ГЕНЕРАТОР АЭРОЗОЛЬНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Российский патент 1998 года по МПК A62C13/22 A62C5/02 

Изобретение относится к технике тушения пожаров химическими веществами, а именно к тушению пожаров аэрозолью, генерируемой при сгорании аэрозолеобразующего состава.

Известен способ получения огнетушащей смеси и соответствующий пиротехнический (аэрозолеобразующий) состав (заявка PCT/RU 92/00081, публикация WO N 92/17244, A 62 D 1/00, A 62 C 5/02, 1992), при сгорании которого одновременно образуются огнетушащая аэрозоль и газообразные продукты для ее распыления. В заявке описан генератор аэрозольного тушения в виде оболочки, содержащей аэрозолеобразующий состав и имеющий по крайней мере одно отверстие для выпуска продуктов сгорания. Описанный в этой заявке генератор является прототипом заявляемого изобретения.

Основной недостаток аэрозольного тушения заключается в том, что продукты сгорания аэрозолеобразующего состава имеют высокую температуру порядка 1000-2000^oC. В большинстве случаев газоаэрозольный поток с такой температурой нельзя выпускать из генератора в зону тушения, поскольку такой поток сам может стать причиной пожара или травмировать людей, находящихся в зоне тушения. Поэтому основное назначение аэрозольного генератора это охлаждение продуктов сгорания аэрозолеобразующего состава до приемлемого уровня порядка 100-200^oC. Известный генератор аэрозольного тушения в виде оболочки (корпуса) с отверстиями для выпуска продуктов сгорания решает лишь вспомогательные задачи. Он предохраняет находящийся в нем аэрозолеобразующий состав от внешних, например, механических воздействий и формирует некоторую аэрозольную струю из выпускных отверстий. Однако в нем отсутствуют какие-либо конструктивные элементы для эффективного охлаждения продуктов сгорания, и это является его основным недостатком.

Целью изобретения является создание генератора аэрозольного тушения пожаров, способного эффективно охлаждать до приемлемого уровня продукты сгорания аэрозолеобразующих составов с различной температурой и мощностью газового потока.

Возможны два способа охлаждения продуктов сгорания аэрозолеобразующих составов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Первый способ внешнее охлаждение продуктов сгорания за счет их смешения с окружающим воздухом при выходе из генератора. Этот способ не требует увеличения веса генератора, однако он имеет недостаток, который связан с тем, что смешение продуктов сгорания с окружающим воздухом и соответственно их охлаждение происходит не мгновенно на выходе из генератора, а монотонно по мере удаления от него. Поэтому у каждого аэрозолеобразующего генератора в районе выпускных отверстий создается высокотемпературная зона, в которой происходит постепенное смешение и охлаждение продуктов сгорания. Температура продуктов сгорания уменьшается по мере удаления от выпускных отверстий. Если считать границей высокотемпературной зоны охлаждения расстояние от выпускных отверстий генератора до места, где температура потока снижается до приемлемого уровня, например, 100^oC, то длина зоны охлаждения может составлять от нескольких сантиметров до десятков и сотен сантиметров в зависимости от характеристик горения аэрозолеобразующего состава, размера и количества выпускных отверстий, а также от формы корпуса генератора, где они расположены.

Второй способ внутреннее охлаждение за счет охлаждающих элементов, расположенных внутри генератора. Этот способ позволяет охлаждать продукты сгорания до любого необходимого уровня, но имеет два недостатка. Во-первых, охлаждающие элементы существенно увеличивают вес и размер генератора, а во-вторых, при снижении температуры продуктов сгорания ниже приблизительно 600^oC появляются значительные потери аэрозоля за счет ее оседания на охлаждающих элементах.

В заявляемом генераторе аэрозольного тушения пожаров используются оба из описанных выше способа при оптимальном их соотношении и регулируемом вкладе в суммарное охлаждение продуктов сгорания в зависимости от характеристик горения аэрозолеобразующего состава и условий применения генератора.

Эффективность внешнего охлаждения зависит от объема окружающего воздуха, который вовлекается для смешения газоаэрозольным потоком чем больше этот объем, тем короче высокотемпературная зона охлаждения, а также от диаметра и скорости отдельных струй, выходящих из генератора чем меньше их диаметр и скорость, тем лучше смешение и охлаждение. Наибольший захват окружающего воздуха для смешения с продуктами сгорания можно обеспечить, если расположить выпускные отверстия на выпуклой поверхности генератора и за счет этого создать расходящийся поток газоаэрозольных струй.

