УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА Российский патент 1999 года по МПК A62C35/00 

Предлагаемое изобретение относится к средствам тушения пожаров и может быть использовано для объемного тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ТЖ) и твердых горючих материалов.

Широко известно использование для объемного пожаротушения систем пожаротушения на основе углекислотных, хладоновых (фреоновых) установок (Баратов А.Н. и др. Пожарная опасность строительных материалов, М, Стройиздат, 88 г., 384)
Основными недостатками таких установок являются большие массово-габаритные характеристики, наличие системы трубопроводов и сложной запорной арматуры.

Известно устройство для тушения пожара, содержащее корпус с выходным отверстием, заряд, генерирующий огнетушащее вещество, и узел иницирования (патент GB N 2020971, МКИ A 62 C 37/00, 79)
В этом устройстве при срабатывании узла инициирования воспламеняется пиротехнический или другой твердотопливный заряд, газообразные продукты горения которого являются огнетушащим веществом и, поступая через выходное отверстие в зону пожара, осуществляют его тушение.

Основным недостатком этого устройства является то, что горение заряда в нем сопровождается искрением и пламенем, что может привести к повреждению и возгоранию близко расположенных элементов защищаемого объема, например проводов, кабелей, полигонов и т.д.

Известен также ряд устройств для объемного тушения пожара (патент RU 12031671, МКИ A 62 C 13/22, 92).

Основным недостатком этих устройств является наличие высокотемпературного газоаэрозольного (2000 - 2500^oC) потока, истекающего из корпуса устройства, что приводит к повреждению и возгоранию элементов защищаемого объема, особенно в случае несанкционированного срабатывания системы пожаротушения.

Наиболее близким техническим решением является устройство для объемного тушения пожара, содержащее корпус с выходными отверстием или отверстиями и размещенным в нем зарядом дымообразующего состава с узлом инициирования (патент RU, N 2046614, МКИ A 62 C 13/22, 95 г.)
В этом устройстве при срабатывании узла инициирования воспламеняется заряд дымообразующего состава, продукты сгорания которого, поступая через выходные отверстия в зону пожара, осуществляют его тушение. В нем в качестве дымообразующего состава использован пиротехнический состав, содержащий нитрат и/или перхлорат щелочных металлов и горючее связующее.

Основные недостатки этого устройства:
- высокая температура продуктов сгорания заряда (1000 - 1500^oC),
- наличие искр и пламени за выходными отверстиями корпуса,
Целью настоящего изобретения является снижение температуры продуктов сгорания заряда, исключение пламени и искрения за выходными отверстиями корпуса при работе устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожара, содержащем корпус с выходными отверстиями, расположенным в нем зарядом аэрозолеобразующего огнетушащего состава (АОС) с узлом инициирования, заряд выполнен по меньшей мере из двух элементов АОС, причем как минимум один из них выполнен из экзотермического АОС, а остальные из эндотермического АОС с соотношением экзотермического АОС и эндотермического АОС, равным (1 - 1,5); (0,5 - 2), при этом эндотермический элемент установлен в корпусе с образованием щелевых зазоров для прохождения через них продуктов сгорания экзотермического АОС, смешения с продуктами реакции эндотермического АОС и истечения образующейся газоаэрозольной смеси в защищаемый объем.

Устройство имеет воздушный эжектор, а экзотермический элемент заряда выполнен из смеси калия азотокислого, фенонформальдегидной смолы и аммофоскамида при следующем соотношении компонентов (в % по массе):
Калий азотнокислый - 65 - 75
Фенолформальдегидная смола - 10 - 20
Аммофоскамид - 10 - 20
Эндортемический элемент заряда выполнен из смеси тех же компонентов при следующем соотношении (в % по массе):
Калий азотнокислый - 10 - 50
Фенолформальдегидная смесь - 10 - 40
Аммофоскамид - 40 - 50
На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства. Устройство содержит заряд АОС 1, выполненный из эндотермического и экзотермического составов, эжектор 2, корпус 3, узел инициирования 4, дымовходные отверстия 5, влагопоглощающий полимерный гидрогель 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подаче механического, теплового или электрического импульса на узел инициирования происходит его срабатывание и форс пламени от узла инициирования осуществляет поджиг экзотермического состава. При горении экзотермического состава выделяется от 2000 до 3000 кДж/кг тепла и достигается температура 1200 - 1600К.

Газоэрозольные продукты сгорания экзотермического состава, проходя через щелевые зазоры, образованные элементами эндотермического состава, нагревают их до температуры начала реакции между его компонентами. В корпусе генератора создается избыточное давление. Высокотемпературные продукты сгорания АОС (эжектирующего газа) под избыточным давлением поступают в смесительную камеру эжектора, расположенного в корпусе генератора, в который осуществляется всасывание воздуха из защищаемого объема и турбулентное смешение эжектирующего газа и воздуха, сопровождающегося снижением температуры продуктов сгорания АОС, выравниванием температурного поля по сечению дымовыходных отверстий.

Процесс эжектирования обеспечивает постоянное принудительное движение воздуха по объему помещения, т.е. циркуляцию.

