СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ГАЗОГЕНЕРАТОРА И ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 1997 года по МПК A62C2/00 

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для контроля целостности корпусов газогенераторов (ГГ), например, бытовых аэрозольных огнетушителей (ОТ) и установок объемного пожаротушения, а также для уменьшения привлекательности ГГ и его топлива для детской шалости.

Для контроля целостности корпусов ГГ используют различные характерные признаки нарушения целостности.

Известен и широко распространен способ контроля ОТ путем периодического взвешивания и сравнения фактической массы с паспортной [1] При получении разницы выше допустимой ОТ бракуют или отправляют на дозаправку, если огнетушащий состав является газом или жидкостью. Указанный способ предполагает наличие на защищаемом от пожара объекте службы, контролирующей противопожарное состояние, а также производящей замену или ремонт бракованных ОТ, что ограничивает использование способа производственными объектами, зданиями и сооружениями, находящимся под контролем противопожарной службы. Для бытовых ОТ, эксплуатируемых в жилом фонде городов или сельськой местности, т.е. в среде, сложной для контроля пожарными органами и практически не обеспеченной противопожарным сервисом, известный способ трудно реализуем. Известен способ контроля по такому характерному признаку нарушения целостности корпуса ГГ как падение давления. Контроль давления заправки хладона с помощью манометров, например, установленных на ручных самолетных ОТ, существенно их удорожает. Дороговизна, применимость лишь для ОТ, наддуваемых внутренним давлением, а также привлекательность ОТ с показывающим прибором для детской шалости ограничивает возможности использования этого способа для контроля целостности бытовых ОТ.

Герметичность корпусов ГГ пожаротушащего аэрозоля с самоактивирующими тушащими композициями [2] смесевыми твердыми ракетными топливами на основе нитратов, перхлоратов и хлористых соединений щелочных металлов, а также пиротехнических смесей [3] и пастообразных составов [4] контролируют при изготовлении известными способами по спаду давления, обнаружению течи контрольного газа течеискателем и др. и обычно не предусматривают контроль герметичности корпуса потребителем при соблюдении правил эксплуатации. В правилах эксплуатации приводят перечень параметров внешней среды и допустимых (или недопустимых) воздействий на ОТ состава газовой среды, влажности, предельных температур, сроков и условий хранения, недопустимость ударов, повреждений элементов и т.п. Для повышения надежности в ОТ используют топлива и составы, стойкие к действию влаги или имеющие влагозащитные покрытия.

Существенным недостатком такого подхода гарантии работоспособности ОТ при соблюдении правил эксплуатации, является сложность контроля соблюдения указанных правил населением, а запуск в работу неисправного ГГ может привести к разрушению корпуса и травмированию людей от воздействия продуктов сгорания. Необходимость в простом и надежном способе контроля целостности корпусов бытовых ОТ, помимо гарантий предприятия-изготовителя, обусловлена возможностью повреждения ГГ в результате детской шалости.

Привлекательны для детей такие факторы ГГ как образование при работе значительного облака аэрозоля, возможность использования топлива для изготовления игрушечных ракет, дымовых завес, хлопушек и др. горящих и взрывающихся устройств, а также отдельные узлы и элементы ГГ пиропатроны, механизмы ручного запуска и т.п.

Т. о. известные способы контроля целостности корпусов ГГ, использующие такие характерные признаки нарушения целостности как изменение массы, внутреннего давления, обнаружение течеискателем течи контрольного газа и т.п. требуют для своей реализации создания служб контроля и сети сервисного обслуживания, комплектования их соответствующим оборудованием, материалами и специалистами. Это обстоятельство, а также сложность обеспечения требований предприятия-изготовителя ОТ при его эксплуатации в бытовых условиях, с учетом повышенной привлекательности ГГ для детской шалости, существенно затрудняют создание и использование высокоэффективных аэрозольных ОТ для нужд населения.

Предлагаемый способ контроля целостности корпуса ГГ и/или снижения его привлекательности для детской шалости, заключающийся в обнаружении характерных признаков нарушения целостности, отличается известных тем, что в качестве характерных признаков используют органолептические показатели. При этом носителем этих показателей предлагается топливо, пиротехническая смесь или состав, используемый в ГГ, а также отдельный элемент конструкции, вводимый в герметичную полость корпуса ГГ. Из известных органолептических показателей для снижения привлекательности ГГ предлагается использовать лишь вызывающие неприятные ощущения.

