ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к области пожаротушения, а более конкретно, к устройствам, генерирующим газоаэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при сгорании пиротехнического состава и организованно направляемые в защищаемый объем. Генераторы предназначены для применения как в автономных, так и в автоматических системах пожаротушения, могут быть использованы при стационарной установке в охраняемом помещении и при тушении пожара вручную.
Уровень данной области техники характеризует генератор аэрозоля для объемного тушения пожара по патенту RU 2108824, А62С 13/22, 1998 г., который содержит корпус, средство воспламенения, пиротехнический заряд, выходной кольцевое сопло, абляционную прослойку и цилиндр блока охлаждения.
Этот генератор характеризуется тем, что между пиротехническим зарядом и цилиндром блока охлаждения выполнен ресивер, а корпус, закрытый крышкой, в которой установлено средство воспламенения, фланцем боковой поверхности опирается на стакан, в котором помещена абляционная прослойка. При этом стакан жестко связан с крышкой и охватывает корпус с гарантированным кольцевым зазором. Пиротехнический заряд выполнен в виде распределенных по периферии цилиндра блока охлаждения шашек.
Описанные элементы, форма их выполнения и взаимосвязи обеспечили высокую эффективность охлаждения тушащей смеси без инжекции воздуха защищаемого помещения и повышенную функциональную надежность.
Взаиморасположение конструктивной системы: шашка-цилиндр блока охлаждения-стакан-кольцевое сопло, - создало лабиринтный газовый канал с повышенным гидравлическим сопротивлением для перераспределения и перемешивания генерируемой газоаэрозольной смеси с целью снижения ее температуры. Реверсирование газовых потоков при полном торможении для противного направления движения является эффективным средством охлаждения смеси.
В описанном генераторе осуществляется многоступенчатое охлаждение газоаэрозольной тушащей смеси:
- в ресивере корпуса аккумулируется генерируемый аэрозоль, сглаживается давление смеси при ее неравномерной подаче от регрессивно горящих шашек пиротехнического заряда;
- в цилиндре блока охлаждения перемешиваются аэрозольные продукты горения шашки и формируется струйный поток, выравнивается его температура;
- в ресивере стакана активно охлаждается аэрозоль продуктами эндотермического разложения абляционной прослойки, аэрозоль разбавляется газообразными продуктами химических реакций, не содержащими токсических веществ.
Относительно холодная огнетушащая смесь не повреждает материальных объектов в защищаемом объеме при прямом попадании на них, что позволяет комплектовать двигательные отсеки транспортных средств и шкафы электропитания, - управления этими устройствами аэрозольного объемного тушения пожара, так как тушащая смесь является диэлектриком.
Кольцевое выходное сопло формирует цилиндрической формы газоаэрозольный поток, вовнутрь которого эжектируется воздух защищаемого объема, активно перемешиваемый и резко охлаждаемый при этом, что сокращает время пожаротушения.
Описанный генератор представляет собой жесткую несущую конструкцию из концентрично смонтированных функциональных цилиндров.
Однако, практического применения этот генератор не нашел из-за высокой удельной себестоимости защиты объемов от пожаров. Недостатком является сложность и громоздкость конструкции.
Более совершенным устройством для объемного аэрозольного тушения пожара является генератор по патенту RU 2164808, А62C 13/22, 2001 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого предложенному аналогом.
Известный генератор огнетушащего аэрозоля содержит узел инициирования с воспламенителем, установленным соосно пиротехнической шашке через ресивер, совмещенный с перфорированным металлическим корпусом, несущим шашку посредством теплозащитной прослойки из строительного гипса.
Коаксиально корпусу смонтирована металлическая перфорированная оболочка охладителя, которая через теплозащитную прослойку из строительного гипса закреплена в наружном кожухе.
Кольцевой зазор между корпусом и оболочкой охладителя образует реверсивный канал от ресивера к выходным отверстиям крышки, закрепленной на противном торце.
Описанная конструкция генератора обеспечивает эффективное охлаждение продуктов сгорания пиротехнической шашки, так как теплообмен происходит активно с поглощением части энергии на выпаривание связанной и накопленной гипсом воды, которая струйно в виде пара смешивается с генерированной газоаэрозольной смесью на всей длине потока поперек кольцевого реверсивного канала, снижая температуру и разбавляя смесь.
Выпариваемая вода является дополнительным экологически чистым ингибитор горения.
Этот же эффект происходит и со стороны корпуса, который кроме несущих функций выполняет дополнительно функции теплообменника.
Использование строительного гипса в качестве материала теплозащиты расширяет технологические возможности при использовании его как конструкционный материал, изменяющий свое агрегатное состояние от пластичного раствора
до несущего монолита после выпаривания воды.
Совмещение корпуса с осевым ресивером упрощает конструкцию, обеспечивает равномерное торцевое горение шашки и практически постоянный расход тушащей смеси в процессе работы генератора.
Коаксиальная компоновка теплообменника относительно шашки обеспечивает компактность устройству и повышение его механической прочности.
Размещение прослойки строительного гипса между кожухом и перфорированной оболочкой теплообменника (охладителя) обеспечивает теплоизоляцию кожуху изнутри, который не нагревается выше 40°С, что позволяет удерживать его руками при целенаправленном тушении пожара.
