АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1996 года по МПК A62C19/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, а точнее к огнетушителям импульсного или взрывного действия, используемым как стационарно в жилых, торговых, производственных, складских и др. помещениях, а также в каютах пассажирских судов, на автомобильном и железнодорожном транспорте, так и в качестве метаемых огнетушителей, выполненных в виде гранат, бомб и снарядов, срабатывающих автономно от действия определенной температуры окружающей среды.

Известны огнетушители импульсного или взрывного действия использующие химическую энергию бризантных взрывчатых веществ для разброса или распыления пожаротушащих составов с целью тушения пожаров.

Основным достоинством таких огнетушителей в отличии от традиционных является их повышенная эффективность за счет быстроты опорожнения огнетушителя, лучшего распыления пожаротушащего состава и пламягасящего действия ударной волны, сопровождающей взрыв.

К таким огнетушителям можно отнести, например, огнетушители, разработанные в Киевском институте проблем материаловедения. Эти огнетушители стационарного типа конструктивно могут быть выполнены в виде сферы, полусферы или конуса из картона, пластмассы или металла. Они не полностью заполняются пожаротушащим порошком марки ПСБ-3 и содержат в верхнем свободном от порошка объеме заряд взрывчатого вещества ВВ, выполненный соответственно сферической, полусферической или конусной формы, который помещается в герметичную поролоновую оболочку и снабжен капсюлем детонатором, срабатывание которого осуществляется от электрического импульса, подаваемого от традиционных средств пожарной сигнализации специальными датчиками, размещенными на потолке помещения (Захматова В. "Что показали эксперименты" в журнале "Пожарное дело" за 1988 г. N 6, с. 22-23).

Недостатками этих конструкций является наличие в них бризантных взрывчатых веществ, требующих осторожного с ними обращения при транспортировке, хранении и эксплуатации и создающих при работе огнетушителя детонационную ударную волну, представляющую опасность для здоровья человека, а также зависимость работоспособности этих огнетушителей от исправности по крайней мере трех элементов электрической цепи: электрического капсюля-детонатора, датчика пожарной сигнализации и источника электрической энергии.

Известен огнетушитель, в котором заряд ВВ выполнен в виде оболочки нанесенной на осевой стержень огнетушителя (а.с. СССР N 1266549, 06. 05. 85 г. Б.И. СССР N 10 за 1986 г.).

Известен также огнетушитель, в котором заряд ВВ помещен в патрон, при этом капсюль детонатор срабатывает от огнепроводного шнура, выполненного в виде двух лент, покрытых данным порохом с помощью клея (патент Швейцарии N 655086 от 27.03.86 г. Р.Ж.Пожарная охрана N 1 за 1987 г. 1А71П).

Известны метаемые огнетушители-снаряды, в которых заряд ВВ в виде пучка детонирующих шнуров помещен в трубку из картона или резины с целью обеспечения их пристыковки по торцу с капсюлем детонатором ударного или инерционного типа (заявки на изобретения СССР N 4747632/12/126 008 от 11.10.89 г. и N 4847612/12/121 от 08.05.90 г).

К недостаткам этих огнетушителей можно отнести как наличие в них небезопасных в обращении бризантных взрывчатых веществ, так и капсюлей-детонаторов и наличие незащищенных от статического электричества и, следовательно, пожароопасных огнепроводных шнуров.

