ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ
FIRE-EXTINGUISHING AEROSOL GENERATOR

Изобретение относится к устройствам для объемного аэрозольного тушения пожара посредством генерируемой при горении пиротехнического заряда газоаэрозольной смеси ингибиторов горения, вводимой в защищаемое помещение.
Уровень данной области техники характеризует аэрозольный генератор огнетушащей смеси, описанный в изобретении RU «Способ тушения пожаров и устройство его осуществления» по заявке №94020391, A62C 3/00, А62C 31/00, опубл. 10.01.96.
Пиротехническая шашка генератора коаксиально смонтирована в цилиндрическом корпусе с распределенными выходными отверстиями на боковой поверхности, а в его крышке установлен воспламенитель, сообщающийся с функциональной пиротехнической шашкой.
Между корпусом генератора и шашкой размещен блок охлаждения, выполненный в виде емкости, заполненной гранулами или таблетками теплоемкого материала.
Недостатком описанного генератора является неполнота сгорания пиротехнического состава функциональной шашки из-за того, что в конструкции отсутствует свободный объем над горящим снаряжением, где формируется газовая фаза, обеспечивающая термохимическое разложение компонентов пиротехнического состава до безопасных соединений.
Высокое содержание вредных химических веществ в огнетушащей смеси ограничивает практическое применение этих генераторов.
Более совершенным является конструкция генератора огнетушащего аэрозоля по патенту RU 2114657 C1, A62C 3/00, 1998 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.
Известный аэрозольный генератор для тушения пожара содержит цилиндрический корпус с распределенными на боковой поверхности выходными отверстиями, внутри которого коаксиально установлены блок охлаждения и центральный пиротехнический заряд (функциональная шашка).
Блок охлаждения выполнен в форме перфорированного цилиндра, заполненного насыпным теплоемким материалом (гранулами или таблетками), при этом между цилиндром блока охлаждения и пиротехнической шашкой имеется гарантированный кольцевой зазор 10-20 мм, обеспечивающий эффективное горение состава в фазовой фазе, где в основном завершаются окислительно-восстановительные реакции.
Воспламенение и горение шашки происходит по развитой боковой поверхности в кольцевой камере горения, без заметного образования вредных веществ, что расширяет область использования известного аэрозольного генератора для эффективного пожаротушения.
Однако недостатком известного генератора огнетушащего аэрозоля является неудовлетворительная функциональная надежность из-за инерционности воспламенения шашки, которая вплотную примыкает к центральному воспламенителю.
Кроме того, шашка конструктивно не зафиксирована относительно блока охлаждения, что в служебном обращении, хранении и транспортировании может привести к ее радиальному смещению, искажающему расчетный газодинамический режим горения и газоприход аэрозоля, но и более того - к трещинообразованию, механическим расколам функционального заряда, что более пагубно при функционировании, вплоть до разрыва корпуса и разброса горящих фрагментов снаряжения.
Для практического использования известного генератора необходимо изготавливать специальную монтажную оснастку для его крепления в разнообразных стесненных объемах, что ограничивает свободный выход аэрозоля опорными поверхностями охраняемых помещений, которые подвергаются прямому воздействию тепловой энергии и могут послужить очагом вторичного возгорания.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков для повышения функциональной надежности усовершенствованного генератора, который легко адаптируется в различных интерьерах охраняемых помещений для эффективного и безопасного объемного тушения пожаров.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем коаксиально установленные в цилиндрическом корпусе, на боковой поверхности которого распределены выходные отверстия, центральную шашку из функционального пиротехнического состава, сообщающуюся с воспламенителем, смонтированном в крышке, и блок охлаждения с насыпным теплоемким материалом, удерживаемым сетчатой обечайкой, которая размещена с гарантированным зазором относительно шашки, формируя камеру сгорания, согласно изобретению, выходные отверстия распределены в секторе, противоположном монтажному кронштейну, установленному на диаметральных цапфах, а между воспламенителем и торцом шашки сформирована форкамера, сообщающаяся с кольцевым зазором, при этом в кольцевом зазоре между пиротехнической шашкой и блоком охлаждения помещены кольцевые манжеты, а сектор корпуса, на котором распределены выходные отверстия, ограничен углом в диапазоне 120-270°.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение функциональной надежности легко адаптируемого в охраняемом помещении генератора, характеризующегося гарантированным воспламенением и стабильным горением функциональной шашки, при этом генерируемый аэрозоль конструктивно ориентирован плотным потоком на очаг вероятного возгорания.
