АЭРОЗОЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Российский патент 1998 года по МПК A62C3/00 

Изобретение относится к устройствам для объемного аэрозольного тушения пожаров посредством генерируемой при горении пиротехнического заряда газоаэрозольной смеси ингибиторов, вводимой в защищаемый объем.

Из патентной литературы известно устройство по патенту РФ N 2046614, A 62 C 5/02, опубл. в БИ N 30-95, 27.10.95 для получения огнетушащей смеси, включающее цилиндрический корпус, на боковой поверхности которого выполнены выходные отверстия, содержащий пиротехнический заряд и средство воспламенения заряда. Между пиротехническим зарядом и выходными отверстиями выполнен цилиндр охлаждения, где генерируемая огнетушащая смесь перемешивается, накапливается, при этом ее температура выравнивается и снижается.

Однако пассивное охлаждение рабочей смеси неэффективно и температура выдаваемого через выходные отверстия корпуса газоаэрозольного потока остается достаточно высокой для возможных термических повреждений, хранимых в защищаемом помещении материалов, расположенного оборудования, мебели и т.п.

Указанный недостаток устранен в аэрозольном генераторе огнетушащей смеси по заявке на патент РФ N 94020391, фиг. 3, опубл. 10.01.96 в БИ N 1, который выполнен по коаксиальной схеме: в цилиндрическом корпусе с распределенными выходными отверстиями на боковой поверхности установлен пиротехнический заряд, связанный с устройством его воспламенения, между которыми размещен блок охлаждения, выполненный в виде емкости, заполненной гранулами или таблетками охлаждающего вещества.

Недостатком устройства, выбранного авторами в качестве прототипа, является неполное сгорание пиротехнической композиции, потому что в конструкции не предусмотрена свободная зона над зарядом, необходимая для горения состава в газовой фазе, ширина которой должна быть в диапазоне от 1 до 10 мм (см. Зенин А. А, и др. "Процессы в зонах горения баллиститных порохов", сборник "Физические процессы при горении и взрыве", М., Атомиздат, 1980). Содержание вредных химических веществ в огнетушащей смеси (таких как цианиды, монооксид углерода, аммиак и т.д., в зависимости от состава пиротехнической композиции заряда) при этом может достигать количеств, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК), что ограничивает область применения генераторов.

Кроме того, отсутствие зазора между зарядом и блоком охлаждения затрудняет передачу горения на боковую поверхность заряда и, следовательно, увеличивает время тушения пожара из-за невысокой скорости генерирования огнетушащей смеси при торцевом горении заряда.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности основного действия - пожаротушения - путем увеличения скорости горения пиротехнического заряда и полноты сгорания продуктов его композиции.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном аэрозольном генераторе для тушения пожаров, в цилиндрическом корпусе которого с распределенными на боковой поверхности выходными отверстиями коаксиально смонтированы пиротехнический заряд, связанный с устройством воспламенения, и блок охлаждения, заполненный гранулами или таблетками охлаждающего вещества, по предложению авторов, между пиротехническим зарядом и блоком охлаждения с зазором 10-20 мм установлен перфорированный цилиндр.

Отличительные признаки новой взаимосвязи известных существенных признаков обеспечили передачу запускающего импульса воспламенения без задержки на всю боковую поверхность заряда по кольцевому зазору, который выполняет при этом новые дополнительные функции камеры сгорания, где в зоне газового горения оптимальной ширины в основном завершаются окислительно-восстановительные реакции, что повышает эффективность пожаротушения и расширяет область использования аэрозольных генераторов.

Минимальная ширина зазора камеры сгорания - 10 мм - определена величиной зоны гарантированного газового сгорания продуктов пиротехнической композиции заряда, обеспечивающей генерирование практически безвредной тушащей смеси.

Максимальная ширина зазора камеры сгорания - 20 мм - выбрана из следующих соображений. При неизменном наружном диаметре корпуса зазор больше 20 мм утончает охлаждающий слой гранул, который уже не обеспечит требуемого снижения температуры газоаэрозольного потока до нормативного уровня, или при неизменном слое охлаждения уменьшит объем заряда и, следовательно, количество генерируемого аэрозоля. При сохранении же необходимой толщины охлаждающего слоя гранул блока охлаждения и объема заряда увеличивается наружный диаметр корпуса генератора, что влечет резкое повышение массы корпуса, крышки и балластной массы дорогостоящего охлаждающего материала.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предложенный аэрозольный генератор.

