Шнур для пожаротушения на основе огнетушащих веществ

3
.
Полезная модель – шнур для пожаротушения на основе огнетушащих веществ предназначена для защиты щитов распределительных объемом до 2 м, кабель каналов, подпольных и над потолочных пространств,  а так же моторного, распределительного и других отсеков автотранспорта, электрооборудования под напряжением, расположенные в помещениях с температурой эксплуатации от -50°С до +80°С и влажностью не более 80%. Автономное устройство предназначено для тушения  пожара без участия человека
Принцип работы устройства основан на эффекте химического подавления процессов горения.
Полезная модель представляет собой гибкий шнур с оплёткой из тугоплавкой негорючей нити и сердечника с  продуктами огнетушащего вещества в  смеси солей металлов и алюминия в металлическом виде.
Известно устройство автономного  пожаротушения по патенту на полезную модель  RU 145590, МПК А62С37/08, 16.12.2013 г.  (Патентообладатель  ООО «ПироХимика-Центр»).   Устройство выполнено на основе огнепроводного шнура произвольной формы сечения или огнепроводной ленты, причем шнур или лента покрыты несгораемой или частично сгораемой непроводящей ток газопроницаемой оболочкой, поверх которой нанесен слой смеси микрокапсул огнетушащего состава (ОТВ) с полимерным связующим.
Оболочка выполнена в виде оплётки стекловолокном или базальтовой нитью, либо в виде обмотки лентой из тканого материала, либо в виде металлической сетки с полимерным покрытием.
Недостатком предложенного устройства является достаточно медленное, по мере сгорания шнура, выделение ОТВ в защищаемый объект. Кроме того, технически сложно обеспечить равномерное нанесение слоя микрокапсул поверх готового огнепроводного шнура. Пожаротушащее вещество в данном случае нанесено на поверхность изделия и заключено в микрокапсулы. Производство таких микрокапсул сложный и дорогой процесс, при котором теряется (улетает в атмосферу) более половины огнетушащего вещества.
Известно устройство автономного средства пожаротушения, выполненное в виде  шнура для пожаротушения на основе микрокапсулированных и  огнетушащих веществ по патенту на изобретение  RU2751398, МПК A62D1/00,  19.03.2020 г., содержащее оболочку, заполненную композиционным материалом в виде гранул с микрокапсулированным огнетушащим веществом. Композиционный материал, состоит из полимерной матрицы, микрокапсул с ядром из огнетушащего вещества, стабилизатора и пластификатора, при этом в качестве термоактивируемой полимерной матрицы используют нитроцеллюлозу-коллоксилин с содержанием азота от 10,7 до 12,2%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: термоактивируемая матрица - нитроцеллюлоза-коллоксилин с содержанием азота от 10,7 до 12,2% 20-50, микрокапсулы с ядром из огнегасящего вещества 50-80, при этом композиционный материал получен с использованием стабилизатора и пластификатора при следующем соотношении компонентов в мас.%  в пересчете на нитроцеллюлозу: стабилизатор 1-2, пластификатор 0-25.
Недостатком аналогов с пожаротушащим веществом,  заключенным в микрокапсулах является то, что производство таких микрокапсул сложный и дорогой процесс, при котором теряется (улетает в атмосферу) более половины огнетушащего вещества. Кроме того, микрокапсулы имеют короткий срок жизни, они разрушаются под воздействием возникающего в них избыточного давления пожаротушащего вещества.
Известно автономное средство пожаротушения по патенту  на полезную модель RU144062, МПК A62D1/00, 26.12.2013 г.,  представляющее собой длинномерное изделие,  выполненное в форме гибкого огнетушащего шнура диаметром 3-50 мм из эластичного материала, состоящего из горючего, катализатора, ингибитора горения, эластичного полимерного связующего и окислителя. Гибкий шнур армирован натуральными или синтетическими, или минеральными волокнами. Гибкий шнур может быть армирован базальтовыми или углеродными волокнами или  полиэфирными волокнами. Огнетушащий шнур снаружи покрыт слоем полимера в виде ленты или трубки.
В качестве окислителя используют нитрат или перхлорат натрия, или калия, или аммония, или кальция или их смесь.
В   качестве горючего используют фенолформальдегидную смолу или манит, или сорбит, или целлюлозу, или нитраты целлюлозы.
В качестве эластичного полимерного связующего используют акриловые или виниловые смолы, или этиленвинилацетатный сополимер, или бутадиен-нитрильный, или изопреновый, или силиконовый каучук, или поливинилацетат, или полиуретан.
