УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРОЗОЛЬНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
DEVICE FOR AEROSOL FIRE FIGHTING

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройствам, генерирующим газоаэрозольную смесь ингибиторов горения, 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 метательное огнетушащее устройство по патенту RU 2164809, A62C 19/00, 2001 г., которое содержит генерирующий при горении газоаэрозольную смесь заряд, размещенный в корпусе, снабженном теплоизолирующей прослойкой из строительного гипса.
Корпус выполнен из двух встречно скрепленных с сопловым дисковым зазором между отбортовками емкостей тарельчатой формы, в каждой из которых закреплена пиротехническая шашка функционального заряда.
Соосно дисковому зазору корпуса смонтирована скоба-рукоятка, под которой установлен узел воспламенения терочного типа.
Торцевой зазор между пиротехническими шашками выполняет функции камеры сгорания, где накапливается и равномерно распределяется через дисковое сопло тушащая газоаэрозольная смесь.
Симметричная форма корпуса, который обеспечивает динамические перегрузки при метании 3g, допускает произвольную ориентацию устройства при падении, которая не отражается не его функциональной надежности. Расположение при падении устройства на торце практически не изменяет газодинамику генерируемого огнетушащего потока.
Прослойка из строительного гипса имеет плохую теплопроводность, что практически полностью предотвращает теплопередачу через нее на корпус, исключая тем самым вторичное возгорание при контакте с легко воспламеняющимися материалами.
Температура огнетушащего потока на выходе из устройства не превышает 300°C, что повышает эффективность основного действия.
Однако недостатком описанного устройства является относительно высокая температура тушащей смеси, что определено его конструкцией и динамической прочностью, ограничивающих использование дополнительного охладителя.
Кроме того, не представляется технически возможным использовать огнетушащее устройство в автоматическом режиме при ручном инициировании узла запуска.
Отмеченные недостатки устранены в автоматическом генераторе огнетушащего аэрозоля, описанном в патенте RU 115673 U1, A62C 35/00, 13/22, 2011 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному устройству.
Известный генератор огнетушащего аэрозоля содержит осесимметричный воспламенитель, установленный на открытом торце пиротехнической шашки, смонтированной через теплоизолирующую прослойку в одной из двух тарельчатой формы емкостей корпуса, встречно состыкованных отбортовками, образующими дисковое выходное сопло, и реверсивный отводящий канал между расположенными во второй емкости корпуса коаксиальными кожухом и обечайкой, смонтированными с частичным перекрытием.
Особенностью конструкции является то, что центральный кожух закреплен на смонтированной в зазоре мембране, расположенной над пиротехнической шашкой, формируя камеру сгорания с центральным выходом для генерируемого аэрозоля в лабиринтный канал, сообщающийся с выходным дисковым соплом.
В лабиринтном канале происходят торможение и разворот потока аэрозоля, сопровождающиеся теплоотдачей в рекуператоре, образованном металлическими кожухом с мембраной и обечайкой, на которых осаждается жидкая высокотемпературная конденсированная фаза, обладающая высокой адгезионной способностью, где она догорает и не выносится в охраняемый объем.
На выходе сопла генератора температура газоаэрозольной смеси не превышает 200°C, что значительно ниже температуры воспламенения большинства материалов, а на удалении 0,7 м от генератора температура составляет 40-5°C.
Поворотный кронштейн, закрепленный между отбортовками емкостей, служит для установки генератора на несущих поверхностях и позволяет его ориентировать относительно вероятного очага возгорания.
Недостатком известного генератора является неудовлетворительное воспламенение пиротехнической шашки из-за удаленности узла запуска, который необходимо выполнять заметно мощнее, чтобы инициировать воспламенитель, так как тепловой импульс дополнительно рассеивается в большом объеме центрального кожуха.
При этом продолжением описанных достоинств генератора служат присущие недостатки, а именно дисковое сопло хорошо распространяет тушащую смесь в охраняемом объеме, но не формирует узконаправленного потока аэрозоля в очаг возгорания для динамичного его подавления.
Кроме того, в газоаэрозольном потоке могут находиться крупные несгоревшие частицы, которые не задерживаются внутри, что приводит к нежелательному вторичному возгоранию и частичному пламенному горению на выходе генератора.
Пиротехнический заряд в ходе химических реакций, в том числе окисления, генерирует комплекс аэрозольных продуктов в форме газовой, твердой и конденсированной фаз различных соединений, участвующих в тушении пожара, при температуре 1000°C и выше. Нормативно температура огнетушащего аэрозоля на выходе генератора ограничена 500°C, что вынуждает принимать меры для ее снижения.
