УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА Российский патент 1997 года по МПК A62C3/00 

Изобретение относится к области пожаротушения и предназначено для комплектования автомашин и других транспортных средств в качестве переносного огнетушителя, действие которого основано на использовании генерируемого аэрозольного ингибитора горения для объемного и локального тушения пожаров.

Огнетушащую смесь в виде высокодисперсной конденсированной фазы, содержащей соли оксидов щелочи и щелочноземельных металлов, и негорючих газов получают при сжигании пиротехнической композиции (заявка РФ N 4925423 от 08.04.91, кл. A 62 C 3/00; авт. св. N 217411, кл. A 62 D 1/00, 1984, патент Великобритании N 2028127 от 05.03.80, кл. A 62 C 35/02).

Известны устройства, реализующие указанный способ объемного аэрозольного тушения пожара, которые содержат помещенную в термозащитный корпус с выходными отверстиями и узлом воспламенения пиротехническую шашку, при горении которой генерируется аэрозоль (патент РФ N 94003573 от 01.02.94, кл. A 62 C 3/00).

Для повышения эффективности пожаротушения, в частности варьируют составом пиротехнической композиции, лучшими ингибирующими свойствами из которых обладают композиции на основе нитратов и перхлоратов щелочных металлов ( заявка N 94005063 от 11.02.94, кл. A 62 C 3/00), или дополняют устройство блоком охлаждения генерируемого аэрозоля. Блок охлаждения, где снижается температура огнетушащей смеси, конструктивно представляет собой воздушно-инжекционную цилиндрическую насадку (патент РФ N 2008045 от 11.02.92, кл. A 62 C 3/00), или огнепреградитель из слоя гранул абляционного материала (авт. св. N 598610, опубл. 25.03.78 и N 1309991, опубл. 15.05.87, кл. A 62 C 4/00).

Наиболее совершенным устройством для аэрозольного тушения пожаров, в котором синтезированы указанные технические решения, выбранным автором в качестве прототипа по сущности и числу совпадающих признаков является изобретение (патент РФ N 94020391 от 31.05.94, кл. A 62 C 3/00), которое содержит последовательно смонтированные в термозащитном корпусе пиротехническую шашку с узлом воспламенения, блок охлаждения, выполненный в виде наполненного гранула абляционного материала цилиндра, и выходное отверстие.

В качестве термозащиты корпуса используются прослойка материала с высокой теплопоглощающей способностью, что предохраняет корпус от разогрева до температуры не выше 100^oC, что значительно ниже температуры воспламенения органических соединений и, следовательно, корпус не может служить источником возгорания опорных поверхностей.

Охлаждение образующейся газоаэрозольной смеси осуществляется в результате взаимодействия с абляционным материалом гранул, выбранный из ряда карбонатов, гидроксидов, гидратов солей, за счет поглощения тепла на химическую реакцию, в результате которой выделяются негорючие соединения водяной пар и углекислый газ, разбавляющие выбрасываемый аэрозоль и дополнительно на 150. 200^oC снижающие температуру потока.

Однако недостатком известного устройства является ограниченная область применения: только при стационарной установке для защиты замкнутых объемов; невозможность практического использования его вручную в качестве переносного огнетушителя для подавления локальных очагов возгорания, особенно углеводородных горючих жидкостей. Во-первых, незащищенными руками удержать устройство за горячий корпус затруднительно, во-вторых, газо-аэрозольная струя не накрывает площади очага пожара, который повторно возникает после прохождения тушащего потока, или при горении жидкого топлива не подает огонь, а перемещает его в пространстве.

Задачей, на решении которой направлено изобретение, является устранение отмеченных недостатков путем создания ручного переносного устройства для тушения локальных пожаров, преимущественно горючих жидкостей.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для аэрозольного тушения пожара, содержащем смонтированные в термозащитном посредством эндотермически разлагаемого материала корпусе пиротехническую шашку с узлом запуска и выходное отверстие, между которыми расположен блок охлаждения в виде слоя гранул абляционного материала, согласно изобретению ряд выходных отверстий выполнен на выпуклом шаровом сегменте, который, например, через плоские пружины опирается на гранулы блока охлаждения, пиротехническая шашка установлена с гарантированным зазором, преимущественно, в гофрированном цилиндре, а термозащитный материал размещен снаружи корпуса в оболочке, полость которой каналами, выполненными в корпусе выше блока охлаждения, сообщается с объемом выходного шарового сегмента.

