ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области пожаротушения, к устройствам, генерирующим газо-аэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при горении пиротехнического состава и организованно направляемые в защищаемый объем. Генератор предназначен для использования как в автономных, так и в автоматических системах пожаротушения при стационарной установке, может быть использован при тушении пожара вручную.
Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного тушения пожара по патенту RU 2164808, А62С 13/22,2001 г., содержит узел инициирования (воспламенения) пиротехнической шашки, установленной с зазором в металлическом корпусе, снабженном коммуникационными отверстиями сообщения с реверсивным кольцевым каналом кожуха, закрытого крышкой с выходными отверстиями, теплообменник и ресивер.
Теплообменник выполнен в виде внешней относительно корпуса перфорированной оболочки, укрепленной коаксиально шашке в кожухе через прослойку строительного гипса, который также заполняет зазор между шашкой и корпусом, совмещенным с ресивером.
Коммуникационные отверстия выполнены на боковой поверхности ресивера.
Устройство характеризуется повышенной производительностью генерирования ингибиторов горения и высокой эффективностью охлаждения продуктов тушащей смеси внутри устройства, поэтому предназначен для использования вручную.
Однако, недостатком описанного устройства является то, что конструктивно не решен вопрос монтажа генератора в охраняемом помещении, что требует дополнительной комплектации крепежа, увеличивая потребительскую стоимость технологических работ по противопожарной защите различных помещений.
Кроме того, ограниченна область использования генератора в условиях вибрации и транспортной тряски из-за недостаточности адгезионной связи пиротехнической шашки с теплозащитной прослойкой обечайки ресивера, чтобы исключить смещение механически не зафиксированной шашки в ресивер.
Этот генератор огнетушащего аэрозоля взрывонебезопасен при использовании в помещениях с технологическими взвесями и летучими веществами, которые проникают вовнутрь, где концентрируются. При срабатывании узла воспламенения по этой причине может произойти взрыв и разрушение устройства, не выполняющего функций по защите от пожара, но и, более того, являющегося серьезным дополнительным источником возгораний с осколочным поражением.
Отмеченные недостатки устранены в устройстве для объемного аэрозольного тушения пожара (генераторе огнетушащего аэрозоля), описанном в заявке №2009131871, по которой принято решение от 18.09.09 о выдаче патента РФ, выбранном по технической сущности и числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.
Известное устройство для объемного аэрозольного тушения пожара содержит соосные узел воспламенения и шашку пиротехнического состава, установленную через теплозащитную прослойку в перфорированном корпусе, совмещенном с ресивером, сообщающимся с реверсивным кольцевым каналом, закрытым крышкой, имеющей выходные отверстия, и который отделен от кожуха теплозащитной прослойкой.
Этот генератор характеризуется тем, что шашка упакована в пленочный полимерный чехол и зафиксирована в корпусе посредством продольных планок и поперечного стержня, установленного в перфорациях ресивера под свободным торцом шашки, а в теплозащитной прослойке кожуха диаметрально закреплены два болта, на которых смонтирован несущий кронштейн с клеммами электросвязи узла воспламенения, причем под ресивером установлен отражающий перфорированный поддон.
Упаковка шашки пиротехнического состава в пленочный полимерный чехол обеспечивает герметичное ее изолирование от атмосферной влаги, без изменения конструкции и структурной взаимосвязи с примыкающими элементами устройства, так как пленка чехла помещается в технологических зазорах и не влияет на функционально взаимодействие.
Фиксирование шашки в корпусе посредством продольных планок и поперечного стержня создает монолитность функционального блока и несущую жесткость конструкции в целом.
Установка по образующей цилиндрического корпуса продольных планок мерной толщины конструктивно ограничивает свободный объем под диаметр устанавливаемой внутрь пиротехнической шашки, что упрощает технологию сборки функционального узла при фиксированном кольцевом зазоре, в который заливается раствор строительного гипса, формирующий симметричную теплозащитную прослойку.
Продольные планки дополнительно служат в качестве усилительной арматуры, заметно повышая конструкционную жесткость функционального блока и эксплуатационные качества генератора в целом.
Опора шашки на поперечный стержень, жестко смонтированный в корпусе над ресивером, направлена на неизменность пространственного положения шашки в генераторе, определенного заданным термодинамическим режимом истечения генерируемой газо-аэрозольной смеси при ее горении.