Распределение выходных отверстий на локализованной части поверхности корпуса со стороны, противоположной монтажному кронштейну, обеспечивает направленность огнетушащего потока для целевого подавления очага возгорания. При этом сформированная монолитная часть корпуса исключает прямой контакт горячих газообразных продуктов горения с опорной поверхностью помещения, которая экранируется от потока аэрозоля из генератора.
Установка монтажного кронштейна в диаметральных цапфах корпуса позволяет поворачивать продольную ось генератора относительно его опорной поверхности для ориентирования выходных отверстий на защищаемый объект, что повышает эффективность пожаротушения.
Форкамера между воспламенителем и торцом функциональной шашки позволяет при инициировании ее горения аккумулировать тепловую энергию в локальном объеме, где газообразные продукты воспламенительного форса создают импульсное повышение давления для гарантированного воспламенения функциональной шашки по торцу и стабильное ее горение.
Коммуникационная связь форкамеры с кольцевым зазором между блоком охлаждения и шашкой обеспечивает беспрепятственную динамичную передачу фронта горения на открытую боковую поверхность пиротехнической шашки, при горении которой интенсивно генерируется огнетушащая смесь.
Установка кольцевых манжет в зазоре между блоком охлаждения и шашкой конструктивно формообразует симметричную камеру сгорания, где происходит стабильное равномерное горение функционального пиротехнического состава. Пространственное взаиморасположение этих структурных элементов генератора сохраняется неизменным в служебном обращении, хранении и транспортировании генератора.
Манжеты демпфируют радиальные деформации, сохраняя целостность прессованной пиротехнической шашки для ее функциональности по назначению.
Выполнение выходных отверстий корпуса на секторе 120-270° симметрично монтажному кронштейну формирует монолитную часть корпуса со стороны опорной поверхности в защищаемом помещении, предотвращая прямой контакт с горячим аэрозолем.
Величина сектора поверхности корпуса, на котором распределены выходные отверстия, определена экспериментально для решения практических задач пожаротушения в разнообразных интерьерах, обеспечивая ориентирование более плотного потока ингибиторов горения в аэрозоле на вероятный очаг возгорания.
При распределении выходных отверстий корпуса на секторе меньше 120° возникает неконтролируемый рост давления внутри генератора, что не гарантирует его целостности и может привести к недопустимому выбросу горящих фрагментов разорвавшейся шашки.
При распределении выходных отверстий корпуса на секторе больше 270° не предотвращается прямой контакт горячих продуктов горения с опорной поверхностью в охраняемом помещении.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображены:
на фиг.1 - общий вид генератора;
на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.
Генератор огнетушащего аэрозоля включает функциональную шашку 1 из пиротехнического состава, который при горении образует газообразные продукты и конденсированные мелкодисперсные частицы ингибиторов горения.
Шашка 1 через кольцевой зазор 2, в котором размещены демпфирующие манжеты 3, коаксиально установлена внутри сетчатой оболочки 4 блока 5 охлаждения, выполненного из теплоемкого материала (таблеток, гранул, крошки) или газопроницаемого отверждающегося вещества (строительного гипса, пенобетона).
Блок 5 охлаждения примыкает к цилиндрическому корпусу 6, на боковой поверхности которого распределены выходные отверстия 7.
Корпус 1 сверху (по чертежу) закрыт теплоизолированной крышкой 8, в которой установлен центральный воспламенитель 10, сообщающийся через форкамеру 11 с торцом шашки 1.
Форкамера 11 коммуникационно соединена с кольцевым зазором 2, который выполняет функции камеры сгорания пиротехнического состава шашки 1.