В качестве ингибиторов горения используют мочевину или дициандиамин, или гуанидин, или фосфат аммония, или хлорид аммония, или их смеси, или полигалогенированные углеводороды, при этом ингибиторы горения выполнены в виде микрокапсул с полимерной оболочкой.
К недостаткам данного изобретения можно отнести то, что ингибиторы горения в данном случае заключены в микрокапсулы с полимерной оболочкой, имеющие недостаточную интенсивность вскрытия микрокапсул под воздействием тепла, учитывая время до начала активации горения шнура, защищаемый объект испытывает достаточно длительное пламенное воздействие, что может приводить к повреждению защищаемого оборудования.
Известно средство автономного пожаротушения в виде шнура  и способ его получения по заявке на изобретение RU 2018104064, МПК А62С 37/08, 02.02.2018 г. Средство автономного  пожаротушения  состоит из огнепроводного шнура из смеси микрокапсул огнетушащего состава с полимерным связующим, покрытого несгораемой или частично сгораемой непроводящей ток оболочкой, при этом микрокапсулы огнетушащего состава и связующее на поверхности сердечника шнура имеют большую плотность, чем внутри, а в составе массы сердечника шнура присутствуют пустоты.  Сердечник шнура изготовлен из эластичного материала, состоящего из горючего, катализатора, ингибитора горения, эластичного полимерного связующего и окислителя. Огнепроводную массу сердечника шнура изготавливают путем смешивания микрокапсул огнетушащего состава с нагретым полимерным связующим, затем помещают данную массу в экструдер, поддерживая в нагретом состоянии, и выдавливают через сужающийся выходной конец экструдера, причем в процессе экструзии обеспечивают попадание воздуха в формуемую массу для формирования пустот.
Недостатком изобретения является то, что огнепроводную массу сердечника сложно изготовить с равномерным распределением пустот по длине шнура и неравномерной плотностью по сечению шнура.
Известно устройство автономного пожаротушения по заявке на изобретение RU 2017136968, МПК А62С3/00, 20.10.2017 г.,  выбранный за прототип. Устройство выполнено на основе горючего огнетушащего шнура, причем сердечник шнура покрыт непроводящей ток газопроницаемой оболочкой. Сердечник шнура имеет продольный желоб по всей длине, а площадь сечения желоба составляют от 4% до 25% от площади сечения  горючего огнетушащего шнура и выполнен в виде канавки. Горючий огнетушащий шнур изготовлен из вещества, образующего при сгорании огнетушащий аэрозоль.
Недостатком данного изобретения является то, что огнетушащий аэрозоль, образующийся при работе данного устройства, имеет не достаточную скорость реагирования на возгорание и огнетушащую способность из-за изоляции сердечника шнура непроводящей ток газопроницаемой оболочкой и обмотка выполнена из тугоплавких нитей.
Задачей изобретения является повышение эффективности и надежности устройства  для локализации и тушения возгораний в закрытых объемах,  в том числе находящихся под напряжением.
Технический результат достигается благодаря тому, что шнур для пожаротушения на основе   огнетушащих веществ, выполненный в виде эластичного сердечника с продольным желобом по всей длине в  плетеной упругой оболочке, содержащей огнеупорные нити, при этом сердечник изготовлен из огнетушащего композита в виде смеси пожаротушащих веществ, равномерно распределенных  в полимерной матрице,  Согласно изобретению, эластичный сердечник в поперечном сечении имеет прямоугольную форму и размещен в упругой оболочке  с фиксированными зазорами по всему периметру, при этом, по крайней мере,  одна из нитей плетенной упругой оболочки  выполнена  из неогнеупорного материала и при сгорании образует в стенке упругой оболочки открытые каналы для  выброса  огнегасящего аэрозоля, связанные с  зазорами  между эластичным сердечником и стенками упругой оболочки.
В качестве эластичного полимерного связующего в эластичной полимерной матрице  используют термостойкий низкомолекулярный каучук.
В смеси  пожаротушащих веществ огнетушащего композита сердечника содержатся при соотношении компонентов, масс.%:  соли металлов кальция и калия   в количестве от 1 – 15% и алюминий в металлическом виде в количестве 15% .
На рис. указано поперечное сечение шнура для пожаротушения на основе   огнетушащих веществ.  Продольный желоб размещен в сердечнике  по всей длине  шнура. Предпочтительный размер продольного  желоба: 2 х 2,5 мм для  формирования и распространения огневого импульса при возникновении пожара.
