ПОРОШКОВЫЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ "МАНГУСТ" Российский патент 1996 года по МПК A62C13/22 

Изобретение относится к технике пожаротушения, а более конкретно к малогабаритным ручным порошковым огнетушителям многократного использования с огнетушащей способностью до 1,5 м² и может быть применен в быту, на транспортных средствах, в производстве для тушения небольших загораний бензина и других легковоспламеняющихся жидкостей, лаков, красок, пластмасс, а также энергоустановок под напряжением до 1000 В и других горючих веществ.

Известен ряд огнетушителей ручных порошковых серийно выпускаемых предприятиями промышленности ОП-1 "Момент", ОП-1 "Спутник", ОП-1 "Турист-2", ОП-5-02.

ОП-5-02, выпускаемый Ливенским заводом противопожарного машиностроения, соответствует ТУ-22-3952-77 и предназначенный для тушения огнетушащим порошком типа ПСБ горящих нефтепродуктов и электроустановок напряжением до 100В (класс пожара В, С, Е, до 1000 В, а также порошком типа П1 или ПФ тлеющих материалов. Данный огнетушитель состоит из корпуса, расположенного внутри него порошка, баллончика со сжатым газом и патрубка забора порошка, а также расположенных в верхней части корпуса пускозапорного устройства с сифонной трубкой.

ОП-1 "Турист-2" выпускаемый Шучанским заводом ППМ (Курганская обл.) соответствует техническим характеристикам паспорта ПО-17 ВНС и предназначен для тушения бытовых пожаров, а также пожаров на производстве и транспорте огнетушащим порошком типа ПСБ-2 по ТУ-6-18-139-72. Он состоит из корпуса с порошком внутри, а также пусковой головки, размещенной в верхней части корпуса и индикатора давления, смонтированного на нижнем днище корпуса. В качестве источника сжатого газа использован баллон, куда автомобильным и другим насосом закачивают воздух до давления 4 кгс/см² (30-20 качков насосом).

ОП-1 "Момент" выпускаемый предприятием "Заря", соответствует требованиям ТУ 78-407-77, предназначен для тушения загораний в жилых помещениях и на легковом транспорте зарядом порошка ПСБ газов и горючих жидкостей (класс С), а также зарядом порошка П-1А тлеющих материалов (класс А). Он состоит из полиэтиленового корпуса для хранения огнетушащего порошка, стакана внутри корпуса с баллончиком углекислоты, ударного механизма с подпружиненным бойком.

ОП-1 "Спутник" (см. Б.П. Иванов "Технические средства и способы тушения пожаров", М; 1981, Энергоиздат стр. 20), предназначен для тушения небольших загораний на грузовых автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных и других машинах. Огнетушитель состоит из цилиндрического корпуса с наклонной горловиной сетки, обеспечивающей распыление порошка, и резьбовой крышки. Все детали изготовлены из полиэтилена. Для приведения в действие отворачивают крышку и, удерживая огнетушитель за нижний конец корпуса, энергичным встряхиванием высыпают порошок на очаг пожара, для образования облака над пламенем. В качестве огнетушащего порошка применяется порошок типа ПСБ.

Общим недостатком описанных ручных порошковых огнетушителей, выпускаемых в настоящее время серийно, является заниженные эксплуатационные возможности, проявляющиеся в определенных условиях использования, связанные с малой надежностью успешного тушения пожаров.

Так в ОП-5-02 и ПО-1 "Турист-2" применяемый в качестве "транспортера" огнетушащего порошка сжатый воздух или азот не обеспечивает выброс всего заряда порошка в зимнее время (при температуре ниже 10^oC мороза) из-за падения давления сжатого газа в баллоне от температуры. Возможно, по этой же причине и не срабатывание огнетушителя.

Что касается ОП-1 "Спутник", то комкование порошка, происходящее уже в конце первого года хранения, приводит к закупорке сетки порошковыми уплотнениями и снижает эффективность использования огнетушителя спустя 12 месяцев после приобретения через торговую сеть, или у завода-изготовителя.