Использование двух гипсовых прослоек с обеих сторон кольцевого выходного канала в качестве активного охладителя позволило пиротехническую композицию шашки выполнить более продуктивной, исключив охладитель из ее состава, что повышает стабильность горения аэрозольобразующей композиции и эффективность пожаротушения.
Сравнительно с прототипом, описанный генератор при сопоставимых габаритах за счет кратного увеличения массы пиротехнической шашки имеет значительно большую огнетушащую способность для защиты помещения большего объема.
Однако, продолжением достоинств являются присущие недостатки. Известный генератор при длительном хранении теряет свою функциональную надежность из-за прямого контакта пиротехнического заряда шашки с водой, которая находится в структуре строительного гипса (связанной и присоединенной). Отсыревший пиротехнический состав неудовлетворительно загорается от удаленного через ресивер теплового форса пламени воспламенителя.
Кроме того, продукты химических эндотермических реакций нарушают расчетный режим газодинамики, состав и структуру генерируемой тушащей смеси, отрицательно влияя на эффективность пожаротушения.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности генератора и эффективности пожаротушения.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем связанный с узлом инициирования воспламенитель, расположенный соосно пиротехнической шашке, смонтированной через теплозащитную прослойку в цилиндрическом корпусе, совмещенном с аксиальным ресивером, коаксиально которому закреплен охладитель, установленный через теплозащитную прослойку в наружном кожухе, при этом цилиндрические оболочки корпуса и охладителя образуют реверсивный кольцевой канал ресивера, сообщающийся с выходными отверстиями крышки на противном торце, согласно изобретению, воспламенитель размещен непосредственно в пиротехнической шашке, а реверсивный канал перекрыт газопроницаемой
диафрагмой, объем между которой и крышкой заполнен крошкой огнеупорного материала из ряда: доломит, мрамор, гранит, причем в качестве материала теплозащитных прослоек использован картон.
Отличительные признаки обеспечили неизменность показателей назначения генератора при длительном хранении на складе или в защищаемом помещении, потому что в структуре устройства отсутствуют влагосодержащие элементы и пиротехническая шашка изолирована от воздействия атмосферной влаги.
Размещение воспламенителя непосредственно в шашке гарантированно обеспечивает инициирование горения по определению, так как весь тепловой импульс направлен на воспламенение шашки, которая устойчиво горит по всему открытому торцу в расчетном режиме генерирования газоаэрозольной тушащей смеси.
Выполнение охладителя в виде заполненного огнеупорным насыпным материалом (крошкой доломита, мрамора, гранита) части реверсивного канала со стороны выходных отверстий крышки, ограниченного газопроницаемой мембраной, обеспечило автоматический эффективный отбор энергии от тушащей смеси во всем подаваемом объеме на нагрев теплоемкого насыпного материала с развитой поверхностью.
Кроме того, насыпной материал охладителя представляет собой большое газодинамическое сопротивление, распределенно преодолеваемое генерируемой тушащей смесью, подаваемой под давлением, и который является газовым затвором для атмосферной влаги, не проникающей вовнутрь.
Использование в качестве охладителя насыпного огнеупорного материала компенсирует только треть высвобожденной массы строительного гипса, а с учетом картона теплозащитных прослоек выигрыш составит половину массы исключенного гипса.
Выполнение теплозащитных прослоек корпуса, несущего шашку, и наружного кожуха из картона заметно снижает массу, надежно предотвращая их перегрев и прожоги.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения нового технического эффекта, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы существенных признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по пожаротушению, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления метательного огнетушащего устройства, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные
цели и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображен предложенный генератор огнетушащего аэрозоля.
Предложенный генератор включает коаксиально смонтированные между собой цилиндрические корпус 1, несущий пиротехническую шашку 2, при горении которой генерируется огнетушащий аэрозоль, охладитель 3 с теплоизолированным картонной прослойкой 4 наружным кожухом 5, за который возможно держать генератор руками, поскольку он не нагревается выше 40°С.
Корпус 1 по периметру покрыт теплоизолирующей от шашки 2 прослойкой 6 из картона, а с торцов прикреплен соответственно к дну 7 и крышке 8, причем между шашкой 2 и дном 7 сформирован соосный ресивер 9.
В крышке 8 выполнен ряд выходных отверстий 10.
На открытом торце шашки 2 (со стороны ресивера 9) закреплен воспламенитель 11, электрически связанный с узлом 12 инициирования, установленным на монтажном кронштейне 13, посредством которого генератор крепится в защищаемом помещении.
Ресивер 9 сообщается с реверсивным каналом 14, который сформирован кольцевым зазором между корпусом 1 и охладителем 3.
Поперек реверсивного канала 14 установлена газопроницаемая диафрагма 15 (перегородка), ограничивающая объем до крышки 8 с выходными отверстиями 10, заполненный теплоемким огнеупорным насыпным материалом 16 (крошкой доломита, мрамора, гранита).
Теплоемкий насыпной материал 16 является структурной составляющей охладителя 3, назначение которого состоит в отборе части теплоты от тушащей смеси, выбрасываемой в защищаемый объем.
Масса, фракционность и разновидность огнеупорного материала 16 подбираются конкретно и рассчитываются по математической модели планирования эксперимента, согласно техническому заданию и требованиям к температуре и скорости огнетушащего потока на выходе генератора.
Партия опытных образцов предложенного генератора изготовлена на серийном предприятии для проведения приемо-сдаточных испытаний для сертификации и реализации заказчикам.