ГЕНЕРАТОР ПОЖАРОТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ
FIRE EXTINGUISHING AEROSOL GENERATOR

Изобретение относится к области пожаротушения, а более конкретно, к стационарным устройствам для генерирования огнетушащего аэрозоля в результате химических реакций при горении пиротехнического заряда, обеспечивающего автоматическое подавление очага возгорания в охраняемом непроветриваемом помещении.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного тушения пожара, описанное в патенте RU 2096055, A62C 13/22, 1992 г., которое содержит узел инициирования, шашку пиротехнического состава, установленную с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выходными отверстиями, щелевой теплообменник и ресивер.
Изменение направления потока газообразных продуктов горения пиротехнической шашки внутри генератора на противное в реверсивном кольцевом канале обеспечивает их дополнительное охлаждение, а основной отбор тепла осуществляется в спиральном щелевом теплообменнике из материала с температурой плавления выше температуры продуктов горения.
Размещение спирального теплообменника между шашкой и ресивером обеспечило беспламенное, безыскровое дымообразование и эффективное рассредоточение потока продуктов горения для беспрепятственного прохождения ингибиторов горения, практически исключив образование шлаков.
К недостаткам описанного генератора огнетушащего аэрозоля необходимо отнести следующие.
Низкая производительность тушащей газоаэрозольной смеси из-за относительно малой массы шашки, так как продольная конструктивная схема взаиморасположения функциональных элементов определяет большие линейные размеры устройства и, следовательно, неудовлетворительную механическую прочность.
Это определяет нерациональное снаряжение генератора с малым соотношением массы шашки к массе устройства в целом, то есть низкий коэффициенте наполнения (полезной нагрузки).
Охлаждение продуктов горения пиротехнической шашки недостаточное из-за того, что аккумулированное тепло посредством теплопередачи от спирального теплообменника передается на корпус, а затем вновь излучается в газоаэрозольный поток кольцевого реверсивного канала, нагревая тушащую смесь.
Применение этого генератора ограничено только стационарным из-за высокой температуры кожуха, разогреваемого непосредственным взаимодействием с горячими продуктами протекающего газообразного потока, причем возможны случаи прожогов, через которые несанкционированно истекает тушащая смесь.
Более совершенным является генератор огнетушащего аэрозоля по патенту RU 2164808 C2, A62C 13/22, A62C 35/00, 2001 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков является наиболее близким аналогом предложенного генератора.
Известное устройство для объемного аэрозольного тушения пожара содержит смонтированный в донной части узел инициирования, шашку пиротехнического состава, установленную через прослойку строительного гипса в металлическом корпусе, продольно совмещенным с соосным ресивером, имеющими на боковой поверхности коммуникационные отверстия сообщения с кольцевым реверсивным каналом, который образован внутренней перфорировнной оболочкой кожуха.
Зазор между этой оболочкой и наружным кожухом залит строительным гипсом, термоизолирующим генератор в целом.
Кожух сверху закрыт крышкой, по периметру которой имеются распределенные выпускные отверстия, расположенные над кольцевым реверсивным каналом.
Известный генератор, компактный и механически прочный, характеризуется повышенной огнетушащей способностью потому, что при тех же габаритах кратно увеличена масса пиротехнической шашки.
Охлаждение продуктов сгорания шашки существенно эффективнее, так как теплообмен происходит активно с поглощением его части на выпаривание связанной и накопленной гипсом воды, поступающий с двух сторон пар которой активно смешивается с генерируемым аэрозолем в реверсивном канале, разбавляя его экологически чистым ингибитором горения.
Совмещение корпуса с осевым ресивером упрощает конструкцию, обеспечивая равномерное торцевое горение пиротехнической шашки и практически постоянный расход тушащей смеси в процессе действия генератора.