Множество технических решений, касающихся конструкции ручных порошковых огнетушителей, их узлов (особенно газогенераторов), а также способов подачи порошка в таких огнетушителях обнаружено заявителем в процессе патентных исследований технического уровня и новизны заявляемого огнетушителя "Мангуст", при работе с патентной информацией. Среди обнаруженных более чем 50 изобретений по а.с. СССР (глубина поиска 20 лет), касающихся конструктивно-компоновочной схемы ручных (малогабаритных) порошковых огнетушителей, а следовательно являющиеся аналогами защищаемого огнетушителя "Мангуст", следует отметить "Ручной огнетушитель с огнегасительным веществом в виде порошка" по а. с. СССР N 1648509, кл. А 62 С 13/22 от 4.04.88, опубл. 15.591 (Бюл. N 18), "Огнетушитель" по а.с. СССР NN 1584961 (кл. А 62 С 35/50 от 11.10.88, опубл. 15.08.90, Бюл. N 30), 1151245 (кл. А 62 С 13/00, от 3.06.83, опубл. 23.04.85, Бюл. N 15) 1169674 (кл. А 62 C 13/00 от 8.04.83, опубл. 30.07.85, Бюл. N 28) 1217430 (кл. А 62 С 13/22 от 14.02.84, опубл. 15.03.86, Бюл. N 10), 1245318 (кл. А 62 С 13/00, от 25.07.84, опубл. 23.07.86, Бюл. N 27), 1053838 (кл. А 62 С 35/00 от 29.06.89 опубл. 15.11.82, Бюл. 42) и др.

"Ручной огнетушитель." по а.с. СССР N 1648509 содержит цилиндрический полный корпус с дном, установленный в корпусе поршень для выброса порошка через выходное отверстие корпуса и расположенный в корпусе между дном и поршнем пиротехнический заряд с побудителем. С целью повышения безопасности огнетушителя за счет снижения давления в корпусе до атмосферного при отказе выброса в корпусе выполнен канал, соединяющий полость корпуса между дном и поршнем с атмосферой. Канал выполнен в крышке корпуса вдоль его продольной оси, корпус снабжен съемным колпачком для перекрытия канала. Для упрощения конструкции, побудитель пиротехнического заряда выполнен в виде капсуль-терки и расположен внутри канала, кроме этого канал выполнен в стенке корпуса огнетушителя, снабженной отражателем.

Главным недостатком описанного аналога, что сформулировано и в цели этого изобретения является возможность отказа срабатывания (выброса порошка). Это возможно из-за наличия в конструкции взаимно перемещающихся при срабатывании частей (поршень в корпусе). Действительно, вытесняя порошок из корпуса, поршень может заклиниться попавшим в зазор между ним и корпусом комком огнетушащего порошка. Комкованию же порошка "способствует" с одной стороны длительный срок хранения, с другой возможность прорыва горячих газов в полость корпуса, где находится порошок, от разлагающегося пиросостава и, соответственно, спекание порошка.

Наиболее близким на технической сущности и выбранный в связи с этим в качестве прототипа заявляемого огнетушителя "Мангуст" является порошковый огнетушитель по а.с. N 1 637 813 (свидетельство выдано на имя Ленинградского технологического института им. Ленсовета) кл. МКИ А 62 С 13/22 от 17.10.89, опубл. 30.03.91, Бюл. N 12. Прототип содержит цилиндрический корпус, газогенератор, включающий систему запуска, расположенную в верхней части корпуса огнетушителя и цилиндрическую камеру разложения с газогенерирующим зарядом, установленный с зазором относительно стенки камеры. С целью повышения надежности работы, камера разложения выполнена длиной от 0,8 до 1,0 высоты корпуса огнетушителя, при этом на боковой поверхности нижней части камеры разложения выполнены отверстия. Система запуска включает инициирующий элемент в виде порошкообразной навески, и вкладыш газогенерирующего состава.

