрушаемого сосуда и обжимающего упругую скобу пускового устройства, имеющую подвижные в тангенциальном направлении рабочие губки, между которыми размещен автономный источник генерации рабочего газа, а эл. нагревательный элемент выполнен из эл. проводной краски, нанесенной на поверхность термочувствительного элемент или на внутреннюю поверхность стенок герметичного разрушаемого сосуда.

С целью предотвращения проникновения газогенерирующих компонентов в огнетушащий состав автономный источник генерации рабочего газа размещен в герметичной эластичной оболочке внутри сосуда по его оси. С целью равномерного распределения рабочего газа внутри сосуда эластичная оболочка выполнена в виде размешенного по длине сосуда мешочка.

С целью технологичности изготовления огнетушителя и контроля за качеством (слеживаемостью) огнетушащего состава герметичный разрушаемый сосуд с одного из его концов выполнен с герметизирующейся завинчивающейся крышкой.

С целью контроля за качеством (началом саморазложения) огнетушащего порошка внутри герметичного сосуда огнетушителя у его стенки размещен герметичной прозрачной ампулы, на одном из концов которой встроена эластичная мембрана.

С целью фиксации термочувствительного обруча внутри сосуда и повышения быстродействия его работы за счет концентрации тепловой энергии на большей обогреваемой поверхности обруч термочувствительного элемента размещен в выемке кольцевого гофра сосуда.

На фиг. 1 изображен огнетушитель, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант выполнения герметичного сосуда огнетушителя с завинчивающейся крышкой и электронагревательного средства, выполненного на наружной поверхности гофра сосуда огнетушителя.

Порошковый автоматический огнетушитель состоит из герметичного разрушаемого сосуда 1, заполненного огнетушащим порошком 2. Внутри герметичного сосуда 1 размещено пусковое устройство, состоящее из термочувствительного элемента в виде обруча 3, встроенного в выемку кольцевого гофра 4, и обжимаемой упругой скобы 5, между рабочими губками 6 и 7 которой размещен автономный источник генерации рабочего газа, состоящего из легкоразрушаемой герметичной ампулы 8 (пакетика) с химически активным веществом, которая размещена в герметичном пакетике 9 с другим химически активным веществом. Герметичный пакетик 9 размещен в герметичной эластичной оболочке 10, которая размещена внутри сосуда 1 и засыпана со всех сторон огнетушащим порошком 2. Внутри герметичного сосуда 1, у его стенки размещен датчик контроля 11 за внутренним давлением газа, состоящий из прозрачной ампулы, на одном из концов которой встроена эластичная мембрана 12.

На фиг. 3 изображен вариант выполнения герметичного сосуда 1 с завинчивающейся герметичной крышкой 13 из электронагревательного средства 14, выполненного на наружной поверхности гофра 4 сосуда 1 огнетушителя.

В рабочем положении огнетушителя его герметичный разрушаемый сосуд 1 находится в запаянном положении или закрыт завинчивающейся герметичной крышкой 13.

Как показали испытания огнетушащий порошок 2 в сосуде 1 может хранится, не комкуясь и не разлагаясь, более 4 лет. Контроль за его качеством определяется визуально и посредством датчика контроля 11: при разложении порошка внутри сосуда 11 создается избыточное давление газа и мембрана 12 датчика под воздействием давления газа вдавливается во внутрь ампулы, что можно зафиксировать визуально и принять меры по замене огнетушащего порошка.

В соответствии с противопожарными нормами в огнетушителях объемом до 10 л огнетушащий порошок следует проверять ежегодно, а в огнетушителях свыше 10 л и в емкостях пожарных автомобилей 1 раз в 6 мес (см. Казаков М.В. Петров И. И. и Реутт В.Ч. Средства и способы тушения пламени горючих жидкостей. М. Стройиздат, 1977, с. 73).

Порошковый автоматический огнетушитель работает следующим образом.

При повышении температуры в защищаемом помещении (шкафу) от пламени пожара потоки горячего газа будут нагревать стенки гофра 4 сосуда 1 огнетушителя и соответственно нагревать тело обруча 3 термочувствительного элемента, выполненного, например, из резины (с температурой стеклования 70^оС). При нагреве термочувствительного элемента 3 до 70^оС обруч мгновенно сжимается и сдавливает губки 6 и 7 упругой скобы 5. При толщине полимерного обруча около 2 мм и его ширине, равной 20 мм, на губках будет создано сжимающее усилие около 400 кг. Под действием усилия губок 6 и 7 герметичная ампула 8 (пакетик) с химически активным веществом разрушается, происходит смешивание двух химически активных веществ в пакетике 9 и происходит химическая реакция с активным выделением рабочего газа. Рабочий газ разрушает оболочку пакетика 9 и заполняет объем герметичной эластичной оболочки 10. Через 3-10 с внутри оболочки 10 создается давление рабочего газа около 5-10 атм, которое разрушает стенки сосуда 1 и распыляет огнетушащий порошок 2 на очаг пожара.

Для генерации рабочего газа в сосуде 1 огнетушителя пакетики 8 и 9 могут заполняться различными химическими веществами, исходя из их наличия или целесообразности. Например, пакетик 8 можно заполнить кислотой, а пакетик 9 щелочью. Щелочная часть представляет собой водный раствор двууглекислой соды (бикарбонат натрия NaHCO₃). Кислотная часть представляет собой смесь серной кислоты H₂SO₄ с сернокислым окисным железом Fe₂(SO₄)₃, сернокислым алюминием Al₂(SO₄)₃.

