УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
DEVICE FOR THREE-DIMENSIONAL AEROSOL FIRE FIGHTING

Изобретение относится к области пожаротушения, к устройствам, генерирующим газоаэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при сгорании пиротехнического состава и организованно направляемые в защищаемый объем для подавления очага возгорания, и которые могут быть использованы как в автономных, так и в автоматических системах пожаротушения при стационарной установке и при тушении пожара вручную.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного тушения пожара, описанное в патенте RU №2096055, A62C 13/22, 1997 г., которое содержит узел инициирования шашки пиротехнического состава, установленной с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выходными отверстиями, щелевой теплообменник и ресивер.
Изменение направления аэрозольного потока генерируемых продуктов горения пиротехнической шашки на 180° в реверсивном кольцевом канале обеспечивает их дополнительное охлаждение внутри устройства, а основной отбор тепла осуществляется в спиральном щелевом теплообменнике из материала с температурой плавления выше температуры продуктов горения.
Размещение спирального теплообменника между функциональной шашкой и ресивером обеспечило беспламенное дымообразование без искрений и эффективное рассредоточение потока продуктов горения для беспрепятственного прохождения ингибиторов горения, так как исключается образование шлаков.
К недостаткам описанного устройства пожаротушения нужно отнести следующие.
Низкая производительность тушащей газоаэрозольной смеси из-за относительно малой массы пиротехнической шашки, так как продольная конструктивная схема взаиморасположения структурных элементов определяет большие линейные размеры устройства, следовательно, неудовлетворительную механическую прочность, а также низкий коэффициент наполнения, то есть отношение массы шашки (функционального снаряжения) к массе генератора в целом.
Недостаточное охлаждение продуктов горения пиротехнической шашки из-за того, что аккумулированное тепло посредством теплопередачи от спирального теплообменника передается корпусу, а затем излучается в тушащую смесь кольцевого реверсивного канала, вновь нагревая его продукты.
Применение этого устройства ограничено только стационарным из-за высокой температуры кожуха, разогреваемого непосредственным взаимодействием с горячими продуктами протекающего аэрозольного потока.
Отмеченные недостатки устранены в более совершенном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара по патенту RU №2164808 С2, A62C 13/22, 2001 г., которое по числу совпадающих признаков и технической сущности выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному.
Известное устройство содержит узел инициирования, шашку пиротехнического состава, установленную с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с коаксиально расположенным реверсивным каналом кожуха, который закрыт крышкой с выходными сопловыми отверстиями для генерируемого аэрозоля.
Цилиндрический корпус совмещен с аксиальным ресивером, который совместно с перфорированной оболочкой, отстоящей от внешнего кожуха, образует теплообменник типа труба в трубе.
При этом в зазорах между центральной шашкой и корпусом, а также между кожухом и дополнительной оболочкой помещены теплоизолирующие прослойки из строительного гипса, которые обеспечивают конструкционную жесткость устройству в целом.
Достоинством известной конструкции является лучшее охлаждение генерируемого аэрозоля за счет организованного внутри эффективного теплообмена с частичным поглощением энергии на двухстороннее выпаривание влаги из примыкающих к выводящему реверсивному каналу гипсовых прослоек, которая разбавляет тушащую смесь и сама является экологически чистым ингибиторов горения.
Совмещение корпуса с осевым ресивером упрощает конструкцию, обеспечивая равномерное торцевое горение пиротехнической шашки с практически равным расходом тушащей смеси из генератора.
Дополнительная теплоизоляция внешнего кожуха несущей прослойкой из строительного гипса позволяет удерживать устройство руками в течение всего цикла работы, прицельно направляя поток тушащей смеси непосредственно в очаг возгорания, что расширяет технологические возможности применения по назначению и эффективность пожаротушения.
Однако, продолжением отмеченных достоинств известного устройства являются присущие недостатки.
Во-первых, это неудовлетворительная функциональная надежность из-за наличия влаги в теплоизолирующей гипсовой прослойке, примыкающей к пиротехнической шашке, негативно влияющей на ее воспламеняемость, стабильность горения и конструкционную целостность при хранении.
