ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ Российский патент 2010 года по МПК A62C13/22 A62C3/10 

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к устройствам для тушения пожаров посредством генерируемых при сгорании пиротехнического состава шашки газо-аэрозольных ингибиторов горения, организованно направляемых в защищаемый объем, преимущественно на судах и транспортных средствах.

Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного аэрозольного тушения пожара по патенту RU 2164808, A62C 13/22, 2001 г., которое содержит узел инициирования (воспламенения) пиротехнической шашки, установленной с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выходными отверстиями, теплообменник и ресивер.

Теплообменник выполнен в виде внешней относительно корпуса перфорированной оболочки, укрепленной коаксиально шашке в кожухе через прослойку строительного гипса, который также заполняет зазор между шашкой и корпусом, совмещенным с ресивером.

Коммуникационные отверстия выполнены на боковой поверхности ресивера.

Устройство характеризуется повышенной производительностью генерирования ингибиторов горения и высокой эффективностью охлаждения продуктов тушащей смеси внутри устройства, поэтому предназначен для использования вручную.

Недостатком описанного устройства является балластная масса гипса из-за относительно протяженного ресивера.

Кроме того, этот генератор огнетушащего аэрозоля взрывонебезопасен при использовании в помещениях с технологическими взвесями и летучими веществами, которые проникают вовнутрь, где концентрируются. При срабатывании узла воспламенения по этой причине происходит взрыв и разрушение устройства, не выполняющего функций по защите от пожара, но и, более того, являющегося серьезным дополнительным источником возгораний с осколочным поражением.

Более совершенным является генератор огнетушащего аэрозоля по патенту RU 2237502, A62C 3/10, 2004 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.

Известный генератор содержит коаксиально смонтированные корпус и закрепленную в прослойке строительного гипса пиротехническую шашку, между которыми установлен кольцевой реверсивный теплообменник, образованный двумя перфорированными металлическими оболочками, внутренняя из которых совмещена с ресивером, оснащенным экранирующей тарельчатой направляющей для реверсирования газообразных продуктов горения и защиты дна от их прямого действия.

Между крышкой и корпусом закреплена несущая диафрагма, на которой подвешена внутренняя оболочка теплообменника с функциональной шашкой.

Выходные отверстия крышки смещены относительно перекрытых мембраной окон диафрагмы, что обеспечивает герметичность и взрывобезопасность генератора. Окна в диафрагме дополнительно разделяют общий газо-аэрозольный поток на автономные струи, которые более активно перемешиваются и охлаждаются под крышкой.

Зазор между наружной оболочкой теплообменника и корпусом заполнен для теплоизоляции строительным гипсом, являющимся несущим элементом конструкции.

Этот генератор характеризуется компактностью и конструкционной жесткостью.

Однако необходимо отметить присущие известному генератору следующие недостатки.

Сложность конструкции из-за специальных средств изолирования внутреннего объема генератора от проникновения к пиротехнической шашке и узлу воспламенения атмосферной влаги для эксплуатации на морских и речных судах.

Ограничения области использования генератора в условиях вибрации и транспортной тряски из-за недостаточности адгезионной связи пиротехнической шашки с теплозащитной прослойкой обечайки ресивера, чтобы исключить смещение механически не зафиксированной шашки в ресивер.

При этом конструктивно не решен вопрос монтажа генератора в охраняемом помещении, что требует дополнительной комплектации крепежа, увеличивая потребительскую стоимость технологических работ по противопожарной защите различных помещений.

Технической задачей, на решение которой направлена настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности универсального генератора огнетушащего аэрозоля более простой конструкции.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем коаксиально смонтированные и закрепленные в теплозащитных прослойках из строительного гипса корпус и пиротехническую шашку, между которыми установлен кольцевой реверсивный теплообменник, образованный двумя перфорированными металлическими оболочками, причем внутренняя из них совмещена с ресивером, узел воспламенения, примыкающий к свободному торцу шашки, и крышку с выходными отверстиями, согласно изобретению, узел воспламенения вмонтирован в центральный паз со стороны открытого торца шашки, которая помещена в полимерный пленочный чехол и опирается через пенопластовую прокладку на стержень, смонтированный в диаметральных перфорациях внутренней оболочки теплообменника, несущей продольные ребра под диаметр шашки, а на корпусе закреплен несущий кронштейн, где установлены клеммы электросвязи с узлом воспламенения, а кронштейн установлен на двух диаметрально расположенных болтах, смонтированных в теплозащитной прослойке корпуса.

Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности и эффективности действия генератора более простой и технологичной конструкции при расширении области его использования.

Установка узла воспламенения в центральном пазу со стороны свободного торца пиротехнической шашки создала конструктивное единство функционального и инициирующего элементов, которые в устройстве используются в качестве монолита при взаимосвязи с другими структурными элементами генератора, в частности с опорным стержнем и ресивером.

Электрическая связь узла воспламенения с клеммами, установленными на несущем кронштейне, который закреплен на корпусе генератора, обеспечила его автономность при монтаже в охраняемом объеме для функционирования от импульсов общей системы противопожарной сигнализации при превышении температуры или задымленности.

