УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
DEVICE FOR BULK FIREFIGHTING

Изобретение относится к области пожаротушения, а более конкретно к устройствам, генерирующим аэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при горении пиротехнического состава функциональной шашки, который организованно направляется в защищаемый объем, где, достигнув требуемой концентрации, подавляет очаг возгорания.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного тушения пожара, описанное в патенте RU 2096055, А62С 13/22, 1997 г., которое содержит узел инициирования, функциональную шашку пиротехнического состава, установленную с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выпускными отверстиями, щелевой теплообменник и ресивер.
Изменение направления потока продуктов сгорания пиротехнической шашки на противное в реверсивном кольцевом канале обеспечивает дополнительное охлаждение генерируемого аэрозоля, а основной отбор тепловой энергии происходит в спиральном щелевом теплообменнике из материала с температурой плавления выше температуры газообразных продуктов сгорания.
Размещение спирального теплообменника между шашкой и ресивером обеспечило беспламенное горение без искрений, дымообразование и эффективное рассредоточение потока продуктов сгорания для беспрепятственного прохождения ингибиторов горения без их зашлаковывания.
К недостаткам описанного устройства следует отнести низкую производительность подачи тушащей газоаэрозольной смеси из-за относительно малой массы шашки, так как продольная конструктивная схема взаиморасположения структурных элементов определяет большие линейные размеры устройства и, следовательно, неудовлетворительную механическую прочность, затруднения размещения генератора в стесненных пространствах охраняемого помещения.
Охлаждение продуктов сгорания пиротехнической шашки недостаточное из-за того, что аккумулированное тепло посредством теплопередачи от спирального теплообменника на корпус затем излучается в газоаэрозольный поток кольцевого реверсивного канала, вновь нагревая тушащую смесь.
Кроме того, разогрев кожуха ограничивает использование устройства только при стационарной установке, причем непосредственный контакт горячих продуктов сгорания с кожухом может привести к его прожогам, через которые несанкционированно вытекает тушащая смесь, дестабилизируя расчетный газодинамический режим функционирования тушащего устройства.
Более совершенным является выбранное в качестве наиболее близкого аналога по технической сущности и числу совпадающих признаков устройство для объемного аэрозольного тушения пожара по RU 2164808 С2, А62С 13/22, А62С 35/00, 2001 г., которое содержит узел инициирования, шашку пиротехнического состава, установленную с зазором в металлическом корпусе, снабженном на боковой поверхности коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выпускными отверстиями, теплообменник и совмещенный с корпусом перфорированный ресивер.
Особенностью известного устройства является то, что теплообменник включает внешнюю относительно металлического корпуса перфорированную оболочку, укрепленную коаксиально шашке пиротехнического состава в кожухе через прослойку строительного гипса, который также залит в зазор между шашкой и корпусом.
Известное устройство обладает конструктивным единством и является устойчивой совокупностью формы и функции, обеспечив повышение эффективности основного действия по назначению.
Охлаждение продуктов сгорания пиротехнической шашки осуществляется лучше, чем в аналоге, так как теплообмен происходит активно с частичным поглощением на выпаривание связанной и присоединенной гипсом влаги, которая распределенными поперечными струями пара смешивается с потоком тушащего аэрозоля в кольцевом реверсивном канале, снижая температуру и разбавляя смесь.
Пары воды являются дополнительным экологически чистым ингибитором горения в структуре тушащей смеси, выбрасываемой из генератора.
Совмещение корпуса с осевым ресивером упростило конструкцию, обеспечив равномерное торцевое горение шашки с практически равномерным расходом тушащей смеси.
Коаксиальная установка теплообменника относительно шашки обеспечила компактность устройству, в котором оптимизировано соотношение масс при увеличении полезной нагрузки, что повысило эффективность пожаротушения в больших защищаемых объемах.
Однако продолжением отмеченных преимуществ являются присущие недостатки.
При длительном хранении и в служебном использовании по назначению присоединенная и структурная влага гипсовых прослоек диффундирует через обечайку и корпус в пиротехнический состав шашки и осаждается на клеммах электроконтактов узла воспламенения, приводя их в негодность и снижая функциональность генератора в целом.
Дополнительная перфорированная металлическая обечайка кожуха, несущая гипсовую прослойку, заметно увеличивает массу устройства и снижает его полезную нагрузку, то есть эффективность пожаротушения.
Кроме того, при горении пиротехнической шашки связь с корпусом из-за неизбежных периферийных прогаров нарушается, в результате чего шашка гравитационно перемещается в ресивер и перекрывает его объем (камеру сгорания), что нарушает расчетный аэродинамический режим вплоть до затухания шашки, что недопустимо по определению.
