ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ

Предложенная полезная модель относится к противопожарной технике, в частности к устройствам, генерирующим газо-аэрозольную смесь ингибиторов горения, и предназначенную для объемного тушения пожара в замкнутых непроветриваемых помещениях, при автоматическом запуске от инициирующего сигнала с датчиков противопожарной охранной сигнализации.
Уровень данной области техники характеризует огнетушащее устройство по патенту RU 2403930 C1, A62C 19/00; A62C 13/22, 2009 г., которое одержит корпус из двух емкостей тарельчатой формы, скрепленных встречно, образуя кольцевое выходное сопло для генерируемой газо-аэрозольной смеси, образующейся при горении пиротехнических зарядов, установленных в каждой емкости через прослойку строительного гипса, и узел воспламенения, расположенный под рукояткой за которую поизводят метание устройства в очаг пожара.
Узел воспламенения установлен в резьбовой втулке монтажной скобы, закрепленной соосно сквозному отверстию вемкости, перекрытому пенопластовой заглушкой и примыкающему к огнепередаточному наклонному каналу сообщения с зазором между свободными торцами пиротехнических зарядов, установленных заподлицо с отбортовками емкостей.
Прослойки строительного гипса между пиротехническими зарядами и емкостями, в которых они расположены, выполняют функции термоизоляции корпуса и несущих элементов, жестко в конструкционный монолит связывающих перечисленные структурные элементы. При этом прослойки из строительного гипса усилены армирующей металлической сеткой.
Оба заряда автономно упакованы в полимерные пленочные чехлы, изолируя их от атмосферной влаги при хранении.
Кольцевое сопло сформировано посредством соосного совмещения пуклей, выполненных на опорной поверхности отбортовок, что обеспечивает технологичность сборки.
Описанное устройство характеризуется стабильностью мобильного удобного ручного инициирования работы, заметным увеличением функциональной надежности при длительной эксплуатации по противопожарному охранению помещений, обеспечивая технологическую доступность структурных элементов для регламентных работ.
Недостатком этого огнетушащего устройства является относительно высокая температура генерируемого аэрозоля, который действует непосредственно в очаге пожара, но ограничивает использование при стационарном креплении на несущих поверхностях охраняемого помещения с ориентированием на вероятный очаг возгорания. В этом случае температуру генерируемой тушащей смеси необходимо снижать внутри устройства, чтобы исключить возможность возникновения вторичных очагов возгорания при тушении пожара.
Отмеченный недостаток устранен в генераторе огнетушащего аэрозоля по патенту RU 74813 U1, A62C 13/00; A62C 3/00, 2008 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.
Известный генератор содержит пиротехническую шашку, смонтированную в корпусе, выполненном из двух тарельчатой формы емкостей, встречно состыкованных отбортовками, формообразующими щелевое выходное сопло, и охлаждающее устройство из коаксиально смонтированных перфорированных центрального кожуха, несущего шашку, и периферийную обечайку, отстоящую с кольцевым зазором образуя ресивер, совмещенный с реверсивным каналом.
Центральный кожух и периферийная обечайка, которые конвективно отбирают тепловую энергию от газообразных продуктов горения шашки, покрыты прослойками из строительного гипса. При их разогреве кожуха и обечайки из гипса выпаривается структурная влага, которая поперечными распределенными струями через их перфорации поступает к генерируемому аэрозолю, дополнительно охлаждая и разбавляя его.
При торможении и развороте газо-аэрозольной тушащей смеси в реверсивном канале происходит активная теплопередача и охлаждение функциональной смеси.
Особенностью этого генератора является размещение осесимметричного воспламенителя непосредственно на открытом торце пиротехнической шашки, под наружным инициирующим устройством, электрически связанным с датчиками противопожарной охранной системы.
На корпусе генератора закреплен кронштейн, посредством которого он монтируется на несущих поверхностях защищаемого помещения.
Недостатком известного генератора является неудовлетворительное охлаждение отходящего аэрозоля, который частично выходит через кольцевое сопло, минуя тупик реверсивного канала, вынося при этом раскаленные конденсированные частицы в защищаемый объем, где они могут образовывать вторичные очаги возгорания.
