УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

Предлагаемая полезная модель относится к области пожаротушения, к устройствам, генерирующим газо-аэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при горении пиротехнического состава и организованно направляемые в защищаемый объем. Генератор предназначен для использования как в автономных, так и в автоматических системах пожаротушения при стационарной установке, может быть использован при тушении пожара вручную.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного тушения пожара, описанное в патенте RU 2096055, А62С 13/22, 1997 г., содержащее узел инициирования (воспламенения) пиротехнического состава шашки, установленной с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выходными отверстиями, щелевой теплообменник и ресивер.
Изменение направления потока газообразных продуктов сгорания пиротехнической шашки в реверсивном кольцевом канале на противоположное обеспечивает их дополнительное охлаждение, а основной отбор тепла осуществляется в спиральном щелевом теплообменнике из материала с температурой плавления выше температуры продуктов сгорания.
Размещение спирального теплообменника между шашкой и ресивером обеспечило беспламенное, без искрений дымообразование и эффективное рассредоточение потока продуктов сгорания для беспрепятственного прохождения ингибиторов горения, без их зашлаковывания.
К недостаткам этого устройства можно отнести следующие.
Низкая производительность генерирования тушащей газо-аэрозольной смеси из-за относительно малой массы функциональной шашки, так как продольная конструктивная схема расположения структурных элементов определяет протяженность устройства и, следовательно, неудовлетворительную механическую прочность.
При этом нерационально снаряжение генератора с малым отношением массы пиротехнической шашки к массе генератора в целом, то есть низкий коэффициент наполнения и полезного действия.
Недостаточное охлаждение продуктов сгорания пиротехнической шашки из-за того, что аккумулированное тепло посредством теплопередачи от спирального теплообменника передается корпусу, а затем излучается в газо-аэрозольный поток кольцевого реверсивного канала, вновь разогревая его продукты тушащей смеси.
Применение описанного устройства ограничено только стационарным из-за высокой температуры наружного кожуха, разогреваемого непосредственным взаимодействием с горячими продуктами текущего потока, причем могут быть случаи прожогов, через которые радиально истекает тушащая смесь.
Более совершенным является устройство для объемного тушения пожара по патенту RU 2164808, А62С 13/22, 2001 г., которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному.
Известное устройство содержит узел инициирования (воспламенения) пиротехнической шашки, установленной с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выходными отверстиями, теплообменник и ресивер.
Теплообменник выполнен в виде внешней относительно корпуса перфорированной оболочки, укрепленной коаксиально шашке в кожухе через прослойку строительного гипса, который также заполняет зазор между шашкой и корпусом, совмещенным с ресивером.
Коммуникационные отверстия выполнены на боковой поверхности ресивера.
Устройство характеризуется повышенной производительностью генерирования ингибиторов горения и высокой эффективностью охлаждения продуктов тушащей смеси внутри устройства, поэтому предназначен для использования вручную.
Однако, недостатком описанного устройства является то, что конструктивно не решен вопрос монтажа генератора в охраняемом помещении, что требует дополнительной комплектации крепежа, увеличивая потребительскую стоимость технологических работ по противопожарной защите различных помещений.
Кроме того, ограниченна область использования генератора в условиях вибрации и транспортной тряски из-за недостаточности адгезионной связи пиротехнической шашки с теплозащитной прослойкой обечайки ресивера, чтобы исключить смещение механически не зафиксированной шашки в ресивер.
Этот генератор огнетушащего аэрозоля взрывонебезопасен при использовании в помещениях с технологическими взвесями и летучими веществами, которые проникают вовнутрь, где концентрируются. При срабатывании узла воспламенения по этой причине может произойти взрыв и разрушение устройства, не выполняющего функций по защите от пожара, но и, более того, являющегося серьезным дополнительным источником возгораний с осколочным поражением.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение отмеченных недостатков для создания более функционально надежного, универсального и безопасного в эксплуатации генератора.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара, содержащем соосные узел воспламенения и шашку пиротехнического состава, установленную через теплозащитную прослойку в перфорированном корпусе, совмещенном с ресивером, сообщающимся с реверсивным кольцевым каналом, закрытым крышкой, имеющей выходные отверстия, и который отделен от кожуха теплозащитной прослойкой, по предложению авторов, шашка, упакованная в пленочный полимерный чехол, опирается на поперечный стержень, смонтированный над ресивером, оснащенным отражающим поддоном, в корпусе, где по образующей закреплены планки под диаметр шашки, а изнутри кожуха установлены болты крепления монтажного кронштейна, несущего клеммы электропитания узла воспламенения, при этом поперечный стержень установлен в диаметрально расположенных перфорациях корпуса под свободным торцом пиротехнической шашки, перекрывая реверсивный кольцевой канал.
Отличительные признаки обеспечили универсальность по применению конструкции безопасного в эксплуатации генератора тушащей смеси, мобильного в монтаже и функционально надежного, более технологичного в изготовлении.
Упаковка шашки пиротехнического состава в пленочный полимерный чехол обеспечивает герметичное ее изолирование от атмосферной влаги, без изменения конструкции и структурной взаимосвязи с примыкающими элементами устройства, так как пленка чехла помещается в технологических зазорах и не влияет на функциональное взаимодействие.
Опора шашки на поперечный стержень, жестко смонтированный в корпусе над ресивером, направлена на неизменность пространственного положения шашки в генераторе, определенного заданным термодинамическим режимом истечения генерируемой газо-аэрозольной смеси при ее горении.
Установка по образующей цилиндрического корпуса продольных планок мерной толщины конструктивно ограничивает свободный объем под диаметр устанавливаемой внутрь пиротехнической шашки, что упрощает технологию сборки функционального узла при фиксированном кольцевом зазоре, в который заливается раствор строительного гипса, формирующий симметричную теплозащитную прослойку.
