ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к противопожарной технике, а более конкретно, к устройствам для тушения пожаров посредством генерируемых при горении пиротехнического состава шашки газоаэрозольных ингибиторов горения, организованно направляемых в защищаемый объем, которые предназначены для использования на транспортных средствах, судах, складских и производственных помещениях.
Уровень данной области техники характеризует генератор аэрозоля для объемного тушения пожара по патенту RU 2108824, А62С 13/22, 1998 г., который представляет собой несущую конструкцию из концентрично смонтированных цилиндров и содержит корпус, средство воспламенения (инициирования горения) пиротехнического заряда, выходное кольцевое сопло, сформированное за счет частичного перекрытия встречно скрепленных кожуха и крышки тарельчатой формы, теплопоглощающую прослойку из абляционного материала и цилиндр блока охлаждения.
Цилиндр блока охлаждения установлен внутри термозащищенного корпуса, который закреплен на крышке тарельчатой формы.
Пиротехнический заряд выполнен в виде шашек, распределенных по периферии цилиндра блока охлаждения и приклеенных к дну цилиндрического корпуса.
Свободный объем корпуса образует ресивер, в котором аккумулируется генерируемый аэрозоль, сглаживается давление газовой смеси при ее неравномерной подаче от регрессивно горящих шашек пиротехнического заряда. Аэрозоль при этом активно охлаждается и разбавляется продуктами эндотермического разложения абляционного материала (углекислый газ и пары воды) теплопоглощающей прослойки из бикарбоната натрия.
Цилиндр блока охлаждения через теплопоглощающую прослойку связан с трубопроводом сообщения ресивера с лабиринтным кольцевым каналом.
Лабиринтный газовый канал с повышенным гидродинамическим сопротивлением служит для перераспределения и выравнивания температуры тушащей смеси, перемешивания аэрозоля с парогазовым потоком, что в итоге служит снижению температуры тушащей газовой смеси на выходе при конструктивно организованном многоступенчатом охлаждении.
Кольцевое выходное сопло формирует газоаэрозольный поток цилиндрической формы, вовнутрь которого инжектируется воздух защищаемого объема, активно перемешиваемый и интенсивно охлаждающий тушащую смесь, что заметно сокращает время пожаротушения.
Недостатком известного генератора аэрозоля является выполнение теплопоглощающих
прослоек из насыпного абляционного материала, что определяет конструктивную сложность и громоздкость устройства, технологические трудности его изготовления и сборки.
Более совершенной является конструкция генератора огнетушащего аэрозоля по патенту RU 2237503, А62С 13/22, 2003 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предлагаемому генератору.
Известный генератор огнетушащего аэрозоля содержит корпус, составленный из двух встречно скрепленных емкостей тарельчатой формы с зазором между их отбортовками, образующими выходное щелевое сопло, генерирующие газоаэрозольную смесь пиротехнические заряды, закрепленные в обеих емкостях заподлицо с торцами теплозащитных прослоек, заполняющих отбортовки емкостей корпуса, где установлена пенопластовая прокладка, покрытая по торцу герметизирующим составом, и связанный с инициирующим устройством воспламенитель.
Особенностью этого генератора является то, что воспламенитель выполнен в виде резистора, помещенного внутри клеящего воспламенительного состава, который установлен соосно в зазоре между пиротехническими зарядами, образующими генерирующую аэрозоль шашку, что повышает надежность (дублирование) инициирования ее воспламенения. Одновременное воспламенение обоих зарядов обеспечивает их торцевое горение, что интенсифицирует образование тушащей смеси.
Однако, продолжением достоинств известного генератора являются присущие недостатки.
Интенсивное генерирование аэрозоля при горении шашки по двум торцам со стороны щели, образованной ее пиротехническими зарядами, приводит к повышению давления внутри генератора, что требует конструктивного усиления.