Поперечное размещение опорного стержня в диаметрально расположенных перфорациях корпуса под свободным торцом пиротехнической шашки является конструктивно простейшим, технологически удобным средством для фиксирования пространственного положения взаимосвязанных структурных элементов генератора. Стержень выполнен диаметром распределенных отверстий перфорированного корпуса и длиной, превышающей габарит корпуса, что определяет свободу выбора любой диаметральной пары отверстий для поперечного его размещения под шашкой, фиксируя заданную высоту ресивера.
Продольные перемещения стержня ограничены шириной реверсивного канала так, что даже при упоре одного конца в оболочку теплообменника противоположный конец стержня остается за габаритом корпуса, что исключает применение дополнительных фиксаторов и ограничителей.
Крепление изнутри кожуха, в несущем слое строительного гипса, двух силовых болтов позволяет свободно и просто устанавливать на генераторе разнообразную монтажную арматуру, в частности, кронштейн для его подвешивания на поверхностях разного профиля в защищаемом помещении.
Несущий кронштейн, как структурный элемент генератора, используется для размещения на нем соединительных клемм электропитания узла воспламенения, что позволяет адаптировать генератор к существующей системе противопожарной сигнализации, для связи с датчиками контроля температуры или задымленности охраняемого объема.
Оснащение ресивера отражающим перфорированным поддоном обеспечивает разворот основного объема генерируемой тушащей смеси, направляя ее в реверсивный кольцевой канал на выход, дополнительно при этом выполняя функции конвективного теплообменника для выпаривания воды из донной прослойки строительного гипса.
Известный универсальный генератор характеризуется мобильностью в монтаже, безопасностью в эксплуатации.
Однако, недостатком этого генератора является ограниченный срок хранения и неудовлетворительная функциональная надежность в служебном охранении помещений, особенно в условиях повышенной влажности.
Это объясняется тем, что в структуре строительного гипса присутствуют кислотный радикал и связанная вода, которые неизбежно окисляют электроконтакты узла воспламенения и клеммы пускового устройства, что усугубляется тем, что гипс имеет склонность к активному присоединению влаги из окружающей среды.
Последнее обстоятельство ограничивает применение генераторов огнетушащего аэрозоля на речных и морских плавсредствах.
Кроме того, толщина теплозащитных прослоек вынужденно увеличена из-за необходимости обеспечить протекание раствора гипса в технологические зазоры конструкции размером не менее 5 мм.
Однако это не исключает образования скрытых полостей в формируемых прослойках из-за воздушных пробок, возникающих при заливке раствора строительного гипса. При увеличении текучести раствора строительного гипса повышается содержание нежелательной влаги, что требует более продолжительной сушки, которая полностью не удаляется изнутри конструкции по определению.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности более технологичного генератора огнетушащего аэрозоля и расширение области его использования по назначению в условиях повышенной атмосферной влажности.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем соосные узел воспламенения и шашку пиротехнического состава, установленную через теплозащитную несущую прослойку в металлическом корпусе, оснащенном ресивером и закрытом крышкой, имеющей выходные отверстия, по предложению авторов, теплозащитная несущая прослойка выполнена из жаростойкого пенобетона.
Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности универсального генератора тушащей смеси, технологичного в изготовлении, который возможно использовать в условиях повышенной влажности, а также при ручном тушении очагов возгорания.
Использование в качестве конструкционного материала теплозащитной прослойки пиротехнической шашки и корпуса генератора жаростойкого пенобетона обеспечивает полную изоляцию электроконтактов устройства воспламенения, размещенного внутри практически герметичного объема, что кратно повышает срок службы нерегенируемого изделия.
Предложенный генератор сформирован реакционно нейтральной теплозащитной прослойкой из конструкционного гигрофобного материала втрое легче заменяемого строительного гипса.
Вспучивание бетона, при введении в цементный раствор жидкого стекла в качестве газообразователя, происходит с двойным увеличением объема, что создает давление, в результате чего вяжущий конструкционный материал проникает во все зазоры и заполняет люфты, в результате образуя монолитное единство примыкающих элементов генератора за счет геометрического замыкания прослойки и высокой адгезии практически со всеми материалами.
Предложенный конструкционный материал теплозащитных прослоек, предел прочности на изгиб которого составляет 4 МПа, характеризуется повышенной термостойкостью - до 1700°С при пониженной теплопроводности - 0,2 Вт/мК, что в итоге обеспечивает повышение служебных характеристик универсального генератора в целом.
Дополнительным технологическим преимуществом предложенного генератора является выполнение металлических элементов теплообменника (корпус, оболочка) без перфораций, которые в аналогах необходимы для отвода из гипса выпариваемой воды. Это упрощает технологию изготовления несущих металлических элементов конструкции и снижает потребительскую цену генератора.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображены:
на фиг.1 - предложенный генератор, вертикальный разрез;
на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.
