ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ

Полезная модель относится к средствам пожаротушения и может быть использована для защиты от пожара закрытых объемов, например, компактных помещений, шкафов электрооборудования, двигательных отсеков транспортных средств и т.п.
Известен способ объемного пожаротушения и генератор огнетушащего аэрозоля (патент РФ №2078599, опубл. 1997 г., Кл. А 62 С 2\00, 13\22). Известный генератор аэрозоля содержит цилиндрический корпус, состоящий из 2-х полукорпусов, дно одного из них - перфорированное, электрический инициатор (электроактиватор), гранулированный охладитель и аэрозолеобразующее средство, состоящее из 2-х твердотопливных зарядов - быстрогорящего и медленногорящего, разделенных прокладкой. Гранулированный охладитель разделен по крайне мере на две зоны металлическими сетками, в средней части корпуса, в месте размещения стыковочного кольца, сформирована камера сгорания, а тоководы электроактиватора выведены за пределы корпуса через сквозные отверстия, выполненные в боковой поверхности стыковочного кольца.
Недостатком, препятствующим использованию известного устройства является возможность прорыва высокотемпературной струи аэрозоля через канал (пустоту), образующийся после выгорания изоляции проводов электропускателя. Кроме того, при контакте с сеткой возможно растрескивание гранул охладителя, приводящее к его разрушению, закупориванию осколками проходного сечения выходных отверстий, что может привести к разрыву корпуса.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение оптимального режима работы генератора, исходя из характеристик заряда, геометрических размеров генератора, массы охладителя, а также повышение стойкости конструкции изделия к действию вибронагрузок и перепадов температур.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату к предлагаемому генератору огнетушащего аэрозоля является изобретение по патенту РФ №2078599, которое и выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом при использовании предлагаемого устройства является обеспечение надежности срабатывания газогенератора за счет комбинированного узла воспламенения (электрический и/или тепловой импульсы). Также обеспечение безопасности при эксплуатации за счет разделения гранулированного охладителя на зоны определенным набором конструктивных элементов и последовательностью их размещения. Полученное опытным путем соотношение начальной площади горения к площади поперечного сечения корпуса в пределах от 3 до 11 обуславливает оптимальный режим работы генератора, что обеспечивает требуемый уровень температуры газоаэрозольной струи в сочетании с высокой эффективностью тушения. В совокупности с камерой сгорания обеспечивает стабилизацию и выравнивание температурных параметров газового потока.
Предлагаемое размещение термопроводного шнура внутри корпуса исключает возможность образования прямого канала, по которому могла бы прорваться струя аэрозоля с повышенной температурой.
Указанный технический результат достигается тем, что генератор огнетушащего аэрозоля, содержащий цилиндрический корпус с закрытыми торцами, один из которых выходной и выполнен перфорированным, узел воспламенения, гранулированный охладитель, размещенный в корпусе со стороны перфорированного торца и разделенный на секции,
твердотопливный аэрозолеобразующий заряд, размещенный и зафиксированный внутри корпуса со стороны закрытого торца, а между охладителем и твердотопливным аэрозолеобразующим зарядом сформирована камера сгорания, отличающийся тем, что отношение начальной площади горения заряда к площади поперечного сечения корпуса находится в пределах от 3 до 11, а узел воспламенения выполнен в виде электроактиватора и/или огнепроводного шнура.
Предпочтительно то, что твердотопливное аэрозолеобразующее средство выполнено в виде соосно установленных через кольцевую прокладку двух зарядов - быстрогорящего и медленногорящего.
При срабатывании инициатора воспламеняются оба заряда одновременно и на режиме тушения идет совместное горение зарядов.
После сгорания быстрогорящего заряда расход аэрозоля ступенчато падает и медленногорящий заряд обеспечивает режим подпитки объема или плавное доведение концентрации до пожаротушащей, и последующую подпитку объема.
Наилучший результат достигается при разделении гранулированного охладителя на секции, которое выполнено в виде последовательно расположенных друг за другом, через зазор, опорного перфорированного диска и мембран. При этом масса охладителя по отношению к массе заряда составляет величину от 0,7 до 1,2.