При совместном горении зарядов шашки в общем объеме возникают газодинамические нестабильности из-за взаимодействия газовых потоков, перепадов давления во фронтах, что служит причиной пульсаций давления и различной скорости горения убывающих по высоте частей пиротехнической шашки. В результате функциональная надежность защиты расчетного объема помещения снижается, поэтому необходимо параллельно использовать дополнительный генератор.
Кроме того, для эффективного охлаждения генерируемых продуктов горения пиротехнических зарядов толщина гипсовой прослойки корпуса и протяженность щелевого выходного сопла суммарно составляют величину, сопоставимую с диаметром функционального заряда, то есть вдвое увеличивая габарит изделия, использование которого по этой причине ограничено при размещении в стесненных пространствах приборных отсеков, силовых установок, электрошкафах и т.п.
Закрытая пенопластовой прокладкой со слоем герметика сопловая щель генератора создает условную герметичность конструкции, что обеспечивает
его взрывобезопасность, так как внутренний объем изолирован от атмосферы охраняемого помещения, в которой содержатся взвеси, летучие и т.п. активные компоненты.
Однако, в изолированном объеме генератора при хранении и служебной эксплуатации по назначению из гипса выпаривается структурно связанная вода, которая взаимодействует с пиротехническим составом шашки. В результате функциональная надежность генератора падает из-за возможных случаев не воспламенения отсыревшего аэрозольобразующего заряда.
Двухстороннее торцевое горение пиротехнической шашки обеспечивает динамичную поставку через щелевое сопло тушащей смеси к очагу возгорания, который оперативно подавляется. Но, в частности, для тлеющего горения необходимо обеспечить в защищаемом объеме тушащую концентрацию ингибиторов горения продолжительное время, что технически не представляется возможным при использовании известного генератора.
Задачей, на решение которой направлено настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности и стабильности работы генератора в расчетном режиме, усовершенствование его конструкции при сопутствующем повышении эффективности пожаротушения.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем пиротехническую шашку, смонтированную в корпусе, выполненном из двух тарельчатой формы емкостей, встречно состыкованных отбортовками, формообразующими щелевое выходное сопло между их функциональными внутренними покрытиями из строительного гипса, и осесимметричный воспламенитель, по предложению авторов, функциональные покрытия емкостей корпуса ограждены перфорированными обечайками, формирующими кольцевой реверсивный канал совместно с центральным кожухом, жестко связанным через несущую прослойку с единой пиротехнической шашкой, закрепленной на дне одной из емкостей корпуса, при этом противный открытый торец шашки, где смонтирован воспламенитель, образует совокупно с дном второй емкости корпуса ресивер, сообщающийся с тупиковым реверсивным каналом, при этом выполненный перфорированным кожух с пиротехнической шашкой связан посредством прослойки из строительного гипса или пиротехническая шашка смонтирована в кожухе прессованием ее состава в примыкающую картонную прослойку.
По варианту выполнения генератора огнетушащего аэрозоля, содержащего корпус, выполненный из двух емкостей тарельчатой формы, встречно состыкованных отбортовками, имеющими внутри функциональное покрытие из строительного гипса, отверстие для выхода тушащей газоаэрозольной смеси при горении пиротехнической шашки, оснащенной осесимметричным воспламененителем, отбортовки емкостей корпуса связаны беззазорно, черех кольцевую заглушку, их функциональные покрытия ограждены перфорированными обечайками, образующими реверсивный канал ресивера к выходным отверстиям, распределенным по периферии дна емкости корпуса,
где закреплен центральный перфорированный кожух, жестко связанный через прослойку из строительного гипса с единой пиротехнической шашкой, в открытом со стороны ресивера торце которой смонтирован воспламененитель.
Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности пожаротушения генератором усовершенствованной компактной конструкции, более технологичной при изготовлении и сборке.
Стационарный режим торцевого горения единой пиротехнической шашки обеспечивает стабильный расчетный газоприход продуктов тушащей смеси, снижение температуры которой внутри генератора обеспечено оснащением его новыми структурными элементами, формой выполнения известных и их новыми взаимосвязями.
