ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ Российский патент 2015 года по МПК A62C13/00 A62C13/22 

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к устройствам автоматического тушения пожаров посредством генерируемых при горении пиротехнического состава шашки газоаэрозольных ингибиторов горения, организованно направляемых в защищаемый объем, которые предназначены для использования на транспортных средствах, в складских и производственных помещениях.

Уровень данной области техники характеризует генератор огнетушащего аэрозоля, описанный в патенте RU 2237503, A62C 13/00, 2003 г., который содержит корпус, составленный из двух встречно скрепленных емкостей тарельчатой формы с зазором между их отбортовками, образующим выходное щелевое сопло, генерирующие газоаэрозольную тушащую смесь пиротехнические заряды, закрепленные в обеих корпусных емкостях заподлицо с торцами теплозащитных прослоек, заполняющих отбортовки емкостей корпуса, где установлена пенопластовая прокладка, покрытая по торцу герметизирующим составом, и связанный с инициирующим устройством воспламенитель.

Особенностью этого генератора является то, что воспламенитель выполнен в виде резистора, помещенного внутри клеящего воспламенительного состава, который установлен соосно в зазоре между пиротехническими зарядами, образующими шашку, генерирующую аэрозоль, что повышает надежность инициирования ее воспламенения.

Одновременное воспламенение обоих зарядов шашки обеспечивает их торцевое горение, интенсифицируя образование тушащей смеси.

Однако генератору присущ недостаток, который выражается в сопутствующем повышении давления внутри генератора, что требует конструктивного усиления несущих элементов.

При совместном горении зарядов шашки в общем объеме возникают газодинамические нестабильности из-за взаимодействия газовых потоков, перепадов давления во фронтах горения, что служит причиной пульсаций давления и различной скорости горения убывающих по высоте зарядов пиротехнической шашки.

В результате функциональная надежность защиты расчетного объема помещения снижается, поэтому необходимо параллельно использовать дополнительный генератор, что увеличивает капитальные расходы.

Более совершенным является генератор огнетушащего аэрозоля по патенту RU 74813 U1, A62C 13/00, A62C 3/00, 2008 г. (п. 1 формулы), который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.

Известный генератор огнетушащего аэрозоля содержит пиротехническую шашку, смонтированную в корпусе, выполненном из двух тарельчатой формы емкостей, встречно состыкованных отбортовками, формообразуя щелевое выходное сопло между заполняющими их прослойками из строительного гипса, и осесимметричный воспламенитель.

Отбортовки емкостей корпуса ограждены перфорированными обечайками, формирующими кольцевой реверсивный канал совместно с центральным газопроницаемым кожухом, несущим единую пиротехническую шашку, закрепленную на дне одной из емкостей корпуса.

Противный открытый торец шашки, где смонтирован воспламенитель, образует совокупно с дном второй емкости корпуса ресивер, сообщающийся с глухим реверсивным каналом.

Перфорированный кожух с пиротехнической шашкой жестко связан посредством несущей прослойки из строительного гипса.

Этот компактный технологичный в сборке генератор характеризуется повышенной эффективностью пожаротушения.

Стационарный режим торцевого послойного горения единой пиротехнической шашки обеспечивает стабильный расчетный газоприход продуктов тушащей смеси, снижение температуры которой внутри генератора обеспечено оснащением его новыми структурными элементами, формой выполнения и новыми взаимосвязями.

Перфорированные обечайки, примыкающие к отбортовкам корпуса, и центральный перфорированный кожух, которые связаны с функциональными прослойками из гипса, выполняют функции дополнительного устройства охлаждения - рекуператора в форме реверсивного кольцевого канала.

Организованный конвективный теплообмен омывающего с разворотами газоаэрозольного потока перед выбросом в защищаемый объем обеспечивает эффективный отбор тепловой энергии.

При этом структурная вода строительного гипса динамично выпаривается и через перфорации формообразующих реверсивный канал поверхностей поперечными встречными струями активно смешиваются с горячими продуктами горения шашки, разбавляя и охлаждая их.

