ГАЗОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПОРОШКОВОГО ОГНЕТУШИТЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК A62C13/22 

Предлагаемое техническое решение относится к пожарной технике, касается, в частности, средств создания рабочего давления в корпусах порошковых огнетушителей.

Известен газогенератор для порошкового огнетушителя (Авт.свид. СССР N 860773 1979). Газогенератор представляет собой последовательно соединенные камеры, содержащую газогенерирующий заряд,охладитель, выполненный в виде коаксиальных цилиндров из теплопоглощающего материала и газовод.

Известен газогенератор порошкового огнетушителя (Патент РФ N 1537279, 1990). Газогенератор представляет собой камеру с расположенными внутри нее инициатором с частью газогенерирующего заряда, соосно которому установлен газовод, на части боковой поверхности которого выполнена перфорация. Вокруг перфорации газовода расположена основная часть газогенерирующего заряда.

Недостатком известных устройств являются сложность и нетехнологичность конструкций, а также в ряде случаев невозможность применения для вытеснения из корпуса огнетушителя огнетушащих порошков на легкоплавкой основе.

Прототипом предлагаемого технического решения является газогенератор порошкового огнетушителя (патент РФ N 1637813, 1990), т.к. он совпадает с предлагаемым по наибольшему числу признаков.

Газогенератор содержит камеру сгорания с отверстиями для выхода газа, расположенный внутри камеры газогенерирующий заряд, установленный с зазором относительно стенок.

Недостатком прототипа является недостаточная широта эксплуатационных возможностей. Указанный недостаток обусловлен невозможностью применения известного устройства для вытеснения огнетушащих порошков, выполненных на основе легкоплавких компонентов, например, фосфатов аммония. Так, фосфаты аммония имеют температуру плавления около 180^oС, а температура генераторных газов, образующихся при горении газогенерирующего заряда, составляет от 500 до 1500^oС. Поэтому при использовании известного устройства для вытеснения порошков на легкоплавкой основе в результате воздействия высокотемпературных газов на порошок в нем образуются агломераты, препятствующие свободному истечению порошка из корпуса огнетушителя.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей газогенератора.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в газогенераторе для порошкового огнетушителя, содержащим камеру сгорания с отверстиями для выхода газа и расположенный внутри камеры газогенерирующий заряд, установленный с зазором относительно стенок, газогенерирующий заряд имеет дегрессивную поверхность горения и выполнен из состава, способного генерировать газ при нормальном давлении, а общая площадь отверстий для выхода газа равна (0,0013-0,05) общей начальной площади поверхности заряда.

В предпочтительном варианте выполнения газогенератора, газогенерирующий заряд выполнен в виде набора бесканальных таблеток.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В результате проведенных экспериментальных исследований было установлено, что высокотемпературные генераторные газы оказывают отрицательное воздействие на порошки, выполненные из легкоплавкой основы, только при наличии сверхкритического перепада давлений между камерой сгорания газогенератора и корпусом огнетушителя, когда имеет место сверхзвуковая струя газа, истекающая из газогенератора. Только в этом случае происходит оплавление порошка и образование в порошке агломератов, препятствующих свободному истечению порошка из корпуса огнетушителя через расходный клапан. При дозвуковой скорости истечения газа из газогенератора в порошок агломераты в нем не образуются и отрицательного воздействия высокотемпературный генераторный газ на легкоплавкие порошки не оказывает.

Для обеспечения дозвуковой скорости истечения газа из газогенератора необходимо применение заряда из состава, способного генерировать газ без наличия избыточного давления в камере сгорания, т.е. способного гореть в замкнутом пространстве при нормальном давлении, а общая площадь отверстий для выхода газа должна обеспечивать отток образующегося газа без появления избы точного давления в камере сгорания. Кроме того, площадь горения заряда, определяющая газоприход не должна увеличиваться с течением времени, а иметь дегрессивную поверхность, т.е. уменьшающуюся с течением времени. В этом случае наибольшее значение скорости газового потока, истекающего из газогенератора, имеет место в начальный момент времени и с течением времени будет уменьшаться, что гарантирует отсутствие отрицательного влияния на порошок генераторного газа за все время работы газогенератора даже с учетом небольшого увеличения скорости горения состава за счет роста давления в корпусе огнетушителя и соответственно в камере сгорания газогенератора.

Кроме того, дегрессивная форма поверхности горения заряда обеспечивает в начале работы газогенератора быстрый набор давления в корпусе огнетушителя и последующее его небольшое поддержание при вскрытии расходного клапана (при подаче порошка на очаг пожара) до окончания работы газогенератора.