Предложено применение органолептического вещества в качестве ингредиента ракетного топлива, пиротехничеуской смеси или состава, используемого в ГГ пожаротушащего аэрозоля. Включение в рецептуру топлива органолептического вещества придает топливу характерный органолептический признак, обнаруживаемый органами чувств человека непосредственно (без дополнительных приборов) при нарушении целостности корпуса ГГ, а использование веществ, вызывающих неприятные ощущения, снижают привлекательность для детской шалости как топлива, так и ГГ в целом. Т.о. ингредиент топлива выступает здесь в роли вещества, реализующего описанный выше способ контроля целостности корпуса ГГ и/или снижения его привлекательности для детской шалости.

В качестве ингредиента предложено использовать запаховое вещество, преимущественно с неприятным запахом.

В частности, предложен меркаптан органическое соединение общей формулы RSH, где R CH_3-, C₂H_5-, C₆H_5- и др. Меркаптан имеют резкий специфический запах, низший меркаптан (метилмеркаптан) может быть обнаружен по запаху в концентрации 2 * 10^-3 г/куб.м. Введение в топливную массу или пропитка готового топливного заряда в растворе меркаптана в количестве 10^-6.0,1 мас. обеспечивают надежное обнаружение нарушения целостности корпуса ГГ простым обнюхиванием, а резкий неприятный запах, появляющийся при вскрытии корпуса и обращении с зарядом, например, любопытными детьми, делает шалость менее привлекательной.

В качестве другого представителя запахового вещества, решающего задачи изобретения, предложена запаховая приманка с гнилостным запахом, продукт разложения белковых тел (мяса), используемая в охотничьем промысле [5] Вводимая в количестве 0,2 1 мас. в топливо, например, пастообразное, она выделяет отталкивающий запах, делающий обращение с топливом или ГГ с нарушением целостности корпуса психологически неприятным.

Появление в помещении, где находится ГГ, характерного запаха меркаптана или гнили, или обнаружение запаха при обнюхивании ГГ сигнализирует о нарушении целостности корпуса в результате заводского брака, неправильной эксплуатации падения, прокола или его вскрытия детьми в результате шалости, и позволит принять своевременные меры по замене или ремонту негерметичного ГГ, а также провести учебно-воспитательные работы с детьми по обращению с ГГ. Привлекательность же для детей состава топлива, шашек или таблеток, имеющих отвратительный запах, для использования в играх резко понижается. Кроме этого, неприятный запах создает дополнительный психологический барьер для опробования топлива на вкус.

Для исключения отравления детьми топливом бытового ГГ в результате шалости, несчастного случая или недосмотра взрослых, предложено в качестве ингредиента топлива использовать вкусовое вещество, преимущественно горечь, имеющую существенно худшие вкусовые характеристики относительно основных ингредиентов топлив горючих, окислителей, связующих, технологических и др. добавок. Большинство компонентов ракетных топлив, пиротехнических составов и огнетушащих композиций содержит вредные при попадании внутрь организма вещества, однако по вкусовым ощущениям они не являются ярко выраженными горечами, поэтому введение в безопасных дозах сильнодействующих пищевых и лекарственных добавок с устойчивым эффектом горечи, позволит избежать отравления ребенка при случайном попадании в рот топлива или пищевых продуктов из рук после контакта с топливом.

Из относительно безвредных веществ, используемых в медицинской практике, устойчивый вкус горечи во рту оставляют препараты хинина дигидрохлорид, сульфат хинина и др. предлагаемые для введения в топливо в количестве 0,05.1 мас.

Из более эффективных, но менее изученных вкусовых добавок, придающих топливу долго остающийся во рту отвратительный вкус, предложено использовано химические соединения на основе денатониума бензоата, например, соединение "Вотлекс", разработанный корпорацией "Атомергик Кемикал", Нью-Йорк, США [6] По данным разработчика, соединение неядовито, оставляет во рту ужасный вкус даже при разбавлении водой в отношении 1 10^-5 и может быть применено, в частности, для отпугивания животных от посевов и мусорных свалок, а также для отучения детей от привычки тянуть что попало в рот. Введение подобного химического соединения в состав топлива в количествах 10^-5.10^-2 мас. или в наружнее покрытие топливного заряда существенно снизит возможность отравления топливом.