Это определяет существенный недостаток: при снижении температуры генерируемого азрозоля часть химических соединений не успевает прореагировать и полностью окислиться внутри генератора, поэтому заметно повышаются огневая нагрузка и токсичность среды в защищаемом объеме, что небезопасно.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности пожаротушения и улучшение показателей назначения огнетушащего устройства.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для аэрозольного тушения пожара, содержащем оснащенный выходными отверстиями корпус, выполненный из двух встречно состыкованных емкостей тарельчатой формы, покрытых теплоизолирующими прослойками, при этом в одной из емкостей закреплена пиротехническая шашка торцевого горения, совмещенная с воспламенителем, инициируемым от центрального узла запуска, смонтированного на дне второй емкости, в которой соосно размещен над пиротехнической шашкой трубчатый газовод, фланцем закрепленный в стыке емкостей, образуя ресивер, согласно изобретению узел запуска расположен внутри резьбового штока, смонтированного на дне беззазорно примыкающей второй емкости, ресивер которой оснащен выходными отверстиями, причем на резьбовом штоке установлены дисковые проволочные щетки с нажимными посредством гайки диафрагмами между ними, ограниченные по периметру газоводом.
Особенностью конструкции предложенного устройства является то, что альтернативно узел запуска, выполненный в виде электрического резистора, размещен внутри воспламенителя пиротехнической шашки, при этом осевой канал резьбового штока перекрыт крышкой, а проволока дисковых щеток имеет разный диаметр и покрыта каталитическим слоем.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили сепарирование крупных частиц твердой фазы генерируемого аэрозоля для догорания в регулируемом фильтре при более эффективном охлаждении тушащей смеси внутри устройства.
Альтернативное размещение электрического узла запуска, выполненного в виде резистора, непосредственно внутри воспламенителя повышает быстродействие генератора, надежное инициирование пиротехнической шашки для стабильного ее горения.
Беззазорное соединение примыкающих отбортовок емкостей обеспечивает конструктивное единство корпуса, цельного в сборе образуя замкнутый для генерируемого аэрозоля объем, где происходит его дополнительная обработка перед подачей в охраняемый объем.
Размещение узла запуска внутри центрально расположенного штока, смонтированного на дне второй примыкающей емкости корпуса, необходимо для формирования узконаправленного инициирующего факела продуктов его горения на воспламенитель пиротехнической шашки, что концентрирует тепловую энергию на инициирование ее горения.
Оснащение ресивера (свободного объема второй емкости корпуса) выходными отверстиями на боковой поверхности генератора и/или на его торце позволяет целенаправленно организовывать выход тушащей смеси в защищаемый объем распределенно или ориентированно на очаг возгорания соответственно, что расширяет технологические и функциональные возможности предложенной конструкции.
Центрально расположенный резьбовой шток служит монтажным элементом для размещения охлаждающего фильтра и силового его крепления.
Проволочные дисковые щетки, перекрывающие сечение газовода, выполняют функции конвектора для отбора тепловой энергии горячих газообразных продуктов горения пиротехнической шашки.
При этом возможно менять материал (теплоемкость) проволок и выбирать их диаметр для регулирования теплоотвода и за счет усилия поджима гайкой, передаваемого жесткими диафрагмами, возможность устанавливать размер щелевых зазоров в слое проволок, чтобы задерживать крупные несгоревшие частицы и устанавливать требуемый расход газов.
Каталитический слой покрытия проволок дисковых щеток обеспечивает дожигание высокотоксичных недоокисленных соединений серы, оксида углерода, оксидов азота и направлен против шлаковых осадков, налипающих в ячейках и ухудшающих газопроницаемость фильтра.
Размещение узла запуска внутри огнепередаточной трубки, выполненной в форме дополнительного конструктивного элемента, несущего специальный фильтр-охладитель, в полости центрального штока повысило надежность и скорость срабатывания устройства, так как при этом формируется направленный факел концентрированной тепловой энергии, максимально приближенной к воспламенителю.
Распределенные струйные потоки аэрозоля через локальные выходные отверстия быстрее охлаждаются воздухом охраняемого объема, который инжектируется внутрь тушащей смеси.
Выброс тушащей смеси через отверстия дна генератора позволяет ориентировать их целиком, за счет угловых поворотов опорного кронштейна, на вероятный очаг возгорания.
В мелкоячеистом фильтре-охладителе происходят эффективный отбор и отвод тепловой энергии от генерируемого аэрозоля и происходит сепарация крупных несгоревших частиц термического разложения пиротехнического состава шашки, которые остаются внутри до полного сгорания.