Размещение пиротехнической шашки на опорном стержне, смонтированном в диаметральных перфорациях внутренней оболочки теплообменника, жестко фиксирует ее пространственное положение относительно ресивера, обеспечив тем самым функциональность генератора и заданные начальные газодинамические параметры огнетушащего аэрозоля.

При этом пенопластовая прокладка между шашкой и опорным поперечным стержнем служит демпфером, компенсирующим люфты и сборочные зазоры, и предохраняет от механических повреждений примыкающий бескаркасный узел воспламенения, что позволяет использовать генератор в условиях вибраций и транспортных нагрузок, расширив тем самым область применения.

Оснащение внутренней оболочки теплообменника продольными ребрами, залитыми раствором строительного гипса, повышает конструкционную прочность функционального узла и генератора в целом, так как ребра жесткости выполняют функции арматуры в теплозащитной прослойке, предотвращая ее проворот.

Кроме того, радиальный размер продольных ребер выбран под диаметр пиротехнической шашки, что упрощает ее установку и центрирование в посадочном месте, базируясь вдоль ребер, при этом формируется кольцевой зазор под заливку раствора строительного гипса.

Установка узла воспламенения внутри центрального паза со стороны свободного торца пиротехнической шашки представляет собой компактное соединение функционального и инициирующего элементов как монолитную сборочную единицу устройства. При этом, безусловно повышена надежность мгновенного инициирования шашки от непосредственного контакта с узлом воспламенения, без потери энергии его теплового импульса.

Размещение пиротехнической шашки, совместно с узлом воспламенения, внутри полимерного пленочного чехла обеспечивает их герметичность, надежно изолируя от атмосферной влаги, что позволяет упростить конструкцию за счет исключения специальных средств по прототипу.

Оснащение ресивера отражающим поддоном обеспечивает разворот основного объема тушащей смеси в кольцевой реверсивный канал на выход из генератора, с сопутствующим термодинамическим ее охлаждением.

Установка крепежных болтов (для монтажа несущего кронштейна) изнутри корпуса при изготовлении его теплозащитной прослойки является конструктивно простейшим и технологичным устройством, обеспечивающим жесткость крепления генератора на различных несущих поверхностях в защищаемом объеме.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивом единстве является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративную цель и не ограничивают объема притязаний формулы. На чертежах изображены:

на фиг.1 - общий вид генератора, продольный разрез;

на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.

В центральном пазу 1 пиротехнической шашки 2 смонтирован узел 3 воспламенения, который представляет собой резистор (электрическое сопротивление), размещенный внутри воспламенительного состава, чувствительного к тепловому импульсу (условно не показано). Узел 3 воспламенения к шашке 2 в пазу 1 приклеен посредством эпоксидной смолы или силиконового герметика 4.

Шашка 2 совместно с узлом 3 воспламенения помещена внутри полиэтиленового пленочного (0,3 мм) двухслойного чехла 5 и посредством теплозащитной прослойки 6 из строительного гипса закреплена в перфорированной металлической оболочке 7, которая совмещена с ресивером 8 (свободным объемом цилиндрической оболочки 7 под шашкой 2).

Шашка 2 опирается через пенопластовую прокладку 9 на стержень 10, установленный в диаметральных перфорациях оболочки 7, под свободным торцом шашки 2.

Ресивер 8 смонтирован на тарельчатом поддоне 11, оснащенном теплозащитной прослойкой 12 из строительного гипса.

Пенопластовая прокладка 9, демпфируя люфты и зазоры, уплотняет механическую связь шашки 2 с опорным стержнем 10 и герметично изолирует узел 3 воспламенения в пазу 1 шашки 2.

Коаксиально оболочке 7 и ресиверу 8, через реверсивный кольцевой канал 13, смонтирована перфорированная оболочка 14, образуя совокупно с оболочкой 7 функциональный теплообменник.

Снаружи перфорированной оболочки 14 смонтирована теплозащитная прослойка 15 из строительного гипса.

Реверсивный канал 13 служит для подачи генерируемого аэрозоля от ресивера 8 на выход из генератора, обеспечив при торможении потока, изменяющего направление движения, термодинамическое снижение температуры.

Теплообменник, сформированный перфорированными оболочками 7 и 14, предназначен для отбора тепловой энергии от выходящего потока нагретой тушащей смеси и выпаривания через их перфорации воды, структурно связанной в гипсе прослоек 6 и 15, соответственно, в кольцевой реверсивный канал 13.

Внутри оболочки 7 закреплены продольные планки 16, толщина которых выбрана под диаметр пиротехнической шашки 2, которая на них базируется при сборке перед заливкой раствора строительного гипса в сформированный при этом кольцевой зазор под прослойку 6.

С зазором, сформированным прослойкой 15, относительно оболочки 14 расположен наружный корпус 17 генератора.

Изнутри корпуса 17 (фиг.2) диаметрально закреплены два монтажных болта 18 под крепление кронштейна 19 для установки генератора на несущих поверхностях в защищаемом объеме.