Наиболее близко к изобретению по количеству совпадающих конструктивных признаков относится забрасываемый огнетушитель по а.с. СССР N 1592000 от 03.02.88 г. Огнетушитель включает разрывную оболочку, заполненную пожаротушащим порошком, и газогенерирующее устройство, выполненное в виде рукоятки, входящей в корпус до его середины, и включающее в части рукоятки, выходящей наружу корпуса, ударный механизм, а в части рукоятки, размещенной в корпусе, капсюль-воспламенитель накольного действия, заряд-замедлитель, газогенерирующий заряд и распылительную камеру. Ударный механизм содержит пружину, ударник и предохранитель (чеку) в виде штифта, стопорящий ударник в боковом отверстии рукоятки. Газоводные отверстия для отвода продуктов сгорания газогенерирующего заряда выполнены на торце распылительной камеры. Газогенерирующий заряд находится в сплошном корпусе без отверстий, сообщаемом как с камерой заряда замедлителя, так и с распылительной камерой. Твердотопливный заряд выполнен в виде цилиндрической пороховой шашки, которая горит в течение определенного времени. Газоводные отверстия торца распылительной камеры с внешней стороны закрыты предохранительной оболочкой, которая препятствует попаданию пожаротушащего порошка в распылительную камеру. После ручного снятия предохранителя огнетушитель забрасывается в очаг пожара. Освобожденная предохранителем пружина производит удар ударника по капсюлю-воспламенителю и инициирует его. От форса пламени капсюля-воспламенителя воспламеняется заряд-замедлитель, который, обеспечивая для бросающего огнетушителя безопасную временную задержку, после выгорания воспламеняет газогенерирующий заряд. Продукты сгорания заряда под давлением отбрасываются с отверстий распылительной камеры в предохранительную оболочку и попадают в объем огнетушителя. После аэрации порошка и создании определенного давления пороховые газы разрывают оболочку огнетушителя и распыляют пожаротушащий порошок на поверхность горения.

В связи с увеличением времени процесса горения одношашечного твердотопливного заряда по сравнению с использованием бризантных ВВ в данном огнетушителе снизилась эффективность распыления пожаротушащего вещества. Кроме того, размещение торца трубки распылительного устройства с газоводными отверстиями в центре огнетушителя неэффективно воздействует на ту часть пожаротушащего вещества, которая располагается начиная от места заделки корпуса заряда в огнетушителе вплоть до отверстий распылительного устройства. Эта часть пожаротушащего вещества (примерно 50%) находится как бы в застойной зоне и не подвергается активному воздействию продуктов сгорания порохового заряда, на которые возложена задача аэрации, разрыхления и измельчения сложившегося (скомковавшегося) со временем порошка, а также задача разрыва оболочки огнетушителя и качественное распыление пожаротушащего порошка над поверхностью горения.

К недостаткам данного огнетушителя можно также отнести отсутствие в его конструкции устройств, обеспечивающих автономность его работы, т.е. возможность его автоматического срабатывания при возникновении пожара, например возможность срабатывания при повышенной температуре. Наличие такого устройства, с одной стороны, расширило бы диапазон работы, позволило использовать его также в автономном стационарном режиме, а с другой стороны, повысило эффективность его использования при пожаротушении, например дало возможность повторно использовать бросаемый огнетушитель в случае его неточного первоначального бросания в очаг пожара. Кроме того, размещение предохранителя (чеки) на боковой поверхности рукоятки не позволяет ввести ее внутрь огнетушителя и тем самым уменьшить габариты.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание автоматического огнетушителя импульсного действия, несложного по конструкции и технологичного в изготовлении с расширенным диапазоном применения от стационарного (бытового или промышленного) до метаемого (ручного или орудийного).

Для достижения этой цели в известном огнетушителе, включающем разрывной корпус и герметичную оболочку, заполненную пожаротушащим веществом, корпус распылителя выполнен в виде трубы, проходящей через слой огнетушащего вещества, в которой по всей длине выполнены газоводные отверстия, перекрытые снаружи предохранительной оболочкой, а изнутри форсирующим элементом, выполненным из листового материала. Внутри распылителя размещен пороховой заряд, выполненный из зерненого пороха, и установлен с кольцевым зазором относительно внутренних стенок распылителя (или форсирующего элемента) ударный механизм, содержащий корпус, в переднем дне которого, обращенном к пороховому заряду, установлен капсюль накольного действия, сжатую пружину, ударник, включающий шток, который через отверстие в заднем дне корпуса, выходит наружу и стопорится с помощью предохранителя, выполненного из легкоплавкого сплава типа сплава Вуда.