Кроме того, в реверсивном тупиковом канале, сформированном между обечайкой и кожухом, покрытыми теплоизолирующими прослойками, отбор тепловой энергии неэффективен, так как осуществляется только за счет конвекции.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение показателей назначения огнетушащего генератора, более технологичного в изготовлении, в котором за счет минимальных конструктивных усовершенствований достигается заметное повышение эффективности отбора тепловой энергии генерируемого аэрозоля, не имеющего пламени на выходе в защищаемый объем.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем осесимметричный воспламенитель, установленный на открытом торце покрытой картонной прослойкой пиротехнической шашки, смонтированной в одной из двух тарельчатой формы емкостей корпуса, встречно состыкованных отбортовками, образующими кольцевое выходное сопло, и реверсивный отводящий канал между коаксиальными кожухом и обечайкой, по предложению авторов, пиротехническая шашка запрессована через картонную прослойку непосредственно в одну из емкостей, перекрытую поперечиной, в центре которой закреплена обечайка, расположенная с частичным перекрытием внутри кожуха, установленного на дне второй емкости.
Отличительные признаки обеспечили эффективный отбор тепловой энергии газообразных продуктов горения пиротехнической шашки внутри генератора на комбинированном противоточном рекуператоре: плоской поперечной перемычке и цилиндрических коаксиально смонтированных обечайке и кожухе, а также механическую сепарацию жидкой высокотемпературной конденсированной фазы аэрозоля, активно оседающей в лабиринтном реверсивном канале, что исключает выход пламени в защищаемый объем.
Запрессовка пиротехнического состава шашки непосредственно в емкость корпуса через картонную прослойку повышает технологичность изготовления генератора, исключая разрыв производственного потока. При этом картонная прослойка, как готовый конструкционный элемент, является формообразующей при прямом прессовании шашки из пиротехнического состава непосредственно в тарельчатую емкость, а в качестве функционального элемента служит теплоизолятором корпуса, предотвращая его несанкционированные прогары.
Размещение дополнительной поперечной перемычки емкости в форме несущей центральный кожух мембраны над пиротехнической шашкой формирует камеру сгорания с центральным выходом для генерируемого аэрозоля через обечайку, направляющей их на реверсирование в отводящем канале в кольцевое сопло между отбортовками емкостей корпуса.
При этом центральный кожух дополнительно выполняет функции ог-непередаточной трубки коммуникации внешнего устройства инициирования с удаленным воспламенителем горения пиротехнической шашки, что по определению повышает функциональную надежность работы генератора по назначению.
Расположение коаксиальной обечайки с частичным перекрытием внутри кожуха образует открытый лабиринт, в котором происходит торможение и разворот аэрозоля, сопровождающиеся теплоотдачей и осаждением высокотемпературных конденсированных частиц, обладающей высокой адгезионной способностью.
Свободные от теплозащитного покрытия коаксиальные металлические кожух и обечайка, закрепленная на дополнительной поперечной перемычке, образуют рекуператор, эффективно отбирающий тепловую энергию от генерируемого аэрозоля.
Крепление кожуха на дне свободной от функциональной шашки емкости при сборке корпуса генератора автоматически обеспечивает заданное пространственное совмещение с оболочкой, формируя лабиринт коммуникации камеры сгорания с выходным кольцевым соплом.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущей 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 данной области техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста противопожарной техники, показал, что она неизвестна, а с учетом возможности практического серийного изготовления генератора огнетушащего аэрозоля на действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы полезной модели. На чертеже изображен предложенный генератор огнетушащего аэрозоля.
Корпус генератора сформирован из двух тарельчатой формы емкостей 1 и 2, встречно состыкованных их отбортовками 3 через прокладку 4, толщина которой формирует выходное кольцевое сопло 5. Конструктивным вариантом формирования выходного сопла могут служить совмещаемые при сборке пукли на опорной поверхности отбортовок 3.
В тарельчатую емкость 1 через картонную прослойку 6 запрессован пиротехнический состав, образуя функциональную шашку 7, открытый торец которой размещен ниже ее отбортовки 3.
На открытом торце шашки 7 расположен воспламенитель 8 из чувствительного к тепловому импульсу пиротехнического состава, соосный инициирующему устройству 9, смонтированному на дне тарельчатой емкости 2 и электрически связанному с внешним пускателем.
На дне, изнутри покрытой термозащищающей прокладкой 10, тарельчатой емкости 2 закреплена цилиндрическая обечайка 11, внутри которой с частичным перекрытием и гарантированным кольцевым зазором расположен центральный кожух 12, закрепленный в мембране 13, ограничивающей камеру 14 сгорания пиротехнической шашки 7 в ресивере 15.