В реверсивном канале происходит торможение газоаэрозольного потока, разбавление его выпариваемой из гипса водой, выравнивание давления и снижение температуры огнетушащей смеси за счет кинетического и конвективного перемешивания перед ее выбросом радиальным струйным потоком в защищаемый объем.

Конструктивная взаимосвязь газопроницаемого кожуха, несущего пиротехническую шашку, с емкостями корпуса создает лабиринтные потоки внутри генератора, обеспечив рациональное использование структурных элементов в новом качестве - для активного охлаждения тушащей смеси внутри генератора.

Выполнение реверсивного кольцевого канала тупиковым направлено на дополнительный разворот потока генерированной тушащей смеси, встречно поступающему к выходному щелевому соплу.

Горение пиротехнического заряда единой шашки с одного торца обеспечивает стабильный в течение времени функционирования газоприход тушащей смеси, которую возможно подавать на выход через дополнительное устройство охлаждения, ресивер и реверсивный кольцевой канал относительно большого объема.

Однако продолжением отмеченных достоинств являются присущие недостатки.

Стационарный режим торцевого послойного горения пиротехнической шашки обеспечивает интенсивную подачу в защищаемый объем генерируемого аэрозоля для быстрого создания тушащей концентрации ингибиторов горения, но при этом через щели, неплотности разъемов и прочие люфты нагнетаемая газоаэрозольная смесь соответственно истекает наружу, в результате чего возможны случаи возникновения вторичных очагов возгорания из тлеющих материалов.

Из-за гравитационного оседания тушащей смеси образуется градиент концентрации ингибиторов горения, что может послужить причиной возгораний.

Кроме того, в тупиковом реверсивном канале образуются застойные зоны аэрозоля, в котором происходит агломерация дисперсной фазы, оседающей на его перфорированных поверхностях, снижая тем самым эффективность пожаротушения.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности генератора и эффективности действия по назначению.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем пиротехническую шашку, смонтированную на дне одной из двух корпусных емкостей тарельчатой формы, покрытых изнутри функциональной прослойкой из отверждающегося материала, которые встречно состыкованы отбортовками, формообразующими выходное щелевое сопло, при этом функциональная прослойка верхней емкости ограждена перфорированной обечайкой, а над открытым торцом шашки сформирован ресивер, сообщающийся через реверсивный кольцевой канал с выходным щелевым соплом, согласно изобретению, реверсивный кольцевой канал между перфорированной обечайкой и открытой частью пиротехнической шашки сопряжен с выходным щелевым соплом при ограничении примыкающим к отбортовке донной емкости торцом функциональной прослойки, которая перекрывает зазор между донной емкостью и шашкой.

Отличительные признаки предложенного технического решения определили автоматическое двухступенчатое действие генератора в последовательных режимах: вначале, при горении пиротехнической шашки по развитой открытой поверхности, с высоким выходом тушащей смеси для динамического заполнения защищаемого объема, а затем, при достижении фронта горения уровня сплошной прослойки гипса в донной емкости, когда горение шашки происходит торцевое послойное, - замедленная подпитка дополнительным количеством аэрозоля до достижения тушащей концентрации.

В результате ступенчатой подачи генерируемого аэрозоля упала интенсивность заполнения охраняемого объема, что привело к резкому снижению его потерь через щели, зазоры, люфты в помещении и обеспечило пролонгированное ингибирование пожаротушащего действия.

Менее интенсивная подача генерируемого аэрозоля при втором режиме горения пиротехнической шашки обеспечивает подпор тушащей смеси в защищаемом помещении во взвешенном состоянии, что более эффективно ингибирует горение.

При этом время достижения тушащей концентрации ингибиторов горения в объеме помещения, сравнительно с прототипом, сократилось на 40%, с 50 с до 35 с.

