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

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибитора горения высокодисперсных твердых частиц (аэрозоля), образующихся при горении пиротехнической смеси и выделяющихся в защищаемый объем. Устройство предназначено для стационарной установки в двигательных отсеках транспортных средств, в силовых и распределительных электрошкафах, пультах управления и т.п. замкнутых объемах.

Из патентной литературы известны получившие промышленное использование устройства для объемного аэрозольного тушения пожара, содержащие пиротехнический состав и узел его воспламенения, помещенные в корпус, снабженный соплом для выхода газоаэрозольных продуктов горения в защищаемый объем (например, патент Великобритании N 2028127, кл. A 62 C 35/08, 1980; авт.св. N 217411, кл. A 62 D 1/00, 1984, заявки на получение патента РФ N 4925423, 1981 и N 94003573, кл. A 62 C 3/00, 1994, по которым приняты положительные решения).

Недостатком известных устройств является высокая температура (1100. 1300^oC на расстоянии 0,2 м от сопла) генерируемого аэрозоля, эффективно подавляющего пожар, но способного причинить ущерб материальным объектам от прямого воздействия высокотемпературной зоны газоаэрозольного потока (коробление, прожоги, оплавление и т.п.).

Более совершенным устройством, в котором устранен указанный недостаток, является описанное в патенте РФ N 2008045 с приоритетом от 11.02.92 "Способ тушения пожара и устройство для его осуществления" (кл. A 62 C 3/00). Устройство содержит термозащищенный корпус, закрытый крышкой с узлом воспламенения и выходным соплом и в котором размещена пиротехническая шашка, изготовленная из аэрозолеобразующего состава. Над корпусом соосно закреплен цилиндр блока охлаждения, внутренняя поверхность которого покрыта абляционным материалом. Конструкция указанного устройства представляет собой струйный насос.

Продукты горения пиротехнической шашки в виде газоаэрозольной смеси эффективных ингибиторов горения, включающей в себя твердые высокодисперсные частицы солей и окислов щелочных и щелочно-земельных металлов, через сопло с определенной скоростью подаются в цилиндр блока охлаждения, где активно перемешиваются с эжектируемым воздухом. Материал абляционного термозащитного покрытия цилиндра при этом эндотермически разлагается, быстро расходуется и решающего действия на снижение температуры аэрозоля не оказывает. Температура огнетушащей смеси на расстоянии 0,2 м от устройства достигает 500.600^oC.

Более резкого снижения температуры газоаэрозольной смеси (до 150.200^oC на расстоянии 0,2 м от блока охлаждения) можно достичь за счет увеличения массы и поверхности абляционного материала в цилиндре блока охлаждения (например, авт. св. N 1309991, 1987 и N 598610, 1978). Корпус блока охлаждения заполнен гранулами абляционного материала, разлагающегося с эндотермическим эффектом при прохождении нагретого газового потока по каналам между гранулами, что обеспечивает его охлаждение.

Однако недостатком известной конструкции устройства аэрозольного объемного тушения пожара является то, что механизм охлаждения газоаэрозольного потока эффективно действует только при эжекции в цилиндр блока охлаждения воздуха из горящего помещения и, следовательно, может не обеспечить требуемого снижения температуры рабочей смеси на выходе устройства, например, в случае размещения его близко от огня в малых замкнутых объемах электрошкафов, двигательных отсеков и т.п.

Реальная эксплуатация боевых транспортных машин в экстремальных условиях выявила актуальную необходимость экстренной и эффективной защиты живой силы и машин от действия огня.

Главное управление сухопутных войск МО РФ поставило задачу по безотлагательному комплектованию БМП, БТР, танков, тягачей и др. транспортной техники компактными и эффективными средствами тушения пожаров в двигательных отсеках.

Использовать существующие устройства объемного аэрозольного тушения пожара для этого практически не представляется возможным по указанным причинам. Кроме того, компоновка элементов известной конструкции определяет повышенные габариты, затрудняющие ее размещение в ограниченных объемах приборных и двигательных отсеков.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение отмеченных недостатков и создание компактного эффективного огнетушителя с высокой функциональной надежностью действия.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожара, содержащем пиротехническую шашку, закрепленную в термозащищенном корпусе, оснащенном узлом воспламенения, выходными отверстиями и блоком охлаждения, включающем в себя цилиндр с гранулированным абляционным материалом, согласно изобретению, перфорированный цилиндр блока охлаждения установлен коаксиально внутри корпуса, на боковой поверхности которого выполнены выходные отверстия, между опорными элементами, преимущественно зигами.

