СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ И ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A62C2/00 A62C13/22 

Изобретение относится к пожаротушению и может быть использовано для защиты от пожара закрытых объемов (помещения, отсеки, шкафы электрооборудования, двигательные отсеки транспортных средств и т. п.).

Известен способ объемного тушения пожаров, основанный на создании огнетушащей среды во всем объеме атмофсеры, находящейся в защищаемом объекте (см. например, А. Н. Баратов, Г. А. Андрианов, А. Я. Корольченко и др. Пожарная опасность строительных материалов. М. Стройиздат. 1988). Для объемного тушения используют огнетушащие вещества, например газовые или порошковые составы, которые могут распределяться в атмосфере защищаемого объема и создавать в каждом его элементе пожаротушащую концентрацию. Способ объемного пожаротушения признается наиболее прогрессивным, поскольку он обеспечивает не только быстрое и надежное прекращение горения, но и флегматизацию этого объема, т. е. предупреждает образование взрывоопасной среды. Известен ряд установок и способов объемного пожаротушения (см. Авт. св. СССР N 1544446, кл. A 62 C 3/07, 1978; заявку Великобритании N 2202142, кл. A 62 C 35/12, 1988; патент США N 2203498, кл. A 62 C 35/12, 1974). Наряду с явными преимуществами использование систем объемного пожаротушения ограничено некоторыми неудовлетворительными эксплуатационными свойствами систем порошки слеживаются и требуют дополнительных помещений и т. п. Этих недостатков лишены системы объемного пожаротушения с помощью аэрозоля, получаемого при сжигании аэрозольобразующих составов на базе порохов. Исполнительный элемент этих систем генератор огнетушащего аэрозоля обладает малыми габаритами и массой, не требует ухода в течение длительного (до 15 лет) срока эксплуатации, совместим с любыми средствами автоматики, работоспособен в любой климатической зоне и обладает рядом других преимуществ. Благодаря этому системы аэрозольного пожаротушения находят все большее применение на практике. Такие генераторы, например, представлены в нормативно-технической документации Госстандарта РФ (Генератор системы объемного аэрозольного тушения пожаров (СОТ). ТУ 400 ТО"С" Ц3/130588-246-02-92; Генератор малогабаритный аэрозольный МАГ системы пожаротушения. ТУ 84-7509009.70-93 и др).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ объемного пожаротушения, реализуемый генератором пожаротушащего аэрозоля, который обеспечивается тем, что в защищаемый объем подают аэрозоль, образующийся в генераторе при сгорании твердого аэрозольобразующего элемента, и охлаждаемый пропусканием через теплопоглощающий элемент. Аэрозоль подают в защищаемый объем до образования в последнем пожаротушащей концентрации, величина которой зависит от вида твердотопливного состава и типа пожарной нагрузки в объеме. Для современных систем пожаротушения концентрация составляет 40 100 г аэрозоля на 1 м³ защищаемого объема.

Генератор аэрозоля содержит корпус, внутри которого размещен твердотопливный заряд из аэрозольобразующего состава, инициатор, камеру сгорания и теплопоглощающий элемент. При срабатывании инициатора заряд воспламеняется, образующийся при этом аэрозоль проходит через теплопоглощающий элемент, охлаждается и подается в защищаемый объем. Массу заряда выбирают так, чтобы она обеспечивала в защищаемом объеме потребную пожаротушащую концентрацию.

Применение таких систем на практике выявило, что в некоторых случаях расчетная пожаротушащая концентрация не всегда обеспечивает эффективное пожаротушение, это происходит вследствие того, что защищаемый объем, как правило, не герметичен на 100 и часть аэрозоля истекает из объема через неплотности, щели, вентиляционные каналы и т. п. что снижает эффективность пожаротушения. Кроме того, при подаче аэрозоля, которая происходит за сравнительно короткое время (приблизительно 2 60 с), в защищаемом объеме может резко повыситься давление, что может привести к разгерметизации объема (вскрытие дверей, фрамуг и т. п.), это дополнительно снижает эффективность пожаротушения и может вызвать повторное возгорание.

Целью изобретения является обеспечение такого способа подачи аэрозоля, который обеспечил бы надежное и эффективное пожаротушение при негерметичности защищаемого объема или его разгерметизации в процессе тушения, а также разработка генератора пожаротушения аэрозоля, обеспечивающего реализацию этого способа.

