ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ Российский патент 1997 года по МПК A62C37/00 

Изобретение относится к пожаротушению, а конкретнее к устройствам объемного пожаротушения, и может быть использовано для защиты от пожара производственных и складских помещений, моторных и багажных отсеков транспортных средств, трансформаторных будок, высоковольтных камер, кабельных шахт, станций перекачки нефти и нефтепродуктов и т.п.

Известны системы объемного пожаротушения, например, газовые или порошковые (Баратов А.Н. Корольченко А.Я. и др. Пожарная опасность строительных материалов. М. Стройиздат, 1988). Эти системы позволяют оперативно ликвидировать очаги возгорания в закрытых объемах за достаточно короткое время. Опыт эксплуатации таких систем подтверждает их эффективность, но и выявляет ряд существенных недостатков. Так, газовые системы трудоемки в монтаже и обслуживании, требуют отдельного помещения для хранения баллонов под давлением, постоянного контроля давления и регулярной подкачки баллонов. Порошки при хранении слеживаются, комкуются и требуют регулярной замены.

Указанных недостатков лишены аэрозольные системы объемного пожаротушения (патент РФ N 2001646, опублик. 08.05.92). Такие системы в качестве рабочего вещества используют аэрозоль, образующуюся при сгорании зарядов из специальных твердотопливных составов (патент РФ N 2006239, опублик. 21.09.92). Заряды сгорают в генераторах огнетушащего аэрозоля и образующийся высокодисперсный аэрозоль, насыщенный ионами щелочных металлов, подается в защищаемый объем и ингибирует реакции окисления углеводородом до полного прекращения горения. Генераторы аэрозоля устанавливаются внутри защищаемого объема и не требуют никаких регламентных и профилактических работ в течение всего срока эксплуатации (до 15 лет).

Такой генератор описан, например, в патенте РФ N 20218169, опублик. 29.04.92. Этот генератор содержит корпус, внутри которого расположен заряд, образована камера сгорания и размещен теплопоглотитель. Теплопоглотитель необходим для снижения температуры истекающего аэрозоля до уровня, обеспечивающего безопасность работы генератора в пожаро- или взрывоопасной атмосфере или вблизи легковоспламеняющихся материалов. Такой генератор может быть использован для локализации и тушения практически любого типа пожаров.

При всех своих преимуществах данная конструкция не лишена и определенных недостатков. Так, например, попытки разработать с учетом этой схемы генератор для больших объемов приводят к необходимости существенного увеличения габаритов, массы, а следовательно, и стоимости генератора. Кроме того, такой генератор затруднительно установить на объектах, насыщенных сложным техническим оборудованием.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание конструкции генератора, сохраняющего все преимущества известных, но обладающего меньшими габаритами, массой и удобнокомпануемого в технически сложных объектах.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе корпус выполнен в виде двух цилиндров, установленных один внутри другого с кольцевым зазором между их боковыми стенками. Заряд и камера сгорания располагаются во внутреннем цилиндре, а теплопоглотитель в кольцевом зазоре. Камера сгорания сообщается газоходом с полостью кольцевого зазора, которая, в свою очередь, сообщена с окружающим пространством, т.е. с защищаемым от пожата объемом. Таким образом обеспечивается истечение аэрозоля вдоль стенок внутреннего цилиндра и наружу, чем снижается длина генератора. Поскольку внутренний цилиндр нагружен давлением аэрозоля как изнутри, так и снаружи, его стенка не нагружена и может быть выполнена тонкой, чем обеспечивается снижение массы корпуса. Диаметр и длина такого корпуса близки по величине, что позволяет удобно компоновать его в объектах, насыщенных оборудованием.

На фиг. 1 показана конструкция генератора, на фиг. 2, 4 и 12 возможные варианты исполнения места перетока аэрозоля из камеры сгорания в полость кольцевого зазора; на фиг. 3 поперечное сечение генератора, на фиг. 5 11 - возможные варианты исполнения узла истечения аэрозоля.