Основным недостатком, обнаруженным в процессе эксплуатации прототипа, являются заниженные эксплуатационные возможности, вызванные увеличением количества отказов срабатывания, а также увеличением остатка невыброшенного порошка при успешном срабатывании газогенератора, особенно при эксплуатации в отрицательном интервале температур. Анализ причин указанных недостатков показал, что они связаны в основном с использованием в составе газогенератора трех видов зарядов. Действительно, в газогенераторе применяют один вид заряда для инициирующего элемента выполненного в виде навески, другой - порошкообразный состав для промежуточного газогенерирования и третий - газогенерирующий заряд, выполненный в виде таблеток и расположенный в камере газогенератора. Дело в том, что из каждого из трех зарядов по разному изменяется скорость горения и соответственно способность газогенерирования (расход) в зависимости от начальной температуры применения. Как правило, подбор зарядов по характеристикам (температура горения и расход) осуществляют для применения в положительном диапазоне температур эксплуатации. Это и вызывает увеличение отказов срабатывания, а также увеличение остатков невыброшенного порошка при состоявшемся срабатывании в случае применения в отрицательном диапазоне температур. Если же заряды подобрать для использования в отрицательном диапазоне температур эксплуатации, газовыделение будет происходить более интенсивно, чем расчетное, что приводит к выходу из камеры газогенератора более горячего газа (чем расчетный, т.к. газ не успевает отдать тепло корпусу камеры и непрореагировавшей части таблеток). Это приводит к спеканию огнетушащего порошка, ухудшению его аэрации, а следовательно к увеличению остатков невыброшенного порошка. В итоге эксплуатационные возможности огнетушителя-прототипа занижаются.

Целью настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет повышения надежности срабатывания, а также уменьшения остатка невыброшенного порошка или повышения стабильности величины этого остатка при эксплуатации во всем диапазоне температур применения. Целью также является сокращение номенклатуры зарядов применяемых в составе газогенератора огнетушителя, а также упрощение его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в известном огнетушителе содержащем цилиндрический корпус с расходным патрубком, снабженным распылителем порошка, газогенератор с системой запуска, расположенной в верхней части корпуса огнетушителя и цилиндрической камерой, снабженной отверстием выпуска генераторных газов, газогенерирующий состав расположен в верхней части камеры и снабжен капсюлем-воспламенителем. Система запуска газогенератора выполнена в виде взаимодействующего с капсюлем и зафиксированного чекой относительно крышки корпуса бойка, приводной стержень которого выведен из корпуса. При этом в нижней части камеры установлен рассекатель генераторных газов с каналом, снабженным расширительными лопастями по ходу газа. Кроме этого, отверстие выпуска генераторных газов расположено на нижнем торце камеры соосно корпусу, а на внутренней поверхности днища корпуса установлен отражатель генераторных газов, выполненный в виде концентричных круговых выштамповок, расположенных соосно отверстию выпуска генераторных газов, причем расширительные полости рассекателя образованы установкой друг на друга шайб различного внутреннего диаметра, при этом входное отверстие расходного патрубка расположено в верхней части корпуса, а прилежащий к нему объем отделен перепускной диафрагмой с отверстиями по диаметру меньшими, чем минимальный диаметр расходного патрубка.

Анализ причинно-следственной связи существенных признаков заявляемого решения с целью изобретения показал следующее.

Признаки "в верхней части камеры газогенератора расположен газогенерирующий состав с капсюлем-воспламенителем, а система запуска выполнена в виде взаимодействующего с капсюлем и зафиксированного чекой относительно крышки корпуса бойка, приводной стержень которого выведен из корпуса" обеспечивают повышение надежности срабатывания механической части системы запуска генератора за счет простоты конструкции, особенно в зимнее время, когда возможен "прихват" трущихся элементов конструкции по смазке или из-за их коррозии при хранении. Надежность при срабатывании повышается также за счет повышения удобства пользования при одновременном исключении несанкционированного срабатывания системы запуска за счет введения фиксации бойка чекой. Указанные технические эффекты, обеспечиваемые перечисленными признаками, являются причиной, вследствие которых достигается положительный эффект от применения заявляемого решения улучшение его эксплуатационных характеристик.

Признаки "в нижней части камеры установлен рассекатель генераторных газов с каналом, снабженным расширительными полостями по ходу газа" обеспечивают уменьшение температуры генераторных газов на выходе из газогенератора. Это исключает спекание огнетушащего порошка, что уменьшает остатки невыброшенного порошка, благоприятно влияет на эффективность его аэрации, а также не создает предпосылок для закупоривания выходного отверстия патрубка для подачи порошка в зону пожара. Тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики устройства.