Выходом ресивера 15 служит кольцевое сопло 5, отделенное мембраной 13 от камеры 14 сгорания, которая с ресивером 15 сообщается посредством лабиринтного реверсивного канала, сформированного центральным кожухом 12 и обечайкой 11.
При этом установленные по схеме «труба в трубе» центральный кожух 12 и цилиндрическая обечайка 11 выполняют функции рекуператора, в котором эффективно охлаждается генерируемые газо-аэрозольные продукты горения пиротехнической шашки 7.
Между отбортовками 3 емкостей 1, 2 закреплен кронштейн 16 крепления генератора на несущих поверхностях в защищаемом объеме. Поворотный кронштейн 16 позволяет ориентировать выходное сопло 5 генератора относительно вероятного очага возгорания.
Функционирует генератор следующим образом.
Инициирующее устройство 9 запускается автоматически от системы пожарной сигнализации, срабатывающей от превышения порога допустимой температуры или задымленности воздуха в охраняемом замкнутом непроветриваемом помещении.
Тепловой импульс от сработавшего устройства 9 в форме форса пламени, ограниченного огнепередаточным цилиндром центрального кожуха 12, поджигает термочувствительный воспламенитель 8.
Активное горение воспламенителя 8 инициирует торцевое горение пиротехнического состава функциональной шашки 7, которое генерирует газоаэрозольные продукты, содержащие ингибиторы горения.
Газо-аэрозольная смесь включает как газообразные соединения, так и высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхностной энергии являются эффективными ингибиторами горения.
Из камеры 14 сгорания шашки 7 генерируемые газо-аэрозольные продукты, направляемые мембраной 13, поступают в центральный кожух 12 и далее - в коаксиальную обечайку 11, реверсивно разворачиваясь в противном направлении.
На выходе из цилиндрической обечайки 11, отражаясь от поперечной мембраны 13 с противоположной ее поверхности, газо-аэрозольная смесь заполняет ресивер 15, где происходит выравнивание температуры и давления, сглаживание пульсаций волнового процесса торцевого горения шашки 7.
При движении генерируемых газо-аэрозольных продуктов горения вдоль разогреваемых поперечной мембраны 13, коаксиальных цилиндрических кожуха 12 и обечайки 11, происходит конвенктивный теплообмен, сопровождающийся отбором энергии в форме теплоты на границах раздела сред.
Эффективность отбора тепла от аэрозоля повышается в цилиндрическом противоточном рекуператоре, образованном лабиринтным каналом между коаксиальными центральным кожухом 12 и отстоящими через кольцевые зазоры обечайкой 11 и корпусом тарельчатой емкости 2, в которой они смонтированы. В лабиринтном канале при торможении и разворотах потока активно происходит теплоотдача, при этом в рекуператоре происходит адгезионное осаждение жидкой высокотемпературной конденсированной фазы, что предотвращает ее вынос в охраняемый объем.
Из ресивера 15 газо-аэрозольная смесь под давлением струйно выбрасывается через кольцевое сопло 5 в охраняемое помещение, где она дополнительно охлаждается и разбавляется эжектируемым воздухом.
При введении газо-аэрозольной смеси в зону горения происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов, в результате пожар подавляется.
Высокая дисперсность активных частиц в генерируемой смеси обуславливает ее высокую огнетушащую способность.
Как показали испытания опытных образцов предложенной конструкции генератора, на выходе сопла температура не превышает 200°C, что значительно ниже температуры воспламенения большинства материалов, а на удалении 0,7 м от генератора температура составляет 40-50°C, что принципиально отличается от аналогов.
Время тушения пожара практически всегда меньше времени сгорания пиротехнического функционального заряда.
Генератор работоспособен при температуре окружающей среды ±60°C и относительной влажности до 100%.
Генератор предложенной конструкции предназначен для объемного аэрозольного тушения пожаров твердых и жидких горючих веществ, а также электрооборудования, в том числе находящегося под напряжением.
По результатам сертификационных испытаний предложенная конструкция генератора признана соответствующей требованиям к устройствам объемного пожаротушения и рекомендована для промышленного производства с целью оснащения складских и промышленных помещений, торговых объектов малых форм, гаражей, архивов, хранилищ и т.п.