Поставленная цель достигается тем, что аэрозоль, образующийся при сгорании твердотопливного заряда подают в защищаемый объем сначала на режиме тушения с повышенным расходом, создающим за короткий промежуток времени в объеме пожаротушащую или близкую к ней концентрацию аэрозоля, а затем на режиме подпитки подают аэрозоль с расходом в 2 4 раза меньшим в течении более длительного времени (в 2 5 раза больше, чем время тушения), чем обеспечивается подпитка объема аэрозолем и постоянная пожаротушащая концентрация даже при неполной герметичности объема. Этим повышается эффективность пожаротушения и полностью исключается возможность повторного возгорания, т. е. пока идет режим подпитки одновременно за счет естественной теплоотдачи остывают находящиеся в объеме нагретые при пожаре предметы, которые могли бы служить источником повторного возгорания при снижении пожаротушащей концентрации в случае обычного режима подачи аэрозоля. Для реализации этого способа истечения в генераторе устанавливаются два заряда - медленногорящий и быстрогорящий, при срабатывании инициатора воспламеняются оба заряда одновременно и на режиме тушения идет совместное горение зарядов, чем обеспечивается повышенный расход аэрозоля, создающий за время 2 20 с пожаротушащую концентрацию во всем защищаемом объеме. Если стены, ограничивающие объем, имеют слабые звенья (стекла, фанерные облегченные стены, фрамуги с ослабленными запорами и т. п.), то целесообразно во избежание резкого подъема давления вначале обеспечивать концентрацию не менее 0,75 пожаротушащей и далее плавно доводить эту концентрацию до требуемого уровня. Таким образом, на первом режиме работы в защищаемом объеме создается концентрация аэрозоля 0,75 1 пожаротушащей концентрации, определяемой характеристиками огнетушащего аэрозоля. После сгорания быстрогорящего заряда расход аэрозоля ступенчато падает и медленногорящий заряд обеспечивает режим подпитки объема или в случае наличия слабых звеньев в стенках объема плавное доведение концентрации до пожаротушащей и последующую подпитку объема.

На фиг. 1 показан график, иллюстрирующий предлагаемый способ тушения и показывающий зависимость величины расхода аэрозоля (количество аэрозоля, подаваемого в объем в единицу времени) в процессе работы генератора; на фиг. 2 генератор огнетушащего аэрозоля, обеспечивающий требуемый режим подачи аэрозоля.

Способ объемного пожаротушения заключается в том, что в защищаемый объем подают аэрозоль, образующийся при сжигании твердотопливного заряда из аэрозольобразующего состава. При этом аэрозоль в начале работы аэрозоль подают с повышенным расходом (фиг. 1) в течение времени τ₁, равного приблизительно 0,2 0,5 общего времени подачи аэрозоля. Расход и время τ его подачи выбирают из условия создания в защищаемом объеме за 2 60 с концентрации аэрозоля, равной 0,75 1 пожаротушащей концентрации (C_n) для данного вида аэрозоля, т. е.

,
где расход аэрозоля на первом режиме работы;
τ₁ время подачи аэрозоля на первом режиме;
τ время работы генератора;
w₁ масса топлива, сгорающего на первом режиме;
C_n пожаротушащая концентрация для данного вида аэрозоля;
N величина защищаемого от пожара объема.

После завершения первого режима аэрозоль подают в защищаемый объем с пониженным в 2 5 раз расходом , при этом аэрозоль подается в течение времени, равного 0,5 0,8 общего времени подачи аэрозоля, что по расчетам достаточно для завершения тушения. Общая масса аэрозоля ω_Σ, подаваемого в объем, не превышает потребного количества аэрозоля w_Σ= C_пW на величину более 20 (сверх этой величины стоимость системы резко возрастает), т. е.

На первом режиме работы генератора сжигают 0,5 0,8 массы всего аэрозольобразующего элемента. При сжигании меньшего количества топлива снижается эффективность тушения, при сжигании большего количества возрастает давление в объеме.

Конструкция генератора огнетушащего аэрозоля для реализации описанного выше способа представлена на фиг. 2. Генератор состоит из корпуса, выполненного, например, в виде двух цилиндрических полукорпусов 1 и 2. Один торец каждого полукорпуса закрыт дном, второй открыт. Открытыми торцами полукорпуса закреплены на стыковочном кольце 3, внутренний объем которого формирует камеру сгорания 4. Полукорпус 1 имеет сплошное дно и в нем установлен аэрозольобразующий элемент в виде двух соосно установленных зарядов: быстрогорящего заряда 5 и медленногорящего заряда 6. Заряды разделены между собой кольцевой прокладкой 7 для обеспечения горения открытых торцов зарядов, прилегающих один к другому. Быстрогорящий заряд 5 установлен со стороны теплопоглощающего элемента 8. Для обеспечения заданного режима горения масса быстрогорящего заряда 5 в 1,5 3 раза меньше массы медленногорящего заряда 6. Теплопоглощающий элемент 8 размещен в полукорпусе 2 с перфорированным дном и закреплен перфорированной перегородкой 9, опирающейся на торец стыковочного кольца 3, при этом на другой торец стыковочного кольца через кольцевую прокладку 10 опирается быстрогорящий заряд 5.

Разное время горения зарядов может обеспечиваться, например, тем, что оба заряда выполняются из одинакового состава в виде цилиндрических одноканальных шашек. При этом на наружную боковую поверхность и один торец медленногорящего разряда наносится бронирующее покрытие специальный негорючий материал, исключающий возможность горения покрытых поверхностей. Для обеспечения требуемого режима по времени тушения высота шашки быстрогорящего заряда должна составлять 0,4 1 высоты медленногорящего заряда, при этом за счет встречного горения по торцам заряда 5 обеспечивается время первого режима 0,2 0,5 общего времени работы генератора. Для того, чтобы струя пламени из канала медленногорящего заряда не повредила глухое дно полукорпуса 1, на него с внутренней стороны может быть нанесено теплозащитное покрытие 12. Для компенсации транспортировочных перегрузок и температурных удлинений заряды опираются на резиновые амортизаторы 13.