Другие признаки, по мнению заявителей являющиеся частными существенными признаками предлагаемого изобретения, усиливают перечисленные выше технические эффекты, обеспечиваемые общими существенными признаками, а следовательно имеют причинно-следственную связь с целью изобретения.

Для доказательства соответствия предполагаемого изобретения критериям "новизна" и "существенные отличия" заявляемого решения выделив отличительные (от прототипа) признаки:
1. Газогенерирующий состав расположен в верхней части газогенератора.

2. Газогенерирующий состав снабжен капсюлем-воспламенителем.

3. Система запуска выполнена в виде бойка, взаимодействующего с капсюлем-воспламенителем.

4. Боек зафиксирован чекой относительно крышки корпуса.

5. Приводной стержень бойка выведен из корпуса.

6. В нижней части камеры газогенератора установлен рассекатель генераторных газов.

7. Рассекатель снабжен каналом.

8. Канал снабжен расширительными полостями по ходу газа.

9. Отверстие выпуска генераторных газов расположено на нижнем торце камеры.

10. Отверстие расположено соосно корпусу.

11. На внутренней поверхности днища корпуса установлен отражатель генераторных газов.

12. Отражатель выполнен в виде концентрических круговых выштамповок.

13. Круговые выштамповки расположены соосно отверстию выпуска генераторных газов.

14. Расширительные полости рассекателя образованы установкой друг на друга шайб различного внутреннего диаметра.

15. Входное отверстие расходного патрубка распылителя расположено в верхней части корпуса.

16. Прилежащий к входному отверстию объем отделен перепускной диафрагмой с отверстиями.

17. Отверстия перепускной диафрагмы по диаметру меньше, чем минимальный внутренний диаметр расходного патрубка.

Наличие семнадцати отличительных от прототипа признаков заявляемого решения позволяет квалифицировать его соответствующим критерию "новизна".

При анализе соответствия отличительных признаков критерию "существенные отличия" было установлено следующее.

Анализ аналогов заявляемого решения по наличию в них признаков, сходных с отличительными заявляемого решения, показал, что признак 2 является таковым. В аналоге по а.с. N 1648509 на "Ручной огнетушитель с огнегасящим веществом в виде порошка" имеется признак "пиротехнический заряд с побудителем", являющийся сходным с признаком 2 заявляемого решения. Действительно, признаки являются сходными, т.к. они идентичны совпадают по выполняемой функции и по форме выполнения. Новых технических свойств признак 2 заявляемому решению не обеспечивает. Следовательно он не соответствует критерию "существенные отличия".

Признаки 3 и 4 в аналогах не обнаружены, однако они широко известны в технике. Они описаны в статье "Капсюльная втулка" см. "Политехнический словарь" изд-во "СЭ", М. 1976, стр. 198.

Однако они обеспечивают заявляемому решению новое техническое свойство - повышение надежности срабатывания огнетушителя, а также уменьшение остатков невыброшенного порошка, особенно при эксплуатации в диапазоне отрицательных температур. На основании этого признаки 3 и 4 заявляемого решения соответствуют критерию "существенные отличия".

Что касается остальных признаков (отличительных) заявляемого решения, то они в аналогах обнаружены не были. Возможности дополнительной их классификации, как самостоятельных изобретений по рубрикам МКИ обнаружить, при тщательном анализе признаков и рубрик МКИ, не удалось. Следовательно, признаки (отличительные) заявляемого решения, кроме признака 2 соответствуют критерию "существенные отличия". Отсюда следует вывод о соответствии этому критерию и в целом заявляемого решения.

Для описания примера конструкции конкретного варианта исполнения, а также пояснения порядка его использования проводится чертеж, на котором изображен общий вид огнетушителя "Мангуст", совмещенный с продольным и местными разрезами.