Перфорированные обечайки, примыкающие к отбортовкам корпуса, и центральный кожух, которые связаны с прослойками строительного гипса, выполняют функции дополнительного устройства охлаждения в форме реверсивного кольцевого канала.
Перфорированные центральный кожух и обечайки корпуса, оснащенные прослойками строительного гипса выполняют функции конвективного теплообменника для отбора тепловой энергии омывающего газоаэрозольного потока перед его выбросом в защищаемый объем. При этом связанная вода строительного гипса динамично выпаривается через перфорации формообразующих реверсивный канал поверхностей и поперечными встречными струями активно смешивается с горячими продуктами горения шашки, разбавляя и охлаждая их.
В реверсивном канале происходит торможение газоаэрозольного потока, разбавление его выпариваемой из гипса водой, выравнивание давления и снижение температуры огнетушащей смеси за счет кинетического и конвективного перемешивания перед ее выбросом радиальным струйным потоком в защищаемый объем.
Выполнение шашки в виде единого пиротехнического заряда, жестко закрепленного в центральном кожухе, представляющем собой автономную сборочную единицу, разгружающую составной корпус, емкости которого дополнительно использованы для автоматического улучшения в динамике качества генерируемой газоаэрозольной смеси, упрощает технологию изготовления генератора.
Конструктивная взаимосвязь газопроницаемого кожуха, несущего пиротехническую шашку, с емкостями корпуса, создает новую схему газовых лабиринтных потоков внутри генератора в неизменных габаритах, обеспечивая более рациональное использование структурных элементов в новом качестве - для активного охлаждения газоаэрозольной смеси.
Реверсивный канал, сформированный перфорированными концентрическими поверхностями центрального кожуха и обечаек емкостей, которые оснащены примыкающими оболочками гипса, содержащего структурную воду,
выполняет функции радиационно-спреерного охладителя, который активно автоматически на проходе снижает температуру тушащей смеси.
Формирование лабиринтного канала в виде сообщающихся между собой ресивера и реверсивного кольцевого канала, путем создания новой взаимосвязи структурных элементов генератора, дополнительно служит для охлаждения газоаэрозольных продуктов тушащей смеси за счет торможения потока при каждом изменении направления движения и их расширения в свободном объеме генератора.
Выполнение реверсивного канала тупиковым обеспечивает дополнительный разворот потока тушащей смеси, встречно вновь поступающему от шашки через ресивер, по направлению к выходному щелевому соплу.
Горение пиротехнического заряда единой шашки с одного торца обеспечивает стабильный в течение времени функционирования газоприход тушащей смеси, которую возможно подавать на выход через дополнительные устройства охлаждения: ресивер и реверсивный кольцевой канал относительно большого объема.
Прослойка строительного гипса между пиротехнической шашкой и перфорированным кожухом обеспечивает несущую прочность автономной сборочной конструкции, независимо монтируемой в емкостях корпуса, оснащенных кольцевыми обечайками, экранирующими их отбортовки, и формирование совмещенных ресивера и кольцевого реверсивного канала.
Выполнение несущей прослойки центрального кожуха из картона повышает технологичность снаряжения генератора за счет прямого прессования пиротехнического состава шашки в центральный кожух, как автономную сборочную единицу. При этом картонная прослойка служит надежным теплоизолятором кожуха, предотвращая передачу энергии горения шашки в радиальном направлении к тушащей смеси в реверсивном канале.
Отличительные признаки конструкции по варианту выполнения генератора обеспечили повышение эффективности пожаротушения за счет дополнительного снижения температуры тушащей смеси внутри лабиринтного газовода генератора, вдоль его протяженного теплообменника, сформированного в структуре конструкции, и дополнительной инжекции воздуха охраняемого объема в цилиндрический газоаэрозольный поток из распределенных по периферии дна корпуса выходных отверстий.
Беззазорная связь отбортовок емкостей тарельчатой формы, между которыми размещена кольцевая заглушка, формирует замкнутый объем генератора в качестве дополнительного автоматического устройства охлаждения, имеющего повышенную активную поверхность взаимодействия с продуктами горения пиротехнической шашки.
