ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ
GENERATOR OF FIRE-EXTINGUISHING AEROSOL

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к генераторам огнетушащего аэрозоля, содержащего ингибиторы горения, и предназначено для объемного тушения пожара при стационарной установке в замкнутых помещениях и оснащении автоматическим пусковым устройством, управляемым от датчиков пожарной сигнализации.
Уровень данной области техники характеризует огнетушащее устройство, описанное в патенте RU 2164809 С2, A62C 19/00, 1999 г., которое содержит генерирующий газо-аэрозольную смесь пиротехнический заряд с защитной оболочкой, размещенной внутри теплозащитной прослойки корпуса, выполненного из двух встречно скрепленных емкостей тарельчатой формы с зазором между их отбортовками, образующими кольцевое выходное сопло.
Соосно выходному соплу под скобой-рукояткой смонтирован узел воспламенения.
Пиротехнический заряд выполнен из двух частей, каждая из которых закреплена в несущей теплозащитной прослойке емкостей корпуса из строительного гипса, причем свободный торец заряда расположен ниже отбортовки, формируя общую камеру сгорания.
Этот генератор характеризуется функциональной надежностью при монолитно жесткой конструкции теплоизолированного корпуса и стабильным горением пиротехнического заряда.
Недостатком описанного метательного огнетушащего устройства является повышенная масса при использовании гипсовых термозащитных прослоек, изготовление которых вынужденно приводит к разрыву технологического потока производства на приготовление гипсового раствора, заливаемого в конструктивные зазоры, для застывания которого необходима выдержка.
Более совершенным является генератор огнетушащего аэрозоля по патенту RU 74813 U1, A62C 13/00; 3/00, 2008 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.
Известный генератор содержит пиротехническую шашку, смонтированную в корпусе, выполненном из двухтарельчатой 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 единой 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.
Выполнение выходного отверстия в форме кольцевого сопла продиктовано функциональным назначением генератора в качестве метательного устройства в очаг возгорания, чтобы при любом пространственном положении генератора после падения большая часть сопла оставалась свободной для выхода огнетушащей смеси.
Продолжением достоинств известного генератора огнетушащего аэрозоля являются присущие недостатки, главным из которых, ограничивающим область применения, является относительно высокая температура генерируемого аэрозоля, который функционирует непосредственно в пламени пожара, поэтому конструктивно встраивать средства охлаждения нецелесообразно.
В реверсивном тупиковом канале, сформированном между обечайкой и кожухом, покрытыми теплоизолирующими прослойками, отбор тепловой энергии неэффективен, так как осуществляется только за счет ограниченной конвекции.
Кроме того, неудовлетворительное охлаждение отходящего аэрозоля объясняется тем, что он 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.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, 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, размещенный на открытом торце пиротехнической шашки, смонтированной в одной из двух тарельчатой формы емкостей корпуса, встречно состыкованных отбортовками и покрытых термоизолирующими прослойками, а также коаксиальные центральный кожух и обечайку, которые формообразуют реверсивный канал от ресивера к выходному отверстию, согласно изобретению пиротехническая шашка запрессована через картонную прослойку непосредственно в одну из емкостей, отбортовки которых соединены беззазорно, а внутри второй емкости на дне, где концентрично распределены выходные отверстия, закреплена обечайка, охватывая с гарантированным зазором и частичным перекрытием центральный кожух, установленный на поперечной перемычке, ограничивающей камеру сгорания.
Отличительные признаки упростили конструкцию генератора и технологию его изготовления, обеспечив повышение показателей назначения за счет высокоэффективного охлаждения аэрозоля, что расширяет область применения по назначению.
Новая взаимосвязь и пространственное расположение известных структурных элементов генератора обеспечивают продуктивность пожаротушения за счет сепарации раскаленных частиц жидкой конденсированной фазы аэрозоля, адгезионно осаждаемой внутри лабиринтного выходного канала, функционирующего в качестве рекуператора.
При этом поперечная перемычка обеспечивает стабильный газоотвод генерируемого аэрозоля в камере сгорания, физически отделенной от кольцевого ресивера, охватывающего рекуператор, сформированный по схеме «труба в трубе» коаксиальными обечайкой и центральным кожухом, где происходит эффективное охлаждение огнетушащей смеси.
Пиротехническая шашка заполняет весь объем тарельчатой емкости, чем повышается массовый выход тушащего аэрозоля. При этом прессование пиротехнического состава шашки осуществляют через картонную прослойку непосредственно в тарельчатую емкость, исключая тем самым разрыв производственного потока, повышая его технологичность.
Соединение отбортовок емкостей между собой беззозорно образует монолитный корпус генератора, в котором конструктивно разграничены функционально различные зоны: камера сгорания, лабиринтный рекуператор и кольцевой ресивер, оснащенный выходными отверстиями, распределенными по периферии дна второй тарельчатой емкости, свободной от функционального пиротехнического заряда.
Выполнение на дне тарельчатой емкости, свободной от пиротехнического заряда, распределенных выходных отверстий, обеспечивает заданный газовыход из ресивера и создает множество автономных тонких струй аэрозоля, который легко разбавляется и дополнительно охлаждается эжектируемым воздухом защищаемого помещения.