Предлагаемый огнетушитель порошковый ручной "Мангуст" содержит цилиндрический корпус 1 с расходным патрубком 2, снабженным распылителем 3 порошка 4. Огнетушащий порошок 4, в данном случае используют порошок типа ПСБ по ТУ 6-18-139-72, хотя возможно использование и другого стандартного огнетушащего порошка, находится в корпусе 1. Огнетушитель снабжен также газогенератором 5 с системой запуска 6, расположенной в верхней части корпуса 1, а также с цилиндрической камерой 7, снабженной отверстием выпуска генераторных газов 8. В верхней части камеры 7 газогенератора 5 расположен газогенерирующий состав 9 с капсюлем-воспламенителем 10. В качестве газогенерирующего состава применен бездымный порох (на основе нитроцеллюлозы). Пироксилин или карбит основа бездымного пороха позволяют получить удовлетворяющий по чистоте генераторный газ. В качестве капсюля-воспламенителя применен капсюль-центробой семейства "жевело", что обеспечивает надежный запуск газогенератора 5. Система запуска 6 выполнена в виде взаимодействующего с капсюлем-воспламенителем 10 и зафиксированным чекой 11 относительно крышки 12 корпуса 1 бойка 13, приводной стержень 14 которого выведен из корпуса 1 (за срез крышки 12), однако закрыт упругим резиновым чехлом 15, установленным на крышке 12 корпуса 1 посредством кольцевой проточки. В нижней части камеры 7 установлен рассекатель 16 генераторных газов с каналом 17, снабженным расширительными полостями 18 по ходу газов. Верхний торец рассекателя используют в качестве экрана для уравнивания пыжа, которым снабжен, как правило, газогенератор 5. Входные отверстия 19 рассекателя 16 выполнены в его боковой стенке в верхней части рассекателя 16. Отверстие 8 выпуска газогенераторных газов расположено на нижнем торце цилиндрической камеры 7 газогенератора 5 и расположено соосно корпусу 1. На внутренней поверхности днища 20 корпуса 1 установлен отражатель 21 генераторных газов для лучшего аэрирования огнетушащего порошка 4. Отражатель 21 выполнен в виде концентрических круговых выштамповок 22, расположенных соосно отверстию 8 выпуска генераторных газов.

Расширительные полости 18 рассекателя 16 образованы установкой друг на друга шайб 23 различного внутреннего диаметра. Входное отверстие 24 расходного патрубка 2 распылителя 3 расположено в верхней части корпуса 1, а прилежащий к нему объем отделен от остального объема корпуса 1 перепускной диафрагмой 25, установленной между крышкой 12 и корпусом 1, причем диаметр перепускных отверстий 26 меньше минимального внутреннего диаметра расходного патрубка 2. При сборке огнетушителя необходимо исключить попадание большого объема огнетушащего порошка в прилежащий к входному отверстию 24 расходного патрубка 2. Огнетушитель снабжен также ручкой 27, закрепленной на крышке 12.

Предлагаемый огнетушитель работает следующим образом. В процессе хранения и транспортировки боек 13 надежно зафиксирован чекой 11 относительно крышки 12 корпуса 1, что исключает несанкционированный запуск огнетушителя. Для запуска огнетушителя производят удар о твердый предмет (пол, стенку и т.д.) по приводному стержню 14, вследствие чего боек 13 воспламеняет капсюль 10 и происходит загорание газогенерирующего состава 9. Горячие генераторные газы проходят по цилиндрической камере 7, частично охлаждают посредством теплообмена со стенками и попадают в рассекатель 16, где посредством перепуска через полости продолжают охлаждаться за счет расширения, а на выходе через отверстие 8 температура генераторных газов исключает спекание огнетушащего порошка 4 в месте их взаимодействия. Выходя из цилиндрической камеры 7 генераторные газы взаимодействуют с отражателем 21 интенсивно аэрируют огнетушащий порошок 4, который в псевдоожиженном виде проходя через диафрагму 25, где улавливаются комки, спек порошка размером более чем проходное сечение расходного патрубка 2, что исключает его закупоривание, попадают через распылитель 3 к источнику пожара.

