ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ
FIRE EXTINGUISHING AEROSOL GENERATOR

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к стационарным устройствам для объемного тушения пожаров посредством генерируемого при горении пиротехнического заряда аэрозоля, включающего ингибиторы горения.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного аэрозольного тушения пожара, описанное в патенте RU 2164808, А62С 13/22, 2001 г., которое содержит узел инициирования (воспламенения) пиротехнической шашки, установленной с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой, имеющей выходные отверстия, распределенные относительно соосного теплообменника, сообщающегося с ресивером.
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.
Описанное устройство характеризуется повышенной производительностью генерирования ингибиторов горения и высокой эффективностью охлаждения продуктов тушащей смеси внутри устройства, поэтому предназначено для использования вручную.
Однако недостатком этого устройства является то, что конструктивно не решен вопрос монтажа стационарного генератора в охраняемом помещении, что требует дополнительной комплектации крепежа, увеличивая капитальные затраты и потребительскую стоимость технологических работ по противопожарной защите различных служебных объемов.
Кроме того, область использования генератора ограничена в условиях вибрации и транспортной тряски из-за недостаточной адгезионной связи пиротехнической шашки с теплоизолирующей прослойкой обечайки ресивера, чтобы исключить смещение в ресивер механически не зафиксированного функционального заряда.
Этот генератор огнетушащего аэрозоля взрывонебезопасен при использовании в помещениях с технологическими взвесями и летучими веществами, которые проникают вовнутрь, где концентрируются в форме чувствительной к воспламенению среды. При срабатывании узла инициирования по этой причине может произойти взрыв и разрушение конструкции, не способной к выполнению функций по защите от пожара, но и более того, являющейся серьезным дополнительным источником возгораний с осколочным поражением.
Отмеченные недостатки устранены в более совершенном лабиринтном генераторе огнетушащего аэрозоля по патенту RU 89964 U1, А62С 13/22, 2009 г., который по числу совпадающих признаков и технической сущности выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.
Известный генератор содержит 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 распределенные выходные отверстия.
Ресивер отделен от кожуха теплозащитной прослойкой из строительного гипса.
Пиротехническая шашка, дополнительно упакованная в пленочный полимерный чехол, опирается на поперечину, смонтированную над ресивером, который оснащен отражающим поддоном в корпусе.
Изнутри кожуха установлены болты крепления монтажного кронштейна, несущего клеммы электропитания узла воспламенения (инициирования).
Известный универсальный по применению генератор, технологичный в изготовлении, является безопасным в эксплуатации, мобильным в монтаже и легко регулируется в направлении генерируемого газоаэрозольного потока на очаг возгорания.
К недостаткам известного генератора можно отнести следующие:
- удаленное расположение (через ресивер) воспламенителя от торцевой поверхности пиротехнической шашки затрудняет ее поджигание, горение которой в переходной фазе нестабильно, и это вынуждает использовать более мощное энергосодержащее снаряжение воспламенителя, что более опасно, чем эффективно;
- крепление воспламенителя в несущей втулке донной теплозащитной прослойки не создает длиннофокусного форса пламени, достаточного для надежного воспламенения открытой поверхности функциональной шашки:
- размещение узла коммутации, связанного шлейфами с воспламенителем, на опорном кронштейне не позволяет использовать генератор для ручного оперативного подавления очага возгорания и ограничивает его пространственные перемещения относительно стационарного кронштейна для регулирования направления потока тушащей смеси;
- теплозащитная прослойка из строительного гипса на пиротехнической шашке по определению снижает ее функциональность из-за выпаривания в процессе времени охранения генератора структурной влаги, которая ухудшает ее воспламеняемость, вплоть до отказа, что недопустимо для устройства пожарозащитного назначения.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование конструкции генератора для устранения отмеченных недостатков, в результате чего повышается его функциональная надежность при расширении технологических возможностей эксплуатации.