Генератор огнетушащего аэрозоля включает корпус, состоящий из двух цилиндров 1 и 2 разного диаметра, установленных один внутри другого. Один из торцов каждого цилиндра открыт, а другой снабжен дном (у наружного цилиндра дно 3, у внутреннего дно 4). Внутренний цилиндр 2 со стороны открытого торца опирается на дно 3 наружного цилиндра, а между боковыми стенками цилиндров 1 и 2 образован кольцевой зазор, в котором размещен теплопоглотитель 5, например, в виде гранул. Камера 6 сгорания образована боковыми стенками внутреннего цилиндра 2, дном 3 наружного цилиндра 1 и торцем заряда 7, установленного в районе дна 4 внутреннего цилиндра 2. Камера 6 сгорания в районе дна 3 наружного цилиднра 1 сообщена с полостью кольцевого зазора, например посредством отверстий 8 (фиг. 1), выполненных в стенке цилиндра 2. В свою очередь полость колцьевого зазора сообщена с окружающим пространством в районе открытого торца наружного цилиндра 1, например через щель 9, перекрытую металлической сеткой (фиг. 1). Внутри камеры сгорания может быть установлена перфорированная опора 10 (для случая вкладного заряда 7), которая стойками 11 опирается на дно 3 наружнего цилиндра 1. Возможен вариант конструкции, когда высота перфорированной опоры 10 (вместе со стойками 11) превышает расстояние от торца аэрозоль-образующего заряда 7 до открытого торца внутреннего цилиндра 2 (фиг. 2). В этом случае камера 6 сгорания будет сообщаться с кольцевым зазором с теплопоглотителем 5 через зазор "а" между дном 3 и торцом цилиндра 2, это повысит технологичность конструкции. Дно 3 наружнего цилиндра 1 может выступать за его боковую поверхность и на его периферийной части удобно выполнить отверстия 12 для монтажа генератора (фиг. 3). Отверстия 8 для перетекания аэрозоля (фиг. 1) могут быть перекрыты сеткой 13 для предотвращения попадания частиц теплопоглотителя 5 в камеру 6 сгорания. При эксплуатации генератора в горизонтальном положении с теплопоглотителем 5 в виде насыпных гранул гранулы могут утрясаться и в верхней части может образоваться пустота, через которую неохлажденный аэрозоль проникнет в защищаемый объем, что не всегда допустимо. Для предотвращения такого явления полость кольцевого зазор может быть разделена на ряд секторов посредством продольных ребер 14 (фиг. 3), закрепленных на внешней стенке внутреннего цилиндра 2 по его образующей и опирающихся на внутреннюю поверхность боковой стенки наружного цилиндра 1. Возможен вариант исполнения конструкции, когда ребра 14 закрепляются так, что их концы выступают за срез открытого торца внутреннего цилиндра 2 (фиг. 4) и опираются на дно 3 наружного цилиндра 1. Это особенно удобно при заряде 7, прочно скрепленном с цилиндром 2 и позволяет дополнительно снизить массу конструкции. В этом случае камера 6 сгорания будет сообщаться с полостью кольцевого зазора через щель "б" между дном 3 и цилиндром 2.

На практике для различных видов защищаемых объектов может потребоваться различный характер истечения аэрозоля. Например, для локальных очагов возгорания с заранее прогнозируемым местом возникновения желательно направленное истечение аэрозоля компактной струей, а для более быстрого заполнения аэрозолем защищаемого объекта для взрывоподавления или при множестве вероятных мест возгорания более предпочтительно истечение во все стороны по боковой поверхности генератора. Чтобы удовлетворить все эти требования, предлагается несколько вариантов исполнения узла перетока аэрозоля из кольцевой полости с теплопоглотителем 5 в окружающее пространство (защищаемый объем).

На фиг. 5 аэрозоль истекает через отверстия 15, выполненные по окружности в стенке цилиндра 2, при этом на открытом торце этого цилиндра устанавливается крышка 16, перекрывающая торец кольцевого зазора.