Отличительные признаки обеспечивают изобретению повышение функциональной надежности, эффективности действия и расширение технологических возможностей.

Посредством размещения выходных отверстий в ряд на выпуклом шаровом сегменте совмещаются остронаправленные расходящиеся струи на заданном расстоянии от устройства, благодаря чему формируется плоский огнетушащий поток газо-аэрозольной смеси ингибиторов горения. Струйное истечение газоаэрозольной смеси из ряда отверстий создает подсос воздуха (пульверизицию), активное их смешение и охлаждение.

Взаимосвязь выходного шарового сегмента через плоские пружины с наполнителем охлаждающего цилиндра создает поджим абляционного гранулята в фиксированном положении при хранении, транспортировке и во время горения шашки, исключая при этом возможность перекрытия выходных отверстий и каналов сообщения с термозащитной оболочкой, что гарантирует стабильность расчетных режимов.

Во-вторых, шаровой сегмент посредством плоских пружин образует ресивер, полость для аккумулирования и перемешивания газов, выравнивания колебаний давлением газоаэрозольной смеси для последующего струйного выбрасывания ее через профилированные выходные отверстия меньшего сечения.

Установка пиротехнической шашки в корпусе с гарантированным зазором максимально интенсифицирует процесс горения шашки по всей поверхности и подачи огнетушащей смеси.

Генерируемый аэрозоль получает направленное по гофрам течение к блоку охлаждения.

Размещение термозащитного материала снаружи корпуса позволило более эффективно охладить поверхность устройства до температуры применения огнетушителя вручную незащищенными руками.

Наличие каналов сообщения с ресивером в верхней части корпуса позволяет осуществить подачу негорючих продуктов эдентермического разложения термозащитного слоя непосредственно под выходные отверстия для разбавления аэрозоля и дополнительного охлаждения огнетушащей смеси.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Б на фиг.1.

В корпусе 1 последовательно смонтированы узел запуска 2 терочного типа, пиротехническая шашка 3 и охлаждающий слой 4 из гранул диаметром 8 мм основного карбоната магния [4 MgCO₃ x Mg(OH)₂ x 4H₂O Пиротехническая шашка 3 выбрана следующей композиции (мас.):
Селитра калиевая (KNO₃) 50
Перхлорат калия (KClO₄) 15
Калий хлористый (KCl) 10
Порошок магния (Mg) 10
Горючее-связующее, в том числе: Эпоксидная смола (C₃H₅O) - 10
Пластификатор, дибутилфталат 4
Отвердитель, ПЭПА 1
Корпус 1 установлен внутри пластмассовой оболочки 5, между которыми засыпан гидрокарбонат натрия (NaHCO₃), который при нагреве выделяет пары воды и углекислый газ. Оболочка 5 закрыта винтовой крышкой 6, заклинивающей шаровой сегмент 7, опирающийся плоскими пружинами 8 через решетку 9 на гранулят охлаждающего слоя 4. На сфере (фиг.3) сегмент 7 выполнен продольный ряд (5 шт.) выходных отверстий 10 диаметром 8 мм. Шашка 3 в корпусе 1 смонтирована посредством гофрированного цилиндра 11 (фиг. 1 и 2). Узел запуска 2 закрыт крышкой 12. В корпусе 1 выполнены радиальные каналы 13, которые соединяют полости оболочки 5 и ресивера 14, образованного шаровым сегментом 7 и решеткой 9.

Работает устройство следующим образом.

В случае необходимости тушения пожара отворачивают крышку 12, удерживая другой рукой оболочку 5. Затем, дернув за шнур, приводится в действие узел запуска 2, тепловой импульс которого поджигает шашку 3. Торцевое горение шашки 3 распространяется на ее свободную боковую поверхность, при этом образующаяся газоаэрозольная смесь по гофрам цилиндра 11 поступает к слою 4. Тепло горячих газов и аэрозольных продуктов горения шашки 3 посредством теплопередачи через корпус запускает эндотермический процесс химического разложения гидрокарбоната натрия в оболочке 5. Образующиеся пары воды и углекислый газ через каналы 13 подаются в ресивер 14, где смешиваются с газо-аэрозольным потоком, прошедшим по канавкам слоя 4 между гранулами абляционного материала и отдавшим при этом значительную часть тепла.