Отличительные признаки, сравнительно с прототипом, позволяют заметно уменьшить габариты устройства, повысить его конструкционную прочность при более эффективном охлаждении тушащей смеси без инжекции воздуха, что обеспечило функциональную надежность работы.

Относительно холодная огнетушащая смесь, под давлением выбрасываемая из генератора, не повреждает материальных объектов в защищаемых объемах при прямом попадании на них это позволяет комплектовать двигательные отсеки и электрошкафы устройствами аэрозольного объемного тушения пожара, т.е. расширить область использования устройства.

Перфорированный цилиндр служит в качестве контейнера для наполняющих его гранул абляционного материала и не является преградой для прохождения генерируемой газоаэрозольной смеси, но предотвращает перекрытие гранулами выходных отверстий в корпусе, что обеспечивает расчетные режимы работы устройства (по расходу и температуре газоаэрозольного потока).

Кольцевой объем корпуса между его боковой поверхностью с выходными отверстиями и перфорированным цилиндром, образованный кольцевыми зигами, служит ресивером, где происходит:
скапливание газоаэрозольной смеси, прошедший через слой абляционного материала, которая затем струйно выбрасывается в защищаемый объем;
сглаживание колебаний давлений смеси от неравномерной подачи через нерегулируемое проходное сечение каналов абляционного слоя;
перемешивание и охлаждение генерируемого пиротехнической шашкой аэрозоля и газообразных продуктов эндотермического разложения абляционного материала.

Каждый существенный признак изобретения сам по себе известен и не отличается новизной, но их совокупность и взаимосвязь носят устойчивый характер и создают новизну качеств. В результате этой совокупности появились новые свойства, не присущие частям в их разобщенности.

Генерируемый аэрозоль экологически безопасен, является диэлектриком, не содержит токсичных веществ в опасных концентрациях.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

На боковой поверхности корпуса 1 распределены выходные отверстия 2 между кольцевыми зигами 3.

Внутри корпуса 1 установлены: в центре пиротехническая шашка 4 на основе перхлората и/или нитрата щелочных металлов и на периферии сетчатый цилиндр 5 блока охлаждения, опирающийся на зиги 3 корпуса 1.

Пространство между шашкой 4 и цилиндром 5 наполнено гранулированным абляционным материалом 6 (основным карбонатом магния, известняком, гидрокарбонатом натрия и т.д.).

Кольцевой объем корпуса 1, ограниченный боковой его поверхностью, сетчатым цилиндром 5 и кольцевыми зигами 3, образует ресивер 7, соединяющий блок охлаждения высокого давления посредством выходных отверстий 2 малого диаметра с защищаемым пространством. Дно 8 и крышка 9, в которой смонтирован узел 10 воспламенения, оснащены термозащитной прослойкой 11.

Работает устройство следующим образом. Воспламенитель 8 запускается автоматически (от системы пожарной сигнализации), вручную или автономно, срабатывая от превышения порога допустимой температуры воздуха защищаемых замкнутых объемов.

Тепловой импульс воспламенителя 8 поджигает шашку 4, при горении которой образуется газоаэрозольная смесь, включающая в себя как газообразные соединения, так и высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхности энергии являются эффективными ингибиторами горения. Поток аэрозоля проходит между гранулами наполнителя 6, например известняка, в цилиндр 5, где под действием высокой температуры происходит эндотермическое разложение наполнителя 6 с образованием негорючих газообразных продуктов (водяной пар, углекислый газ) и, как следствие, охлаждение газоаэрозольного потока, поступающего через сетчатый цилиндр 5 в ресивер 7. В ресивере 7 происходит аккумулирование, перемешивание газов и аэрозоля, выравнивание давления и струйный выброс (пульверизация) огнетушащей смеси через выходные отверстия 2 в защищаемый объем, где она активно перемешивается с воздухом.

