ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР АЭРОЗОЛЯ СЕРЫ

Полезная модель используется в промышленности и сельском хозяйстве для получения аэрозоля серы, который применяется для санитарно-гигиенической обработки промышленных и сельскохозяйственных объектов.
Сера является природным пестицидом, и широко используется как в лечебных целях, так и для санитарно-гигиенической обработки различных объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения. Эффективность действия серы в значительной степени зависит от ее дисперсности. Поэтому наиболее эффективным является применение серы в виде аэрозоля.
Традиционные устройства для получения аэрозолей сложны, дорогостоящи и требуют непосредственного контроля со стороны человека. Наиболее просты в обращении и надежны пиротехнические генераторы аэрозолей. Подобные устройства состоят из корпуса, снаряженного аэрозолеобразующим пиротехническим составом и крышки с отверстиями для выхода аэрозоля. Как правило, в пестицидных пиротехнических генераторах реализуется термоконденсационный способ получения аэрозолей - испарение (возгонка) действующего вещества за счет тепла процесса горения состава с последующей конденсацией паров.
Известен генератор аэрозоля серы ГАС 120/80-400 (Генератор аэрозоля серы, ТУ 2449-005-27455777-94). Этот генератор был разработан в Санкт-Петербурге в СКТБ «Технолог» на основе утилизируемых пироксилиновых порохов.
Генератор предназначен для защиты всех культур (кроме крыжовника) от клещей, мучнистой росы и других грибковых заболеваний, чувствительных к сере; фумигации и дезинфекции помещений, хранилищ, теплиц и парников (борьба с плесенью, гнилью, грызунами).
ГАС 120/80-400 представляет собой пиротехническое устройство, при работе которого выделяется аэрозоль серы с размером частиц менее 1 мкм. Аэрозоль осаждается на всей поверхности растения и проникает в недоступные для других методов обработки участки растения. Генератор состоит из корпуса, металлического днища, диафрагмы, верхней крышки. Цилиндрический корпус генератора изготовлен из картонно-бумажной навивной тубы с применением картонажного оборудования. Генератор снаряжен пиротехническим составом, содержащим, мас. %: нитроцеллюлоза 40-45, дифиниламин 1,5-2,5, сульфат калия 2,0-4,0, бисульфат калия 0,5-1,0, сера - остальное.
Каждый ГАС 120/80-400 укомплектован запальным устройством - термоспичкой (ТУ 5551-004-27455777-94). Термоспички изготовлены методом экструзии из пастообразного состава на основе нитроцеллюлозы пластифицированной растворителями.
Но, к сожалению, практика применения таких генераторов показала, что, наряду с высокой эффективностью их действия, они обладают и рядом существенных недостатков, снижающих их потребительские качества и повышающих опасность их изготовления и применения. Это, в первую очередь, вызвано тем, что пестицидные составы, содержащие более 40% нитроцеллюлозы, обладают некоторой чувствительностью к механическим воздействиям и электрическому разряду. Другим недостатком этого состава является то, что он в условиях применения склонен к объемному горению. Кроме того, применение достаточно дефицитных компонентов состава - нитроцеллюлозы и пироксилиновых порохов, а также специального картонажного оборудования для изготовления корпусов генератора усложняет процесс его изготовления и повышает стоимость. Наряду с этим применение при производстве термоспичек пироксилиновых порохов (или нитроцеллюлозы) и их растворителей - токсичных, легковоспламеняющихся жидкостей (спиртоэфирная смесь, ацетон) не способствует снижению опасности их изготовления.
Наиболее близким пиротехническим устройством для генерации аэрозоля серы является пиротехнический генератор аэрозоля серы, снаряженный составом, состоящим из элементной серы, пламягасящих и стабилизирующих горение добавок, а также пиротехнической основы, в качестве которой используется смесь аммиачной селитры и угля, причем содержание аммиачной селитры и угля в пиротехнической основе составляет соответственно 30-70% и 7-30%. Указанный пиротехнический состав помещается в полиэтиленовый мешок, который, в свою очередь, устанавливается в картонный корпус, закрывающийся картонной крышкой, с отверстиями для выхода образующегося аэрозоля серы. Для воспламенения генератора применяется спичка-воспламенитель, которая устанавливается через одно из отверстий крышки в аэрозолеобразующий состав (Патент РФ на полезную модель №109757 от 01.03.2011 «Пиротехнический генератор аэрозоля серы», Пыжов A.M., Рекшинский В.А., Расенко А.А., Валуева Н.О., Скорая А.В. Опубл. бюл. №30, 27.10.2011.).