При сборке огнетушителя с целью обеспечения герметичности внутренней полости корпуса 1, где хранится огнетушащий порошок 4, проходное сечение распылителя 3 перекрывается вышибной заглушкой с пломбой, а резьбовые стыки корпуса 1 с крышкой 12 и днищем 20, а также выход приводного стержня 14 бойка 13 из отверстия крышки 12 заливаются парафином, воском либо другим легкоплавким веществом с температурой плавления 50-150^oC, что кроме того, обеспечивает удобства сборки-разборки огнетушителя при его перезарядке за счет исключения закусывания по резьбе.

Огнетушитель, разработанный на основе предполагаемого изобретения при технических характеристиках:
габаритные размеры длина 330 мм, диам. 90 мм;
емкость корпуса 1,5 л;
масса заряда 1,2 кг;
рабочее давление 2,0 МПа (20 кгс/см²);
обеспечивает следующие функциональные характеристики:
огнетушащая способность 1,5 м²;
длина порошковой струи 5 м;
время выхода порошка не более 10 с;
остаток порошка после срабатывания не более 0,15 кг.

В настоящее время опытная партия огнетушителей "Мангуст" изготовлена и прошла квалификационные испытания в подразделении органов пожарной охраны. Причем, после 30 кратного применения одного из экземпляров, ухудшение работоспособности и характеристик огнетушителя (при сменных узлах порошка, газогенерирующего состава и капсюля) не было обнаружено. Испытания были проведены в диапазоне отрицательных температур эксплуатации, а также положительных температур. В обеих случаях были подтверждены технические характеристики приведенные выше. В настоящее время идет подготовка к серийному производству.

Таким образом, отработка и квалификационные испытания огнетушителя "Мангуст" подтвердили достижение цели изобретения улучшение эксплуатационных характеристик огнетушителя за счет повышения надежности срабатывания, а также уменьшения остатков порошка во всем диапазоне (положительных и отрицательных) температур эксплуатации.

Использование: на транспорте и производстве, а также в быту при тушении небольших загораний или загораний в начальной стадии. Сущность изобретения: огнетушитель содержит цилиндрический корпус с расходным патрубком, снабженным распылителем порошка, газогенератор с системой запуска с цилиндрической камерой, снабженной отверстием выпуска генераторных газов. Новым является расположение газогенератора в верхней части камеры и выполнение его в виде газогенерирующего состава с капсюлем-воспламенителем, а также выполнение системы запуска в виде взаимодействующего с капсюлем и зафиксированным относительно крышки корпуса бойка, а также расположение в нижней части камеры рассекателя генераторных газов с каналом, снабженным расширительными полостями по ходу газа. Кроме того на внутренней поверхности днища корпуса установлен отражатель генераторных газов, а расположенное в верхней части корпуса входное отверстие расходного патрубка отделено от полости корпуса перепускной диафрагмой с отверстиями меньшими по диаметру минимального внутреннего расходного патрубка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Порошковый огнетушитель, содержащий цилиндрический корпус с расходным патрубком, снабженным распылителем порошка, газогенератор с системой запуска, расположенной в верхней части корпуса огнетушителя, и цилиндрической камерой, снабженной отверстием выпуска генераторных газов, отличающийся тем, что в нем в верхней части камеры газогенератора расположен газогенерирующий состав с капсюлем воспламенителем, а система запуска выполнена в виде взаимодействующего с капсюлем и зафиксированного чекой относительно крышки корпуса бойка, приводной стержень которого выведен из корпуса, при этом в нижней части камеры установлен рассекатель генераторных газов с каналом, снабженным расширительными полостями по ходу газа. 2. Огнетушитель по п. 1, отличающийся тем, что отверстие выпуска генераторных газов расположено на нижнем торце камеры соосно с корпусом, а на внутренней поверхности днища корпуса установлен отражатель генераторных газов, выполненный в виде концентричных круговых выштамповок, расположенных соосно с отверстием выпуска генераторных газов, причем расширительные полости рассекателя образованы установкой друг на друга шайб различного внутреннего диаметра, при этом входное отверстие расходного патрубка распылителя расположено в верхней части корпуса, а прилегающий к нему объем отделен перепускной диафрагмой с отверстиями по диаметру, меньшими, чем минимальный внутренний диаметр расходного патрубка.