Первой конструктивной особенностью заявляемого генератора является наличие у него выпуклой поверхности с расположенными на ней выпускными отверстиями. Диаметр выпускных отверстий должен быть минимальным, но достаточно большим, чтобы обеспечить свободный выход продуктов сгорания и не повышать давление в генераторе, а расстояние между отверстиями должно обеспечивать достаточный подсос окружающего воздуха внутрь газоаэрозольного потока. Радиус кривизны корпуса генератора с выпускными отверстиями, а также диаметр и количество отверстий зависят от температуры и мощности газового потока, создаваемого аэрозолеобразующим составом, используемым в генераторе, и могут быть определены экспериментально при отработке конструкции генератора.

Наиболее технологичными в изготовлении формами корпусов генераторов являются цилиндр и сфера, собранная из двух штампованных полусфер (фиг. 1-3). Если в соответствии с условиями тушения пожара необходим направленный поток аэрозоля, для этого можно использовать цилиндрический генератор с выпускными отверстиями на выпуклой торцевой крышке генератора (фиг. 1). В остальных случаях можно использовать цилиндрический или сферический генераторы с выпускными отверстиями на боковой цилиндрической (фиг. 2) или сферической (фиг. 3) поверхности.

Возможны и другие варианты формы генератора, но с одним общим элементом
часть корпуса генератора с выпускными отверстиями имеет выпуклую форму.

При необходимости для ограждения высокотемпературной зоны охлаждения генератор может дополняться ограждающим кожухом, например, конической формы на торце цилиндрического генератора (фиг. 1). Чтобы не препятствовать подсосу воздуха, кожух должен быть изготовлен из сетки или перфорированного листового железа. Для цилиндрического генератора с боковым выпуском продуктов и для сферы ограждающий кожух можно сделать в виде коаксиального цилиндра или сферы.

Для внутреннего охлаждения в заявляемом генераторе предлагается использовать охлаждающие элементы, сформованные из смеси охлаждающих веществ с каким-либо вяжущим материалом, например, цементом, глиной или термостойкими полимерами. В зависимости от формы генератора (фиг. 1-3) охлаждающие элементы могут иметь различную форму пластин, дисков, колец, коаксиальных цилиндров или сфер и т.д. и формоваться из пластичной смеси охлаждающих вещества с вяжущим материалом с помощью известных технологий: проката, штамповки, выдавливания, широко используемых, например, при формовании кирпичных и керамических изделий. Осаждающие элементы устанавливаются внутри генератора между аэрозолеобразующим составом и выпускными отверстиями и должны иметь отверстия для прохождения газов в случае их установки поперек газоаэрозольного потока. Для большей эффективности пропускные отверстия в соседних охлаждающих элементах могут быть смещены относительно друг друга.

Наиболее эффективно в качестве осаждающего материала использовать вещества, разлагающиеся с выделением тепла в диапазоне до 1000^oC и имеющие нейтральные и нетоксичные продукты разложения. Существует большой набор таких веществ это кристаллогидраты солей щелочных металлов, алюминия, магния, кальция, железа, их карбонаты и оксалаты. Среди них есть такие дешевые и доступные минеральные вещества, как мел, доломит, магнезия.

Для увеличения прочности охлаждающие элементы могут быть армированы минеральным волокном, металлической сеткой или перфорированным листовым материалом.

Основную роль в предлагаемом генераторе играет внешнее охлаждение продуктов сгорания. Оно не требует увеличения веса генератора, а расходящийся газоаэрозольный поток, создаваемый за счет выпуклой поверхности корпуса генератора с расположенными на ней выпускными отверстиями, обеспечивает его наиболее эффективное смешение с воздухом и охлаждение. Охлаждающие элементы внутри генератора потребуются лишь в случае использования высокотемпературных составов или если по условиям применения генератора необходимо уменьшить до определенной величины длину высокотемпературной зоны охлаждения. В этом случае в корпусе генератора необходимо разместить охлаждающие элементы, регулируя уменьшение длины зоны внешнего охлаждения размером или количеством охлаждающих элементов.