Продольные планки дополнительно служат в качестве усилительной арматуры, заметно повышая конструкционную жесткость функционального блока и эксплуатационные качества генератора в целом.
Оснащение ресивера отражающим поддоном обеспечивает разворот основного объема генерируемой тушащей смеси, направляя ее в реверсивный кольцевой канал на выход, дополнительно при этом выполняя функции конвективного теплообменника для выпаривания воды из донной прослойки строительного гипса.
Крепление изнутри кожуха, в несущем слое строительного гипса, двух силовых болтов позволяет свободно и просто устанавливать на генераторе разнообразную монтажную арматуру, в частности, кронштейн для его подвешивания на поверхностях разного профиля в защищаемом помещении.
Несущий кронштейн, как структурный элемент генератора, используется для размещения на нем соединительных клемм электропитания узла воспламенения, что позволяет адаптировать генератор к существующей системе противопожарной сигнализации, для связи с датчиками контроля температуры или задымленности охраняемого объема.
Поперечное размещение опорного стержня в диаметрально расположенных перфорациях корпуса под свободным торцом пиротехнической шашки является конструктивно простейшим, технологически удобным средством для фиксирования пространственного положения взаимосвязанных структурных элементов генератора. Стержень выполнен диаметром распределенных отверстий перфорированного корпуса и длиной, превышающей габарит корпуса, что определяет свободу выбора любой диаметральной пары отверстий для поперечного его размещения под шашкой, фиксируя заданную высоту ресивера.
Продольные перемещения стержня ограничены шириной реверсивного канала так, что даже при упоре одного конца в оболочку теплообменника противоположный конец стержня остается за габаритом корпуса, что исключает применение дополнительных фиксаторов и ограничителей.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генераторов огнетушащего аэрозоля, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображены:
на фиг.1 - предложенный генератор, вертикальный разрез;
на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.
Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожара содержит шашку 1 пиротехнического состава, при горении которого образуется тушащая газо-аэрозольная смесь ингибиторов горения, включающая газообразные соединения и высокодисперсные конденсированные частицы.
Предварительно упакованная в полимерный пленочный чехол 2, шашка 1 через прослойку 3 строительного гипса закреплена в перфорированном цилиндрическом корпусе 4, который совмещен с ресивером 5.
С внутренней стороны корпуса 4 закреплены технологические продольные планки 6, толщина которых формирует зазор под прослойку 3 по диаметру соосно установленной внутри шашки 1.
В ближайших к свободному торцу закрепленной шашки 1 перфорациях корпуса 4 поперечно устанавливают опорный стержень 7 для фиксации шашки 1 и формирования ресивера 5 заданного объема.
Ресивер 5 установлен на отражающем перфорированном поддоне 8, который жестко связан с цилиндрической перфорированной оболочкой 9, расположенной коаксиально корпусу 4 с зазором, образующим кольцевой реверсивный канал 10.
В свою очередь оболочка 9 закреплена через прослойку 11 из строительного гипса в наружном кожухе 12.
Оболочка 9 с корпусом 4, примыкающие соответственно к теплозащитным гипсовым прослойкам 11 и 3, образуют теплообменник для потока генерируемой тушащей смеси.
Изнутри кожуха 12 диаметрально установлено два болта 13, закрепленных в прослойке 11 при заливке раствора строительного гипса.
На болтах 13 установлен кронштейн 14, предназначенный для монтажа генератора на несущих поверхностях в охраняемом объеме.
Соосно шашке 1 в донной втулке 15 установлен узел 16 воспламенения, электрически связанный с клеммами 17 (фиг.2), смонтированными на кронштейне 14.
На кожухе 12 закреплена крышка 18 с распределенными над кольцевым каналом 10 выходными отверстиями 19.
Таким образом, предложенное устройство является автономным и самодостаточным для автоматического функционирования по сигналу от чувствительных элементов штатной противопожарной охранной системы.
Работает устройство для объемного аэрозольного тушения пожара следующим образом.
При срабатывании датчика превышения уровня температуры или задымленности в охраняемом помещении сигнал поступает на клеммы 17, в результате чего инициируется узел 16 воспламенения.
Форсом пламени от сработавшего узла 16 воспламеняется свободный торец пиротехнической шашки 1, при горении которой генерируется газоаэрозольная тушащая смесь, поступающая в ресивер 5, где накапливается, перемешивается, выравнивая давление и температуру.
Через перфорации ресивера 5 тушащая смесь поступает в кольцевой канал 10 и реверсируется, то есть разворачивается в сторону выходных отверстий 19 крышки 18.
При этом металлические корпус 4 и оболочка 9 разогреваются горячими газо-аэрозольными продуктами, отбирая их тепловую энергию.
Конвективным теплом корпуса 4 и оболочки 9 выпаривается структурно связанная вода из прослоек 3 и 11, которая через их распределенные перфорации поперечными струями в виде пара поступает с двух сторон в кольцевой канал 10, где активно перемешивается с тушащей смесью.
Эта вода, являясь дополнительным экологически чистым ингибитором горения, разбавляет рабочую газо-аэрозольную смесь, снижая температуру.
Под крышкой 18 тушащая смесь, расширяясь, тормозится и автономными струями выбрасывается в защищаемый объем, заполняя его.
На выходе устройства высокоскоростные струи тушащей смеси инжектируют воздух помещения, с которым происходит активное перемешивание и дополнительное охлаждение.
При достижении в защищаемом объеме заданной концентрации ингибиторов горения очаг возгорания подавляется.
Полученные результаты испытаний опытных образцов описанных генераторов по динамике и эффективности тушения пожаров позволяют рекомендовать их на серийную поставку Заказчикам.