Пороховой заряд выполняется из зерненого пороха, например, дымного, марки ДРП-2, который может располагаться в объеме распылителя, включая кольцевой зазор между стенками корпуса ударного механизма и внутренней поверхностью форсирующего элемента, или размещаться во вкладном герметичном футляре, боковые стенки которого одновременно выполняют роль форсирующего элемента.

Как вариант, пороховой заряд может быть выполнен в виде брикета пористой структуры, спрессованного из зерненого пороха, или в виде смеси двух или более порохов, например дымного, имеющего хорошую воспламенительную способность, и бездымного, имеющего высокие энергетические характеристики. Пороховой заряд может выполняться составным, в котором различные марки порохов располагаются друг за другом и могут отделяться друг от друга сгорающими оболочками.

В связи с тем, что горение пороха осуществляется параллельными слоями, то при одинаковых условиях горения время горения зерненого порохового заряда во столько раз меньше времени горения одношашечного заряда во сколько раз горящий свод зерна меньше горящего свода пороховой шашки.

Пористый брикет, неплотно спрессованный из пороховых зерен, при горении распадается на отдельные зерна и горит как навеска зерненого пороха. С целью уменьшения времени горения и увеличения полноты сгорания в данном изобретении за счет введения форсирующего элемента повышается начальное давление, за счет которого увеличивается скорость горения пороха. Так как продукты сгорания заряда начинают проникать в объем огнетушителя после разрушения форсирующего элемента при большем давлении, чем без форсирующего элемента, то процесс аэрации порошка, разрушение герметичной оболочки и разрывного корпуса разрыхления и распыления пожаротушащего порошка происходят более интенсивно и качественно. Равномерное распыление пожаротушащего порошка осуществляется за счет газоводных отверстий, размещенных по всей длине распылителя, проходящего через весь слой порошка.

Ударный механизм, размещенный в распылителе, не препятствует проходу продуктов сгорания заряда через отверстия, т.к. между их стенками установлен гарантированный зазор.

Возросла стабильность горения порохового заряда из-за размещения капсюля-воспламенителя в районе его середины, где он осуществляет его воспламенение, при этом протекание воспламенительного процесса по слою пороховых зерен происходит в направлении к двум торцам одновременно, при этом уменьшается время воспламенения всех зерен заряда, уменьшается вероятность аномального выскока давления, способного разрушить распылитель. Аномальные выскоки давления возникают в удлиненных насыпных зарядах из-за уплотнения пороховых зерен на конце заряда во время воспламенения.

Предохранитель, как указывалось ранее, выполнен в изобретении из легкоплавкого сплава с температурой плавления порядка 60-180^oС. Характеристики некоторых легкоплавких сплавов приведены (таблица) ниже из книги "Материалы в приборостроении а автоматике" под редакцией Пятина Ю.М. М. Машиностроение, 1969 г.

Предохранитель размещается на торце ударного механизма и в зависимости от условий эксплуатации может выполняться в виде цилиндрического штифта, устанавливаемого в отверстие штока и контактирующего с торцом ударного механизма, или в виде шайбы или цилиндра, которые надеваются на шток и размещаются между торцом ударного механизма и головкой штока ударника.

В третьем варианте предлагается плавкий предохранитель впаять в полость заднего торца ударного механизма вместе со штоком ударника, имеющего в месте пайки проточку или отверстие для более надежного зацепления ударника.

Расплавление предохранителя происходит при определенной повышенной температуре, при этом освобожденный от зацепления ударник под действием упругой силы пружины производит накол капсюля-воспламенителя и воспламенение заряда.

Время с момента установления в окружающей среде температуры плавления предохранителя до срабатывания огнетушителя не превышает 3-5 с.

На фиг. 1 изображен общий вид автоматического огнетушителя импульсного действия в разрезе.