Однако, продолжением отмеченных достоинств известного генератора являются присущие недостатки:
- неудовлетворительная функциональность за время служебного охранения по причине неизбежного выпаривания влаги из гипса термозащитных прослоек, в результате чего происходит корродирование конструкции, электрических контактов и «зарастание» ржавчиной технологических отверстий коммуникации, что заметно ухудшает термодинамический процесс выброса тушащей смеси;
- ограниченный доступ к торцевой поверхности горения шашки из-за ее размещения внутри ресивера, что вынуждает устанавливать электровоспламенитель на дне генератора, исключая его использование для монтажа в охраняемом помещении;
- в известной конструкции не предусмотрены унифицированные средства крепления генератора, что снижает оперативность противопожарного оснащения защищаемых объемов.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции более прочного генератора, оснащенного унифицированным средством для оперативного монтажа на стандартном рамном каркасе и повышение его функциональной надежности в более продолжительном сроке служебного охранения.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе пожаротушащего аэрозоля, содержащем инициируемую по открытому торцу от электровоспламенителя пиротехническую шашку, закрепленную через прослойку строительного гипса в цилиндрическом корпусе, размещенном внутри термоизолированного кожуха, закрытого крышкой, по периферии которой выполнены выпускные отверстия, при этом камера сгорания сообщается с ресивером, а между корпусом и кожухом имеется реверсивный выходной канал, согласно изобретению, цилиндрический корпус вписан в кожух квадратной формы, слой термоизоляции которого выполнен из теплоемкого волокнистого материала из ряда: каолин, базальт, минеральная вата, причем открытая поверхность пиротехнической шашки расположена в свободном объеме кожуха, совмещенном с реверсивными выходными каналами, образованными по его углам и которые направлены к коммуникационными отверстиями размещенного под крышкой ресивера, смещенными относительно ее периферийных выпускных отверстий, при этом снаружи дна закреплена туннельная направляющая с профилем, конгруэнтным монтажной DIN-рейке рамного каркаса, а электровоспламенитель установлен в кожухе параллельно открытому торцу пиротехнической шашки.
Отличительные признаки предложенного технического решения упростили конструкцию генератора более эффективного действия по назначению, при оперативном его монтаже в охраняемом помещении на стандартной рамной опоре.
Размещение цилиндрического корпуса в примыкании к квадратному кожуху автоматически формирует по углам последнего реверсивные каналы для свободного выхода из открытой камеры сгорания генерируемого при торцевом горении шашки функционального аэрозоля, что упрощает конструкцию и технологию изготовления генератора, в котором устойчивая совокупность признаков обеспечила единство формы и функции при достижении нового результата: при компактной конструкции повышенная эффективность пожаротушения.
Выполнение термоизолирующего кожух слоя из волокнистого материала, преимущественно каолина, базальта или минеральной ваты, служит для эффективного отбора тепла от протекающего по примыкающим выходным каналам аэрозоля, причем заполнение пор волокнистого материала воздухом, плохо проводящим тепло, надежно изолирует кожух от нагрева снаружи.
Свободный объем кожуха (камера сгорания) над открытым торцом пиротехнической шашки, который совмещен с реверсивными выходными каналами по углам кожуха, распределено подающими генерируемый аэрозоль к коммуникационным отверстиям ресивера, обеспечивает полное окисление продуктов химических реакций горения пиротехнической шашки, а твердые частицы конденсированной фазы аэрозоля оседают на входе в
ресивер под
крышкой, где догорают.
Смещение коммуникационных отверстий ресивера относительно периферийных выпускных отверстий крышки создает дополнительный лабиринт потокам аэрозоля, в котором при торможении и разворотах происходит отбор тепловой энергии и сопутствующее снижение температуры тушащей смеси, выбрасываемой в охраняемое помещение.
Установка на внешней стороне кожуха туннеля, выполненного из двух встречно закрепленных скоб П-образного профиля, предназначена для оперативного монтажа генератора на DIN-рейке рамного каркаса, который свободно навешивается и устанавливается в рабочем положении за счет геометрического замыкания скоб туннеля на конгруэнтной в поперечном сечении рейке и фиксируется в ее распределенных перфорациях.
Размещение ресивера под крышкой, изолированным от камеры сгорания, обеспечивает более полное догорание конденсированной фазы генерируемого аэрозоля внутри лабиринтных каналов, исключив выброс раскаленных твердых частиц в охраняемый объем, где они могли бы послужить источниками вторичного возгорания.
Установка электровоспламенителя в кожухе параллельно открытой поверхности открытого торца пиротехнической шашки облегчает ее воспламенение, но главное - освобождает дно кожуха для размещения быстро съемного компактного приспособления для оперативного монтажа на стандартной DIN-рейке рамного каркаса, где возможно устанавливать группу генераторов с образованием модульной системы пожаротушения, мобильной и регулируемой производительностью выхода огнетушащего аэрозоля.
Особенностью предложенной конструкции является то, что корпус, ресивер и внутренняя оболочка кожуха выполнены цельными, без перфораций, что исключает выпаривание структурной влаги из прослойки строительного гипса вовнутрь генератора, которая вызывает коррозию элементов, механических и электрических соединений, негативно влияя на функциональность и сокращая срок службы генератора.
При использовании в качестве термоизоляции кожуха теплоемкого волокнистого материала перфорации внутренней оболочки оказались не нужными, но и функционально вредными, поэтому она изготовлена из сплошного листа, что более технологично.