Это требует вынужденного высушивания гипсовой прослойки после отверждения и бронирования поверхности шашки посредством лакового покрытия, однако через открытую торцевую поверхность и перфорации корпуса гипс прослойки сообщается с атмосферой и неизбежно адсорбирует влагу.
Таким образом, обе гипсовые прослойки присоединяют при хранении на треть массы воду, что заметно утяжеляет устройство в целом, затрудняя практическое его использование вручную.
Во-вторых, для удаления образующегося при функционировании пара из прослоек строительного гипса корпус и обечайку кожуха вынужденно оснащают перфорациями, что дополнительно к высушиванию прослоек и бронированию шашки усложняет технологию изготовления устройства при сопутствующем увеличении потребительской стоимости.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является модернизация конструкции для улучшения ее технологичности и повышения функциональной надежности при расширении возможностей для ручного эффективного тушения пожара.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара, содержащем узел инициирования пиротехнической шашки, опирающейся на диаметральную перемычку и укрепленную через термоизолирующую прослойку в металлическом корпусе формы стакана, совмещенного с аксиальным ресивером, снабженным перфорациями сообщения с кольцевым каналом, коаксиальным кожуху, закрытому крышкой с выходными отверстиями, который изнутри покрыт прослойкой строительного гипса, ограниченной газопроницаемой оболочкой, согласно изобретению к гипсовой прослойке кожуха примыкает мембрана осмосного действия, обеспечивающая диффузию в реверсивный канал, газопроницаемая оболочка которого представляет собой крупноячеистую проволочную сетку, а изолирующая прослойка, примыкающая к функциональной шашке непосредственно, выполнена из отверждающегося при вспучивании материала - ячеистого бетона, причем мембрана односторонней диффузии выполнена из геотекстиля или геоткани.
Отличительные признаки предложенного технического решения направлены на повышение технологичности генератора и эффективности его основного действия по назначению при упрощении и облегчении конструкции.
Оснащение прослойки на кожухе из строительного гипса примыкающей изнутри мембраной осмосного действия обеспечивает диффундирование структурной и присоединенной технологической влаги раствора, что позволяет исключить отдельную операцию сушки формируемого термоизолирующего покрытия, разрывающую технологический поток и заметно удорожающей изделие.
При этом исключается произвольное поступление влаги в объем гипсовой прослойки при хранении и в служебном обращении генераторов.
Выполнение газопроницаемой оболочки на гипсовой прослойке кожуха, формообразующей кольцевой реверсивный канал подачи генерируемого аэрозоля к выходным отверстиям крышки, в форме крупноячеистой проволочной сетки минимизирует газодинамическое сопротивление выпариваемой влаги в функциональный аэрозоль и заметно уменьшает массу генератора, в частности, исключив за ненадобностью теплообменник.
Выполнение термоизолирующей прослойки на поверхности пиротехнической шашки из ячеистого бетона - отверждающегося при вспучивании материала газо- или пенобетона, который не содержит влагу, упрощает технологию адгезионного крепления центральной шашки в металлическом корпусе, который дополнительно не перфорируют.
Кроме того, изолирующая прослойка из ячеистого бетона автоматически формируется за счет вспучивания материала, заполняющего зазор, с адгезионным креплением к функциональной шашке, то есть примыкая непосредственно без технологических и защитных прослоек между ними, что заметно упрощает техпроцесс.
Выполнение примыкающей к гипсовой прослойке кожуха мембраны с односторонней диффузией из геотекстиля/геоткани является простейшим техническим решением целевой задачи с гарантированным эффектом согласно расчету и практике эксплуатации по назначению.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия устройства для объемного аэрозольного тушения пожара, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по противопожарной технике.
Изготовление генератора огнетушащего аэрозоля по изобретению возможно на действующем производстве серийно.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который носит чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объем притязаний совокупности существенных признаков, где изображен в продольном разрезе генератор огнетушащего аэрозоля по изобретению.
