УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
DEVICE FOR 3D FIRE FIGHTING

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения высокодисперсных твердых частиц и аэрозоля, образующегося при горении пиротехнической композиции в виде направленного потока тушащей смеси, вбрасываемой в защищаемый объем.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного тушения пожара по патенту RU 2140310 C1, A62C 13/22, 1999 г., которое содержит соосные, закрепленные с гарантированным кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой, примыкающей изнутри, закрытый крышкой, несущей воспламенитель и оснащенной распределенными выходными отверстиями.
Внутри корпуса, через теплозащитную прослойку из строительного гипса, закреплена пиротехническая шашка, при торцевом горении генерирующая функциональный аэрозоль, включающий ингибиторы горения.
Между торцом шашки и крышкой корпуса выполнен ресивер, к поверхности которого примыкает металлическая обечайка, выполняющая функции дополнительного конвектора для отбора избыточной тепловой энергии от генерируемого аэрозоля непосредственно в ресивере и передачи ее на активное выпаривание структурной влаги гипса термоизолирующей прокладки и далее на корпус.
К недостаткам описанного генератора аэрозоля следует отнести то, что структурная влага теплозащитной прослойки гипса в служебном обращении и при хранении устройства, испаряясь естественно, вызывает разложение пиротехнического состава шашки, коррозию металла корпуса и окисление средств электросвязи воспламенителя, что снижает функциональную надежность генератора, вплоть до отказа.
Эти скрытые дефекты визуально не контролируются и могут послужить причиной отказа при запуске генератора или снижают эффективность действия по назначению.
Кроме того, интенсивное инжектирование воздуха вовнутрь цилиндра охлаждения к скоростным струям аэрозоля формирует коллинеарные потоки, которые плохо перемешиваются, в результате чего не достигается разбавление горячих продуктов горения пиротехнической шашки и заданное охлаждение тушащей смеси.
Отмеченные недостатки устранены в более совершенном устройстве для объемного тушения пожара, описанном в патенте RU 139360 U1, A62C 13/22, 2013 г., которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному.
Известное устройство содержит соосные, закрепленные с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитными прослойками внутри, закрытый крышкой с осевым электровоспламенителем внешнего инициирования и распределенными по периферии выходными отверстиями.
Под крышкой, через ресивер, совмещенный с камерой сгорания, через кольцевую обечайку с застойной прослойкой термоинерционного воздуха в корпусе закреплена пиротехническая шашка торцевого горения.
Особенностью известного генератора является то, что в цилиндре охлаждения, оснащенном эжекционными окнами, размещен сотовый диспергатор тушащего потока, выполненный в форме коаксиальной аэродинамической перемычки из продольных трубок.
Теплозащитная прослойка корпуса и обечайка ресивера выполнены из прессованной бумаги, пропитанной термостойким связующим, преимущественно жидким стеклом.
Однако продолжением достоинств являются следующие присущие недостатки.
Замедленная подача тушащей смеси в защищаемое помещение, которая возникает из-за установки в цилиндре охлаждения сотовой перемычки, которая из-за большого аэродинамического сопротивления трубчатого диспергатора, перекрывающего сечение цилиндра охлаждения, резко ухудшает эффективность пожаротушения.
Выполнение ресивера непосредственно в объеме камеры сгорания функциональной шашки приводит к вырождению теплоотдачи аэрозоля, который практически не охлаждается внутри генератора.
Распределение выходных отверстий только по периферии крышки не обеспечивает требуемого диафрагмирования потока аэрозоля, для чего в прототипе дополнительно выполнено кольцевое сопло вокруг центрального воспламенителя, что в свою очередь ухудшает аэродинамику в цилиндре охлаждения, где центральный поток аэрозоля слабо взаимодействует с инжектируемым воздухом и, следовательно, недостаточно охлаждается и не перемешивается.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности охлаждения генерируемого аэрозоля внутри генератора без ухудшения динамики подачи тушащей смеси в очаг возгорания.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожара, содержащем соосные, закрепленные с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитными прослойками внутри, закрытый крышкой, имеющей распределенные выходные отверстия, под которой через ресивер закреплена функциональная пиротехническая шашка торцевого горения, и электровоспламенитель внешнего инициирования, пиротехническая шашка выполнена с центральным каналом, где через бронирующее покрытие конгруэнтно примыкает металлическая трубка коммуникации ресивера, ограниченного дисковым конвектором коммуникационной трубки, с камерой сгорания под функциональной шашкой, сформированной металлическим днищем, в котором смонтирован электровоспламенитель, при этом крышка опирается на стойки дискового конвектора, а цилиндр охлаждения размещен на корпусе с частичным перекрытием посредством радиальных пилонов ступенчатой формы.
Другой особенностью предложенной конструкции является то, что воспламенитель установлен в термоизолированном снаружи днище со смещением за габарит коммуникационной трубки и направлен на открытый торец пиротехнической шашки.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили эффективное охлаждение генерируемого аэрозоля внутри устройства за счет сепарации высокотемпературной фазы на металлическом днище и реверсирования его потока в лабиринтном конвекторе с развитой поверхностью теплоотбора.
Это позволило, сравнительно с прототипом, исключить сотовый диспергатор из продольных трубок внутри примыкающего тонкостенного цилиндра охлаждения, характеризующегося высоким аэродинамическим сопротивлением, что заметно тормозило подачу тушащей смеси в защищаемый объем.