Предложен ингредиент топлива из красителя, преимущественно трудносмываемый с кожи рук. В частности, предложено использовать краситель индигоидного класса родамин, бриллиантовый зеленый и др. Включение красителя в состав топлива в количестве 0,1.2 мас. обеспечивает при попадани и топлива в руки образование трудносмываемых цветных пятен. Это снизит привлекательность топлива для детей, а взрослым позволит сравнительно просто контролировать шалости детей при контакте их с топливом.

Сравнение с известными пиротехническими смесями и составами цветного дыма [7] показывает, что содержание красителей аналогичного класса в них составляет 40 60% мас. и превышает потребные для целей изобретения уровни более чем в десятки раз. Кроме этого, составы цветного дыма не образуют огнетушащего аэрозоля сопоставимой по эффективности концентрации по сравнению с топливами ОТ.

Предложен ингредиент топлива, изменяющий его консистенцию при нарушении целостности корпуса и затрудняющий использование топлива вне ГГ. В частности, в этом качестве предложено использовать гигроскопическое вещество, изменяющее консистенцию топлива при поглощении влаги из воздуха, например, соли натрия оксалат, нитрат, хлорат, перхлорат и др. Изменение консистенции топлива при его увлажнении в результате нарушения целостности корпуса ГГ может привести к существенному ухудшению физико-механических свойств топлива, вплоть до потери исходной формы твердотопливного заряда или таблеток пиротехнического состава. Насыщение влагой делает топливо трудно воспламеняемым и, соответственно, непривлекательным для детской шалости. Для контроля целостности корпуса ГГ с зарядом топлива, содержащем предложенный ингредиент и с внешне целым, но потерявшим герметичность корпусом, предложено использовать свойство заряда, например, состоящего из таблеток, создавать шум при встряхивании, пропадающий у увлажненного заряда. В качестве индикатора целостности корпуса может буыть исупользоваун и отдельныуй элемент ГГ, размещаемый в полости корпуса с возможностью перемещения для создания шума при встряхивании и выполненный из предложенного гигроскопичного вещества, меняющего консистенцию элемента от исходной твердой до мягкой, не шумящей.

В зависимости от преобладания решаемой описанным способом задачи - контроля целостности корпуса ГГ или снижения его привлекательности для детской шалости, предложено использовать набор ингредиентов, определяющих требуемые оранолептические показатели топлива запах, вкус, цвет и консистенцию, в различных сочетаниях. Так, для бытовых ОТ, используемых в недоступных для детей местах, преобладающим становится возможность контроля целостности корпуса, для чего в топливе могут использоваться лишь ингредиенты из запаховых веществ. Соответственно, для бытовых ОТ, используемых для пожарной защиты цветных телевизоров, жилых комнат, животноводческих помещений и т.п. объектов, в принципе доступных детям, основной может стать задача снижения привлекательности ОТ от детской шалости и его безопасность.

Наиболее просто изобретение реализуется для ГГ, работающих на пастообразных топливах, поскольку менее жесткие, по сравнению с твердыми топливами и пиротехническими составами, требования по физико-механическим характеристикам, обуславливают возможность относительной широты варьирования рецептурой и введения в нее новых ингредиентов.

Предложенные органолептические вещества, реализующие способ контроля целостности ГГ и/или уменьшения его привлекательности для детской шалости, относятся лишь к ингредиентам топлива, а не к самому топливу. Поэтому приведенные в тексте диапазоны их процентного содержания в топливах отражают лишь минимальные уровни, при которых надежно проявляются характерные органолпетические признаки, и должны при разработке конкретных топлив дополнительно уточняться.