Наиболее технологично, чтобы токопровод электроактиватора герметично выводился из корпуса через отверстие в перфорированном торце или через отверстие в закрытом торце, а огнепроводный шнур герметично выводился из корпуса через отверстие в перфорированном торце.
Конструктивно камера сгорания сформирована кольцевым выступом, выполненном на внутренней стенке цилиндрического корпуса.
Предпочтительно, чтобы огнепроводный шнур был размещен внутри корпуса криволинейно, например, зигзагом или по спирали. Это
предотвращает образование прямого канала внутри охладителя после выгорания огнепроводного шнура.
Удобство эксплуатации повышается тем, что устройство выполнено с возможностью крепления.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства;
- на фиг.2 - вид на перфорированный торец;
- на фиг.3 - вариант исполнения устройства, в котором токоподвод электроактиватора выведен из корпуса через отверстие в закрытом торце, а огнепроводный шнур выведен из корпуса через отверстие в перфорированном торце.
Генератор огнетушащего аэрозоля состоит из цилиндрического корпуса 1, выходной торец которого закрыт перфорированной крышкой 2, а другой закрыт сплошной крышкой 3. Крышки нераздельно (например, на клеевом корпусе) закреплены на корпусе. Узел воспламенения 4 скомбинирован из соединенных между собой на шашке 5 огнепроводного шнура 6 и электроактиватора 7 с проводами 8. огнепроводный шнур 6 и провода 8 проходят через гранулированный охладитель 9 и выведены через перфорированный торец сквозь крышку 2. Такое расположение огнепроводного шнура 6 и проводов 8 показано на рис.1. Узел воспламенения 4 размещен во внутренней части корпуса 1, прилегающей к закрытому торцу 3, возможно крепление узла непосредственно на этом торце - на крышке, как это показано на фиг.3. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнен кольцевой выступ 19, которым формируется камера сгорания 10. Огнепроводный шнур 6 внутри охладителя 9 размещен криволинейно, например, по спирали, зигзагом и т.п. со стороны закрытого торца размещено аэрозолеобразующее средство, выполненное в виде соосно установленных зарядов - быстрогорящего заряда 11 и медленногорящего заряда 12, заряды разделены кольцевой прокладкой 13.
Гранулированный охладитель 9 засыпан внутрь корпуса 1 со стороны перфорированной крышки 2 и разделен по длине, по крайней мере на две секции. Разделение осуществляется посредством перфорированного диска 14, мелкоячеистой пластины 15 и антифрикционной мембраны 16 и зеркально расположенных к ним таких же элементов, расположенных через зазор, образованный кольцом 17.
Со стороны крышки 2 перфорированный торец изолирован от гранулированного охладителя 9 мелкоячеистой пластиной 15 и антифрикционной мембраной 16. во всех случаях антифрикционная мембрана устанавливается со стороны охладителя. Между закрытым торцом сформированным крышкой 3 и зарядом 12 твердотопливного аэрозолеобразующего элемента установлена амортизирующая прокладка 18, выполненная из упругого материала, например, из пористой резины. Этой прокладкой обеспечивается поджатие заряда при действии виброперегрузок и исключение его растрескивания при эксплуатации, что предотвращает повышение внутрикамерного давления при работе изделия. При засыпке гранулированного охладителя 9 одновременно укладывается огнепроводный шнур 6, причем, укладка происходит криволинейно, преимущественно по спирали. Возможна также укладка зигзагом, пилообразно и т.п. Вследствие такой укладки после выгорания огнепроводного шнура 6 образующийся канал закрывается гранулами охладителя 9 и тем самым исключается возможность прорыва по этому каналу неохлажденного высокотемпературного аэрозоля. Для крепления генератора огнетушащего аэрозоля на объекте предусмотрен кронштейн 20, например, болтами 21.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Корпус 1 генератора огнетушащего аэрозоля посредством кронштейна 20 крепится на объекте, например, в подкапотном пространстве автомобиля, при этом токопровод 8 подключают к пусковой электроцепи системы запуска, а конец огнепроводного шнура 6
направляют в сторону вероятного очага возгорания. В процессе эксплуатации возникают вибрационные нагрузки, их воздействие на заряды 11 и 12 аэрозолеобразующего элемента компенсируется амортизирующей прокладкой 18. воздействие вибронагрузок на охладитель 9 компенсируется перфорированными дисками 14, антифрикционные мембраны 16 изолируют гранулы охладителя 9 от мелкоячеистой сетки 15, что позволяет исключить разрушение гранул охладителя 9 от кромки сетки 15 и закупорку проходного сечения блока охлаждения. Амортизирующая прокладка 18 дополнительно обеспечивает компенсацию температурных деформаций аэрозолеобразующего заряда 11 и 12, а также корпуса 1 при прогреве двигателя автомобиля.