Размещение ресивера, оснащенного рядом коммуникационных отверстий для сообщения с примыкающими реверсивными каналами, под крышкой, позволило раскрыть торцевую поверхность шашки, а поджигающий ее электровоспламенитель разместить сбоку кожуха, освободив дно генератора для установки монтажного приспособления.
Таким образом, новая взаимосвязь и особенности конструктивного исполнения известных признаков сообщают генератору неаддитивный положительный результат, то есть новый эффект, превосходящий сумму их эффектов.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивом конструктивном единстве являются достаточными для достижения новизны качества, то есть при этом получена не сумма эффектов, а достигнут новый сверхэффект суммы существенных признаков.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия автоматического генератора огнетушащего , аэрозоля, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по противопожарной технике.
Изготовление совокупности структурных элементов предложенного огнетушащего генератора возможно осуществлять на действующем производстве.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.
Сущность предложенного изобретения поясняются чертежами, которые имеют чисто иллюстративное назначение и не ограничивают объема притязаний формулы. На чертеже изображены:
на фиг. 1 - генератор по изобретению, вертикальный разрез;
на фиг. 2 - то же, вид сверху, по стрелке А на фиг 1;
на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 2, повернуто.
Генератор по изобретению выполнен по оригинальной конструктивной схеме (фиг. 3), в которой цилиндрический корпус 1 вписан в квадратный объем несущего кожуха 2, когда автоматически в углах последнего формообразуются реверсивные выходные каналы 3 (фиг. 4), направленные к коммутационным отверстиям 4 и далее в ресивер 5 под крышкой 6.
По периметру крышки 6 кожуха 2 выполнены распределенные выпускные отверстия 7, смещенные относительно отверстий 4, образуя ступень лабиринта внутри ресивера 5 для струйных потоков охлаждаемого при этом аэрозоля.
Изнутри на крышке 6 установлен цилиндрический корпус 1, в котором через прослойку 8 строительного гипса закреплена пиротехническая шашка 9, при торцевом горении которой образуется функциональный аэрозоль, содержащий ингибиторы горения: газообразную фазу и конденсированные частицы.
Свободный объем кожуха 2, ограниченный дном 10, над открытым торцом шашки 9 служит в качестве камеры 11 ее горения, которая сообщается с выходными реверсивными каналами 3.
Между двойными стенками кожуха 2 и дна 10 размещено термостойкое наполнение 12 из волокон базальта, каолина или минеральной ваты для их теплоизоляции при функционировании.
Снаружи дна 10 кожуха 2 встречно закреплены две П-образной формы скобы 13, формируя туннель для размещения конгруэнтного профиля DIN-рейки в структуре каркасной рамы, несущей быстросъемные генераторы описанной конструкции, образующие модульную систему пожаротушения в охраняемом помещении.
На боковой поверхности кожуха 2, над открытой торцовой поверхностью пиротехнической шашки 9 смонтирован электровоспламенитель 14, связанный с внешним блоком запуска (условно не показан).
Функционирует предложенный генератор следующим образом.
По сигналу с датчиков охранной противопожарной сигнализации о превышении установленного внутри защищаемого помещения предела подъема температуры и/или задымленности на блок управления вырабатывается импульс запуска, который поступает на электровоспламенитель 14, который автоматически срабатывает. При этом формируется форс пламени, поджигающий открытую поверхность пиротехнической шашки 9.
При торцевом горении шашки 9 генерируется функциональный аэрозоль, последовательно заполняющий камеру 11 горения и реверсивные выходные каналы 3 по свободным углам кожуха 2.
Возросшим давлением внутри генератора аэрозоль через коммуникационные отверстия 4 струйно подается в ресивер 5, где происходит его перемешивание, выравнивание давления и температуры, которая при аэродинамическом торможении и разворотах потоков и за счет сопутствующей теплопрередачи снижается.
Из ресивера 5 распределенными струями из выпускных отверстий 7 в крышке 6 генерируемый аэрозоль выбрасывается в защищаемое помещение, заполняя его, где при достижении необходимой концентрации ингибиторов горения прерываются цепные реакции горения, в результате чего очаг возгорания подавляется.
Программированием блока управления в работу запускается расчетное количество генераторов в заданной последовательности, чтобы динамично потушить пожар в охраняемом помещении.
После функционирования генераторы, участвующие в тушении пожара, снимаются с опорной DIN-рейки рамного каркаса и легко заменяются навешиванием на нее в геометрическом замыкании скоб 13 новых генераторов, электровоспламенители 14 которых подсоединяют к блоку управления для последующего охранения по назначению.
Экспериментальная проверка опытного экземпляра генератора предложенной конструкции подтвердила достижение более высоких показателей назначения и технических характеристик, который просто и оперативно устанавливается и монтируется на стандартной рамной опоре, заказчикам.