Заполнение зазора между пиротехнической шашкой и донной емкостью до уровня ее отбортовки позволило исключить тупики кольцевого реверсивного канала и его застойные зоны, где происходила агломерация и потери аэрозоля.

Крепление пиротехнической шашки непосредственно в гипсе, без перфорированных центрального кожуха и обечайки ограждения, заметно упростила технологию изготовления генератора, снизив тем самым его потребительскую стоимость.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертеже изображен модернизированный генератор огнетушащего аэрозоля.

Несущий корпус генератора выполнен из двух идентичных емкостей 1 и 2 тарельчатой формы, встречно состыкованных отбортовками 3 с образованием выходного щелевого сопла 4 между ними.

Отбортовки 3 жестко скреплены равномерно распределенными по периметру болтовыми соединениями 5, тарированные шайбы 6 между которыми формообразуют кольцевое сопло 4 заданного профиля и проходного сечения.

На дне емкости 2 (нижней по чертежу) через функциональную прослойку 7 из отверждающегося материала, предпочтительно строительного гипса, закреплена пиротехническая шашка 8, при горении которой генерируется огнетушащая газообразная смесь ингибиторов горения.

В раствор строительного гипса, заливаемый в емкость 2, свободно и легко (до его отверждения) устанавливается пиротехническая шашка 8, которая жестко фиксируется прослойкой 7 затвердевшего гипса, плотно примыкающего к профилю донной емкости 2, причем торец прослойки 7 расположен на уровне ее отбортовки 3.

При этом часть боковой поверхности пиротехнической шашки 8, расположенная в верхней емкости 1 и находящаяся выше торца прослойки 7, остается открытой.

На открытом торце шашки 8, отстоящем на удалении от дна верхней емкости 2, образуя ресивер 9, установлен воспламенительный заряд 10 из чувствительного к тепловому импульсу состава, который вырабатывается при накаливании электрического резисторного мостика, встроенного внутри воспламенительного заряда 10 (условно не показан) и посредством электрошнура 11, соединенного с клеммами колодки 12 питания от внешнего пускового устройства.

Теплоизолирующая прослойка 13 гипса, покрывающая периметр емкости 1, ограждена эквидистантно смонтированной перфорированной обечайкой 14, проницаемой для выпариваемой при нагревании структурной воды гипса.

Ресивер 9 через кольцевой реверсивный канал 15 (между открытой боковой поверхностью шашки 8 и перфорированной обечайкой 14), который ограничен снизу торцом прослойки 7, сообщается с выходным щелевым соплом 4.

На радиальных резьбовых осях 16, диаметрально закрепленных в прослойке 13 через сквозные отверстия в емкости 1, установлен кронштейн 17 для монтажа генератора на несущих поверхностях в охраняемом помещении.

На кронштейне 17 расположена колодка 12 электросвязи воспламенительного заряда 10 с датчиком противопожарной сигнализации - внешним пусковым устройством.

Функционирует генератор огнетушащего аэрозоля следующим образом.

При инициировании воспламенителя 10 коммутацией вручную или автоматически импульсом от датчика пожарной сигнализации термический импульс воспламеняет пиротехническую шашку 8.

В результате горения шашки 8 по открытой развитой поверхности генерируемые газообразные продукты и дисперсная конденсированная фаза аэрозоля поступают в ресивер 9 и далее - в кольцевой реверсивный канал 15, где они перемешиваются, расширяются и тормозятся, при выравнивании давления.

При этом происходит нагрев перфорированной обечайки 14, радиационным излучением которой из гипса прослойки 13 выпаривается структурная вода, поступающая через перфорации поперечными распределенными струями в ресивер 9 и канал 15, разбавляя и охлаждая огнетушащий аэрозоль.

После интенсивного заполнения объема генератора газоаэрозольными продуктами поток, отражаясь от торца прослойки 7, разворачивается и выбрасывается через щелевое сопло 4 кольцевым расширяющимся потоком в объем защищаемого помещения, заполняя пространство.