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем соосные воспламенитель, установленный в донной втулке и подсоединенный к клеммам узла коммутации электросигналов внешнего управления, и пиротехническую шашку, опирающуюся на поперечину корпуса, между которыми помещена термозащитная прослойка из отвержающегося материала, а также сообщающийся с ресивером кольцевой реверсивный канал, сформированный перфорированной оболочкой на прослойке из строительного гипса внешнего цилиндрического кожуха, закрытого крышкой с распределенными по периферии выходными отверстиями и установленного с возможностью углового позиционирования в опорном кронштейне, при этом ресивер над открытым торцом пиротехнической шашки совмещен с коаксиальным корпусом, согласно изобретению в донной части теплозащитной прослойки кожуха размещена распределительная коробка, где установлены узел коммуникации и воспламенитель, несущая втулка которого имеет форму продольной огнепередаточной трубки, примыкающей к открытому торцу шашки, покрытой пламегасящей сеткой, теплозащитная прослойка на которой выполнена из магнезита, включающего распределенный в объеме вспученный наполнитель из термостойкого материала, преимущественно вермикулита или пирита.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили требуемую функциональную надежность универсальному генератору огнетушащего аэрозоля, характеризующемуся повышенной конструкционной прочностью, быстродействием при увеличении продолжительности срока службы.
Установка в донной части генератора, в теплозащитной прослойке между кожухом и эквидистантной перфорированной оболочкой автономной распределительной коробки, в которой помещены узел электрокоммуникации с внешним устройством управления и воспламенитель, создает условно изолированный объем для электроконтактов исполнительных структурных элементов, что обеспечивает безотказность коммутаций управляющих электросигналов и долговечность в охранении от пожаров защищаемого объема.
Размещение воспламенителя в продольной огнепередаточной трубке, примыкающей к открытому торцу пиротехнической шашки, обеспечивает беспрепятственную передачу огневого форса непосредственно к поверхности горения для локализации тепловой энергии, интенсивно воспламеняющей поверхность горения пиротехнического функционального заряда.
Покрытие пиротехнической шашки пламегасящей сеткой, на которой задерживается конденсированная фаза генерируемого при горении функционального аэрозоля, где она полностью догорает, снижает тепловую нагрузку на тонкостенный корпус и температуру тушащей смеси в сформированном совместно с перфорированной оболочкой на внешней прослойке из гипса кольцевом реверсивном канале к выходным отверстиям.
При этом пламегасящая сетка служит в качестве арматуры теплозащитной прослойки из наполненного магнезита, повышая конструкционную прочность несущей обечайки функционального заряда.
Выполнение теплозащитной прослойки между корпусом и пиротехнической шашкой из вяжущего термостойкого магнезита, имеющего высокую механическую прочность, который не содержит структурной влаги (как строительный гипс по ближайшему аналогу), исключает негативные воздействия на пиротехнический состав шашки при непосредственном контакте.
Использование в составе прослойки из магнезита, распределенного в объеме вспученного термостойкого вермикулита или пирита, снижает ее массу и в целом генератора, формируя композитный материал, выполняющий функции демпфирования эксплуатационных ударных нагрузок, которые практически не передаются на примыкающий пиротехнический заряд, предотвращая его механические разрушения, обеспечив тем самым стабильное горение в заданном режиме.
При этом отпала необходимость размещения пиротехнического заряда в дополнительный пленочный чехол для изолирования от влаги, что упрощает конструкцию и технологию сборки.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть требуемый технический результат достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия генератора огнетушащего аэрозоля не являются очевидными для специалиста по противопожарной технике, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.
Изготовление совокупности структурных элементов предложенного генератора в их взаимосвязи возможно осуществлять серийно на действующем пиротехническом производстве с использованием штатных комплектующих.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.
Сущность предложенного устройства поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративное назначение и не ограничивают объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.
На чертежах изображены:
на фиг. 1 - общий вид генератора;
на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.
Генератор огнетушащего аэрозоля содержит пиротехническую шашку 1, при горении генерирующую газоаэрозольную смесь, включающую ингибиторы горения, которая покрыта металлической сеткой 2 (№8-0,1 по ГОСТ 533-67), которая служит в качестве огнепреградителя.