Предложенный генератор огнетушащего аэрозоля содержит шашку 1 пиротехнического состава, при горении которого образуется тушащая газоаэрозольная смесь ингибиторов горения, включающая газообразные соединения и высокодисперсные конденсированные частицы.
Пиротехническая шашка 1 через прослойку 2 жаростойкого пенобетона марки ВБФ 650 (ТУ 1521-055-18191526-05) закреплена в цилиндрическом корпусе 3, который совмещен с ресивером 4.
С внутренней стороны корпуса 3 закреплены технологические продольные планки 5, толщина которых формирует зазор под прослойку 2 из пенобетона между корпусом 3 и периметром соосно установленной внутри его шашки 1.
Пространственное положение закрепленной шашки 1 в корпусе 3 зафиксировано посредством поперечного стержня 6, при этом в корпусе 3 формообразуется свободный заданный объем ресивера 4.
Ресивер 4 установлен на отражающем поддоне 7, который жестко связан с цилиндрической металлической оболочкой 8, расположенной коаксиально корпусу 3 с зазором, образующим кольцевой реверсивный канал 9.
В свою очередь оболочка 8 закреплена через прослойку 10 из пенобетона в наружном кожухе 11.
Оболочка 8 с корпусом 3, примыкающие соответственно к теплозащитным пенобетонным прослойкам 10 и 2, образуют теплообменник для потока генерируемой тушащей смеси.
Изнутри кожуха 11 диаметрально установлено два болта 12 (фиг.2), закрепленных в прослойке 10 при вспучивании композиции пенобетона, которое происходит за счет активного выделения пузырьков водорода в объеме реагирующей смеси компонентов, образуя при застывании ячеистую несущую конструкцию.
На болтах 12 установлен кронштейн 13, предназначенный для монтажа генератора на несущих поверхностях в охраняемом объеме.
В центральном пазу 14 на открытом торце шашки 1 установлен узел 15 воспламенения, электрически связанный с клеммами 16 (фиг.2), смонтированными на кронштейне 13.
На кожухе 11 закреплена крышка 17 с распределенными над кольцевым реверсивным каналом 9 выходными отверстиями 18.
Таким образом предложенное устройство является автономным и самодостаточным для автоматического функционирования по сигналу от чувствительных элементов штатной противопожарной охранной системы.
Работает генератор огнетушащего аэрозоля следующим образом.
При срабатывании датчика превышения уровня температуры или задымленности в охраняемом помещении сигнал поступает на клеммы 16, в результате чего инициируется узел 15 воспламенения.
Форсом пламени от сработавшего узла 15 воспламеняется открытый торец пиротехнической шашки 1, при горении которой генерируется газоаэрозольная тушащая смесь, поступающая в ресивер 4, где она накапливается, перемешивается, выравнивая давление и температуру.
Из ресивера 4 тушащая смесь поступает в кольцевой канал 9 и реверсируется, то есть разворачивается в сторону выходных отверстий 18 крышки 17, что сопровождается заметным падением температуры огнетушащего аэрозольного потока.
При этом металлические корпус 3 и оболочка 8 разогреваются горячими газо-аэрозольными продуктами, отбирая их тепловую энергию.
Под крышкой 18 тушащая смесь, расширяясь, тормозится и охлажденными автономными струями выбрасывается в защищаемый объем, заполняя его, при этом происходит обрыв цепной реакции окисления в очаге возгорания.
На выходе генератора высокоскоростные распределенные струи тушащей смеси активно эжектируют воздух помещения, с которым происходит перемешивание и дополнительное охлаждение.
При достижении в защищаемом объеме заданной концентрации ингибиторов горения пожар подавляется.
Значительное превышение термостойкости теплозащитной прослойки из пенобетона, имеющего низкую теплопроводность, над рабочей температурой горения пиротехнического состава функциональной шашки генератора (1600-1700°С/800-850°С) практически исключает нагрев кожуха, что позволяет использовать его в качестве ручного средства оперативного направленного тушения очага возгорания.
Конструкционная прочность, обеспеченная адгезионной связью примыкающих к теплозащитным прослойкам элементов генератора при их геометрическом замыкании в монолит, сохраняет целостность и функциональность изделия, как показали испытания, после падения на пирс, что является новым служебным качеством.
Устройство воспламенения, закрытое посредством гигрофобных пено-бетонных прослоек, изолировано в течение всего срока службы генератора от воздействия атмосферной влаги и поэтому сохраняет работоспособность.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генераторов огнетушащего аэрозоля, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.