Температура огнетушащей смеси, как показали испытания, на расстоянии 0,2 м от устройства составляет 40.50^oC, что принципиально отличается от известных аналогов. Образующиеся в процессе абляции газообразные продукты разложения материала наполнителя 6 препятствуют осаждению аэрозоля на гранулах, снижая тем самым непроизводственные его потери.

При введении в зону горения газоаэрозольной смеси происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов в результате пожар подавляется. Высокая дисперсность активных частиц обуславливает высокую огнетушащую способность образующегося в устройстве аэрозоля.

Опытный образец предлагаемого устройства был испытан на АО "Москвич" при тушении пожара класса А в двигательном отсеке автомобиля М-2142.

Согласно заключению о результатах огневых испытаний, утвержденному 28.01.95, аэрозольный огнетушитель показал надежное функционирование и эффективность тушения пожаров.

Основные технические данные:
Габаритные размеры, мм:
диаметр 122
высота 66
Масса шашки, г 130
Общий вес, кг 1,3
Время работы, с 15
Система приведения в действие электро- и термохимическое пусковое устройство.

В качестве горючего материала использовались хлопчатобумажные и синтетические ткани, смоченные бензином, а также электропровода с полихлорвиниловой изоляцией. Защищаемый объем двигательного отсека составляет 0,7 м³. Было создано три очага горения, каждый из которых содержал горючий материал весом 100-150 г: на блоке цилиндров и на несущей конструкции с обеих сторон от него.

Время свободного горения пожарной нагрузки 30 с.

Испытания показали, что время ликвидации пламенного горения составило 5. 6 с, температура газоаэрозольной смеси на расстоянии 30 мм от выходных отверстий не выше 70^oC. Аэрозоль во взвешенном состоянии в двигательном отсеке находился в среднем 34 мин. Повторного воспламенения не произошло ни в одном эксперименте.

Сравнительно с прототипом, изобретение позволило создать компактное устройство, генерирующее охлажденную газоаэрозольную смесь, эффективно и надежно подавляющую пожар в замкнутом объеме.

Устройство предназначено для объемного аэрозольного тушения очагов пожаров твердых и жидких горючих веществ, а также электрооборудования, в том числе находящегося под напряжением, без инжекции воздуха.

Устройство работоспособно при температуре окружающей среды ± 60^oC и относительной влажности до 90%
Аэрозольная смесь не оказывает вредного воздействия на одежду и тело человека, не вызывает порчи имущества. Снижение концентрации кислорода в воздухе при этом не происходит.

Аэрозольные частицы легко удаляются протиркой, пылесосом или смываются водой.

Опытная партия устройств по настоящему изобретению успешно прошла испытания в лабораторных и полигонных условиях ВНИИПО МВД РФ. Конструкция генератора СОТ-3М рекомендована на комплектование транспортных средств и электрооборудования.

Использование: в области противопожарной техники. Сущность изобретения: огнетушитель представляет собой компактную конструкцию с коаксиальным расположением функциональных элементов. Пиротехническая шашка помещена внутри наполненного гранулами абляционного материала сетчатого цилиндра блока охлаждения, который в свою очередь установлен в термозащищенном корпусе, на боковой поверхности которого выполнены выходные отверстия. Кольцевой объем, ограниченный сетчатым цилиндром и зигами корпуса, между которыми расположены выходные отверстия, образует ресивер, где перемешиваются и охлаждаются генерируемые газы и аэрозоль, выравнивается давление тушащей смеси. За счет абляции материала наполнителя цилиндра при прохождении между гранулами горячего газоаэрозольного потока без инжекции воздуха в защищаемый объем выбрасывается тушащая смесь с температурой, значительно меньшей температуры термической деструкции органических соединений. 1 ил.

Устройство для объемного тушения пожара, содержащее пиротехническую шашку, закрепленную в термозащищенном корпусе, оснащенном узлом воспламенения, выходными отверстиями и блоком охлаждения, включающим в себе цилиндр с гранулированным материалом, отличающееся тем, что перфорированный цилиндр блока охлаждения установлен коаксиально внутри корпуса, на боковой поверхности которого выполнены отверстия между опорными элементами, преимущественно кольцевыми зигзагами.