Автоматический огнетушитель импульсного действия содержит разрывной корпус 1, выполненный из картона в форме прямой четырехугольной призмы, герметичную оболочку 2, выполненную из полимерной пленки, заполненную пожаротушащим порошком 3 марки ПСБ-3, и осевой распылитель 4, проходящий через слой огнетушащего порошка 3. Распылитель по всей длине имеет отверстия 5, перекрытие снаружи предохранительной оболочкой 6, а изнутри форсирующим элементом 7. Внутри распылителя и форсирующего элемента помещены пороховой заряд 8, выполненный из зерненого пороха, и ударный механизм 9, размещенный с зазором к внутренней поверхности распылителя. В переднем дне 10 распылителя помещен капсюль-воспламенитель 11. Далее следуют ударник 12 и пружина 13. Шток ударника проходит через отверстие в заднем дне 14 ударного механизма и стопорится плавким предохранителем 15 в виде цилиндрического штифта, установленного в отверстии штока. На внешней поверхности огнетушителя распылитель 4 фиксируется или с помощью фланцев доньев переднего 16 и заднего 14 или проволочных штифтов. На конце штока ударника 12 с помощью разъемного соединения установлен транспортировочный фиксатор 17, выполненный в виде стакана, навинченного на конец штока и контактирующего своими краями с дном 14 ударного механизма.

На фиг. 2 4 представлены различные варианты выполнения плавкого предохранителя. На фиг. 2 плавкий предохранитель 15 выполнен в виде цилиндрической трубки, надетой на шток 12 и контактирующей одним концом с дном ударного механизма 14, а другим с гайкой 18, навернутой на конец штока. На фиг. 3 предохранитель 15 выполнен в виде пробки, в которую впаян шток 12, имеющий в месте пайки проточку 19 для лучшего зацепления. На фиг. 4 предохранитель 15 выполнен в виде пробки, которая впаяна в полость дна 14 ударного механизма и одновременно шток ударника 12 также впаян в предохранитель. Для лучшего зацепления поверхности дна и штока подлежащие пайки имеют проточки 19 и 20.

Изготовление плавких предохранителей, изображенных на фиг. 3 и 4, осуществляется путем заливки расплава легкоплавкого сплава соответственно в специальную форму фиг. 3 или непосредственно в полость дна.

Автоматический огнетушитель импульсного действия работает следующим образом. При возникновении пожара повышается температура окружающего воздуха, через 2^oC3 с с момента установления температуры, равной температуры плавления предохранителя, происходит плавление плавкого предохранителя 15, шток ударника 12 выходит из зацепления с предохранителем и под действием пружины 13 ударяет своим жалом по капсюлю 11, который срабатывает и воспламеняет пороховой заряд 8. При горении порохового заряда в распылителе 4, которое продолжается 10-30 м/с, растет давление продуктов сгорания. При достижении давления форсирования происходит прорыв форсирующего элемента в местах, контактирующих с отверстиями в распылителе 5. Одновременно разрушается предохранительная оболочка 6.

Через отверстия распылителя 5 продукты сгорания заряда под давлением попадают в объем огнетушителя, где прорывают герметичную оболочку 2, разбивают комки слежавшегося порошка 3, перемешиваются с ним и разрушают разрывной корпус 1 огнетушителя. При этом огнетушащий порошок выбрасывается наружу и импульсно распыляется, образуя пылевое облако над горящей поверхностью и производя огнетушащее действие.

Предлагаемый огнетушитель является автоматическим и может работать автономно без участия человека в постоянном дежурном режиме и без дополнительного оборудования может выполнять роль пожароохранной сигнализации т.к. его работа сопровождается громким хлопком.

Огнетушитель эффективен, поскольку срабатывание огнетушителя происходит в начальный момент пожара, когда его легче потушить из-за наличия предохранителя из сплава с низкой температурой плавления порядка 60^oС.

Размещение капсюля-воспламенителя в середине заряда исключает аномальные высоки давления и, следовательно, повышает его безопасность в заданном диапазоне температур эксплуатации.

Зерненая структура пороха, место размещения капсюля-воспламенителя в середине заряда, а также наличие форсирующего элемента обеспечивают быстрое и полное сгорание заряда и отвечают импульсной его работе в один прием. Качественное распыление порошка обеспечивается за счет размещения газоводных отверстий по всей длине распылителя, проходящего через весь слой порошка.