В корпусе 1 диаметром 170 мм и высотой 360 мм, крышки которого термоизолированы прокладками 2 из каолинового картона, на боковой поверхности распределено 144 отверстий 3 диаметром 4 мм. В центре корпуса 1 коаксиально закреплен пиротехнический заряд 4 диаметром 85 мм, высотой 320 мм и массой 3400 г на основе перхлоратов и/или нитратов щелочных металлов, который сообщается посредством огнепроводящей трубки 5 с устройством 6 воспламенения, запускаемым от системы пожарной сигнализации или вручную.

С кольцевым зазором 7 величиной 10-20 мм смонтирован сетчатый цилиндр 8 диаметром 110 мм, удерживающий таблетки или гранулы из охлаждающего материала (основной карбонат магния с добавлением жидкого стекла) слоя 9 толщиной 26-27 мм. Таблетки слоя 9 выполнены диаметром 10 мм и высотой 6 мм. При насыпной плотности 0,85-0,87 г/см³ масса слоя 9 составляет 3780 г.

Запускающийся форс пламени от устройства 6 по трубке 5 и зазору 7 воспламеняет заряд 4 по боковой и торцевой поверхностям. Заряд 4 сгорает в зоне газовой фазы горения шириной 12,5 мм.

В объеме камеры 7 сгорания происходит накопление продуктов горения, их перемешивание, выравнивание температуры и повышение давления, под действием которого продукты сгорания транспортируются к выходным отверстиям 3 по порам слоя 9 между таблетками из охлаждающего материала. Горячий газоаэрозольный поток в слое 9 возбуждает эндотермическую реакцию разложения материала его таблеток, основные негорючие продукты которого - водяной пар и углекислый газ - препятствуют осаждению твердой фазы смеси в порах слоя 9 и способствуют более полному выносу аэрозоля. При этом происходит охлаждение газоаэрозольного потока за счет поглощения тепла на термораспад материала слоя 9. Пиротехнический состав дожигается в камере 7 и образует максимально возможное количество огнетушащего вещества, которое затем охлаждается в слое 9, при этом дополнительно конденсируется фаза, образующая с газоносителем аэрозоль, подавляющий очаги пожаров. В камере 7 полностью завершаются окислительно-восстановительные реакции, что гарантирует содержание вредных химических веществ в охлаждаемой газовой смеси в количествах, не превышающих пределов аварийного воздействия на человека.

Охлаждение продуктов горения заряда 4 в слое 9 происходит за счет отбора тепла на реакцию разложения материала таблеток, при которой образуются негорючие газообразные продукты: водяной пар и углекислый газ.

Ингибиторы горения в виде смеси газов-носителей и высокодисперсных частиц под давлением выбрасываются через отверстия 3 равномерным потоком в объем защищаемого помещения с температурой 100-120^oC на расстоянии 20 см от генератора (при допустимой техническими условиями температуре 250^oC), что классифицирует предложенный генератор аэрозоля в качестве "холодного". Время работы генератора составляет 38-43 сек.

Масса генератора составляет 10 кг при габаритах: диаметр 170 мм и высота 420 мм.

Результаты испытаний по тушению горящего бензина данным генератором газоаэрозольной смеси показали, что он способен гарантированно защитить замкнутое помещение объемом до 52 м³.

Аэрозольный генератор предназначен для объемного аэрозольного тушения пожаров, функционирует в качестве генераторов ингибиторов горения в виде газоаэрозольных продуктов. Генератор содержит коаксиально установленные в корпусе пиротехнический заряд и блок охлаждения. На цилиндрической поверхности корпуса распределены выходные отверстия. В перфорированной оболочке блока охлаждения помещен слой таблеток или гранул из охлаждающего материала. Корпус термозащищен, заряд связан с устройством запуска. Новым является размещение блока охлаждения с кольцевым зазором относительно пиротехнического заряда, объем которого выполняет дополнительные функции камеры сгорания, а геометрия оптимизирована для полного дожигания пиротехнической композиции заряда в газовой фазе. Изобретение характеризуется повышенной эффективностью пожаротушения за счет увеличения скорости генерации огнетушащей смеси с минимальным содержанием вредных химических веществ. 1 ил.

Аэрозольный генератор для тушения пожаров, в цилиндрическом корпусе которого с распределенными на боковой поверхности выходными отверстиями коаксиально смонтированы пиротехнический заряд, связанный с устройством его воспламенения, и блок охлаждения, заполненный гранулами или таблетками охлаждающего вещества, отличающийся тем, что он имеет перфорированный цилиндр, удерживающий таблетки или гранулы охлаждающего вещества, а пиротехнический заряд и перфорированный цилиндр установлены с кольцевым зазором 10 - 20 мм.