Безусловно, введение органолептических веществ в аэрозольные пожаротушащие топлива, составы и композиции может изменить и даже несколько ухудшить их функциональные свойства, прочностные, деформационные и энергетические характеристики, потребовать проведения дополнительных исследований по химической совместимости и стойкости вводимых ингредиентов, уточнению энергетических, термодинамических и внутрибаллистических параметров топлив, сделать более сложной отработку. Может возникнуть необходимость введения дополнительных технологических и санитарно-защитных мероприятий при введении пахучих ингредиентов, снаряжении ГГ и утилизации некондиционного или неиспользованного в течение гарантийных сроков эксплуатации топлива.

В качестве устройства, реализующего способ, предложен газогенератор, включающий герметичный корпус и размещенное в нем топливо и отличающийся тем, что в полость корпуса введен элемент из вещества, состоящего из описанных выше ингредиентов органолептических веществ в различных сочетаниях. Такое выполнение снимает проблему обеспечения совместимости органолептических веществ с топливом ГГ, их влияния на физико-механические, термодинамические, функциональные и внутрибаллистические характеристики топлива, и существенно упрощает разработку и отработку ГГ.

Усовершенствование ГГ заключается в том, что элемент размещен в полости корпуса с возможностью перемещения и создания шума при встряхивании При выполнении элемента из гигроскопичного материала, изменяющего его консистенцию от исходного твердого до аморфного расплывчатого при увлажнении, по характеру шума или его отсутствию при встряхивании ГГ можно судить о целостности корпуса и, т.о. пригодности ГГ к работе. При выполнении заряда в виде таблеток, например из пиротехнического состава с предложенным ингредиентом, функции элемента может выполнять непосредственно заряд.

На чертеже схематически изображен типовой ГГ в разрезе.

ГГ содержит корпус 1 с внутренней герметизированной полостью 2, образованной передним 3 и сопловым 4 днищами. На переднем днище 3 смонтирован электровоспламенитель 5 с электрическим разъемом 6, на сопловом днище выполнено сопло 7, закрытое герметизирующей мембраной 8. В полости 2 корпуса 1 размещен канальный заряд 9 аэрозольного топлива, центрированный в корпусе с помощью сухарей 10 и поджатый в осевом направлении решеткой 11, опирающейся опорой 12 на сопловое днище 4. В объеме 13, ограниченном опорой 12 решетки 11 и корпусом 1, размещены свободно засыпанные таблетки 14 из материала, содержащего запаховые, а также гигроскопические вещества, изменяющие консистенцию таблеток от твердого исходного состояния до расплывчатого полужидкого вида при увлажнении. В состав топлива заряда 9 введены ингредиенты, придающие топливу горький вкус и окрашивающие кожу рук при контакте. Корпус 1 за сопловым днищем 4 переходит в эжектор 15 с отверстиями 116 для прохода засасываемой среды.

Контроль целостности корпуса 1 осуществляют его обнюхиванием или встряхиванием. Отсутствие неприятного запаха или наличие характерного шума от соударения твердых таблеток 14 о корпус 1 и решетку 11 свидетельствует о герметизации корпуса. При повреждении корпуса и нарушении его целостности появляется неприятный запах, а увлажненные таблетки теряют прочность и при встряхивании не шумят. Появление неприятного запаха при повреждении или нарушении целостности корпуса 1 детьми снижает привлекательность ГГ для шалости.

Создание на основе изобретения общедоступного метода контроля целостности ГГ, новых топлив, композиций, составов и конструкций бытовых аэрозольных ОТ с пониженной привлекательностью для детской шалости, способствует, по мнению заявителя, повышению пожарной защищенности и безопасности населения.

Литература
1. Инструкция по организации и проведению работ по регламентированному техническому обслуживанию установок пожаротушения, пожарной и пожарно-охранной сигнализации. М. Минприбор СССР, 1982, с. 31.

2. Генераторы огнетушащего аэрозоля для установок объемного пожаротушенияю М. ВНИИПО МВД СССР, 1980, с. 4.

3. Пороха и твердые специальные топлива в народном хозяйстве. К 100-летию отечественной промышленности бездымных порохов. Под ред. акад. Б.П.Жукова. М. ЦНИИ научно-технической информации, конъюктуры и повышения квалификации кадров, 1990, с. 18-21, 21-22.

