ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ
GENERATOR OF FIRE EXTINGUISHING AEROSOL

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 89966 U1, A62C 19/00, 2009 г., которое содержит генерирующий при горении газоаэрозольную тушащую смесь заряд, размещенный в корпусе, снабженном теплоизолирующими прослойками 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 соплу корпуса смонтирована скоба-рукоятка, под которой во втулке, закрепленной на одной из емкостей, установлен узел воспламенения терочного типа, закрытый предохранительным колпачком
Узел воспламенения посредством наклонного огнепередаточного канала в пиротехнической шашке сообщается с торцевым зазором между пиротехническими шашками.
Торцевой зазор между пиротехническими шашками выполняет функции камеры сгорания, где накапливается и равномерно распределяется в защищаемый объем через дисковое сопло тушащая газоаэрозольная смесь.
Требуемая высота зазора и проходное сечение дискового выходного сопла устанавливается посредством примыкающих пуклей на отбортовках емкостей корпуса при их соединении.
Прослойки из строительного гипса армированы металлической сеткой, что повышает динамическую прочность метаемого в очаг пожара устройства.
Недостатком известного устройства является технологическая сложность обеспечения коммуникации воспламенителя с функциональными шашками, которые неравномерно инициируются и горят, что нарушает расчетную динамику подачи тушащей смеси.
Предельно малый объем камеры сгорания и отсутствие специальных средств для охлаждения генерируемых газоаэрозольных продуктов является причиной их высокой температуры, что ограничивает практическое применение огнетушащего устройства.
Более совершенным является автоматический генератор огнетушащего аэрозоля по патенту RU 115673 U1, A52C 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 происходит 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°С, что значительно ниже температуры воспламенения большинства материалов, а на удалении 0,7 м от генератора температура составляет 40-50°С.
Поворотный кронштейн, закрепленный между отбортовками емкостей, служит для установки генератора на несущих поверхностях и позволяет его ориентировать относительно вероятного очага возгорания.
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 удаленный очаг возгорания для динамичного его подавления;
- частичное пламенное горение на выходе генератора из-за того, что в газоаэрозольном потоке находятся крупные несгоревшие частицы термического разрушения функциональной шашки и высокотемпературная жидкая фаза аэрозоля, которые не задерживаются внутри, что может служить причиной вторичных возгораний.
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 генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем корпус с выходными отверстиями, выполненный из двух встречно состыкованных емкостей тарельчатой формы, оснащенных теплоизолирующим прослойками, в одной из которых закреплена пиротехническая шашка торцевого горения, где установлен воспламенитель, взаимодействующий с инициирующим узлом, закрепленным на дне второй емкости корпуса, несущем цилиндрическую обечайку, внутри которой с радиальным зазором расположен центральный кожух, примыкающий торцом к кольцевой перемычке стыка емкостей, согласно изобретению емкости корпуса состыкованы беззазорно, выходные отверстия распределены по периферии дна свободной от пиротехнической шашки емкости, при этом объем между коаксиально расположенными по всей ее высоте цилиндрической обечайкой и центральным кожухом, выполненными перфорированными, заполнен насыпным теплоемким материалом.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили высокоэффективное тушение пожара за счет сепарации крупных несгоревших частиц термического разложения пиротехнической шашки и жидкой фазы генерируемого аэрозоля для более полного их сгорания внутри генератора, сопровождающегося дополнительным отбором тепловой энергии от тушащей смеси в фильтре-охладителе.
Беззазорное крепление отбортовок тарельчатых емкостей локализовало объем генератора с лабиринтными каналами реверсирования потоков газообразных продуктов горения пиротехнической шашки, которые по ходу распределяются и разворачиваются, что сопровождается отбором тепла и заметным снижением температуры тушащей смеси на выходе.
Распределение выходных отверстий по периферии дна емкости корпуса, свободной от пиротехнической шашки позволило ориентированно на вероятный очаг возгорания направить весь протяженный поток генерируемого аэрозоля.