Общая площадь выходных отверстий в газогенераторе, обеспечивающая отток образующегося газа без наличия сверхкритического перепада давлений между камерой сгорания газогенератора и корпусом огнетушителя, можно определить из уравнения неразрывности (равенство газоприхода газорасходу):
v_гρ_гS_a= S_г•v•ρ_т(1-κ) (1)
где S_г начальная площадь поверхности газогенерирующего заряда, м²;
v скорость горения газогенерирующего состава, м/с;
κ относительное количество образующихся при горении состава шлаков;
r_т плотность газогенерирующего состава, кг/м³;
S_a общая площадь отверстий для выхода газа в газогенераторе, м²;
плотность генераторного газа в начальный момент времени работы газогенератора, кг/м³;
Р_н начальное давление в корпусе огнетушителя в начальный момент времени работы газогенератора, н/м²
R газовая постоянная генераторного газа, Дж/кг К;
Т_гo температура генераторного газа в газогенераторе,К;
v_г скорость газового потока истекающего из камеры сгорания газогенератора, кг/с.

Принимаем, что скорость газового потока равна критической, выше которой она подниматься не должна:

где R газовая постоянная генераторного газа, Дж/кг К; Т_гo- температура генераторного газа в камере газогенератора, К; к коэффициент изоэнтропы генераторного газа. Преобразуя исходное выражение (1), получаем следующую зависимость для определения общей площади выходных отверстий газогенератора, обеспечивающих отсутствие сверхкритического перепада давлений:

Подставляя предельное значение характеристик газогенерирующих составов, применяемых в газогенераторах порошковых огнетушителей (v (0,5 - 5)•10^-3 м/с, ρ_т= (1,4-1,6)•10^-3 кг/м³, κ = (0-0,55), R (330-360) Дж/кг К, Т_го= (773-1773)К, к (1,15-1,27), получаем, что в зависимости от характеристик используемого газогенерирующего состава отношение общей площади выходных отверстий газогенератора к общей начальной поверхности заряда составляет:
S_a/S_г= (0,0013 0,05)
Выполнение газогенерирующего заряда в виде набора прессованных таблеток обеспечивает дегрессивную форму поверхности заряда, причем, бесканальная таблетка является наиболее технологичной формой заряда, что является весомым фактором при массовом выпуске порошковых огнетушителей.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид газогенератора в разрезе. Газогенератор имеет запорно-пусковую головку 1 с воспламенителем 2, камеру сгорания 3 с установленным внутри нее с зазором относительно стенок газогенерирующим зарядом 4. выполненным из прессованной пиротехнической смеси, способной устойчиво гореть в камере сгорания при нормальном давлении. В стенках камеры разложения выполнены отверстия 5 общей площадью, обеспечивающей дозвуковой режим истечения струй газа из газогенератора.

Газогенератор работает следующим образом.

С помощью запорно-пусковой головки 1 запускается воспламенитель 2. от которого зажигается газогенерирующий заряд 4. Образующийся генераторный газ выходит из отверстий 5 с дозвуковой скоростью и создает в корпусе огнетушителя рабочее давление. Давление в камере сгорания отслеживает давление в корпусе огнетушителя, т.е. с ростом давления в корпусе огнетушителя растет и давление в камере сгорания, однако. за все время работы газогенератора перепад давлений между камерой сгорания и корпусом огнетушителя сохранит докритическое значение.

Использование предлагаемого технического решения в сравнении с известными устройствами обеспечивает возможность наддува порошкового огнетушителя и вытеснения из него не только порошков на тугоплавкой основе (например, бикарбонат натрия), которые используются в основном для тушения очагов пожаров классов В, С, Е, но и порошков на легкоплавкой основе (фосфаты аммония), которые, в свою очередь, используются для тушения пожаров классов А,В,С,Е.

Использование: в противопожарной технике. Сущность изобретения: в газогенераторе для порошкового огнетушителя, содержащем камеру сгорания с отверстиями для выхода газа и расположенный внутри камеры газогенерирующий заряд, установленный с зазором относительно стенок, газогенерирующий заряд имеет дегрессивную поверхность горения и выполнен из состава, способного генерировать газ при нормальном давлении, а общая площадь отверстий для выхода газа равна (0,0013-0,05) общей площади поверхности заряда. Газогенерирующий заряд может быть выполнен в виде набора бесканальных таблеток, а отверстия для выхода газа закрыты материалом, разрушающимся под воздействием температуры горения газогенерирующего состава или при давлении, не превышающем значение сверхкритического перепада давления для генераторного газа. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Газогенератор для порошкового огнетушителя, содержащий камеру сгорания с отверстиями для выхода газа и расположенный внутри камеры газогенерирующий заряд, установленный с зазором относительно стенок, отличающийся тем, что газогенерирующий заряд имеет дегрессивную поверхность горения и выполнен из состава, способного генерировать газ при нормальном давлении, а общая площадь отверстий для выхода газа равна (0,0013 0,05) общей начальной площади поверхности заряда. 2. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что газогенерирующий заряд выполнен в виде набора бесканальных таблеток.