Устройство представляет собой гибкий шнур, состоящий из эластичного сердечника, содержащего пожаротушащее вещество, расположенное в плетеной упругой оболочке, содержащей огнеупорные нити. Плетеная оболочка,  сплетена из базальтовой или кремнезёмной нити с добавлением неогнеупорных  легкоплавких  полиэфирных, лавсановых или полипропиленовых нитей.  Эластичный сердечник шнура для пожаротушения представляет собой огнетушащий состав, размещенный в полимерной матрице. Огнетушащий состав подобран таким образом, чтобы обеспечивать максимальную эффективность тушения на один погонный метр изделия избыточного количества комбинированного огнетушащего агента, состоящего из огнегасящего вещества и аэрозоля, содержащего достаточное  количество ионов солей алюминия.   В составе пожаротушащего  вещества для подавления процессов горения используют продукты    при соотношении компонентов, масс.%:  соли металлов кальция и калия   в количестве от 1 – 15% и алюминий в металлическом виде в количестве 15% .
Сердечник выполнен из  композиционного материала в виде смеси пожаротушащих веществ, равномерно распределенных  в полимерной матрице,  состоящей из горючего, катализатора, ингибитора горения, эластичного полимерного связующего и окислителя. Эластичное полимерное связующее выполнено из  термостойкого низкомолекулярного каучука.
В качестве окислителей могут  быть использованы вещества: перхлорат аммония, перхлорат калия и нитрат калия. В качестве горючего  может служить  дициандиамид (ДЦДА). Флегматизатором горения и одновременно полимерной матрицей могут быть использованы  низкомолекулярный силикон или термостойкий низкомолекулярный каучук.
Прямоугольная форма и размер продольного  желоба по всей длине эластичного сердечника подбирают таким образом, чтобы между сердечником и упругой оболочкой образовались гарантированные воздушные зазоры по всему периметру поперечного сечения сердечника. Воздушные зазоры важны для распространения огневого импульса при срабатывании устройства во время пожара. Оболочка шнура сплетена из огнеупорных и не огнеупорных нитей.  Могут быть использованы базальтовые  или кремнезёмные нити. Температура плавления базальтовой нити составляет 15000 С  против 1200°С  кремнезёмной. Не огнеупорные нити (легкоплавкие) сгорают в первую очередь при возгорании и  достижении температуры окружающей среды  +180°С.
По крайней мере, одну из нитей выбирают из не огнеупорного материала   полипропилена или лавсана. При пожаре не огнеупорная  нить плавится в первую очередь, и в упругой оболочке образуются на ее месте открытые каналы, через которые затем  выбрасывается огнегасящий аэрозоль после возникновения   экзотермической реакции в огнетушашем веществе сердечника шнура .
Принцип действия шнура для пожаротушения следующий: при возгорании и  достижении температуры окружающей среды  +180°С не огнеупорная нить, которая содержится в плетеной упругой оболочке, плавится. Через получившиеся каналы  пожаротушащее вещество сердечника загорается и начинается процесс для распространения огневого импульса с образованием пожаротушащего аэрозоля. Пожаротушащий аэрозоль выходит в защищаемый объём в виде белого дыма и происходит тушение.
Был создан и испытан экспериментальный образец шнура для пожаротушения на основе   огнетушащих веществ.
Технические характеристики:
Защищаемый объем одним погонным метром устройства, л (дм3):   50-300;
Продолжительность приведения устройства в действие, время срабатывания, с 5:  5,5÷1,1;
Продолжительность подачи ОТВ (в зависимости от модификации), с: -  от 30÷33 до 50÷7,5;
Дальность подачи (длина струи) ОТВ, м: - 1,5÷2,0;
Срок эксплуатации устройства, лет, не менее:  5-10.
Положительный эффект от использования полезной модели.
Обеспечивается высокоэффективный процесс тушения очагов возгорания в различных объемах за счет единовременного одномоментного импульсного выделения в защищаемом объекте избыточного количества комбинированного огнетушащего агента, состоящего из огнегасящего вещества и аэрозоля, содержащего большое количество ионов солей алюминия. В  отличие от перечисленных аналогов,  в предлагаемой полезной модели отсутствуют микрокапсулы с гасящим веществом, типа  фреонов и фторкетонов, при сгорании которых выделяется много токсичных веществ, поэтому работа предлагаемого устройства является безвредной для окружающей среды. Так же, в отличие от известных устройств в полезной модели огнетушащий аэрозоль состоит преимущественно из солей алюминия, что делает его значительно более эффективным при тушении пожара.