УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

Предложенная полезная модель относится к противопожарной технике, а более конкретно, к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения высокодисперсных твердых частиц и аэрозоля, образующихся при горении пиротехнической композиции и направленным потоком выбрасываемой в защищаемый объем.
Уровень данной области техники характеризует генератор аэрозоля, описанный в патенте RU 2135238 C1, A62C 13/22, 1999 г., который содержит соосные корпус, несущий распределенные по периферии пиротехнические функциональные шашки, и примыкающий через кольцевой зазор цилиндр охлаждения.
Пиротехнические шашки смонтированы в отверждающемся строительном гипсе, который служит конструкционным материалом и теплоизолирующей корпус прослойкой.
Корпус закрыт крышкой, несущей электровоспламенитель и по периферии которой выполнены сопловые отверстия, коммутирующиеся с ресивером, который с торцами функциональных шашек сообщается через их форкамеры автономного горения.
Кольцевой зазор между корпусом и цилиндром охлаждения выполняет функции инжекционного отверстия для подсоса воздуха из окружающей среды, разбавляющего и охлаждающего генерируемый газоаэрозольный поток.
Горячие продукты горения пиротехнических шашек выпаривают связанную с сульфатом кальция структурную воду гипса, которая охлаждает аэрозоль.
Низкая теплопроводность гипса практически исключает теплопередачу от генерируемого аэрозоля на корпус за все время работы генератора.
Газоаэрозольная смесь в ресивере перемешивается, при этом выравнивается температура и давление и сопутствующий дефицитный расход тушащей смеси через сопловые отверстия в цилиндр охлаждения.
Недостатком описанного генератора является низкий коэффициент полезной нагрузки, то есть низкое массовое соотношение аэрозолеобразующих шашек и термоизолирующего гипсового материала, что определяет неэффективное пожаротушение, из-за инерционного создания заданной концентрации ингибиторов горения в защищаемом объеме.
Отмеченные недостатки устранены в более производительном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожаров (генераторе аэрозоля) по патенту RU 2140310 C1, A62C 13/22, 1999 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.
Известное устройство содержит соосные, закрепленные с кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой внутри, закрытый крышкой с воспламенителем и распределенными выходными отверстиями.
Внутри корпуса, через теплозащитную прослойку из строительного гипса, закреплена пиротехническая шашка, при горении генерирующая функциональный аэрозоль.
Между торцом шашки и крышкой корпуса выполнен ресивер, к поверхности которого примыкает металлическая обечайка, выполняющая функции дополнительного конвектора для отбора избыточного тепловой энергии от генерируемого аэрозоля непосредственно в ресивере (форкамере) и передаче ее на активное выпаривание структурной воды гипса термоизолирующей прокладки и далее на корпус.
Продолжением достоинств известного устройства для генерирования огнетушащего аэрозоля являются присущие недостатки:
- структурная вода гипса теплозащитной прослойки корпуса в служебном использовании и при хранении, естественно испаряясь, вызывает разложение пиротехнического состава шашки, коррозию корпуса и окисление средств электрокоммуникации воспламенителя, что снижает функциональность генератора, вплоть до отказа;
- в работе корпус, воспринимающий на себя отводимую обечайкой конвектора тепловую энергию, разогревается и может служить вторичным источником возгорания опорной поверхности, а также ограничивает применение генератора для оперативного ручного подавления очага возгорания.
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 скоростными струями аэрозоля формируют коллинеарные потоки, которые плохо перемешиваются, в результате чего не достигается разбавление горячих продуктов горения пиротехнической шашки и заданное охлаждение тушащей смеси.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности устройства для объемного аэрозольного тушения пожара (генератора) и улучшение показателей назначения.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара, содержащем соосные, закрепленные с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой внутри, закрытый крышкой с воспламенителем и распределенными по периферии выходными отверстиями, под которой через кольцевую обечайку ресивера закреплена функциональная пиротехническая шашка, по предложению авторов, в цилиндре охлаждения, над инжекционным зазором, закреплена коаксиальная аэродинамическая перемычка в форме сотового трубчатого диспергатора тушащего потока, а теплозащитная прослойка корпуса размещена в корпусе с гарантированным кольцевым зазором, который по торцам перекрыт герметизирующими прокладками, при этом обечайка ресивера и теплозащитная прослойка корпуса выполнены из прессованной бумаги, пропитанной связующим, например жидким стеклом.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение функциональной надежности генератора и эффективности основного его действия по назначению за счет эффективной организации термодинамического режима течения газоаэрозольного потока генерируемой тушащей смеси и дополнительных технических средств отбора тепла в цилиндре охлаждения.