Динамичный режим горения пиротехнической шашки и дополнительное введение в генерируемый аэрозоль паров воды заметно увеличивает объем тушащей смеси и давление в кольцевом канале и на крышку кожуха.
Давлением пара могут локально деформироваться корпус и обечайка, перекрывая проходное сечение кольцевого канала между ними, усугубляя вышеотмеченный недостаток, а крышка при этом вышибается из кожуха, разрушая конструкцию.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности устройства для объемного тушения пожара и эффективности пожаротушения.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожара, содержащем функциональную пиротехническую шашку торцевого горения, взаимодействующую с воспламенителем внешнего инициирования и которая коаксиально закреплена через прослойку строительного гипса в перфорированном цилиндрическом корпусе, совмещенном с ресивером, примыкающим к закрытому крышкой с распределенными выпускными отверстиями кольцевому выходному каналу реверсирования аэрозоля, который формообразован дистанцированной от корпуса обечайкой, жестко связанной посредством прослойки из строительного гипса с внешним кожухом, согласно изобретению перфорированный корпус и обечайка, выполненная из металлической сетки или парогазопроницаемой фольги, со стороны несущей термоизолирующей прослойки из строительного гипса конформно покрыты геотекстильной мембраной, при этом пиротехническая шашка зафиксирована на диаметральной перемычке, установленной в байонетных пазах корпуса, а кольцевой канал с выходными отверстиями крышки сообщается через расширительную камеру.
Отличительные признаки предложенного технического решения устраняют отмеченные недостатки и предотвращают несанкционированный режим работы устройства объемного пожаротушения при увеличении срока его службы с высушенным после отверждения гипсом в термоизолирующих прослойках, доступ к которым для атмосферной влаги при хранении и в служебном применении перекрыт мембранами с односторонней проницаемостью.
При этом за счет многократного ступенчатого охлаждения генерируемого аэрозоля внутри генератора повышена эффективность пожаротушения.
Беззазорно примыкающая проницаемая оболочка из металлической сетки или фольги с односторонней геотекстильной мембраной представляет собой тонкостенный композит, обладающий суммой качеств - парогазопроницаемостью вовнутрь кольцевого выходного канала для удаления влаги при сушке и полной изоляции высушенной прослойки из гипса в служебном применении и складском хранении.
Выполнение обечайки кольцевого выходного канала из металлической сетки или парогазопроницаемой фольги, заметно снижающих массу устройства, обеспечивает коммуникацию несущей прослойки гипса с открытым кольцевым каналом для удаления выпариваемой структурной и присоединенной воды, удаляемой через конформно примыкающую геотекстильную мембрану при технологической сушке.
Геотекстильная мембрана является непроницаемой в обратном направлении, предотвращая проникание влаги к гипсу несущих термоизолирующих прослоек обечайки кожуха и корпуса, сохраняя сухим пиротехнический состав функциональной шашки, чего нет в известных аналогах.
Последнее преимущество генератора кратно увеличивает срок гарантированной работоспособности пиротехнической шашки, изолированной от негативного воздействия атмосферной влаги, что расширяет область применения предложенного устройства для объемного тушения пожара на морских и речных судах, в условиях повышенной влажности.
Размещение пиротехнической шашки на перемычке, диаметрально закрепленной в перфорациях корпуса, создает геометрическое их замыкание при хранении и в работе, предотвращая оседание горящей шашки в ресивер, в результате чего не нарушается газодинамический режим подачи генерируемого аэрозоля, исключается скачок давления, разрушающий конструкцию.
Наличие поперечной перемычки под шашкой гарантированно сохраняет заданное пространственное взаиморасположение структурных элементов генератора.
Быстроразъемное байонетное соединение перемычки с корпусом является простейшим механизмом, технологичным при сборке и наладке, ремонте.
Расширительная камера кольцевого выходного канала под крышкой демпфирует скачки давления нестационарной подачи аэрозоля и снижает нагрузку на крышку, которую не срывает. При этом в расширительной камере происходит дополнительное перемешивание и охлаждение аэрозоля, что повышает эффективность пожаротушения.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.
На чертеже изображен общий вид устройства для объемного тушения пожара, продольный разрез.
Устройство выполнено в виде компактного генератора с коаксиально смонтированными структурными элементами, последовательно: функциональная пиротехническая шашка 1, закрепленная посредством термозащитной прослойки 2 из отверждающегося строительного гипса в цилиндрическом корпусе 3, совмещенном с ресивером 4, которые через кольцевой канал 5 дистанцированы от металлической оболочки 6, закрепленной в наружном кожухе 7 через несущую прослойку 8 строительного гипса.