Энергетическая добавка металлического порошка (Mg) в композицию шашки 3, в качестве которой могут быть использованы Al и Fe, способствует процессу образования центров кристаллизации на его окислах. Абляционное газообразование препятствует осаждению аэрозоля на поверхности гранул слоя 4, что не увеличивает гидравлического сопротивления блока охлаждения во время работы устройства.

Газоаэрозольная смесь отдельными струями, расходящимися веером через выходные отверстия 10 сегмента 7, выбрасывается под давлением из ресивера 14 и далее образует плоский фронт, который накрывает зеркало горящей жидкости и последовательным перемещением подавляет огонь.

Температура оболочки 5 не поднимается выше 30^oC. Средняя температура в огнетушащем потоке на расстоянии 0,2 м от выходных отверстий 10 составляет 40^oC.

Опытные образцы предложенной конструкции устройства были испытаны на АО "Москвич" для локального тушения пожаров в соотношении с требованиями международного стандарта ISO/CD21/SC2 N 146E по классам 3B и A соответственно.

Основные технические данные испытанных генераторов:
Диаметр 80 мм
Длина 170 мм
Вес 1,3 кг
Масса шашки 150 г.

Для объемного тушения пожара по классу А в двигательном отсеке автомобиля "М-2141" в качестве горючего материала использовались хлопчатобумажные и синтетические ткани, смоченные бензином, а также электропровода с полихлорвиниловой изоляцией. Горючий материал весом 100.150 г помещался на блоке цилиндров и на несущей конструкции слева и справа от него.

Для тушения пожара класса 3В в испытаниях использовался поддон диаметром 340 мм, глубиной 230 мм, с толщиной стенки 2 мм. Горючая жидкость-бензин в количестве 3 л на водяной подушке (6 л). Площадь пожара 0,09 м².

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Повторное воспламенения в обоих случаях не произошло.

Следовательно, аэрозольный огнетушитель предложенной конструкции проявил высокую эффективность тушения объемного пожара в двигательном отсеке автомобиля класса А и удовлетворяет основным требованиям международного стандарта " Борьба с пожарами. Переносные огнетушители. Эксплуатация и конструкция ".

Рабочая документация на предложенное изобретение находится в подготовке производства для серийного выпуска продукции марки СОТ-4.

Использование: в области противопожарной техники. Сущность изобретения: генерирующая огнетушащую смесь пиротехническая шашка установлена в корпусе, оснащенном узлом запуска и размещенным перед входными отверстиями слоем гранул из абляционного материала. Выходные отверстия выполнены на шаровом сегменте, что формирует из дискретных струй плоский фронт огнетушащей смеси. Корпус помещен в оболочке, а между корпусом и оболочкой размещен эндотермический разлагаемый термозащитный материал. Негорючие газообразные продукты разложения термоизоляции корпуса через каналы в верхней его части поступают в ресивер, образованный посредством плоских пружин в объеме между шаровым сегментом и охлаждающим слоем гранул. Пиротехническая шашка в корпусе монтируется с гарантированным зазором посредством гофрированного цилиндра. 3 ил. 1 табл.

Огнетушитель, содержащий размещенное в корпусе устройство запуска, газогенерирующее устройство с пиротехнической шашкой, опирающейся на диафрагму с выходными отверстиями, отличающийся тем, что он имеет блок охлаждения газогенерирующего устройства, расположенный между пиротехнической шашкой и диафрагмой, а корпус закреплен внутри оболочки с кольцевым зазором, который заполнен эндотермически разлагаемым материалом и сообщен с выходными отверстиями посредством радиальных каналов, выполненных в корпусе и расположенных над блоком охлаждения газогенерирующего устройства, при этом пиротехническая шашка установлена в цилиндре с гофрами для направления газоаэрозольной смеси к охлаждающему слою с зазором относительно корпуса, гарантирующим распространение торцевого горения шашки на ее боковую поверхность, причем выходные отверстия размещены в ряд на подпружиненной диафрагме, которая имеет шаровую выпуклую форму.