Импульсный режим работы огнетушителя и качественное распыление порошка обеспечивает эффективное тушение пожара.

Наличие плавкого предохранителя повышает эффективность использования ручных метаемых огнетушителей, т.к. находится в постоянной готовности к использованию и не требует ручного механического выдергивания предохранителя, а также позволяет исправить ошибку при неточном первоначальном броске в очаг пожара.

Использование: в противопожарной технике. Сущность изобретения: автоматический огнетушитель импульсного действия содержит разрывной корпус, заполненный огнетушающим веществом, размещенный в нем распылитель, содержащий корпус, ударник, сжатую пружину и предохранитель, стопорящий ударник в корпусе. Распылитель выполнен в виде трубы, проходящей через слой огнетушащего вещества, имеющий отверстия, выполненные по всей длине, которые перекрыты изнутри форсирующим элементом, выполненным из листового материала, в котором размещен пороховой заряд, выполненный из зерненого пороха, и установлен с зазором ударный механизм, имеющий в переднем дне, обращенном к пороховому заряду, капсюль, ударник включает шток, который через отверстие в заднем дне корпуса выходит наружу и стопорится с помощью предохранителя, выполненного из легкоплавкого сплава. 12 з. п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Автоматический огнетушитель импульсного действия, включающий разрывной корпус, заполненный огнетушащим веществом, размещенный в нем распылитель, заряд, капсюль, ударный механизм, содержащий корпус, ударник, сжатую пружину и предохранитель, стопорящий ударник в корпусе, отличающийся тем, что распылитель выполнен в виде трубы, проходящей через слой огнетушащего вещества, имеющей отверстия, выполненные по всей длине, которые перекрыты изнутри форсирующим элементом, выполненным из листового материала, в котором размещен пороховой заряд, выполненный из зерненого пороха, и установленный с зазором ударный механизм, имеющий в переднем дне, обращенном к пороховому заряду, капсюль, а ударник включает шток, который через отверстие в заднем дне корпуса выходит наружу и стопорится с помощью предохранителя, выполненного из легкоплавкого сплава. 2. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что разрывной корпус выполнен из картона, имеет форму прямой призмы или цилиндра, а огнетушащее вещество помещено в герметичную оболочку, выполненную из полимерной пленки, например полиэтиленовой. 3. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что, отверстия у распылителя снаружи перекрыты предохранительной оболочкой. 4. Огнетушитель по п. 1, отличающийся тем, что, распылитель с обоих торцов зафиксирован на наружной поверхности разрывного корпуса огнетушителя с помощью фланцев или штифтов. 5. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что, форсирующий элемент выполнен в виде футляра или оболочки, в котором помещен пороховой заряд. 6. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что пороховой заряд выполнен в виде брикета, спрессованного из зерненого пороха. 7. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что пороховой заряд выполнен в виде смеси зерненых порохов дымного и бездымного. 8. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что пороховой заряд выполнен составным, состоящим минимум из двух навесок зерненого пороха, бездымного и дымного, который размещен со стороны капсюля. 9. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что предохранитель выполнен в виде штифта, установленного в отверстие штока и контактирующего с дном корпуса ударного механизма. 10. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что предохранитель выполнен в виде шайбы или трубки, одетой на шток и контактирующей одним торцем с дном корпуса ударного механизма, а другим с концом штока, имеющим уширение. 11. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что предохранитель выполнен в виде пробки, расположенной с внешней стороны дна ударного механизма и в которую впаян шток, имеющий в месте пайки проточку или отверстие. 12. Огнетушитель по пп.1 и 11, отличающийся тем, что предохранитель в виде пробки расположен в полости, выполненной с внешней стороны дна ударного механизма, и скреплен с ее стенками с помощью пайки. 13. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что на конце штока за предохранителем закреплен с помощью разъемного соединения транспортировочный фиксатор, контактирующий с дном ударного механизма.