Пиротехнический генератор аэрозоля серы

Полезная модель применяется в сельском хозяйстве для проведения санитарно-гигиенической обработки небольших сельскохозяйственных объектов с целью борьбы с потерями урожая от болезней, вредителей и неправильного хранения.
Сера - это природный пестицид, который 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 применении и надежны пиротехнические генераторы аэрозолей. Подобные устройства состоят из корпуса, который снаряжен аэрозоль образующим пиротехническим составом и крышкой 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). Данный 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.
Однако практика применения таких генераторов выявила ряд недостатков, наряду с высокой эффективностью их действия, они обладают и рядом существенных недостатков, снижающих их потребительские качества и повышающих опасность их изготовления и применения. Это обусловлено тем, что пестицидные составы, содержащие более 40% нитроцеллюлозы, обладают определенной чувствительностью к механическим воздействиям и электрическому разряду. Следующим недостатком этого состава является то, что состав генератора в условиях применения склонен к объемному горению. Более 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, пламягасящей добавки, пиротехнической основы, представленной смесью аммиачной селитры и угля, где 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 №164587 от 10.06.2015 «Пиротехнический генератор аэрозоля серы», Стрелкова А.В., Пыжов A.M., Рекшинский В.А. Опубл. 10.09.2016).
Однако при массовом изготовлении опытных генераторов и их практическом применении выяснилось, что используемая марка активного угля является дефицитной, использование данных генераторов при санитарно-гигиенической обработке больших промышленных и сельскохозяйственных объектов является нецелесообразным для потребителей из-за наличия установок горячего и холодного тумана, которые обеспечивают менее эффективный, но более дешевый результат при использовании на больших площадях. Применение генератора ГАС-200 в небольших сельскохозяйственных объектах невозможна по причине слишком большого выделения аэрозоля серы, который нарушает предельно допустимые концентрации и несет вред урожаю. Более того, в ходе эксплуатации был выявлен недостаток конструкции генератора ГАС-200 - необходимость перед началом работ смачивать каждый картонный корпус водой для предотвращения его воспламенения. Данные обстоятельства требовали изменений в конструкции корпуса и модификации пиротехнического состава генератора для адаптации его под небольшие сельскохозяйственные объекты.
Задачами, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, являются модификация конструкции генератора для устранения недостатков аналога, изменение состава для адаптации его под небольшие сельскохозяйственные объекты.
Технический результат, на решение которого направлена полезная модель, заключается в усовершенствовании конструкции генератора аэрозоля серы и изменении его состава под новые условия применения.
Технический результат достигается тем, что пиротехнический генератор аэрозоля серы, содержит комбинированный картонный корпус, с аэрозоль образующим пиротехническим составом, включающим аммиачную селитру, смесь активированных уголь, элементную серу, сульфат аммония, крышку с отверстием для выхода образующегося аэрозоля серы, систему воспламенения - пиротехнический шнур, снаряженный пиротехническим составом на водорастворимом связующем, отличающийся тем, что содержит дно и крышку, выполненные из жести, полиэтиленовый или целлофановый мешок для размещения пиротехнического состава, картонный корпус выполнен многослойным и имеет традиционную цилиндрическую форму, система воспламенения упрощена и состоит из огнепроводного шнура без дополнительных зажигающих или воспламенительных головок, а смесь активных углей в пиротехническом аэрозоль образующем составе обладает динамической активностью по бензолу от 45 до 110 мин.
Вид пиротехнического состава шнура и его размерные параметры определяются характеристиками воспламеняемого объекта.
На рисунке 1 (А) изображена конструкция пиротехнического генератора аэрозоля серы, где 1 - пиротехнический шнур, 2 - крышка с отверстием, 3 - картонный корпус, 4 - пиротехнический аэрозоль образующий состав, 5 - дно, 6 - полиэтиленовый или целлофановый пакет.
Для достижения указанного технического результата при указанной решаемой задаче, в качестве аэрозоль образующего пиротехнического состава 4, в заявляемой конструкции генератора аэрозоля серы, предлагается использовать состав, состоящий из элементарной серы, сульфата аммония и пиротехнической основы, которая состоит из аммиачной селитры и смеси активных углей различных марок, при этом соотношение аммиачной селитры в углю в пиротехнической основе может корректироваться и составлять соответственно 30-70% и 70-30%, причем динамическая активность используемого угля по бензолу должна составлять от 45 до 110 мин. Указанный пиротехнический состав помещается в полиэтиленовый или целлофановый мешок 6, который, затем, устанавливается в картонный корпус 3, закрывающийся жестяной крышкой 2, с отверстием для выхода образующегося аэрозоля серы. Для воспламенения генератора применяется пиротехнический шнур 1, который устанавливается в аэрозоль образующий состав 4.