В корпусе 6 диаметрально смонтированы цапфы 12, несущие кронштейн 13, посредством которого генератор закрепляется на опорных поверхностях в охраняемом помещении.
Воспламенитель 10 через клеммы 14 электрически связан с блоком 15 инициирования, управляемым автоматической системой пожарной сигнализации - внешним пусковым устройством
Особенностью генератора по изобретению является то, что выходные отверстия 7 распределены на части боковой поверхности, ограниченной углом 120-270°, с противоположной стороны от кронштейна 13. Таким образом, корпус 6 со стороны опорной поверхности крепления генератора не имеет выходных отверстий 7, а его сплошная обечайка экранирует прямое действие горячего аэрозоля.
После крепления генератора на опорной поверхности его продольную ось поворачивают, ориентируя выходные отверстия 7 на вероятный очаг возгорания.
Функционирует генератор следующим образом.
От датчиков задымленности и/или превышения температурного порога в охраняемом объеме срабатывает автоматическая система пожарной сигнализации, включающая блок 15 инициирования, электрический импульс которого вызывает срабатывание воспламенителя 10.
Форс пламени сработавшего воспламенителя 10 воздействует непосредственно на торец пиротехнической шашки 1, которая воспламеняется и горит.
Газообразные продукты горения шашки 1 заполняют форкамеру 11, повышая давление, что стабилизирует горение, и поступают в кольцевой зазор 2, где воспламеняется боковая поверхность шашки 1, стабильное горение которой происходит в газовой фазе объема камеры 2 сгорания при сопутствующем росте давления.
Генерируемый аэрозоль через газопроницаемый слой теплоемкого материала блока 5 охлаждения под давлением поступает к выходным отверстиям 7 корпуса 6, через которые выбрасывается в очаг возгорания.
Горячий аэрозольный поток в слое теплоемкого материала блока 5 возбуждает эндотермическую реакцию термохимического разложения, выпаривает структурную воду, вызывая выделение разнообразных негорючих газообразных продуктов, разбавляющих и охлаждающих аэрозоль и препятствующих осаждению в порах слоя его твердой фазы.
При этом происходит охлаждение газоаэрозольного потока за счет поглощения тепловой энергии на термохимический распад материала бока 5 охлаждения.
В камере 2 сгорания пиротехнический состав шашки 1 дожигается практически полностью и образует максимально возможное количество газообразного огнетушащего вещества, а в слое блока 5 дополнительно образуется конденсированная фаза, при диспергировании которой газоносителем формируется пожаротушащий аэрозоль.
В камере 2 сгорания полностью завершаются окислительно-восстановительные реакции, что гарантирует содержание вредных химических веществ в охлаждаемой газоаэрозольной смеси в количествах, не превышающих пределов аварийного воздействия на человека.
Ингибиторы горения в виде смеси газов-носителей и высокодисперсных ингибирующих частиц под давлением выбрасываются через выходные отверстия 7 равномерным направленным потоком в объем защищаемого помещения с температурой 100-120°C на минимальном расстоянии от генератора (20 см), где техническими условиями допускается температура 250°C, что классифицирует предложенный генератор аэрозоля в качестве «холодного».
Время работы генератора, при котором гарантированно обеспечивается в защищаемом объеме огнетушащая концентрация ингибиторов горения, составляет не более 40 сек.
Газоаэрозольный поток из выходных отверстий 7 корпуса 6 направленно поступает в очаг возгорания, где горение подавляется.
Со стороны примыкания генератора к опорной поверхности корпус 6 не имеет выходных отверстий 7, и поэтому прямое воздействие горячих газоаэрозольных продуктов из камеры 2 сгорания исключено, которое могло бы вызвать термические деформацию, коробление и т.п. дефекты опорной поверхности.
Положительные результаты испытаний предложенной конструкции генератора огнетушащего аэрозоля позволяют рекомендовать его для серийного изготовления для поставки заказчикам.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по аэрозольному пожаротушению, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности серийного изготовления огнетушащих генераторов на действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.