Однако при массовом изготовлении опытных генераторов, снаряжаемых составом на основе аммиачной селитры и угля, выяснилось, что при использовании различных марок или даже различных партий угля зачастую происходило значительное изменение режима горения аэрозолеобразующего пиротехнического состава - от пламенного режима горения и пульсирующего до затруднений в инициировании процесса горения. Данное обстоятельство каждый раз при переходе на новую партию или марку угля требовало дополнительной корректировки состава.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является сокращение длительности процесса подбора марки или партии угля, применяемого для изготовления аэрозолеобразующего состава генератора и повышение стабильности работы последнего.
Технический результат, на решение которого направлена полезная модель, заключается в увеличении стабильности горения аэрозолеобразующего состава и в упрощении и удешевлении процесса изготовления генератора.
Технический результат достигается тем, что пиротехнический генератор аэрозоля серы, содержащий картонный корпус с аэрозолеобразущим пиротехническим составом, включающим аммиачную селитру и уголь в соотношении 30-70% и 7-30% соответственно, элементную серу, пламегасящие и стабилизирующие горение добавки, крышку с отверстиями для выхода образующегося аэрозоля серы, запальное устройство - спичку-воспламенитель, изготовленную из отрезка пиротехнического шнура снаряженного пиротехническим составом на водорастворимом связующем и содержащую на одном из своих концов зажигательную головку, а на другом - воспламенительную, также изготовленные из пиротехнических составов на основе водорастворимого связующего, содержит полиэтиленовый мешок для размещения пиротехнического состава, картонный корпус выполнен двухслойным, а активный уголь в пиротехническом составе обладает динамической активностью по бензолу от 40 до 100 мин.
Вид пиротехнических составов шнура, зажигательной головки и его количество определяются свойствами воспламеняемого объекта.
На рисунке 1 приведена конструкция пиротехнического генератора аэрозоля серы, где: 1 - спичка-воспламенитель, 2 - крышка с отверстиями, 3 - полиэтиленовый мешок, 4 - корпус, 5 - пиротехнический аэрозолеобразующий состав, 6 - пламегасящий состав.
Для достижения указанного технического результата при данной решаемой задаче, в качестве аэрозолеобразующего пиротехнического состава 5, в заявляемой конструкции генератора аэрозоля серы, предлагается использование состава состоящего из элементной серы, пламягасящих и стабилизирующих горение добавок, а также пиротехнической основы, в качестве которой используется смесь аммиачной селитры и угля, причем содержание аммиачной селитры и угля в пиротехнической основе может изменяться и составлять соответственно 30-70% и 7-30%, а динамическая активность используемого угля по бензолу должна составлять от 40 до 100 мин. Указанный пиротехнический состав помещается в полиэтиленовый мешок 3, который, в свою очередь, устанавливается в картонный корпус 4, закрывающийся картонной крышкой 2, с отверстиями для выхода образующегося аэрозоля серы. Для воспламенения генератора применяется спичка-воспламенитель 1, которая устанавливается через одно из отверстий крышки в аэрозолеобразующий состав 5.
Корпус генератора, как и его крышка, имеют прямоугольную форму и изготавливаются из листового картона. Соотношение сторон корпуса составляет 1:2:2, где 1 - высота корпуса. Листы картона надрезаются, а затем сворачиваются таким образом, чтобы стенки и крышка корпуса генератора были двухслойными, после чего они скрепляются металлическими скрепками. В крышках вырубаются отверстия. Готовые корпуса и крышки генератора пропитываются раствором пламегасящего состава на основе сульфата аммония, а затем высушиваются. При необходимости небольшое количество пламегасящего состава 6 может насыпаться на дно картонного корпуса под мешок с аэрозолеобразующим составом.