Корпус генератора имеет цилиндрическую форму и изготавливается из многослойного картона, крышка и дно выполняются из жести. Соотношение диаметра корпуса к его высоте составляет 1,5:1, где 1 - высота корпуса.
Отверстие для выхода образующегося аэрозоля серы в крышке корпуса заклеивается специальным стикером для дополнительной защиты от нежелательных воздействий окружающей среды и удаляется перед началом работы. Корпуса генератора аэрозоля серы без крышек пропитываются раствором пламегасящего состава на основе сульфата аммония и высушиваются.
Пиротехнический шнур изготавливается на основе водорастворимых связующих.
На рисунке 1 (Б) приведен внешний вид генератора аэрозоля серы.
Приведение в действие генератора аэрозоля серы происходит следующим образом: снимается крышка генератора, отрывается защитный стикер, извлекается пиротехнический шнур, после чего вскрывается полиэтиленовый или целлофановый пакет с пиротехническим составом, свободные концы пакета натягиваются на корпус генератора. Затем пиротехнический шнур загибается спиралевидно и помещается посередине состава вглубь на 2/3 своей длины. Подготовленный к работе генератор помещают на несгораемую поверхность. Пиротехнический шнур, который приводит к воспламенению аэрозоль образующий состав генератора, поджигают с помощью спичек и сразу же плотно закрывают генератор крышкой. Остатки использованных генераторов удаляют вместе с бытовыми отходами.
3
Генератор аэрозоля серы ГАС-40, разработанный автором полезной модели, имеет массу пиротехнического состава 100 г. Производительность генератора - 30-40 г аэрозоля серы. Время работы генератора - 5-10 минут. Относительная масса шлаков после сгорания состава 13-23%. Температура аэрозоля на срезе выходного отверстия не более 220°C. Объем обрабатываемого помещения 30-40 м.
Скорость горения пиротехнического шнура составляет 0,10-0,20 см/с. Удельное содержание состава в шнуре - 0,20 г/см. Время от воспламенения пиротехнического шнура до начала устойчивого горения состава генератора составляет 1 мин 15 с - 2 мин.
В течение трех лет в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ были изготовлены опытные партии генераторов в количестве около 500 штук. Изготовление генераторов и систем их воспламенения проводилось в соответствии с разработанной технологией, в лабораторных условиях. Партии генераторов, укомплектованных запальными устройствами (отрезками пиротехнического шнура), отправлялась на испытания в специализированное предприятие г. Самары. Испытания проводились на сельскохозяйственных объектах преимущественно в Самарской области. Проведенные испытания показали эффективность действия генераторов при санитарной обработке хранилищ сельхозпродукции и их соответствие параметрам технического задания. Отрицательных эффектов при работе генераторов (нестабильность работы: пламенное горение, прогорание корпуса, ненадежное воспламенение, преждевременное затухание) зафиксировано не было.
По результатам испытаний разработанная конструкция генератора аэрозоля серы и система его воспламенения - пиротехнический шнур были рекомендованы к промышленному применению специализированными предприятиями при санитарной обработке сельскохозяйственных объектов.
Таким образом, явные преимущества нового пестицидного генератора аэрозоля серы - ГАС-40 в сравнении с отечественными и зарубежными аналогами заключаются том, что в пиротехническом составе разработанного генератора отсутствуют чувствительные компоненты, а именно продукты переработки нитроцеллюлозы. Состав пиротехнического генератора аэрозоля серы, в отличие от составов аналогов, из легкодоступных, недорогих и нетоксичных компонентов. Система воспламенения генератора упрощена - состоит только из отрезка пиротехнического шнура и не содержит дополнительных элементов в своей конструкции. Указанные факты значительно повышают потребительские качества генератора. Он дешевле, прост в применении и не требует для изготовления сложного оборудования. Его пиротехнический состав не чувствителен к механическим воздействиям, безопасен в изготовлении, применении и отличается высокой стабильностью горения. Конструкция генератора приобрела традиционную цилиндрическую форму и позволяет, по мере необходимости, вводить в его пиротехнический состав инсектициды и пестициды, что значительно увеличивает потенциальные защитные свойства устройства.