Генератор огнетушащего аэрозоля работает как от электрозапуска, так и в режиме самосрабатывания от теплового импульса. Электрический сигнал на запуск генератора огнетушащего аэрозоля по токоподводу 8 подается на электроактиватор 7 узла воспламенения 4, который размещен около торца корпуса 1, закрытого сплошной крышкой 3. продукты сгорания охватывают поверхность зарядов 11 и 12 и воспламеняют их с образованием огнетушащего аэрозоля, который проходит сквозь гранулированный охладитель 9, разделенный на секции зеркальным расположением антифрикционными мембранами 16, мелкоячеистыми сетками 15 и перфорированными дисками 14 через зазор. Аэрозоль истекает в защищаемый объем и обеспечивает тушение очага пожара.
При запуске генератора от теплового импульса очага пожара чувствительным элементом является конец огнепроводного шнура 6, расположенный в защищаемом пространстве. Под действием температуры шнур 6 и изоляция токопровода 8 выгорают, а образующийся при этом «канал» закрывается гранулами охладителя 9, перемещающимися в направлении перфорированной крышки 2 корпуса 1 под действием избыточного давления, развиваемого в камере сгорания 10, сформированной кольцевым выступом 19. При прохождении потока
аэрозоля через зазор 17, разделяющий гранулированный охладитель 9 на секции параметры струи аэрозоля выравниваются по площади сечения и высокотемпературные струи аэрозоля исчезают. Кроме того, разделение охладителя 9 на отдельные секции не дает возможности образования больших пустотных зон при утряске охладителя под действием вибрации, что в свою очередь также препятствует возникновению высокотемпературных струй аэрозоля.
Изготовлена опытная партия генераторов огнетушащего аэрозоля, которые прошли натурные испытания в подкапотных пространствах автомобиля. Для проведения испытаний были изготовлены генераторы с отношением начальной площади горения заряда к площади сечения корпуса в пределах от 2 до 15 (таблица 1 отражает основные результаты испытаний). Также для проведения испытаний изготовлены генераторы с соотношением массы охладителя к массе аэрозолеобразующего заряда в диапазоне от 0,5 до 1,5 (таблица 2 отражает основные результаты испытаний).
В качестве электроактиватора использован электрозапал, гранулированный охладитель - марки ОМК ТУ 4854-003-17191106-96, антифрикционная мембрана - полиэтиленовая пленка, огнепроводный шнур - марки РМТР, твердотопливное аэрозолеобразующее средство в виде шашек из аэрозолеобразующего состава (АОС) СЭПТ.
Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2. Образцы по примерам 1-3 изготовлены с одним твердотопливным зарядом, а по примерам 4-6 изготовлены с двумя зарядами: быстрогорящим и медленногорящим.
Разное время горения зарядов может обеспечиваться, например, тем, что оба заряда выполняются из одинакового состава, но в одном из зарядов просверливаются дополнительные отверстия, увеличивающие поверхность горения.
Образцы по примерам 1 и 4 изготовлены с возможностью электрического запуска (с электроактиватором).