При этом ингибиторы горения (газообразные и высокодисперсные конденсированные частицы), содержащиеся в огнетушащей смеси, активно вступают в химическое взаимодействие и прерывают цепные реакции горения, в результате чего пожар подавляется.

Далее, когда быстро сгорает открытая часть шашки 8, горение происходит послойно с ее торца, так как боковая поверхность бронирована термозашитной гипсовой прослойкой 7, в результате чего снижается интенсивность подачи тушащей смеси в защищаемый объем, где она поддавливает охлажденный аэрозоль, находящийся в помещении, предотвращая его оседание.

Дополнительная подача в защищаемый объем газоаэрозольной смеси обеспечивает достижение огнетушащей концентрации ингибиторов горения, в результате чего пожар подавляется и не возникает повторно.

Сравнение предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.

Предложенные отличия генератора огнетушащего аэрозоля не являются очевидными для специалиста по противопожарной технике, которые прямо следуют из постановки технической задачи.

Изготовление совокупности структурных элементов генератора в их взаимосвязи возможно осуществлять на действующем производстве, где серийно изготавливаются генераторы-аналоги по существующей технологии.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.

Испытания опытных образцов предложенного генератора огнетушащего аэрозоля подтвердили достижение положительных результатов по надежности функционирования в заданном регламенте с повышенной эффективностью действия по назначению, что позволяет рекомендовать технологичную конструкцию для промышленного изготовления и поставки заказчикам.

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к устройствам автоматического тушения пожаров посредством генерируемых при горении пиротехнического состава шашки газоаэрозольных ингибиторов горения, организованно направляемых в защищаемый объем, которые предназначены для использования на транспортных средствах, в складских и производственных помещениях.

Генератор огнетушащего аэрозоля содержит оснащенную узлом запуска пиротехническую шашку, смонтированную на дне одной из двух корпусных емкостей тарельчатой формы, покрытых изнутри функциональной прослойкой из отверждающегося материала, которые встречно состыкованы отбортовками, формообразующими выходное щелевое сопло, при этом функциональная прослойка верхней емкости ограждена перфорированной обечайкой, а над открытым торцом шашки сформирован ресивер, сообщающийся через реверсивный кольцевой канал с выходным щелевым соплом. Согласно изобретению, реверсивный кольцевой канал между перфорированной обечайкой и открытой частью пиротехнической шашки сопряжен с выходным щелевым соплом и ограничен примыкающим к отбортовке донной емкости торцом функциональной прослойки, которая перекрывает зазор между донной емкостью и шашкой. Предложенное техническое решение определило автоматическое двухступенчатое действие генератора в последовательных режимах: вначале интенсивное горение пиротехнической шашки по развитой открытой поверхности, с высоким выходом тушащей, а затем замедленная подпитка дополнительным количеством аэрозоля до достижения тушащей концентрации. В результате ступенчатой подачи генерируемого аэрозоля упала интенсивность заполнения охраняемого объема, что привело к резкому снижению его потерь через щели, зазоры, люфты в помещении и обеспечило пролонгированное ингибирование пожаротушащего действия. 1 ил.

Генератор огнетушащего аэрозоля, содержащий оснащенную узлом запуска пиротехническую шашку, смонтированную на дне одной из двух корпусных емкостей тарельчатой формы, покрытых изнутри функциональной прослойкой из отверждающегося материала, которые встречно состыкованы отбортовками, формообразующими выходное щелевое сопло, при этом функциональная прослойка верхней емкости ограждена перфорированной обечайкой, а над открытым торцом шашки сформирован ресивер, сообщающийся через реверсивный кольцевой канал с выходным щелевым соплом, отличающийся тем, что реверсивный кольцевой канал между перфорированной обечайкой и открытой частью пиротехнической шашки сопряжен с выходным щелевым соплом и ограничен примыкающим к отбортовке донной емкости торцом функциональной прослойки, которая перекрывает зазор между донной емкостью и шашкой.