При этом высокоскоростные струйные потоки аэрозоля дополнительно охлаждаются за счет инжектируемого воздуха защищаемого объема, обеспечивая резкое снижение температуры разбавленной тушащей смеси.
Заполнение объема между цилиндрической обечайкой и центральным кожухом, которые выполнены перфорированными (газопроницаемыми) по всей высоте свободной от пиротехнической шашки емкости корпуса, сформировало новый структурный элемент генератора - охлаждающий фильтр, внутри которого образована локализованная камера сгорания больших габаритов.
Фильтр с многочисленными лабиринтными каналами образует высокое газодинамическое сопротивление для газообразных продуктов сгорания пиротехнической шашки, в результате чего он непроницаем для крупных твердых частиц и жидкой фаза аэрозоля, которые задерживаются, где полностью сгорают и доокисляются.
При этом металлические обечайка, кожух и перемычка активно отбирают и отводят тепловую энергию, выполняя функции конвектора.
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.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генераторов огнетушащего аэрозоля на действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.
На чертеже схематично изображен предложенный генератор огнетушащего аэрозоля.
Корпус устройства выполнен из двух встречно состыкованных отбортовками емкостей 1 и 2 тарельчатой формы без зазора между ними.
Емкости 1 и 2 изнутри оснащены теплозащитными прослойками 3, преимущественно из технологичного отверждающегося материала: строительного гипса, пенобетона и т.п., который дополнительно выполняет несущие конструкционные функции.
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, который представляет собой смесь калиевой селитры с эпоксидной смолой, что является достаточным для адгезионного крепления в торце шашки 4.
В беззазорном стыке отбортовок емкостей 1, 2 посредством соединительных болтов 6 закреплены монтажный кронштейн 7 и кольцевая поперечина 8 над торцом шашки 4.
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 кольцевой поперечине 8 коаксиально установлены цилиндрическая обечайка 9 и центральный кожух 10, выполненные перфорированными, между которыми находится слой 11 насыпного теплоемкого материала, в частности базальтовой крошки, совокупно формирующие фильтрующий охладитель.
Внутри описанного фильтра-охладителя образована объемная камера 12 сгорания, а снаружи - ресивер 13, оснащенный распределенными по периферии дна емкости 2 выходными отверстиями 14.
На дне емкости 2 корпуса установлен направленный на воспламенитель 5 центральный узел 15 запуска, который электрически связан с внешним пусковым устройством.
Функционирует генератор огнетушащего аэрозоля 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 центральный узел 15 запуска.
Форс пламени от сработавшего узла 15 запуска направляется непосредственно к воспламенителю 5 на торце шашки 4, в результате чего инициируется 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 заполняют камеру 12 сгорания, где повышается давление, в результате чего аэрозоль через перфорации центрального кожуха поступает в фильтр-охладитель из насыпного теплоемкого материала 11, где преодолевая газодинамическое сопротивление, аэрозоль очищается от несгоревших крупных частиц, жидкой фазы и охлаждается за счет конвективного теплоотвода.
Далее газоаэрозольные продукты, преодолевая перфорации обечайки 9, заполняют ресивер 13, где перемешиваются, накапливаются и под давлением выбрасываются через отверстия 14 тонкими распределенными струями в защищаемый объем, заполняя его.
При достижении в помещении необходимой концентрации ингибиторов горения происходит подавление пожара.
Установка между камерой сгорания повышенного объема и ресивером с распределенными выходными отверстиями дополнительного газопроницаемого фильтрующе-охладительного устройства обеспечила задержку на входе крупных частиц, которые дробятся и возвращаются в камеру сгорания на дожигание, чистку аэрозоля от жидкой фазы и грязи.
Распределенные в лабиринтных каналах фракционированного наполнения тонкие струи газоаэрозольных продуктов горения активно охлаждаются, при конвективном теплоотводе через конструктивные элементы фильтра-охладителя.
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.