При соединении щелочной и кислотной частей происходят следующие реакции:
2NaHCO₃+H₂SO₄_→ Na₂SO₄+2H₂O+2CO
6NaHCO₃+Fe₂(SO₄)₃_→ 3Na₂SO₄+2Fe(OH)₂+6CO
Образующийся углекислый газ создает необходимое давление для разрушения стенок сосуда 1 и распыления порошка 2. (см. Шувалов М.Г. Основы пожарного дела. М. Стройиздат, 1979, с. 160).

Для генерации рабочего газа можно использовать также, например, водный раствор двууглекислой соды и водный раствор лимонной кислоты CH₂COOH, при соединении которых образуется углекислый газ (см. И сифон и огнетушитель. Моделист-конструктор, 1984, N 6, с. 31).

При выполнении герметичного сосуда 1 с электронагревательным средством 14, питающие клеммы которого подключены к системе противопожарной сигнализации и управления (на чертеже не показано), при разрушении герметичного сосуда 1 разрушится и целосность цепи электронагревательного средства 14, что приведет к срабатыванию противопожарной сигнализации.

Электронагревательное средство 14 может быть также включено в систему местного пуска (срабатывания) огнетушителя от местных кнопок управления, при нажатии на которые в электронагревательное средство будет поступать электрический ток и нагревать термочувствительный элемент 3 до температуры его срабатывания. Кроме того, электронагревательное средство 14 огнетушителя может быть задействовано в систему автоматической противопожарной защиты для группового объемного тушения пожара с включением огнетушителей от противопожарной автоматики.

Выполнение в порошковом автоматическом огнетушителе пускового устройства с термочувствительным элементом, выполненного в виде обруча из термочувствительного полимерного материала, обжимающего упругую скобу пускового устройства с подвижными в тангенциальном направлении губками, между которыми размещен автономный источник генерации рабочего газа, позволяет повысить быстродействие срабатывания огнетушителя при заданных температурных параметрах, например 70^оС.

Выполнение (размещение) автономного источника генерации рабочего газа в герметичной эластичной оболочке внутри герметичного разрушаемого сосуда исключает проникновение в огнетушащий порошок химических веществ газогенерирующих компонентов, что способствует более полному протеканию процессов химической реакции между веществами и равномерному перераспределению давления рабочего газа по длине герметичного сосуда.

Выполнение герметичного разрушающего сосуда с герметизирующейся завинчивающейся крышкой повышает технологичность изготовления огнетушителя и контроль за качеством порошка.

Выполнение огнетушителя с датчиком контроля за внутренним давлением газа внутри сосуда позволяет осуществлять постоянный контроль за качеством огнетушащего порошка и повышает безопасность его обслуживания.

Выполнение стенок сосуда огнетушителя с гофрами позволяет увеличить площадь обогрева термочувствительного элемента и надежно фиксировать обруч внутри сосуда.

Экономия от использования порошкового автоматического огнетушителя получается за счет повышения его быстродействия и надежности работы, а также за счет простоты устройства и снижения эксплуатационных расходов противопожарных автоматических систем обемного пожаротушения.

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к автоматическим огнетушителям для локальной защиты объектов при тушении пожаров твердых и жидких горючих материалов в помещениях кладовых, кабельных галереях, бункерах, электрических шкафах и др., а также может быть использовано в системах автоматической противопожарной защиты при тушении больших площадей (объемов) группой огнетушителей, сблокированных между собой и управляемых дистанционно от системы противопожарной автоматики. В предлагаемый порошковый автоматический огнетушитель, содержащий герметичный разрушаемый сосуд с огнетушащим порошком, встроен автономный источник генерации рабочего газа и пусковое устройство с термочувствительным элементом. При этом термочувствительный элемент выполнен в виде обруча из полимерного термочувствительного материала, прилегающего к внутренней поверхности сосуда и обжимающего упругую скобу пускового устройства, между рабочими губками которого размещен автономный источник генерации рабочего газа, в виде изолированных друг от друга химически активных веществ. Причем с целью дистанционного пуска и контроля за срабатыванием огнетушителя термочувствительный элемент снабжен электронагревательным элементом, выполненным из электропроводной краски. 5 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Порошковый автоматический огнетушитель, содержащий герметичный разрушаемый сосуд с огнетушащим порошком, автономный источник генерации рабочего газа и пусковое устройство с термочувствительным и электронагревательным элементами, размещенными внутри герметичного разрушаемого сосуда, отличающийся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде обруча из термочувствительного полимерного материала, прилегающего к внутренней поверхности стенки разрушаемого сосуда и обжимающего упругую скобу пускового устройства, имеющую подвижные в тангенциальном направлении рабочие губки, между которыми размещен автономный источник генерации рабочего газа, а электронагревательный элемент выполнен из электропроводной краски, нанесенной на поверхность термочувствительного элемента или на внутреннюю поверхность стенок герметичного разрушаемого сосуда. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что автономный источник генерации рабочего газа размещен в герметичной эластичной оболочке внутри разрушаемого сосуда по его оси. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что эластичная оболочка выполнена в виде размещенного по длине разрушаемого сосуда мешочка. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что герметичный разрушаемый сосуд с одного из его концов выполнен с герметизирующейся завинчивающейся крышкой. 5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что внутри герметичного сосуда огнетушителя у его стенки размещен датчик контроля за внутренним давлением газа, выполненный в виде герметичной прозрачной ампулы, на одном из концов которой встроена эластичная мембрана. 6. Устройство по пп. 1 5, отличающееся тем, что обруч термочувствительного элемента размещен в выемке кольцевого гофра сосуда.