На кронштейне 19 размещены клеммы 20 электропитания, к которым подсоединен узел 3 воспламенения. Клеммы 20 связаны с датчиками электросхемы охранной пожарной сигнализации.

На корпусе 17 закреплена крышка 21, перекрывающая реверсивный кольцевой канал 13, соосно которому в крышке 21 выполнены распределенные выходные отверстия 22.

Функционирует генератор следующим образом.

Электрическим импульсом с датчика охранной пожарной сигнализации нагревается резистор узла 3, инициируя его воспламенительный состав, который поджигает при этом пиротехнический состав шашки 2 по ее свободному торцу.

При горении пиротехнического состава шашки 2 образуется аэрозоль ингибиторов горения в виде газообразных соединений и ультрадисперсных конденсированных частиц с развитой энергетической поверхностью - тушащая смесь.

Тушащая смесь накапливается в ресивере 8, перемешивается и автономными струями истекает в реверсивный канал теплообменника 7-14. При этом основной объем тушащей смеси, отражаясь от поддона 11 ресивера 8, обеспечивает выпаривание воды из прослойки 12 гипса, которая разбавляет аэрозоль, дополнительно охлаждая его.

Горячие продукты горения шашки 2 при движении по реверсивному каналу 13 разогревают оболочки 7 и 14 теплообменника, в результате чего конвективным теплом выпаривается вода, связанная с сульфатом калия гипсовых прослоек 6 и 15 соответственно, которая распределенными поперечными струями поступает в канал 13, где активно перемешивается с генерированным аэрозолем.

Газо-аэрозольный поток тормозится в свободном объеме под крышкой 21, дополнительно охлаждаясь при этом, и автономными струями через выходные отверстия 22 подается в защищаемое помещение, где происходит инжекция окружающего воздуха и резкое охлаждение тушащей смеси при динамическом турбулентном перемешивании.

При введении тушащей смеси в зону пожара происходит обрыв цепного механизма образования активных радикалов за счет их рекомбинации, а также за счет удержания их на поверхности аэрозоля, каждая частица которого выполняет роль конденсатора энергии, выделяемой при реакции рекомбинации активных радикалов, что обеспечивает подавление пожара при достижении необходимой концентрации ингибиторов горения.

Высокая механическая прочность предложенной конструкции генератора, относительно большая масса функциональной шашки которого удерживается опорным стержнем и демпфируется пенопластовой прокладкой, позволяет использовать его в условиях циклических вибраций и транспортной тряски, а герметичная упаковка шашки совместно с узлом воспламенения в полимерный пленочный чехол - в условиях повышенной влажности, то есть обеспечивается эксплуатационная универсальность.

Стендовые и натурные испытания опытных образцов предложенного генератора показали высокую эффективность и скорость пожаротушения, что обеспечивает ему практическую конкурентоспособность.

Согласно изобретению разработана рабочая техническая документация для серийного производства линейки генераторов данной конструкции.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня данной области техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генераторов огнетушащего аэрозоля в действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к устройствам для тушения пожаров посредством генерируемых при сгорании пиротехнического состава шашки газо-аэрозольных ингибиторов горения, организованно направляемых в защищаемый объем, преимущественно на судах и транспортных средствах. Для обеспечения повышения функциональной надежности и эффективности действия генератора более простой и технологичной конструкции при расширении области его использования генератор содержит коаксиально смонтированные и закрепленные в прослойках из строительного гипса корпус и пиротехническую шашку, между которыми установлен кольцевой реверсивный теплообменник, образованный двумя перфорированными металлическими оболочками, причем внутренняя из них совмещена с ресивером, узел воспламенения, примыкающий к свободному торцу шашки, и крышку с выходными отверстиями. Узел воспламенения вмонтирован в центральный паз со стороны открытого торца шашки, которая помещена в полимерный пленочный чехол и опирается через пенопластовую прокладку на стержень, смонтированный в диаметральных перфорациях внутренней оболочки теплообменника, несущей продольные ребра под диаметр шашки, а на корпусе закреплен несущий кронштейн, где установлены клеммы электросвязи с узлом воспламенения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Генератор огнетушащего аэрозоля, содержащий коаксиально смонтированные и закрепленные в теплозащитных прослойках из строительного гипса корпус и пиротехническую шашку, между которыми установлен кольцевой реверсивный теплообменник, образованный двумя перфорированными металлическими оболочками, причем внутренняя из них совмещена с ресивером, узел воспламенения, примыкающий к свободному торцу шашки, и крышку с выходными отверстиями, отличающийся тем, что узел воспламенения вмонтирован в центральный паз со стороны открытого торца шашки, которая помещена в полимерный пленочный чехол и опирается через пенопластовую прокладку на стержень, смонтированный в диаметральных перфорациях внутренней оболочки теплообменника, несущей продольные ребра под диаметр шашки, а на корпусе закреплен несущий кронштейн, где установлены клеммы электросвязи с узлом воспламенения.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что кронштейн установлен на двух диаметрально расположенных болтах, смонтированных в теплозащитной прослойке корпуса.