Истечение генерируемого аэрозоля через распределенные по всей поверхности крышки выходные отверстия тонкими струями повышает эффективность их автономного охлаждения при локальном обдуве и перемешивании с инжектируемым воздухом, которые при турбулезации в цилиндре охлаждения образуют тушащую смесь, имеющую на срезе генератора температуру ниже 90°C.
Металлическое днище камеры сгорания при развороте аэрозольного потока служит для накопления высокотемпературной конденсированной фазы, которая оседает при торможении и налипает на днище, где затем полностью догорает, чем исключается возможность образования в защищаемом объеме локальных вторичных очагов возгорания.
Установка воспламенителя под функциональной шашкой в камере сгорания, которая посредством центральной коммуникационной трубки связана с ресивером под крышкой, обеспечивает движение аэрозоля, генерируемого при торцевом горении шашки снизу, по лабиринтному каналу к выходным отверстиям в крышке с реверсированием направления потока, обеспечивающим сопутствующий эффективный отбор тепловой энергии.
Центральный канал пиротехнической шашки позволяет осуществить коммуникационную связь донной камеры сгорания с верхним ресивером через металлическую трубку торцевого конвектора с развитой поверхностью, отбирающего значительную часть тепловой энергии от потока аэрозоля, отводимой на термозащищенный корпус.
Бронирование коммуникационной трубки асбестом предохраняет примыкающую пиротехническую шашку от нагрева протекающим горячим аэрозолем при функционировании.
Формообразование ресивера посредством связи торцевого конвектора с крышкой устройства через теплоемкие стойки повышает несущую жесткость конструкции и дополнительно улучшает теплоотвод для снижения температуры тушащей смеси на выходе генератора.
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.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертеже схематично изображено предложенное устройство для объемного тушения пожара.
Функциональная пиротехническая шашка 1, выполненная канальной, установлена в цилиндрическом корпусе 2 посредством термоизолирующей обечайки 3 из картона, пропитанного жидким стеклом.
В центральном канале шашки 1 в примыкании закреплена бронированная асбестовой прокладкой 4 металлическая трубка 5, выполняющая функции коммуникации камеры 6 сгорания снизу шашки 1 с ресивером 7, который ограничен дисковым конвектором 8, закрепленным на верхнем торце центральной трубки 5.
Крышка 9 генератора, в которой выполнены распределенные выходные отверстия 10, опирается на стойки 11 дискового конвектора 8.
Крышка 9, завальцованная торцом корпуса 2, через стойки 11 опирается на диск 8, образуя кинематически замкнутую компактную конструкцию.
Связанные между собой центральная трубка 5, дисковый конвектор 8, стойки 11 и крышка 9, замкнутые на корпус 2, формообразуют теплообменник с развитой поверхностью, который эффективно отбирает тепловую энергию от протекающего на выход аэрозоля.
Соосно корпусу 2 генератора установлен на ступенчатых пилонах 12, формируя частичное перекрытие с кольцевым зазором 13, цилиндр 14 охлаждения. Кольцевой зазор 13 между корпусом 2 и цилиндром 14 охлаждения служит для инжектирования воздуха окружающей среды при динамичном истечении струй генерируемого аэрозоля через выходные отверстия 10 крышки.
Камера 6 сгорания под открытым снизу торцом функциональной шашки 1 образована металлическим днищем 15 генератора, выполняющим функции отражающего экрана, в котором смонтирован электровоспламенитель 13 внешнего инициирования, закрепленный эксцентрично для гарантированного направления форса пламени при срабатывании на открытый торец шашки 1.
Днище 15 извне термоизолировано асбестовыми прослойками 17.
Функционирует генератор следующим образом.
При возникновении в защищаемом объеме пожара сигналом от датчика системы противопожарной автоматики запускается электровоспламенитель 16, тепловым импульсом с которого поджинается с торца пиротехническая шашка 1.
При горении пиротехнической шашки 1 образуются газообразные продукты, включающие высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхностной энергии являются эффективными ингибиторами горения.
Активно генерируемый аэрозоль поступает в камеру 6 сгорания и, отражаясь от днища 15, разворачивается и направляется через осевой коммуникационный канал (трубку 5) в ресивер 7, где газообразные продукты горения расширяются, перемешиваются и охлаждаются при повышении давления.
Значительная часть тепловой энергии отбирается при движении аэрозоля внутри генератора теплоемкими экранирующим днищем 15, коммуникационной трубкой 5, дисковым конвектором 8, стойками 11 и крышкой 9.
Из ресивера 7 распределенными тонкими струями аэрозоль динамично выбрасывается в цилиндр 14 охлаждения, где он активно перемешивается с инжектируемым через кольцевой зазор 13 воздухом окружающей среды, который дополнительно охлаждает и разбавляет аэрозоль, образуя тушащую смесь, которая направленным потоком истекает из цилиндра 14 охлаждения в очаг возгорания.
Ингибиторы горения, содержащиеся в тушащей смеси, покрывающей очаг возгорания, интенсивно химически воздействуют на процесс горения, обрывая цепной механизм воспроизводства активных радикалов, в результате чего пожар подавляется.
3
Испытания опытных образцов устройства по изобретению показали высокую эффективность автоматического тушения пожаров генерируемым аэрозолем, температура которого на выходном срезе цилиндра охлаждения не превышает 90°C, при динамичном создании в защищаемом замкнутом объеме тушащей концентрации 75-100 г/м ингибиторов горения.
Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожара практически возможно серийно изготавливать на действующем электромеханическом производстве при комплектовании электрозапалами и пиротехническими шашками от производителей.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следуют для специалиста по пожаротушению, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления на действующем предприятии генераторов аэрозоля можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.