Дополнительным преимуществом предложенного генератора является улучшение условий перемешивания и охлаждения тушащей смеси внутри устройства и высокая степень диспергирование ингибиторов горения в защищаемом объеме.
Размещение в цилиндре охлаждения над инжекционным зазором коаксиальной аэродинамической перемычки, выполненной в форме сотового трубчатого диспергатора позволяет разделить поток генерируемой тушащей смеси на автономные струи, взаимодействующие со стенками их трубчатых каналов, активно отбирающих тепло от протекающей газоаэрозольной смеси, которое отводится на цилиндр охлаждения, излучающий в защищаемый объем. Дополнительная аэродинамическая перемычка в цилиндре охлаждения выполняет функции эффективного конвектора с высокоразвитой поверхностью, чем обеспечивается дополнительное охлаждение тушащей смеси, выбрасываемой через цилиндр охлаждения.
Диспергатор цилиндра охлаждения создает резкое торможение (демпфирование) скорости потока тушащей смеси, так как представляет собой большое аэродинамическое сопротивление для генерируемых газоаэрозольных продуктов, что способствует более полной передаче тепловой энергии на стенки трубчатых каналов его сотовой конструкции, в результате чего тушащий поток «успокаивается» и охлаждается, образуя на выходе из генератора облако тушащей смеси с температурой, не превышающей 40°C.
Размещение корпуса устройства в коаксиальной теплозащитной оболочке с гарантированным кольцевым зазором, перекрытым по торцам герметизирующими прокладками, создает воздушную застойную зону, чем исключается проскок пламени при горении функциональной шашки, предотвращая прожоги тонкой несущей оболочки корпуса, и формирует глухую воздушную прослойку в качестве дополнительного эффективного термоизолятора несущей обечайки генератора.
Выполнение поверхности ресивера (форкамеры) из картона, имеющего низкую теплопроводность, обеспечивает дополнительную защиту термонагруженной части корпуса от продолжительного воздействия горячих продуктов горения пиротехнической шашки, чем предотвращается передача тепловой энергии на внешний корпус устройства.
Выполнение термозащитной прослойки корпуса, несущего пиротехническую шашку, из прессованной бумаги, пропитанной термостойким жидким стеклом, которая характеризуется низкой теплопроводностью, относительно высокой температурой воспламенения и сопоставимым с материалом пиротехнической шашки коэффициентом теплового расширения, что позволяет заметно снизить массу генератора и в тех же габаритах увеличить полезную нагрузку, обеспечить конструктивную монолитность устройства при функционировании, а также является более технологичным, сравнительно с гипсом по аналогам, при изготовлении генератора.
Отверждающаяся пропитка из жидкого стекла создает каркасность термостойкой прослойки корпуса, служащей отражателем теплового потока, предотвращая передачу тепловой энергии поперек, к корпусу генератора.
Кроме того, при этом исключено агрессивное действие паров структурной воды гипса на пиротехнический материал шашки и на его металлический корпус, что увеличивает, сравнительно с аналогами, гарантийный срок службы устройства аэрозольного тушения пожара и надежность его функционирования.
Герметизирующая воздушная прослойка кольцевого зазора между картонной обечайкой и корпусом образует дополнительный защитный экран, предотвращающий поперечную теплопередачу, исключая недопустимые проскоки пламени к корпусу.
Покрытие поверхности трубчатого диспергатора вспучивающейся при нагреве композицией обеспечило дополнительный эффективный отбор тепловой энергии от протекающей по цилиндру охлаждения тушащей смеси за счет термо-физического превращения материала, которое регулируемо изменяет проходное сечение, увеличивая газодинамическое сопротивление. Сопутствующее торможение потока тушащей смеси в трансформирующемся диспергаторе увеличивает теплоотбор и дополнительно охлаждает газоаэрозольную смесь на выходе из устройства.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача достигается не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертеже изображено:
на фиг. 1 - общий вид предложенного устройства;
на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.