На чертеже представлены различные конструктивные схемы устройства для объемного тушения с различным расположением эжектора.

I - с внешним эжекторов
II - с внутренним эжектором и верхним воздухозаборником
III - с внутренним эжектором и нижним воздухозаборником.

При работе эжектора газоаэрозольный поток под действием непрерывного тока воздуха снижает температуру до 200 - 300^oC и, дополнительно охлаждаясь при соприкосновении со слоем влагосодержащего полимерного гидрогеля, через дымовыходные отверстия поступает в защищаемый объем, быстро и равномерно его заполняет, создавая и осуществляя тушение в нем очагов пожара.

Рецептуры аэрозолеобразующих составов, соотношения масс элементов экзотермического и эндотермического составов и результаты сравнительных испытаний предлагаемого устройства и устройства прототипа приведены в табл. 1, 2, 3 соответственно.

Для охлаждения стенок корпуса устройства и дополнительного снижения температуры газоаэрозольного потока внутренние стенки корпуса защищены слоем влагопоглощающего полимерного гидрогеля с содержанием влаги 10 - 500 мл/г, который заключен в пластичный полиэтиленовый чехол.

Основой полимерных гидрогелей является полиакриламид, синтез которого осуществляется свободно радикальной полимеризацией мономера акриламида CH₂CHCONH₂) во взаимодействии со сшивающим агентом с образованием структуры из длинных цепей молекул, соединенных относительно короткими химическими связями. Полимер способен поглощать воду за счет гидрофильных групп -COO, -NH₂. Таким образом можно получить гидрогель с различными влагопоглощающими свойствами.

В табл. 3, где приведены результаты сравнительных испытаний, в предлагаемом устройстве в примерах получения (по табл. 2) 1 - 5 использовался гидрогель с различным содержанием влаги:
Пример 1 - 10 мл/г
Пример 2 - 50 мл/г
Пример 3 - 200 мл/г
Пример 4 - 300 мл/г
Пример 5 - 500 мл/г
Для разрыва химической связи гидрофильной группы и высвобождения воды необходимо затратить энергию, т.е. погреть гидрогель до определенной температуры. Чем меньше содержание влаги в полимере, тем большую энергию необходимо затратить.

Предлагаемое авторами устройство работает 20 с с внутрикамерной температурой 1400К. Как показала практика, этой энергии в заданном промежутке времени недостаточно, чтобы разорвать химические связи гидрофильной группы при содержании влаги в гидрогеле менее 100%. С другой стороны, применение гидрогеля с содержанием влаги > 500% нецелесообразно, т.к. процесс его разложения может начаться в естественных условиях.

Как видно из приведенных в табл. 3 данных, предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа по огнетушащей концентрации в 1,15 - 1,7 раза, по температуре аэрозоля на выходе в 2,4 - 3,8 раза при наличии нового положительного эффекта отсутствия искр и пламени при работе.

Использование в противопожарной технике. Сущность изобретения: для объемного тушения пожаров используют устройство, содержащее корпус с дымовыходными отверстиями, расположенным в нем зарядом из аэрозолеобразующего огнетушащего состава с узлом инициирования, и воздушный эжектор, причем заряд выполнен по меньшей мере из двух элементов, как минимум один из них выполнен из экзотермического, а остальные из эндотермического состава с соотношением по массе, равным (1-15(:(0,5-2), притом элемент экзотермический выполнен из смеси (мас. %) калия азотнокислого 65-75, фенолформальдегидной смолы (10-20) и аммофоскамида (10-20), а эндотермический элемент - из смеси этих же компонентов при соотношении (50-40): (10-40): (40-50) соответственно. Предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа по огнетушащей концентрации в 1,15-1,7 раза, по температуре аэрозоля на выходе в 2,4-3,8 раза. Технический результат заключается в отсутствии искр и пламени при работе. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1. Устройство для объемного тушения пожара, содержащее корпус с дымовыходными отверстиями, расположенными в нем зарядом из аэрозолеобразующего огнетушащего состава с узлом инициирования, отличающееся тем, что заряд выполнен по меньшей мере из двух элементов аэрозолеобразующего состава, причем как минимум один из них выполнен из экзотермического, а остальные из эндотермического составов с соотношением, равным (1 - 1,5) : (0,5 - 2), при этом эндотермический элемент установлен в корпусе с образованием щелевых зазоров для прохождения через них продуктов сгорания экзотермического состава, смешения с продуктами реакции эндотермического состава и истечения образующейся газоаэрозольной смеси в защищаемый объем. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет воздушный эжектор. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент экзотермический выполнен из смеси (мас. %) калия азотнокислого (65 - 75), фенолформальдегидной смолы (10 - 20) и аммофоскамида (10 - 20), а эндотермический элемент выполнен из смеси (мас. %) калия азотнокислого (10 - 50), фенолформальдегидной смолы (10 - 40) и аммофоскамида (40 - 50). 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренние стенки корпуса защищены слоем влагопоглощающего полимерного гидрогеля, заключенного в пластичный чехол.