Через сетку 2 к шашке 1 примыкает отверждающаяся теплозащитная прослойка 3 из наполненного вермикулитом или пиритом магнезита, заполняющего зазоры соответственно между корпусом 4 и крышкой 5, по периферии которой распределены выходные отверстия 6.
Открытая поверхность горения шашки 1 опирается на поперечину 7, формируя свободный объем корпуса 4 - перфорированный ресивер 8.
На дне генератора установлена распределительная коробка 9, в которой помещены электрически связанные узел 10 коммутации с внешним устройством управления и центральный воспламенитель 11, укрепленный в продольной огнепередаточной трубке 12, примыкающей к открытой торцевой поверхности шашки 1.
Коаксиально цилиндрическому корпусу 4 расположен внешний формообразующий кожух 13 с перфорированной обечайкой 14, зазор между которыми заполнен слоем 15 строительного гипса, который, отверждаясь, фиксирует на дне генератора распределительную коробку 9.
При этом корпус 4 и обечайка 14 закреплены эквидистантно, образуя реверсивный канал 16 коммуникации ресивера 8 (через его перфорации) с выходными отверстиями 6 в крышке 5.
Прослойка 15 контактно не взаимодействует с пиротехнической шашкой 1, удалена и конструктивно ограничена, поэтому выполнена из технологичного строительного гипса.
Внутри слоя 15 диаметрально смонтированы крепежные болты 17 для установки в цапфе опорного кронштейна 18, где они зафиксированы и выполняют функции оси поворота для позиционирования генератора.
В кронштейне 18 выполнено отверстие 19 под резьбовой штифт 20, упирающийся в кожух 13 для его фиксирования в выбранном угловом положении генератора, то есть его позиционирования в направлении пожароопасного объекта в охраняемом помещении.
Функционирует генератор следующим образом.
При срабатывании датчиков превышения уровня температуры и задымленности в охраняемом помещении электрический сигнал поступает на клеммы узла 10, который коммутирует электровоспламенитель 11.
При срабатывании воспламенителя 11 формируется огневой форс, который по огнепередаточной трубке 12 поступает к пиротехнической шашке 1, инициируя воспламенение и горение ее открытой торцевой поверхности.
При горении пиротехнической шашки 1 генерируется газоаэрозольная тушащая смесь, поступающая в ресивер 8, где накапливается и перемешивается, в результате чего выравниваются давление и температура.
Через перфорации ресивера 8 тушащая смесь поступает в кольцевой реверсивный канал 16, где разворачивается и движется в сторону выходных отверстий 6 (по лабиринтной траектории).
При этом корпус 4 и обечайка 14, выполняя функции теплообменника, разогреваются, отбирая часть тепловой энергии от горячих газоаэрозольных продуктов горения.
Конвективным теплом структурно связанная вода строительного гипса слоя 15 выпаривается и через перфорации обечайки 14 поперечными распределенными струями поступает в канал 16, где активно перемешивается с тушащей смесью, разбавляя и охлаждая ее.
Под крышкой 5 тушащая смесь, расширяясь, тормозится и автономными струями выбрасывается в защищаемый объем, заполняя его.
На выходе генератора высокоскоростные струи тушащей смеси инжектируют воздух помещения, с которым происходит активное перемешивание и дополнительное охлаждение.
По достижении в защищаемом объеме заданной концентрации ингибиторов горения очаг возгорания подавляется за счет прерывания цепной реакции окисления.
Испытания опытного образца предложенного генератора были проведены при автономном запуске от электробатарейки сигналом охранной противопожарной системы при разном осевом позиционировании генератора в стационарно закрепленном кронштейне и при тушении вручную, которые подтвердили удобство обслуживания, надежность и быстродействие запуска, эффективность пожаротушения различных очагов возгорания, что позволяет рекомендовать конструкцию на серийное производство для поставок заказчикам.