АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ Российский патент 1997 года по МПК A62D1/00 

Изобретение относится к самогорящим огнетушащим составам, выделяющим при горении аэрозоль, обладающий пламеподавляющим действием в замкнутых объемах.

В последние годы в рамках создания новых порошкообразных огнетушащих составов все чаще появляются составы пиротехнического типа, выделяющие в процессе сгорания порошки в виде аэрозолей в смесях с инертными газами (CO₂, N₂, CO). Эти порошки представляют собой смеси ультрадисперсных частиц типа KCl, NaCl, K₂CO₃, Na₂CO₃ и т.п. они то и обладают пламеподавляющим действием.

Наиболее близким к изобретению является состав для огнетушения (прототип), представляющий собой смесь, мас. связующее 16 48; смесь этиленгликоля (ЭГ) и перхлората полиэтиленполиамина (ХПЭПА), защищенного 0,1 - 1,0 оксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ); оксалат натрия 5 15; каталитические добавки 0,1 6; перхлорат калия (ПХК) остальное.

Этот состав перерабатывается по простой и дешевой технологии свободного литья и имеет высокую эффективность при работе в небольших объемах 0,1 120 л. Это определяется тем, что при температуре горения состава ≈ 2500 K KCl и NaCl находятся в газообразном состоянии, превращаясь при попадании в воздух в частицы субмикронного размера.

Однако в процессе дальнейших исследований его эффективности в условиях близким к реальному применению как средство пожаротушения помещений с объемом20 м³ и более нами было обнаружено, что образующийся аэрозоль имеет более низкую эффективность, чем в малых объемах. Необходимая пожароподавляющая концентрация возрастает в 3 6 раз. Это связано, по-видимому, с тем, что образующийся аэрозоль, имеющий дисперсность менее 1 мкм и поднимается вверх вместе с горячими продуктами сгорания, "витает" в воздухе и не опускается к очагу пожара.

Для решения проблемы предлагается пастообразный состав, обладающий этой функцией гашением очага пожара в повышенном объеме, отличающийся повышенным содержанием оксалатом натрия при обязательном содержании сажи (см. таблицу).

Компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.

Перхлорат полиэтиленполиамина 12 30
Этиленгликоль 5 15
Оксалат натрия 20 40
Оксиэтилцеллюлоза 0,1 2,0
Сажа 0,5 3,0
Каталитические добавки 0,1 6,0
Перхлорат калия Остальное
В качестве каталитической добавки могут быть использованы вещества, как воздействующие на химическую природу состава окись железа, моноацетилферроцен, цезиевые или калиевые соли бисдикарболлильных комплексов кобальта и железа или их смеси, а также на физическую природу горения - углеродные волокна, увеличивающие скорость сгорания состава в 1,5 раза.

Предлагаемый состав является пастообразной композицией, сохраняющей вязко-текучее состояние в широком температурном диапазоне эксплуатации, например, ±50^oС. Это обеспечивает повышенную безопасность при использовании, в отличие от твердых составов, в которых в результате воздействия температурно-ударных нагрузок могут образовываться трещины, приводящие к аварийной работе генераторов. Дополнительным положительным свойством этого состава в отличие от прототипа является отсутствие у него чувствительности к механическим воздействиям и взрывчатых свойств, что позволяет отнести его к IV группе и выводит его производство и эксплуатацию из категории пиротехнических средств и взрывчатых веществ. Переработка состава возможна в смесителях любого типа с изготовлением зарядов любой формы и размеров. Образование в результате горения состава пламеподавляющего аэрозоля обеспечивается введением в рецептуру заявленного соотношения компонентов.

Ограничения по содержанию полиэтиленполиамина и этиленгликоля определяются их соотношением для обеспечения температуры замерзания от -30 до -90^oС, по минимальному их содержанию сохранением пастообразного состояния, а по максимальному падением эффективностиcостава.

В отсутствии сажи при заданном содержании оксалата натрия состав горит неустойчиво в пульсирующем режиме, как при атмосферном так и при повышенном давлении.

Минимально необходимое содержание сажи составляет 0,5% Содержание ее более 3% нецелесообразно из-за снижения эффективности состава, тоже наблюдается при снижении оксалата натрия менее 20% Повышение содержания оксалата натрия более 40% приводит к неспособности состава к воспламенению.

Технология получения состава заключается в загрузке ХПЭПА, ЭГ и ОЭЦ в смеситель, перемешивании их с загущением, затем вводятся каталитические добавки и оксалата натрия и перхлората калия в 1 2 порции каждый с перемешиванием после каждой порции и окончательным смешением. Процесс изготовления состава в зависимости от конкретной рецептуры длится от 4 до 30 ч. Затем готовый состав сливается непосредственно в корпус генератора или заряда (при вкладной схеме снаряжения). Оценка огнетушащей эффективности определялась в камере объемом 20 м³. В центре камеры размещался модельный очаг пожара металлический цилиндрический поддон диаметром 560 мм и высотой 150 мм, в который заливается 8 л бензина, что соответствует очагу пожара класса 8В. На полу на расстоянии 1 м от очага пожара устанавливался генеpатор с навеской 2 кг (100 г/м³) и по термопарам фиксировались температуры очага пожара и струи генератора, по которым определялись времена работы генератора и гашения очага. Датчиком внутри корпуса генератора фиксировалось рабочее давление. Испытания вариантов прототипа в этих условиях дали отрицательный результат. Очаг пожара погасить не удалось.

Изобретение иллюстрируется примерами, представленными в таблице. Приведенные результаты испытаний подтверждают эффективность предложенных составов для тушения пожаров в замкнутых объемах.

Использование: составы для тушения пожаров аэрозольного типа. Состав содержит, мас. %: перхлорат полиэтиленполиамин 12 - 30; этиленгликоль 5,0 - 15; оксиэтилцеллюлоза 0,1 - 2,0; оксалат натрия 20 - 40; сажа 0,5 - 3,0; каталитическая добавка 0,1 - 6,0; перхлорат калия остальное. Состав может дополнительно содержать модификатор горения 1 - 3 мас.% измельченного углеродного волокна. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Аэрозолеобразующий огнетушащий состав, состоящий из термически рассеиваемого компонента соли натрия, окислителя перхлората калия, горючего связующего на основе органических соединений, модификатора горения и технологических добавок, отличающийся тем, что в качестве термически рассеиваемого компонента содержит оксалат натрия, в качестве горючего связующего перхлорат полиэтиленполиамин и этиленгликоль, модификатора горения сажу и технологической добавки оксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.

Перхлорат полиэтиленполиамин 12 30
Этиленгликоль 5 15
Оксиэтилцеллюлоза 0,1 2,0
Оксалат натрия 20 40
Сажа 0,5 3,0
Каталитическая добавка 0,1 6,0
Перхлорат калия Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит модификатор горения 1 3 мас. измельченного углеродного волокна.