При ложном срабатывании генератора помещение и оборудование, интерьер не загрязняются шлаковыми выбросами.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративное назначение и не ограничивают объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.
На чертежах схематично изображено:
на фиг.1 - предложенное устройство для аэрозольного тушения пожара;
на фиг.2 - то же, вариант конструктивного исполнения.
Корпус устройства выполнен из двух встречно состыкованных емкостей 1 и 2 тарельчатой формы без зазора между их отбортовками.
Емкости 1 и 2 изнутри оснащены теплозащитными прослойками 3, преимущественно из отверждающегося материала: строительного гипса, пенобетона и т.п.
В емкости 1 закреплена пиротехническая шашка 4 торцевого горения, в результате которого образуется газоаэрозольная тушащая смесь, содержащая ингибиторы горения и твердые конденсированные частицы, обладающие высокой энергией.
На открытом торце пиротехнической шашки 4 установлен воспламенитель 5, чувствительный к тепловому импульсу.
В беззазорном стыке емкостей 1, 2 посредством соединительных болтов 6 закреплены монтажный кронштейн 7 и фланцем цилиндрический газовод 8, коаксиально расположенный в емкости 2 корпуса.
Кронштейн 7 служит для крепления устройства на опорной поверхности охраняемого помещения и выполнен с возможностью угловых поворотов генератора для ориентирования на возможный очаг возгорания.
На дне емкости 2 корпуса в соединительной втулке 9 установлен направленный на воспламенитель 5 центральный узел 10 запуска, который расположен внутри резьбового штока 11.
На штоке 11 установлены дисковые проволочные щетки 12, между которыми расположены несущие диафрагмы 13, которые по периметру примыкают к цилиндрическому газоводу 8, формообразуя фильтрующий охладитель.
Дисковые проволочные щетки 12 через диафрагмы 13 поджаты посредством гайки 14, установленной на резьбовом штоке 11.
Свободный объем в емкости 2 корпуса образует ресивер 15, оснащенный выходными отверстиями 16, распределенными на ее дне, и/или отверстиями 17 на боковой поверхности емкости 2, в зависимости от назначения генератора.
По варианту исполнения устройства для аэрозольного тушения пожара (фиг.2) узел запуска выполнен в форме резистора 18 с электрическим сопротивлением 5-15 Ом и размещен непосредственно внутри воспламенителя 5, который выполнен в виде воспламенительно-клеящей смеси калиевой селитры с эпоксидной смолой, а осевой канал соединительной втулки 9 перекрыт крышкой 19.
Узел запуска 5 в качестве резистивного сопротивления может быть выполнен в виде спирали накаливания, электромостика, пьезоэлемента и других тарированных элементов электрического напряжения.
Функционирует устройство следующим образом.
При срабатывании системы противопожарной автоматики от превышения установленного порога температуры или задымленности в охраняемом помещении запускающий импульс 1-2А длительностью 1,5-2 с поступает на маломощный резистор 18 (фиг.2), который перегорает, выделяя тепло, или на центральный узел 10 запуска внутри полого штока 11 (фиг.1).
Форс пламени от сработавшего узла 10 запуска, сформированный огнепередаточным каналом внутри штока 11, направляется непосредственно к воспламенителю 5 на торце шашки 4.
В обоих случаях воспламеняется чувствительный к тепловому импульсу состав воспламенителя 5 и поджигает с открытого торца пиротехническую шашку 4, при горении которой генерируется огнетушащий аэрозоль.
Газообразные продукты горения пиротехнической шашки 4 по газоводу 8 направляются в фильтр-охладитель из дисковых проволочных четок 12 с промежуточными диафрагмами 13, где, преодолевая газодинамическое сопротивление, аэрозоль очищается от несгоревших крупных частиц, жидкой фазы и охлаждается за счет конвективного теплоотвода.
Далее газоаэрозольные продукты заполняют ресивер 15, перемешиваются, накапливаются и под давлением выбрасываются через отверстия 16 и/или 17 тонкими распределенными струями в защищаемый объем, заполняя его. При этом достигается огнетушащая концентрация ингибиторов горения, в результате чего прерывается цепная реакция окисления и происходит подавление пожара.
Как показали испытания опытных образцов генераторов по изобретению, в составе огнетушащего аэрозоля снижено содержание недоокисленных соединений, что уменьшает огневую нагрузку в защищаемом помещении и токсичность его среды для более безопасного нахождения людей в течение времени спасения.
Согласно проведенному сопоставительному анализу предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления устройств для аэрозольного тушения пожара на действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.