Внутри генератора установлен инициатор 14, например в виде электрозапала, срабатывающего от источника тока. Для подключения инициатора к источнику в боковой поверхности стыковочного кольца 3 могут быть выполнены сквозные отверстия, в которые монтируются пробки 15 из электроизоляционного материала. В этих пробках устанавливаются токоподводы 16 для подключения инициатора к источнику питания.

Для более полного снижения температуры истекающего аэрозоля теплопоглощающий элемент 8 может быть выполнен в виде гранул, засыпаемых в полукорпус 2, при этом для большей теплоотдачи и рассекания возможных фарсов пламени поперек корпуса могут устанавливаться металлические сетки 17, разделяющие полукорпус по крайней мере на две секции. Наиболее предпочтительный материал сеток медь или сплавы на ее основе.

Изобретение позволит повысить эффективность систем объемного пожаротушения на негерметичных объектах типа подкапотного пространства автомобиля, электрических шкафов с вентиляционными решетками, хранилищ летучих горюче-смазочных материалов с вентиляционными каналами и т. п.

Использование: в пожаротушении для защиты от пожара закрытых объемов. Сущность изобретения: аэрозоль получают при сжигании твердотопливного аэрозольобразующего элемента и подают в объем сначала с повышенным расходом до образования в объеме концентрации 0,75 - 1 пожаротушащей за время 0,2 - 0,5 всего времени тушения, сжигая 0,5 - 0,8 массы всего аэрозольобразующего элемента, далее расход понижают в 2 - 5 раз и производят подпитку объема пониженным расходом за время 0,5 - 0,8 общего времени тушения. Генератор для осуществления такого способа включает корпус, инициатор, теплопоглощающий элемент и аэрозольобразующий элемент, состоящий из двух твердотопливных зарядов - быстрогорящего и медленногорящего, разделенных кольцевой прокладкой. Быстрогорящий заряд имеет массу в 1,5 - 3 раза меньше, чем масса медленногорящего и расположен со стороны теплопоглощающего элемента. 2 с. и 5 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ объемного пожаротушения, заключающийся в том, что в защищаемый объем подают аэрозоль, полученный при сжигании твердотопливного аэрозольобразующего элемента, отличающийся тем, что в начале тушения за время до 0,2 0,5 всего времени тушения подают аэрозоль, полученный при сжигании 0,5 0,8 массы всего аэрозольобразующего элемента, а затем расход аэрозоля уменьшают в 2 5 раз и подают в защищаемый объем аэрозоль, полученный при сжигании оставшейся массы аэрозольобразующего элемента за время 0,5 0,8 от общего времени тушения. 2. Генератор огнетушащего аэрозоля для объемного пожаротушения, содержащий корпус, твердотопливный аэрозольобразующий элемент, инициатор и теплопоглощающий элемент, отличающийся тем, что аэрозольобразующий элемент выполнен в виде двух соосно установленных зарядов быстрогорящего и медленногорящего, разделенных между собой кольцевой прокладкой, при этом быстрогорящий заряд установлен со стороны теплопоглощающего элемента и его масса в 1,5 3 раза меньше массы медленногорящего заряда. 3. Генератор по п.2, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух цилиндрических полукорпусов, один торец каждого полукорпуса закрыт дном, а другой открыт, открытыми торцами полукорпуса закреплены на стыковочном кольце, внутренний объем которого формирует камеру сгорания, дно одного полукорпуса сплошное, а другого перфорированное, при этом теплопоглощающий элемент размещен в полукорпусе с перфорированным дном и закреплен в нем перфорированной перегородкой, опирающейся на торец стыковочного кольца, а на другой торец стыковочного кольца через кольцевую прокладку опирается быстрогорящий заряд. 4. Генератор по п.3, отличающийся тем, что в боковой поверхности стыковочного кольца выполнены сквозные отверстия, в которых установлены токоподводы для электрического соединения инициатора с источником питания, причем токоподводы закреплены в пробках из электроизоляционного материала. 5. Генератор по п.2, отличающийся тем, что оба заряда выполнены в виде цилиндрических одноканальных шашек из одинакового состава, причем на боковую поверхность и один торец медленногорящего заряда нанесено бронирующее покрытие для предотвращения горения, а высота быстрогорящего заряда составляет 0,4 1 высоты медленногорящего заряда. 6. Генератор по п. 5, отличающийся тем, что на глухое дно полукорпуса напротив канала медленногорящего заряда нанесено теплозащитное покрытие. 7. Генератор по п.2, отличающийся тем, что теплопоглощающий элемент выполнен в виде гранул, засыпанных в полукорпус, при этом объем полукорпуса по длине разделен по крайней мере на две секции металлическими сетками.