Отличительными особенностями предлагаемого генератора аэрозольного тушения пожаров являются, во-первых, наличие на корпусе генератора выпуклой поверхности с расположенными на ней выпускными отверстиями для создания расходящегося потока продуктов сгорания, во-вторых, использование внутри генератора охлаждающих элементов, сформованных из смеси охлаждающих веществ с вяжущим материалом, где в качестве охлаждающих используются вещества, разлагающиеся с поглощением тепла и имеющие инертные и нетоксичные продукты разложения.

Преимуществом предлагаемого генератора аэрозольного тушения является то, что он обеспечивает наиболее эффективное внешнее охлаждение за счет создания расходящегося газоаэрозольного потока. Это снижает или вообще исключает необходимость внутреннего охлаждения продуктов сгорания, уменьшает вес генератора и потери аэрозоли на охлаждающих элементах.

Для практического применения предлагаемый генератор может быть снабжен известными системами воспламенения аэрозолеобразующего состава, а также различными конструктивными элементами для установки и крепления генератора в местах его использования.

Заявляемый генератор аэрозольного тушения пожаров может использовать различные типы аэрозолеобразующих составов, снижать температуру продуктов сгорания до необходимого уровня и обеспечивать как направленный, так и радиальный поток аэрозоли. Поэтому он является универсальным и может быть использован для широкого круга пожаров при тушении в герметичных, полугерметичных и открытых объемах.

Использование: в противопожарной техники. Сущность: генератор аэрозольного тушения пожаров имеет корпус с расположенным в нем аэрозолеобразующим составом, генерирующим при своем сгорании огнетушащие вещества и газообразные продукты для их распыления. Часть корпуса или весь корпус с выполненными на нем выпускными отверстиями имеет выпуклую форму. Корпус может быть выполнен с выпускным участком, цилиндрическим, сферическим. Внутри генератора могут быть размещены охлаждающие элементы, сформированные из пластичной смеси охлаждающего вещества с вяжущим материалом, например, цементом, шиной или термостойким полимером. В качестве охлаждающих веществ используются вещества, разлагающиеся при нагревании с поглощением тепла, кристалогидраты солей металлов, их карбонаты, оксалаты или гидраты окиси. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Генератор аэрозольного тушения пожаров, содержащий корпус с расположенным в нем аэрозолеобразующим составом, генерирующим при своем сгорании огнетушащее вещество, и газообразные продукты для их распыления и системы воспламенения состава и выпуска продуктов сгорания, отличающийся тем, что часть корпуса с выполненными на ней выпускными отверстиями или весь корпус с выполненными на нем выпускными отверстиями имеет выпуклую форму. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что имеет форму цилиндра с выпускными отверстиями, расположенными на торцевой выпуклой крышке. 3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что он имеет форму цилиндра с выпускными отверстиями, расположенными на боковой цилиндрической части корпуса. 4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что он имеет сферическую форму с выпускными отверстиями, расположенными на части поверхности или на всей поверхности. 5. Генератор по пп.1 4, отличающийся тем, что между аэрозолеобразующим составом и выпускными отверстиями содержит охлаждающий элемент или набор элементов теплопоглощающего материала. 6. Генератор по пп.1 5, отличающийся тем, что охлаждающие элементы имеют форму пластин, колец, дисков, цилиндров, сфер с отверстиями для прохождения продуктов сгорания и могут быть армированы минеральными волокнами, сеткой или тонким перфорированным листовым материалом. 7. Генератор по пп. 1 6, отличающийся тем, что охлаждающим материалом является вещество, разлагающееся с поглощением тепла в диапазоне от 1000^oС и не имеющее токсичных продуктов разложения с добавками минеральных вяжущих веществ типа цемента или глины или термостойких органических или элементоорганических связующих. 8. Генератор по пп.1 7, отличающийся тем, что компонентами охлаждающего материала являются кристаллогидраты, карбонаты и оксалаты щелочных и щелочноземельных металлов и железа, гидраты окиси алюминия, магния, кальция и железа, в том числе такие минеральные вещества, как мел, доломит, магнезия. 9. Генератор по пп.1 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит конструктивные элементы для крепления или установки генератора, размещение деталей системы воспламенения состава.