Устройство для объемного тушения пожара включает функциональную пиротехническую шашку, при горении генерирующую аэрозоль, включающий газообразные вещества и твердые дисперсные частицы - ингибиторы горения.
Центральная пиротехническая шашка 1 адгезионно закреплена в цилиндрическом металлическом корпусе 2 посредством теплоизолирующей кольцевой прослойки 3 из отверждающегося при вспучивании газобетона жаростойкого (ГОСТ 20910-90), содержащего фосфатное связующее, которое при этом увеличивается в объеме до пяти крат, образуя конструкционный монолит.
Корпус 2 совмещен с соосным ресивером 4, оснащенным перфорациями 5 сообщения с кольцевым реверсивным каналом 6 к выходным отверстиям 7 крышки 8.
Пиротехническая шашка 1 со стороны открытого (нижнего по чертежу) торца опирается на диаметральную прутковую поперечину 9, размещенную в перфорациях 5 ресивера 4.
Коаксиально корпусу 2 размещен внешний кожух 10, жестко связанный с днищем 11 и крышкой 8, формообразуя собственно генератор.
Изнутри на кожухе 10 закреплена теплоизолирующая прослойка 12 из строительного гипса, на внутренней поверхности которой расположена мембрана 13 осмосного действия из геоткани или геотекстиля (ГОСТ Р 53225-2008), обеспечивающая одностороннюю диффузию влаги, удаляемой из гипса прослойки 12 в примыкающий канал 6, откуда затем она сливается после формовки, перед сборкой генератора.
Диффузионная мембрана 13 снаружи поджата крупноячеистой проволочной сеткой 14, выполняющей функции технологического каркаса и формирующей кольцевой канал 6 реверсирования аэрозольного потока из перфораций 5 ресивера 4.
В днище 11 смонтирована резьбовая втулка 15, где установлен воспламенительный узел 16 внешнего инициирования, направленный на открытый торец функциональной шашки 1.
Действует предложенное устройство следующим образом.
Тепловым импульсом от узла 16 воспламенения, автоматически инициируемым от сигнала системы противопожарной сигнализации превышения температурного порога, или вручную поджигается с открытого торца пиротехническая шашка 1, при горении которой образуется газоаэрозольная смесь эффективных ингибиторов горения.
В объеме ресивера 4 газообразные продукты горения накапливаются, расширяются и выравнивается давление, под действием которого распределенными поперечными струями тушащая смесь истекает сквозь перфорации 5 в кольцевой канал 6, где поток разворачивается и реверсивно поступает к выходным отверстиям 7 в крышке 8.
При этом защитная прослойка 12 из строительного гипса с плохой теплопроводностью практически не передает энергию на кожух 10, который за время работы устройства не нагревается выше 40°С, что позволяет его удерживать руками, прицельно направляя тушащий поток аэрозоля в очаг возгорания, который подавляется.
При введении в зону горения потока газоаэрозольной смеси под действием активных ингибиторов происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов, в результате чего горение прекращается.
Отличная теплоизоляция наружного кожуха устройства позволяет использовать его для эффективного тушения пожара вручную, где это возможно и целесообразно.
Использование для материала теплоизолирующей прослойки пиротехнической шашки вспучивающегося при отверждении материала упростило технологию изготовления устройства, характеризующегося конструкционным единством формы и функции.
Предложенная технологичная конструкция устройства для объемного аэрозольного тушения пожара компактна, производительна и универсальна, надежна и проста в эксплуатации с гарантированным функционированием структурных элементов во взаимосвязи для эффективного использования по назначению.
Устройство по изобретению предназначено для монтажа в производственных, служебных помещениях, на складах, объектах энергетики, на транспортных тяговых средствах и проч.
Стендовые и натурные сравнительные испытания опытных образцов устройства по изобретению, штатных и по прототипу показали его более высокую эффективность и скорость пожаротушения при стационарном и ручном применении, что позволяет рекомендовать конструкцию для поставок заказчикам.