Металлический корпус 3 с ресивером 4 выполнены перфорированными для коммуникации с кольцевым выходным каналом 5 реверсирования генерируемого аэрозоля, который образован между корпусом 3 с ресивером 4 и оболочкой 6, выполненной из металлической сетки или парогазопроницаемой фольги.
Особенностью этого устройства является то, что к перфорированному корпусу 3 и проницаемой оболочке 6 конформно примыкают мембраны 9 и 10 соответственно из геотекстильного материала, имеющего одностороннюю парогазопроницаемость, со стороны термозащитных гипсовых прослоек 8 и 2 соответственно в канал 5. При этом гипсовые прослойки 2 и 8 надежно изолированы от проникновения атмосферной влаги из открытого выходного канала 5.
Кожух 7, оболочка 6 и ресивер 4 корпуса 3 закреплены на днище обечайки 10, которое связано с нижней крышкой 11 генератора через термозащитную прослойку 12 из строительного гипса. В нижней крышке 11, завальцованной на кожухе 7, установлена центральная втулка 13, где размещен воспламенитель 14, направленный на открытый торец шашки 1 и электрически связанный с датчиком превышения температуры и/или задымленности противопожарной системы сигнализации (условно не показано).
Пиротехническая шашка 1 опирается на диаметральную поперечину 15, которая монтируется в перфорациях ресивера 4 или в байонетном пазу 16 корпуса 3.
Сверху корпус 3 фиксируется закрепленной на кожухе 7 крышкой 17, по периферии которой распределены выпускные отверстия 18, суммарное проходное сечение которых обеспечивает расчетное диафрагмирование генерируемого аэрозоля с торцевой поверхности горения шашки 1.
Между крышкой 17 и свободным торцом кольцевого канала 5 образована расширительная камера 19 для демпфирования пульсаций давления аэрозоля на выходе.
После сборки генератор без крышки 17 с отвержденным гипсом в прослойках 2 и 8 высушивается в вентилируемой термокамере для удаления из них влаги, которая через перфорации корпуса 3 с мембраной 9 и проницаемую оболочку 6 с примыкающей мембраной 10 выпаривается в канал 5 и далее удаляется из технологической камеры.
Мембраны 9, 10 одностороннего действия служат экраном от проникновения атмосферной влаги к примыкающим прослойкам 8, 2 соответственно, гипс которых остается сухим в течение всего времени эксплуатации.
После операции сушки генератор закрывают крышкой 17, которая завальцовывается на кожухе 7, формируя конструктивное единство.
Функционирует устройство для объемного тушения пожара следующим образом.
При возникновении пожара в охраняемом объеме сигнал от датчика превышения температуры или задымленности системы противопожарной сигнализации инициирует срабатывание воспламенителя 14.
Огневым импульсом сработавшего воспламенителя 14 поджигается пиротехнический состав по открытому торцу шашки 1, которая устойчиво горит, генерируя газообразные и конденсированные ингибиторы горения - огнетушащий аэрозоль, который поступает в ресивер 4.
В ресивере 4 аэрозоль расширяется, перемешивается и тормозится на днище оболочки 10, разворачиваясь в канал 5, в результате чего он охлаждается.
Через перфорации ресивера 4 аэрозоль поступает в кольцевой канал 5 на реверсирование движения потоком к выходным отверстиям 18 крышки 17.
На выходе из канала 5 аэрозоль попадает в расширительную камеру 19, где происходит выравнивание давления и температуры и дополнительное охлаждение при теплоотводе на металлический кожух 7.
Аэрозоль из расширительной камеры 19 распределенными тонкими струями через отверстия 18 крышки 17 выбрасывается в защищаемый объем, где смешивается с инжектируемым воздухом, которым разбавляется и охлаждается, образуя тушащую смесь, заполняющую помещение.
При достижении требуемой концентрации ингибиторов горения в объеме закрытого помещения очаг возгорания подавляется за счет прерывания цепных реакций воспроизводства активных радикалов при горении органических веществ - автоматически происходит объемное тушение пожара.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия генератора тушащего аэрозоля, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по противопожарной технике
Изготовление совокупности структурных элементов предложенного генератора в их взаимосвязи возможно осуществлять на действующем производстве огнетушителей, оснащая заказчиков автоматическими средствами объемного подавления очагов возгорания.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.
Испытания опытных образцов предложенного генератора в климатической установке с временным моделированием подтвердили повышение срока годности после не менее 10 лет хранения при сохранении повышенной эффективности действия по назначению, что позволяет рекомендовать его серийное изготовление для заказчиков.