Крепление обечайки на дне второй емкости, внутри распределенных выходных отверстий, формирует в кольцевом ресивере (совокупно с коаксиальным центральным кожухом) устройство охлаждения генерируемого аэрозоля в виде рекуператора проходного лабиринтного типа.
Установка над открытым торцом пиротехнической шашки поперечной перемычки, размещенной на второй тарельчатой емкости, при сборке генератора автоматически конструктивно формирует автономную камеру сгорания, обеспечивающей заданное горение функциональной шашки и стабильный газоотвод продуктов ее горения.
Крепление центрального кожуха на поперечной перемычке автоматически формирует при совмещении отбортовками емкостей лабиринтный выходной канал относительно коаксиальной обечайки, с заданным пространственным взаимным перекрытием через гарантированный кольцевой зазор.
При этом центральный кожух служит огнепередаточной трубкой, направляющей форс пламени от удаленного устройства инициирования непосредственно к чувствительному воспламенителю на торце пиротехнической шашки.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть требуемый в изобретении технический результат достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображен предложенный генератор, вертикальный разрез.
Корпус генератора выполнен из двух емкостей 1 и 2 тарельчатой формы, которые состыкованы встречно и беззазорно примыкают отбортовками 3, образуя замкнутый объем.
Тарельчатые емкости 1, 2 изнутри футерованы прослойками 4 из термостойкого картона.
В разъеме между отбортовками 3 установлены и закреплены монтажный кронштейн 5 для крепления генератора на несущих поверхностях защищаемого помещения и поперечная перемычка 6, на которой аксиально закреплен центральный кожух 7.
Кронштейн 5 выполнен с шарнирными сочленениями, которые позволяют регулировать пространственное положение генератора, ориентируя его относительно вероятного очага возгорания для более эффективного тушения пожара направленным потоком генерируемого аэрозоля.
В нижней по чертежу емкости 1 через термоизолирующую прослойку 4 установлена функциональная шашка 8, сформированная прямым прессованием пиротехнического состава, который при горении генерирует огнетушащий аэрозоль.
На открытом торце пиротехнической шашки 8 установлен воспламенитель 9 из чувствительного к тепловому импульсу пиротехнического состава, соосно которому на дне второй емкости 2 закреплено инициирующее устройство 10, электрически связанное с внешним устройством запуска, автоматически срабатывающего от импульсов преобразователей охранной пожарной сигнализации (задымленности или прямого огня).
Объем между открытым торцом шашки 8 и поперечной перемычкой 6 образует камеру 11 сгорания, сообщающуюся с центральным кожухом 7.
Коаксиально центральному кожуху 7 (в сборе емкостей 1 и 2) на дне емкости 2 закреплена обечайка 12, которые пространственно имеют частичное перекрытие с гарантированным кольцевым зазором, образуя лабиринтный выходной канал от камеры 11 сгорания в ресивер 13, оснащенный выходными отверстиями 14, концентрично выполненными на периферии дна емкости 2 вокруг обечайки 12.
Функционирует предложенный генератор следующим образом.
Инициирующее устройство 10 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 10 в форме форса пламени, ограниченного огнепередаточным цилиндром центрального кожуха 7, поджигает термочувствительный воспламенитель 9.
Активное горение воспламенителя 9 инициирует торцевое горение пиротехнического состава функциональной шашки 8, которое генерирует газо-аэрозольные 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 11 сгорания шашки 8 генерируемые газо-аэрозольные продукты, направляемые поперечной перегородкой 6, поступают в центральный кожух 7 и далее - в коаксиальную обечайку 12, реверсивно разворачиваясь в противном направлении.
На выходе из цилиндрической обечайки 12, отражаясь от поперечной перегородки с противоположной ее поверхности, газо-аэрозольная смесь заполняет ресивер 13, где происходит выравнивание температуры и давления, сглаживание пульсаций волнового процесса торцевого горения шашки 8.
При движении генерируемых газо-аэрозольных продуктов горения вдоль разогреваемых поперечной перегородки 6, коаксиальных цилиндрических кожуха 7 и обечайки 12, 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 7 и отстоящими через кольцевые зазоры обечайкой 12 и корпусом тарельчатой емкости 2, в которой они смонтированы. В лабиринтном реверсивном канале при торможении и разворотах потока активно происходит теплоотдача, при этом в на стенках рекуператора происходит адгезионное осаждение жидкой высокотемпературной конденсированной фазы, что предотвращает ее вынос в охраняемый объем.
Из ресивера 13 газо-аэрозольная смесь под давлением распределенными тонкими струями выбрасывается в охраняемое помещение через выходные отверстия 14, концентрично расположенные на периферии дна емкости 2, свободной от шашки 8.
Активно эжектируемый воздух помещения к высокоскоростному потоку тушащей смеси на выходе из генератора дополнительно охлаждает тонкие аэрозольные струи, которые разбавляет, повышая тем самым эффективность пожаротушения.
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.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня данной области техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста противопожарной техники, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генераторов в действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.