Экранирование корпуса по высоте кольцевой прослойкой строительного гипса обеспечивает термоизоляцию генератора в целом и служит источником охлаждающего агента на границе раздела сред дополнительного теплообменника, формообразующего реверсивный канал.
Реверсивный кольцевой канал служит дополнительным объемом ресивера
для охлаждающего теплообмена генерируемого аэрозоля с выпариваемой водой из примыкающих прослоек гипса.
Перфорированные обечайки корпуса и центрального кожуха формируют распределенные струи пара поперек потока генерируемого аэрозоля, что обеспечивает автоматическое активное их перемешивание и охлаждение тушащей газоаэрозольной смеси.
Размещение выходных отверстий в торце емкости корпуса с противной стороны от фронта горения пиротехнической шашки направлено на максимальное охлаждение газоаэрозольной смеси внутри генератора, в его лабиринтном реверсивном канале.
Распределение выходных отверстий по периферии дна емкости корпуса обеспечивает направленный поток тушащей смеси цилиндрической формы, вовнутрь которого инжектируется в большом объеме воздух охраняемого помещения, что способствует интенсификации охлаждения аэрозоля и эффективности пожаротушения.
Выполнение аэрозольобразующей шашки в форме единого пиротехнического заряда, горящего с открытого торца и помещенного внутри термоизолирующей цилиндрической прослойки строительного гипса, направлено на стабилизацию газоприхода в течение времени работы генератора.
При этом гипс служит функциональным элементом радиационного теплообменника, составной частью которого является наружная оболочка перфорированного центрального кожуха.
Размещение выходных отверстий в торце генератора по варианту его выполнения позволяет устанавливать генераторы скрытно, за панелями, в нишах и т.п., вне зоны несанкционированной доступности и не изменяя интерьера защищаемого помещения.
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 в полезной модели решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы существенных признаков формулы.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, где схематично изображены:
на фиг.1 - конструкция предложенного генератора;
на фиг.2 - то же, вариант выполнения.
Корпус генератора аэрозоля (фиг.1) выполнен из двух идентичных емкостей 1 тарельчатой формы, жестко встречно скрепленных отбортовками 2 через гарантированный зазор 3, размер которого обеспечивается калиброванной толщиной разделительных шайб 4 болтовых креплений 5 корпуса, распределенных по периметру отбортовок 2 состыкованных емкостей 1.
Между отбортовками 2 емкостей 1 таким образом сформировано щелевое выходное сопло 6.
По периметру каждой емкости 1 изнутри смонтированы прослойки 7 из строительного гипса, ограниченные примыкающими перфорированными
обечайками 8, которые выполняют функции тепловой защиты корпуса и охладителя генерируемого аэрозоля.
На дне одной из емкостей 1 (нижней по чертежу) установлен центральный перфорированный кожух 9, в котором посредством прослойки 10 строительного гипса закреплена пиротехническая шашка 11.
Альтернативно шашка 11 может быть запрессована непосредственно в кожух 9 через картонную оболочку прослойки 10, служащей демпфером и тепловым изолятором кожуха 9, выполненного в этом случае без перфораций.
Открытый торец шашки 11, совокупно с дном второй верхней емкости 1 корпуса, образует ресивер 12, сообщающийся с кольцевым реверсивным каналом 13, сформированным центральным кожухом 9 и периферийными обечайками 8 по всей высоте корпуса. Реверсивный канал 13 через зазор 3 между торцами гипсовых прослоек 7 сообщается с выходным соплом 6.
Кольцевой реверсивный канал 13 ограничен дном нижней емкости 1, на которой укреплена шашка 11, и является тупиковым, фактически дополняя объем ресивера 12, а по существу служит лабиринтом для движения газоаэрозольной тушащей смеси к выходному щелевому соплу 6.