Устройство для аэрозольного тушения пожара содержит цилиндрический корпус 1, соосно которому жестко закреплен цилиндр 2 охлаждения, оснащенный инжекционными окнами 3.
В цилиндре 2 охлаждения, над инжекционными окнами 3, смонтирована сотовая перемычка 4 (фиг. 2), выполненная из продольных трубчатых каналов 5.
В корпусе 1 через термоизолирующую прослойку 6 (фиг. 1) установлена на донной прокладке 7 функциональная шашка 8 из пиротехнического аэрозолеобразующего состава.
Над шашкой 8 сформирован свободный объем - ресивер 9 (форкамера) ее торцевого горения.
По периметру ресивер 9 футерован термозащитной прослойкой 10 из прессованной бумаги, пропитанной жидким стеклом.
Верхний торец прослойки 10 размещен в зазоре между прослойкой 6 и корпусом 1, перекрывая его и образуя внутри кольцевую застойную зону 11 воздуха - эффективного термоизолятора.
Прослойка 10 сверху поджата крышкой 12, в которой закреплен осевой воспламенитель 13 и выполнены периферийные выходные отверстия 14.
Воспламенитель 13 электрически связан с клеммами 15 на монтажном кронштейне 16 крепления генератора к несущим поверхностям в охраняемом помещении, связанном с корпусом 1 осями 17, на которых возможно угловое позиционирование генератора для выбора направления выходного сечения его цилиндра 2 охлаждения на очаг возгорания.
Особенностью конструкции является то, что цилиндр 2 охлаждения с корпусом 1 крепится посредством быстроразъемного бандажа 17, что позволяет оперативно изменять их линейное взаиморасположение, регулируя проходное сечение инжекционных окон 3, изменяя тем самым интенсивность и объем всасываемого воздуха.
Функционирует предложенное устройство объемного аэрозольного тушения пожара следующим образом.
При возникновении в защищаемом объеме пожара сигналом сработавшего датчика системы противопожарной автоматики запускается воспламенитель 13.
Тепловой импульс с воспламенителя 13 поджигает пиротехническую шашку 8, которая горит с открытого торца, генерируя при этом газоаэрозольные продукты, включающие высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхностной энергии являются эффективными ингибиторами горения.
Активно генерируемый аэрозоль накапливается в ресивере 9, где выравнивается давление и температура.
Из ресивера 9 распределенными струями аэрозоль с напором выбрасывается в цилиндр 2 охлаждения, где перемешивается с инжектируемым через окна 3 из помещения воздухом, который разбавляет и охлаждает аэрозоль, образуя газоаэрозольную тушащую смесь.
Горячие продукты горения пиротехнической шашки 8, распределяются в трубчатых каналах 5 диспергатора 4, перекрывающего проходное сечение цилиндра 2, и тормозятся.
При этом композиционное покрытие на трубчатых каналах 5 нагревается и вспучивается, отбирая значительную часть тепловой энергии от протекающей тушащей смеси. Проходное сечение каналов 5 уменьшается, создавая дополнительное газодинамическое сопротивление, в результате чего течение газоаэрозольных продуктов успокаивается и охлаждается до температуры не выше 50°C на выходе из цилиндра 2 охлаждения, образуя тушащее аэрозольное облако, заполняющее объем защищаемого помещения.
3
В зоне горения органических веществ происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов и при достижении необходимой концентрации 75-100 г/м ингибиторов горения происходит подавление пожара.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами показал, что оно не содержит всей совокупности существенных признаков аналогичных огнетушащих аэрозольных генераторов, то есть неизвестно.
Устройство по заявленному изобретению из уровня техники явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, что подтверждает неочевидность его конструкции и повышения эффективности функционирования по назначению.
Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожара практически возможно изготавливать на действующем электромеханическом производстве серийно, при комплектации электрозапалами и пиротехническими шашками от производителей.
С учетом вышесказанного, можно сделать вывод о соответствии заявленного устройства условиям патентоспособности.
Испытания опытных образцов устройства по изобретению показали высокую скорость тушения пожаров при динамичном создании в защищаемом замкнутом объеме тушащей концентрации ингибиторов горения, так и эффективность охлаждения тушащей смеси внутри генератора.