На фиг. 6 показана конструкция, в которой в районе открытого торца наружнего цилиндра 1 устанавливается крышка 17 с зазором 18 по отношению к срезу цилиндра 1, через зазор 18 полость кольцевого зазора сообщена с окружающим пространством. При этом крышка 17 может быть закреплена как на днище внутреннего цилиндра 2 (фиг. 6), так и по периметру наружнего цилиндра 2 (фиг. 7), например, посредством скоб 19. Для монтажа крышки 17 к торцу наружного цилиндра 1 может быть приварен фланец 20 (фиг. 8), и тогда крышка крепится на этом фланце, при этом между крышкой 17 и фланцем 20 устанавливаются жесткие прокладки, формирующие зазор 18, например, это могут быть металлические шайбы, через которые пропускаются болты, крепящие крышку и фланец. Дно 4 внутреннего цилиндра 2 может быть утоплено относительно открытого торца наружнего цилиндра 1 (фиг. 8), в зазор между дном 4 и крышкой 17 может быть также помещен теплопоглотитель 5, чем исключается возможность контакта перегретого металла крышки 4 со средой в защищаемом объеме. Это важно при монтаже генератора во взырвопожароопасной среде. Схемы, представленные на фиг. 5 8, обеспечивают равномерную всестороннюю подачу аэрозоля в защищаемый объем и позволяют быстро заполнить весь объем аэрозолем.

На фиг. 9 показана конструкция, в которой аэрозоль истекает направленно по оси генератора. Крышка 17 закреплена на открытом торце наружного цилиндра 1, а для истечения аэрозоля в крышке выполнены отверстия 22 (фиг. 10), которыми полость кольцевого зазора сообщена с окружающим пространством.

Направленную подачу аэрозоля компактной струей по оси генератора обеспечивает схема, представленная на фиг. 11. Здесь дно 4 внутреннего цилиндра 2 утоплено относительно открытого торца наружного цилиндра 1. В центре крышки 17 выполнено отверстие 22, а между краем отверстия 22 и дном 4 внутреннего цилиндра 2 образована кольцевая щель 23, через которую полость кольцевого зазора сообщена с окружающим пространством. Во всех описанных выше случаях отверстия (зазоры), сообщающие полость кольцевого зазора с окружающим пространством могут быть перекрыты металлической сеткой для предотвращения потерь частиц теплопоглотитель.

На фиг. 12 показан вариант конструкции, в котором отверстия 8, сообщающие камеру сгорания с полостью кольцевого зазора, выполнены в виде пропилов в стенке внутреннего цилиндра 2 со стороны его открытого торца. Такое исполнение более технологично и открывает новые возможности для крепления заряда 7 и центрирования цилиндров 1 и 2 без увеличения массы конструкции. Пропилами край стенки цилиндра 2 делится на ряд секторов 24 (лепестков). Для крепления заряда 7 несколько секторов 24 могут быть подогнуты во внутрь до касания заряда 7, для центрирования цилиндра 2 относительно цилиндра 1 по крайней мере три лепестка (лучше равнорасположенных по окружности) могут быть отогнуты наружу на одинаковую величину до касания с внутренней поверхностью стенки наружного цилиндра 1.

Все представленные варианты работают по одному и тому же принципу: при воспламенении заряда 7 любым известным способом (пиротехническим, электрическим и др. ) продукты сгорания (мелкодисперсный аэрозоль) через камеру сгорания, сообщенную с полостью кольцевого зазора, поступают в эту полость, проходят через теплопоглотитель, охлаждаются и далее поступают в защищаемый объем, где обеспечивают локализацию или подавление очагов возгорания за счет ингибирования химических реакций окисления.

Применение настоящего изобретения позволит уменьшить габариты и массу генератора, снизить его стоимость и обеспечить эффективную локализацию и подавление очагов возгорания в защищаемых объектах, особенно с увеличенным объемом (склады, станции перекачки и т.п.).