На открытом торце пиротехнической шашки 11 смонтирован воспламенитель 14, электрически соединенный с пусковым устройством 15, связанным с пожарными извещателями, распределенными в защищаемом объеме.
В ресивере 12 между пиротехнической шашкой 11 и дном верхней емкости 1 (над воспламенителем 14) при сборке помещают пенопластовый демпфер 16, который предотвращает возможность относительных перемещений. При срабатывании воспламенителя 14 демпфер 16 сгорает и не препятствует свободному течению генерируемого аэрозоля.
Корпус генератора оснащен кронштейном 17, посредством которого он устанавливается на несущих поверхностях в защищаемом объеме.
Генератор по варианту выполнения (фиг.2) отличается от вышеописанного тем, что отбортовки 2 корпуса соединены беззазорно, посредством кольцевой заглушки 8, размещенной между ними и установленной на тех же болтовых соединениях 5, а выходные отверстия 6 концентрично распределены по периферии дна емкости 1, на которой закреплен центральный кожух 9, несущий пиротехническую шашку 11.
Таким образом, конструкция генератора по обоим вариантам выполнения является унифицированной. Особенностью конструкции по варианту выполнения генератора является дополнительное сверление отверстий 6 на дне емкости 1.
Щелевое сопло 6 и выходные отверстия 6 в соответствующих конструкциях при хранении и эксплуатации по охране защищаемого помещения остаются открытыми, обеспечивая коммуникацию объема корпуса генераторов с атмосферой и, следовательно, естественную вентиляцию гипса несущей прослойки 10 центрального кожуха 9 и функционального покрытия емкостей
1, чем предотвращается образование внутри генератора конденсата, негативно влияющего на воспламеняемость пиротехнической шашки 11.
Функционирует генератор следующим образом. При инициировании воспламенителя 14 импульсом устройства 15, которое срабатывает по сигналу извещателя противопожарной охранной системы, термический импульс воспламеняет шашку 11.
В результате торцевого горения пиротехнического состава шашки 11 в ресивер 12 стационарно поступают газообразные продукты ингибирования горения в форме аэрозоля (газов и конденсированных твердых частиц).
В ресивере 12 генерируемые продукты горения шашки 11 расширяются, тормозятся, накапливаются и перемешиваются, при этом выравниваются их температура и давление.
Далее аэрозольные продукты горения поступают в реверсивный канал, где вышеописанные процессы протекают более интенсивно.
При этом происходит нагрев перфорированных центрального кожуха 9 и обечаек 8, радиационным излучением которых из гипса прослоек 10 и 7 соответственно выпаривается структурная вода, поступающая через перфорации в канал 13 поперек потока аэрозоля.
Распределенные поперечные струи пара из перфорированных центрального кожуха 9 и обечаек 8 емкостей 1 активно перемешиваются с газообразными продуктами горения шашки 11 в канале 13, разбавляя их и дополнительно охлаждая.
Отражаясь от дна емкости 1 тупикового участка канала 13 (фиг.1), газоаэрозольный поток поступает к щелевому соплу 6. При этом происходит дополнительное перемешивание тушащей смеси потоков, поступающего из ресивера 12 и отраженного от дна емкости 1, сопровождающееся распределением температуры.
В щелевом радиальном сопле 6 тонкий слой тушащей смеси активно разбавляется водой, беспрепятственно выпариваемой из торцов обечаек 8 при прямом контакте.
Эффективность охлаждения газоаэрозольной тушащей смеси, генерируемой в предложенном генераторе, подтверждается тем, что замеренная при испытаниях опытных образцов изделий температура потока на расстоянии 100 мм от среза сопла 6 не превышает 50°С.
Предложенные генераторы предназначены для применения как в автоматических системах пожаротушения при стационарной установке в охраняемом помещении, так и автономно, при тушении пожара вручную генератором по варианту выполнения.
Предложенная жесткая конструкция не чувствительна к циклическим нагрузкам и вибрациям, поэтому может быть рекомендована для применения на всех видах транспорта.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня, 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 аэрозоля на обычном механическом производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.