4. Перспективы и проблемы работы приборостроительных предприятий в условиях конверсии. Методические рекомендации. Л. Ленинградский дом научно-технической пропаганды, 1991, с. 30-31.

5. Корытин С.А. Запахи в жизни зверей. М. Знание, 1978, с.6.

6. Техника молодежи. 1990, N 2, c.45.

7. А.А.Шидловский. Основы пиротехники. М. Машиностроение, 1973, с. 320, с. 247-254.

Использование: в области противопожарной техники и предназначено для контроля целостности корпуса газогенератора (ГГ) бытового аэрозольного огнетушителя. Сущность изобретения: используют органолептические признаки - запах, вкус, цвет, консистенцию и шумовые показатели топлива или другого элемента, размещаемого в полости корпуса ГГ; вызываемые при этом ощущения предложено делать неприятными. Предложено применение органолептических веществ в качестве ингредиента топлива, пиротехнической смеси или состава, используемого в ГГ. Из запаховых веществ рекомендованы меркаптаны и запаховые приманки с гнилостным запахом; из вкусовых - препараты хинина и химических соединений на основе денатониума бензоата; из красителей, обеспечивающих устойчивую трудносмываемую окраску кожи рук при контакте с топливом - красители индигоидного класса: родамин, бриллиантовый зеленый и другие; в качестве вещества, изменяющего консистенцию топлива при нарушении целостности корпуса и затрудняющий использование топлива вне ГГ, предложено использовать гигроскопичные соли натрия - оксалат, нитрат, хлорат, перхлорат и другие. В реализующем способ газогенераторе в корпусе ГГ размещены топливо и элемент из органолептических гигроскопических веществ с возможностью перемещения и создания шума при встряхивании. При изменении консистенции элемента от исходного твердого до аморфного расплывчатого при увлажнении, по характеру шума или его отсутствию при встряхивании ГГ судят о целостности корпуса. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1 1. Способ контроля целостности газогенератора путем введения внутрь газогенератора вещества-индикатора и его обнаружения при нарушении целостности, отличающийся тем, что в качестве вещества-индикатора вводят вещество (вещества), воздействующее(ие) на органы чувств, а контроль целостности осуществляют органолептически.2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят вещество (вещества), вызывающее(ие) неприятное(ые) ощущение(я).2 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вещество (вещества), воздействующее(ие) на органы чувств, вводят в топливо.2 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что вводят вещество с неприятным запахом.2 5. Способ по пп.3 и 4, отличающийся тем, что вводят меркаптаны - органические соединения общей формулы PSH, где P CH<Mv>3<D>-, C<Mv>2<D>H<Mv>5<D>-, C<Mv>6<D>H<Mv>5<D>- и др. в количестве 10<M^ >-<D><M^ >6<D> 0,1 мас. топлива.2 6. Способ по пп.3 и 4, отличающийся тем, что вводят запаховую приманку с гнилостным запахом в количестве 0,2 1 мас. топлива.2 7. Способ по п.2, отличающийся тем, что вводят вещество с горьким вкусом.2 8. Способ по пп.3 и 7, отличающийся тем, что вводят препараты хинина-дихлорида, сульфата и др. в количестве 0,05 1 мас. топлива.2 9. Способ по пп. 3 и 7, отличающийся тем, что вводят химическое соединение на основе денатониума бензоата, например соединения "Вотлекс", США, в топливо в количестве 10<M^>-<D><M^>5<D> 10<M^>-<D><M^>2<D> мас. или в покрытие внутренней поверхности газогенератора.2 10. Способ по п.2, отличающийся тем, что вводят трудносмываемый краситель.2 11. Способ по п.2, отличающийся тем, что вводят краситель индигоидного класса, например родамин, в количестве 0,1 2 мас. топлива.2 12. Газогенератор, содержащий герметичный корпус, в полости которого размещены топливный заряд и воспламенительное устройство, отличающийся тем, что в полость корпуса введено вещество, воздействующее на органы чувств.2 13. Газогенератор по п.12, отличающийся тем, что введено вещество, изменяющее консистенцию при поглощении влаги из воздуха, например оксалат натрия, выполненное в виде гранул, размещенных в полости с возможностью их перемещения при встряхивании.