Использование: в пожаротушении, для защиты от пожара производственных и складских помещений. Сущность изобретения: генератор огнетушащего аэрозоля содержит корпус, твердотопливный аэрозольобразующий заряд, камеру сгорания и теплопоглотитель. Корпус состоит из двух соосно установленных один внутри другого цилиндров, во внутреннем цилиндре закреплен аэрозольобразующий заряд и сформирована камера сгорания, в кольцевом зазоре между боковыми стенками цилиндров размещен теплопоглотитель. Полость камеры сгорания сообщена с полость кольцевого зазора, которая, в свою очередь, сообщена с окружающим пространством. 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Генератор огнетушащего аэрозоля, содержащий корпус с камерой сгорания, твердотопливный аэрозольобразующий заряд и теплопоглотитель, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух цилиндров разного диаметра, один торец каждого цилиндра открыт, а другой снабжен дном, цилиндры соосно установлены один внутри другого таким образом, что внутренний цилиндр открытым торцом обращен к дну наружного цилиндра и между боковыми стенками цилиндров образован кольцевой зазор, причем твердотопливный аэрозольобразующий заряд установлен во внутреннем цилиндре вблизи его дна, а камера сгорания сформирована боковыми стенками внутреннего цилиндра и дном наружного цилиндра, при этом теплопоглотитель размещен в кольцевом зазоре между боковыми стенками цилиндров, камера сгорания сообщена с полостью кольцевого зазора в районе дна наружного цилиндра, а полость кольцевого зазора в районе открытого торца наружного цилиндра сообщена с окружающим пространством. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что полость кольцевого зазора между цилиндрами разделена на ряд секторов посредством ребер, закрепленных снаружи боковой стенки внутреннего цилиндра по его образующей, и опирающихся на внутреннюю поверхность боковой стенки наружного цилиндра. 3. Генератор по п.2, отличающийся тем, что ребра закреплены на боковой стенке внутреннего цилиндра таким образом, что их концы выступают за срез открытого торца внутреннего цилиндра и опираются на дно наружного цилиндра. 4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что полость кольцевого зазора сообщена с окружающим пространством посредством отверстий, выполненных в боковой стенке наружного цилиндра и перекрытых металлической сеткой, а на открытом торце наружного цилиндра закреплена крышка, перекрывающая кольцевой зазор с торца. 5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что на открытом торце наружного цилиндра закреплена крышка с отверстиями, которыми полость кольцевого зазора сообщена с окружающим пространством. 6. Генератор по п.1, отличающийся тем, что вблизи открытого торца наружного цилиндра закреплена крышка, установленная по отношению к этому торцу с зазором, которым полость кольцевого зазора сообщена с окружающим пространством. 7. Генератор по п.6, отличающийся тем, что крышка закреплена на днище внутреннего цилиндра. 8. Генератор по п.6, отличающийся тем, что крышка закреплена по периметру торца наружного цилиндра. 9. Генератор по п.8, отличающийся тем, что на открытом торце наружного цилиндра закреплен фланец, а крышка закреплена на этом фланце, причем между фланцем и крышкой установлены жесткие прокладки. 10. Генератор по п.1, отличающийся тем, что днище внутреннего цилиндра утоплено относительно открытого торца наружного цилиндра, по периметру торца наружного цилиндра закреплена крышка с отверстием в середине, между краем отверстия крышки и дном внутреннего цилиндра образована кольцевая щель, которой полость кольцевого зазора сообщена с окружающим пространством. 11. Генератор по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания сообщена с полостью кольцевого зазора отверстиями, выполненными в стенке внутреннего цилиндра и перекрытыми металлической сеткой. 12. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в камере сгорания установлена перфорированная опора для заряда, опирающаяся на дно наружного цилиндра. 13. Генератор по п.12, отличающийся тем, что высота перфорированной опоры превышает расстояние от торца аэрозольобразующего заряда до открытого торца внутреннего цилиндра. 14. Генератор по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания сообщена с полостью кольцевого зазора посредством пропилов, выполненных в стенке внутреннего цилиндра со стороны открытого торца. 15. Генератор по п.14, отличающийся тем, что несколько секторов боковой стенки внутреннего цилиндра, образованных между пропилами, подогнуты внутрь камеры сгорания до касания с торцом твердотопливного заряда. 16. Генератор по п.14, отличающийся тем, что по крайней мере три сектора боковой стенки внутреннего цилиндра, образованных между пропилами, отогнуты наружу до касания со стенкой наружного цилиндра. 17. Генератор по п.1, отличающийся тем, что на торце наружного цилиндра закреплена крышка, дно внутреннего цилиндра утоплено относительно торца наружного цилиндра, а зазор между крышкой и дном внутреннего цилиндра заполнен теплопоглотителем. 18. Генератор по п.1, отличающийся тем, что дно наружного цилиндра выступает за его боковую поверхность и по периферии дна выполнены отверстия для монтажа генератора.