Термоспичка - спичка-воспламенитель изготавливается из отрезка пиротехнического шнура и имеет воспламенительную и зажигательную головки. Воспламенительная головка спички-воспламенителя изготавливается из спичечного терочного состава и предназначена для воспламенения спички с помощью терки спичечного коробка, а другая головка - зажигательная предназначена для воспламенения пиротехнического состава генератора, в связи, с чем при сгорании образует большое количество разогретых до высокой температуры твердых шлаков.
Приведение в действие генератора аэрозоля серы происходит следующим образом: снимается крышка генератора, после чего корпус и крышка смачиваются водой, затем вскрывается полиэтиленовый мешок с пиротехническим составом и свободные концы мешка натягиваются на боковую поверхность корпуса генератора. После установки крышки на корпус генератора, в одно из ее отверстий вставляется спичка-воспламенитель, погружаемая в аэрозолеобразующий состав. Готовый к работе генератор устанавливается на несгораемую подставку. Испытатель с помощью терки спичечного коробка воспламеняет терочный состав воспламенительной головки спички-воспламенителя, горение которой приводит к воспламенению пиротехнического шнура, а затем и зажигательной головки, горение которой, в свою очередь, приводит к воспламенению аэрозолеобразующего состава генератора. Остатки использованных генераторов удаляют вместе с бытовым мусором.
3
Генератор аэрозоля серы ГАС-200, разработанный авторами полезной модели имеет массу пиротехнического состава 500 г. Производительность генератора - 190-210 г аэрозоля серы. Время работы генератора - 8-20 минут. Относительная масса шлаков после сгорания состава 15-20%. Температура аэрозоля на срезе выходного отверстия не более 220°C. Объем обрабатываемого помещения 190-210 м.
Скорость горения пиротехнического шнура в спичке-воспламенителе составляет 0,15-0,20 см/с. Удельное содержание состава в шнуре - 0,20 г/см. Время от воспламенения спички-воспламенителя до начала устойчивого горения состава генератора составляет 1 мин 15 с - 1 мин 40 с.
В течение трех лет в рамках хоздоговорных работ были изготовлены опытные партии генераторов в количестве около 1000 штук. Изготовление генераторов и систем их воспламенения проводилось в соответствии с разработанной технологией, в лабораторных условиях. Партии генераторов, укомплектованных запальными устройствами (отрезками пиротехнического шнура, спичками-воспламенителями) отправлялась на испытания в специализированное предприятие г.Самары «Фортуна-Био». Испытания проводились на сельскохозяйственных объектах в различных регионах России. Проведенные испытания показали достаточную эффективность действия генераторов при санитарной обработке хранилищ сельхозпродукции и их соответствие параметрам технического задания. Нежелательных побочных эффектов при работе генераторов (нестабильность работы: пламенное горение, разрыв корпуса, ненадежное воспламенение, преждевременное затухание) не наблюдалось.
По результатам испытаний разработанная конструкция генератора аэрозоля серы и система его воспламенения - спичка-воспламенитель были рекомендованы к промышленному применению специализированными предприятиями при санитарной обработке сельхозобъектов.
Таким образом, очевидные преимущества нового пестицидного генератора аэрозоля серы - ГАС-200 перед отечественными и зарубежными, такого рода, устройствами, состоят в том, что в пиротехническом составе данного генератора отсутствуют пироксилиновые пороха или другие продукты переработки нитроцеллюлозы. Пиротехнический состав генератора состоит, в отличие от составов других подобных устройств, из широкодоступных и дешевых компонентов. Это значительно повышает потребительские качества генератора. Он дешевле, прост в изготовлении и не требует для этого сложного оборудования. Его пиротехнический состав не чувствителен к механическим воздействиям, безопасен в изготовлении, применении и отличается высокой стабильностью горения. Конструкция генератора позволяет, по мере необходимости, вводить в его пиротехнический состав другие биологически активные вещества - инсектициды и пестициды, что значительно увеличивает защитные свойства устройства.