Образцы по примерам 2 и 5 изготовлены с возможностью запуска от теплового импульса (с огнепроводным шнуром).
Образцы по примерам 3 и 6 изготовлены с возможностью электрического и теплового запуска (комбинированный).
1
2
1
2
Для проведения испытаний изготовлено 54 образца, конструкция которых включает все существенные признаки, указанные в формуле полезной модели. В том числе и отношение начальной площади горения заряда (S) к площади поперечного сечения корпуса (S) от 3 до 11. Дополнительно проведены испытания при различном соотношении массы охладителя (m) к массе заряда (m) в диапазоне от 0,7 до 1,2.
Указанные опытные образцы в количестве 3 штук по каждому примеру сработали все 100%. При этом не наблюдался прорыв высокотемпературной струи аэрозоля, что имело место в изделии по прототипу. При срабатывании предлагаемых устройств установлено 100% тушение очага загорания (+) на начальной стадии в подкапотном пространстве автомобиля.
1
2
1
2
Также было изготовлено 42 образца изделий с соотношением S:S равным 2 и 13 и с соотношением m:m равным 0,6 и 1,3. В таблице также представлены результаты испытаний.
1
2
1
2
Работа генератора, имеющего соотношение S:S=13 сопровождалось наличием светящейся зоны газоаэрозольной струи, температура которой на расстоянии 50 мм от среза сопловой решетки превышала 400°С. В опытах на генераторах с соотношением S:S=2 не удавалось достичь надежного тушения всех очагов (-).
1
2
Испытания генераторов при соотношении массы охладителя к массе заряда равным 0,6, даже в случае величины S:S=2 приводило к повышению температуры на расстоянии равным 50 мм от среза выпускных отверстий более 400°С. При увеличении массы охладителя до 1,3 и более
1
2
эффективность тушения падала. Следует отметить, что для предельного режима работы генератора, когда соотношение S:S=13, а соотношение массы охладителя к массе заряда составил величину 1,3, уровень давления в камере сгорания превысил допустимый уровень в 12 атм.
Наличие двух твердотопливных зарядов по сравнению с одним повышает надежность срабатывания и обеспечивает наиболее эффективный режим подачи аэрозоля.
Использование предлагаемой полезной модели позволит повысить эффективность систем объемного пожаротушения на негерметичных объектах типа подкапотного пространства автомобиля, электрических шкафов с вентиляционными решетками, хранилищ летучих горюче-смазочных материалов с вентиляционными каналами и т.п.
Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о том, что предлагаемая полезная модель направлена на решение поставленной задачи и соответствует всем критериям патентоспособности по действующему законодательству.
Таблица 1
СООТНОШЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Параметры
Соотношение S<sub>1</sub>:S<sub>2</sub>
Примеры конкретного исполнения устройства
1
2
3
4
5
6
Огнетушащая способность при соотношении
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
3
220
230
220
230
240
230
Огнетушащая способность при соотношении
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
6
270
280
270
280
280
280
Огнетушащая способность при соотношении
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
11
390
370
380
380
350
350
Огнетушащая способность при соотношении
- - -
- - -
- - -
+--
-+-
+-+
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
2
280
280
270
260
250
260
Огнетушащая способность при соотношении
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
13
450
450
440
460
440
440
Таблица 2
СООТНОШЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Параметры
Соотношение S<sub>1</sub>:S<sub>2</sub>
Соотношение m<sub>1</sub>:m<sub>2</sub>
Примеры конкретного исполнения устройства
1
2
3
4
5
6
Огнетушащая способность при соотношении
6
0,7
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
380
350
350
230
360
350
Огнетушащая способность при соотношении
11
1,0
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
300
310
320
320
310
300
Огнетушащая способность при соотношении
3
1,2
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
210
200
220
200
210
210
Огнетушащая способность при соотношении
6
0,6
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
450
470
470
460
460
450
Огнетушащая способность при соотношении
6
1,3
--+
--+
+--
-+-
--+
+--
Температура струи (°С) на расстоянии 180 мм
180
160
160
180
170
170